專利名稱：一種重力式倒流防止器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種倒流防止器，具體是一種用于嚴格限定管道中的壓力水只能單向 流動的場所的重力式倒流防止器。
背景技術：
市政給水管網廣泛采用倒流防止器，以防止用戶在用水過程中產生的倒流水再 次進入管網內，避免污染事故，確保供水衛生安全。按照規范要求，市政管網與用戶接入 處、不同系統及不同用水水質的分流點，均應安裝倒流防止器等隔斷措施，但使用倒流防 止器導致以下不容忽視的問題倒流防止器的水頭損失一般在0. 05MPa以上，甚至達到 0. IMPa，我國目前市政給水管網年供水量不小于500億m3，若均流經倒流防止器，按水頭損 失0. 05MPa、每m3水需耗電25W的經驗計算，則每年消耗的電能總計在12. 5億kw. h以上， 造成巨大浪費，明顯增加了供水企業的運行成本。目前國內外倒流防止器阻力大能耗高的缺點是其結構缺陷所致，其總水頭損失包 括水流紊流損失與彈性構件的彈性阻力，既不易通過對過流部件進行外形修形以求得減小 紊流損失，亦無法消除甚至降低彈性阻力，是難以在現有基礎上進行技術改進的。
發明內容
為了克服現有技術的不足，本發明提供一種重力式倒流防止器。本發明解決上述技術問題的技術方案是一種重力式倒流防止器，其特征在于，由主閥1、壓差泄水閥2、重力泄水閥3、正壓 管4及背壓管5組成，主閥1的閥體1-1分別與壓差泄水閥2的進水室2-12及重力泄水閥 3的進水室3-7連通，正壓管4從主閥1的閥體1-1的正壓孔1-12接至壓差泄水閥2的正 壓孔2-8 ；背壓管5從主閥1的閥體1-1的背壓孔1-13接至壓差泄水閥2的背壓孔2_11)；上述的主閥1由閥體1-1和1-2、定位板1-3、定位套筒1_4和1_5、滑動套筒1_6、 升降式止回閥板1-7和1-8組成，定位板1-3為環狀、緊密固定在閥體1-1和閥體1-2的連 接處；閥體1-1為異徑四通管，閥體1-2為直通管，閥體1-1的進水口 1-16，閥體1-2的出 水口 1-18 ；定位套筒1-4為直筒形狀，下端封閉上端開口，下端與定位板1-3連為一體；定 位套筒1-5為直筒形狀，上端封閉下端開口，上端與定位板1-3連為一體，上端內中部開有 孔1-14且周邊設有與滑動套筒1-6相對的密封面，筒壁上部開有孔1-15，孔1-14與大氣連 通，孔1-15與閥腔1-17連通，孔1-14的位置高于孔1-15，孔1-15的位置低于密封面；滑 動套筒1-6為直筒形狀，下端開口上端封閉，插入定位套筒1-5內，開口端向下，上端周邊設 有與定位套筒1-5上端內相對的密封面；升降式止回閥板1-7為倒“T”形，朝上豎直體為滑 桿，滑桿插入滑動套筒1-6內；升降式止回閥板1-8為“T”形，朝下豎直體為滑桿，滑桿插入 定位套筒1-4內；閥體1-1上設有與升降式止回閥板1-7相對的密封座圈1-9，閥體1-2上 設有與升降式止回閥板1-8相對的密封座圈1-10 ；閥體1-1的進水口 1-16與密封座圈1-9 之間有正壓孔1-12，密封座圈1-9與密封座圈1-10之間有背壓孔1-13，正壓孔1_12與正壓管4連通，背壓孔1-13與背壓管5連通；定位板1-3上開有上下兩面通透的孔1-11，升降式止回閥板1-7及1-8之間形成閥腔1-17 ；上述的壓差泄水閥2由閥體2-1、閥蓋2-2、配重2_3、軟隔膜2_4、螺栓2_5、升降 式閥板2-6及密封圈2-7組成，按從下到上順序閥體2-1、軟隔膜2-4和閥蓋2_2三者緊密 固定，閥體2-1內設有上、下隔板，上、下隔板之間形成進水室2-12，它與主閥1的閥腔1-17 連通，下隔板上開有泄水孔2-13與排水口 2-14相通，上隔板上開有定位孔并在孔周邊開 有凹槽，凹槽內置密封膠圈2-7 ；配重2-3為柱形，它從上隔板的定位孔伸入到進水室2-12 內，它的上端用螺栓2-5與軟隔膜2-4緊密固定；升降式閥板2-6為倒“T”形，豎直體為連 桿，它與配重2-3的下端連接；上隔板與軟隔膜2-4之間形成正壓腔2-9，軟隔膜2-4與閥 蓋2-2之間形成背壓腔2-10 ；在閥體2-1的上隔板上方開有正壓孔2-8與正壓管4連通， 閥蓋2-2上開有背壓孔2-11與背壓管5連通；上述的重力泄水閥3由閥體3-1、閥蓋3-2、配重3_3、軟隔膜3_4、螺栓3_5及升降 式閥板3-6組成，按從下到上順序閥體3-1、軟隔膜3-4、閥蓋3-2三者緊密固定，閥體3_1 內設有一道隔板，隔板與軟隔膜3-4之間形成進水室3-7，隔板上開有泄水孔3-10與排水口 3-11相通；配重3-3為柱形，上端用螺栓3-5與軟隔膜3-4緊密固定；升降式閥板3_6為倒 “T”形，豎直體為連桿，它與配重3-3的下端連接；軟隔膜3-4與閥蓋3-2之間形成背壓腔 3-8，閥蓋3-2上開有通氣孔3-9與大氣相通。本發明與現有技術比較的特點是1.采用無彈簧結構，消除了同類設備采用彈簧構件導致阻力大的弊端，從結構上 極大地減小水頭損失；2.利用重力、水壓及大氣壓力的相互作用來實現啟閉動作，同時避免活動部件自 身重量帶來的動態水流阻力；3.流道順暢，水流紊流損失較小。綜合以上，本發明能夠極大地減小水流阻力，總水頭損失由同類設備的0.05MPa 以上降低到0. 005MPa甚至0. 003MPa以下。說明附-1是本發明的裝配示意圖。圖_2是本發明流通狀態時結構示意圖。圖-3是本發明壓差泄水閥開啟狀態時結構示意圖。圖-4是本發明重力泄水閥開啟狀態時結構示意圖。圖-1中主閥1，壓差泄水閥2，重力泄水閥3，正壓管4，背壓管5。圖-2 圖-4中閥體1-1、1-2，定位板1-3，定位套筒1-4、1-5，滑動套筒1-6，升 降式止回閥板1-7、1-8，密封座圈1-9、1-10，孔1-11，正壓孔1_12，背壓孔1-13，孔1-14,
1-15，進水口1-16，閥腔1-17，出水口 1-18 ；閥體2_1，閥蓋2_2，配重2_3，軟隔膜2_4，螺栓
2-5，升降式閥板2-6，密封圈2-7，正壓孔2-8，正壓腔2_9，背壓腔2_10，背壓孔2_11，進水 室2-12，泄水口 2-13，排水口 2-14 ；閥體3-1,閥蓋3-2，配重3_3，軟隔膜3-4，螺栓3-5，升 降式閥板3-6，進水室3-7，背壓腔3-8，通氣孔3-9，泄水孔3_10，排水口 3_11 ；正壓管4，背 壓管5。
具體實施例方式下面結合附圖
和實施例對本發明作進一步描述。一、工作流程本發明的工作流程分為流通工況、壓差泄水閥2開啟工況、重力泄水閥3開啟工況 及復位工況 等四種工況，分述如下1.流通工況如圖2所示來水水壓高于設定值時，水壓力大于升降式止回閥板1-7與滑動套 筒1-6的重力之和，水得以向上推開升降式止回閥板1-7及滑動套筒1-6，從進水口 1-16進 入閥腔1-17，再向上推開升降式止回閥板1-8從出水口 1-18流出。在流通狀態下，進水口
1-16與閥腔1-17之間存在水壓差，進水口1-16的水壓較高為正壓，閥腔1-17內的的水壓 較低為背壓，正壓與背壓通過正壓管4與背壓管5分別進入壓差泄水閥2的正壓腔2-9與 背壓腔2-10，作用在軟隔膜2-4上，背壓通過進水室2-12亦同時作用在配重2-3及升降式 閥板2-6上，正壓、背壓及重力相互作用產生的合力推動軟隔膜2-4連帶配重2-3、螺栓2-5 及升降式閥板2-6 —起上升，直至升降式閥板2-6關閉泄水口 2-13為止，水不能從泄水口
2-13泄出；背壓通過重力泄水閥3的進水室3-7作用在軟隔膜3-4、配重3_3及升降式閥板
3-6上，大氣壓通過通氣孔3-9進入背壓腔3-8作用在軟隔膜3-4上，背壓、大氣壓及重力相 互作用產生的合力推動軟隔膜3-4連帶配重3-3、螺栓3-5及升降式閥板3-6 —起上升，直 至升降式閥板3-6關閉泄水口 3-10為止，水不能從泄水口 3-10泄出；背壓、大氣壓及重力 相互作用產生的合力推動滑動套筒1-6上升，直至與定位套筒1-5內上端密封面閉合密封， 水不能從孔1-14流出進入大氣，滑動套筒1-6的自身重量不會產生動態水頭損失。2.壓差泄水閥2開啟工況如圖3所示出水口 1-18不出流，升降式止回閥板1-7、1_8靠自重回落關閉，水 不能倒流，進水口 1-16與閥腔1-17之間的壓差不變，升降式閥板2-6與泄水口 2-13保持 在關閉狀態。當升降式止回閥板1-7、1-8發生滲漏使閥腔1-17內水壓升高，或來水水壓降 低，導致進水口 1-16與閥腔1-17之間的壓差減小，當壓差小于設定值時，正壓、背壓及重力 相互作用產生的合力推動軟隔膜2-4連帶配重2-3、螺栓2-5及升降式閥板2-6 —起回落， 泄水口 2-13被打開泄水。水一經排水口 2-14排出，進水口 1-16與閥腔1_17之間的壓差 隨之增大，當大于設定值時，升降式閥板2-6即又上升關閉泄水口 2-13，如此周而復始循環 動作，維持壓差不低于設定值，確保水不能倒流。3.重力泄水閥3開啟工況如圖4所示來水水壓低于設定值時，背壓、大氣壓及重力相互作用產生的合力推 動滑動套筒1-6與升降式止回閥板1-7—起回落與密封座圈1-9關閉，升降式止回閥板1-8 則靠自重回落與密封座圈1-10關閉，同時軟隔膜3-4連帶配重3-3、螺栓3-5及升降式閥 板3-6回落，泄水孔3-10被打開泄水；泄水孔3-10泄水同時，大氣從孔1-14進入定位套筒 1-5內，再經孔1-15進入閥腔1-17，形成空氣隔斷，防止水發生虹吸倒流。4.復位工況如圖2所示來水水壓重新上升高于設定值時，根據上述，升降式止回閥板1-7、 1-8相繼被打開，恢復流通工況。二、選型計算
本發明的選型計算主要是確定來水水壓設定值、正壓與背壓的壓差設定值，根據 水壓設定值確定主閥1的升降式止回閥板1-7、1_8及滑動套筒1-6、重力泄水閥3的配重 3-3及軟隔膜3-4的重量與規格尺寸，根據壓差設定值確定壓差泄水閥2的配重2-3與軟隔 膜2-4的重量與規格尺寸。1.水壓設定值來水水壓設定值按照相關標準或規范要求確定，與升降式止回閥板1-7及滑動套 筒1-6存在以下關系P0 · Sj = Wf+Wt (1)式中PQ—水壓設定值，水柱，m
Sj—進水口 1-16徑向斷面面積，cm2Wf—升降式止回閥板1-7的重量，kg Wt—滑動套筒1-6的重量，kg升降式止回閥板1-7的重量與壓差設定值存在以下關系Wf = Δ P · Sj(2)式中Δ P—壓差設定值，水柱，m把式⑵代入式(1)，得Wt = Sj (P0- Δ P)(3)升降式止回閥板1-8的重量不大于升降式止回閥板1-7的重量，可取后者的 0. 5 1. 0 倍。2.壓差設定值壓差設定值ΔΡ愈小，水頭損失就愈小，但相關地軟隔膜2-4的規格尺寸也就愈 大，綜合考慮Δ P宜設在0. Im水柱(0. OOlMPa)左右。3.配重2-3及軟隔膜2-4當正壓、背壓與重力相互作用在配重2-3及軟隔膜2-4上并達到平衡狀態時，Pb = 此-ΔΡ)，存在以下關系P0 · Sz+Pb · Spl = Pb · Skl+Pb · Sbl+ffpl(4)式中Pb—背壓，水柱，mSz_軟隔膜2-4與正壓的接觸面在鉛垂方向的投影面積，cm2Spl—與背壓接觸的配重2-3下端面的面積，cm2Skl—泄水孔2-13的泄水面積，cm2Sbl—軟隔膜2_4(包括螺栓2-5)與背壓的接觸面在鉛垂方向的投影面積，cm2Wpl—配重2-3 (含螺栓2-5及升降式閥板2_6)的重量，kg在平衡狀態下，Pb = (P0- Δ P)，代入式⑷，得
Wpl = P0 · Sz+ (P0- Δ P) (Spl-Skl-Sbl)(5)當取Spl = Skl時，則有Wpl = ΔΡ · Sbl-P0 · Spl(6)按不同規格的進水口 1-16，先大致確定配重2-3的重量Wpl，據此求得其斷面面積 Spl，再代入式(6)求得軟隔膜2-4的面積Sbl。
3.配重3-3及軟隔膜3-4當背壓、大氣壓與重力相互作用在配重3-3及軟隔膜3-4上并達到平衡狀態時，存 在以下關系Wp2 = (P0-AP) (Sb2-Sk2)(7)
式中Wp2—配重3-3 (含螺栓3-5及升降式閥板3_6)的重量，kgSb2—軟隔膜3_4(包括配重3-3)與背壓的接觸面在鉛垂方向的投影面積， Sk2—泄水口 3-10的泄水面積，cm2,不小于進水口 1_16徑向斷面面積的 25%。按不同規格的進水口 1-16，先大致確定配重3-3的重量Wp2，再代入式(7)求得軟 隔膜3-4的面積Sb2。從式⑵知，在流通狀態下，若不計紊流阻力，水頭損失為0. 0015 0. 002MPa(0. 15 0. 2m水柱)；通過對過流構件進行外形修形可有效減小阻力系數，同時確 定適宜的過流流速(不超過1. 2m/s)，在進水口 1-16的流速不超過經濟流速時，是完全能夠 把紊流阻力控制在0. 002MPa(0. 2m水柱)以內的，進而把總水頭損失控制在0. 005MPa(0. 5m 水柱)以內，不到目前倒流防止器的十分之一。
權利要求
一種重力式倒流防止器，其特征在于，由主閥(1)、壓差泄水閥(2)、重力泄水閥(3)、正壓管(4)及背壓管(5)組成，主閥(1)的閥體(1-1)分別與壓差泄水閥(2)的進水室(2-12)及重力泄水閥(3)的進水室(3-7)連通，正壓管(4)從主閥(1)的閥體(1-1)的正壓孔(1-12)接至壓差泄水閥(2)的正壓孔(2-8)；背壓管(5)從主閥(1)的閥體(1-1)的背壓孔(1-13)接至壓差泄水閥(2)的背壓孔(2-11)；所述的主閥(1)由閥體(1-1和1-2)、定位板(1-3)、定位套筒(1-4和1-5)、滑動套筒(1-6)、升降式止回閥板(1-7和1-8)組成，定位板(1-3)為環狀、緊密固定在閥體(1-1)和閥體(1-2)的連接處；閥體(1-1)為異徑四通管，閥體(1-2)為直通管，閥體(1-1)的進水口(1-16)，閥體(1-2)的出水口(1-18)；定位套筒(1-4)為直筒形狀，下端封閉上端開口，下端與定位板(1-3)連為一體；定位套筒(1-5)為直筒形狀，上端封閉下端開口，上端與定位板(1-3)連為一體，上端內中部開有孔(1-14)且周邊設有與滑動套筒(1-6)相對的密封面，筒壁上部開有孔(1-15)，孔(1-14)與大氣連通，孔(1-15)與閥腔(1-17)連通，孔(1-14)的位置高于孔(1-15)，孔(1-15)的位置低于密封面；滑動套筒(1-6)為直筒形狀，下端開口上端封閉，插入定位套筒(1-5)內，開口端向下，上端周邊設有與定位套筒(1-5)上端內相對的密封面；升降式止回閥板(1-7)為倒“T”形，朝上豎直體為滑桿，滑桿插入滑動套筒(1-6)內；升降式止回閥板(1-8)為“T”形，朝下豎直體為滑桿，滑桿插入定位套筒(1-4)內；閥體(1-1)上設有與升降式止回閥板(1-7)相對的密封座圈(1-9)，閥體(1-2)上設有與升降式止回閥板(1-8)相對的密封座圈(1-10)；閥體(1-1)的進水口(1-16)與密封座圈(1-9)之間有正壓孔(1-12)，密封座圈(1-9)與密封座圈(1-10)之間有背壓孔(1-13)，正壓孔(1-12)與正壓管(4)連通，背壓孔(1-13)與背壓管(5)連通；定位板(1-3)上開有上下兩面通透的孔(1-11)，升降式止回閥板(1-7)及(1-8)之間形成閥腔(1-17)；所述的壓差泄水閥(2)由閥體(2-1)、閥蓋(2-2)、配重(2-3)、軟隔膜(2-4)、螺栓(2-5)、升降式閥板(2-6)及密封圈(2-7)組成，按從下到上順序閥體(2-1)、軟隔膜(2-4)和閥蓋(2-2)三者緊密固定，閥體(2-1)內設有上、下隔板，上、下隔板之間形成進水室(2-12)，它與主閥(1)的閥腔(1-17)連通，下隔板上開有泄水孔(2-13)與排水口(2-14)相通，上隔板上開有定位孔并在孔周邊開有凹槽，凹槽內置密封膠圈(2-7)；配重(2-3)為柱體，它從上隔板的定位孔伸入到進水室(2-12)內，它的上端用螺栓(2-5)與軟隔膜(2-4)緊密固定；升降式閥板(2-6)為倒“T”形，豎直體為連桿，它與配重(2-3)的下端連接；上隔板與軟隔膜(2-4)之間形成正壓腔(2-9)，軟隔膜(2-4)與閥蓋(2-2)之間形成背壓腔(2-10)；在閥體(2-1)的上隔板上方開有正壓孔(2-8)與正壓管(4)連通，閥蓋(2-2)上開有背壓孔(2-11)與背壓管(5)連通；所述的重力泄水閥(3)由閥體(3-1)、閥蓋(3-2)、配重(3-3)、軟隔膜(3-4)、螺栓(3-5)及升降式閥板(3-6)組成，按從下到上順序閥體(3-1)、軟隔膜(3-4)、閥蓋(3-2)三者緊密固定，閥體(3-1)內設有一道隔板，隔板與軟隔膜(3-4)之間形成進水室(3-7)，隔板上開有泄水孔(3-10)與排水口(3-11)相通；配重(3-3)為柱形，上端用螺栓(3-5)與軟隔膜(3-4)緊密固定；升降式閥板(3-6)為倒“T”形，豎直體為連桿，它與配重(3-3)的下端連接；軟隔膜(3-4)與閥蓋(3-2)之間形成背壓腔(3-8)，閥蓋(3-2)上開有通氣孔(3-9)與大氣相通。
全文摘要
本發明公開了一種重力式倒流防止器，用于嚴格限定管道中的壓力水只能單向流動的場所，主要由主閥(1)、壓差泄水閥(2)及重力泄水閥(3)組成。所述的主閥(1)主要由閥體(1-1、1-2)、定位板(1-3)、滑動套筒(1-6)及升降式止回閥板(1-7、1-8)組成；所述的壓差泄水閥(2)主要由閥體(2-1)、閥蓋(2-2)、配重(2-3)、軟隔膜(2-4)及升降式閥板(2-6)組成；所述的重力泄水閥(3)主要由閥體(3-1)、閥蓋(3-2)、配重(3-3)、軟隔膜(3-4)及升降式閥板(3-6)組成。與現有技術相比，本發明的突出優點是水流阻力極小，總水頭損失由0.05MPa以上可降低到0.005MPa以下。
文檔編號F16K11/10GK101839358SQ20101015969
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月29日 優先權日2010年4月29日
發明者何際躍 申請人:何際躍