防冰凍防水錘復合式高速排氣進氣閥的制作方法

本實用新型涉及一種進排氣閥門，尤其涉及防冰凍防水錘復合式高速排氣進氣閥。

背景技術：

為了提高輸水效率和防止輸水管道因負壓而受到損壞，復合式高速排氣進氣閥（以下簡稱排氣閥）廣泛應用于輸水管道路上。其主要功能是：初次供水時，由大排氣孔進行快速大量排氣，快速排氣后，大排氣孔關閉；正常供水時，水中含有的空氣積聚到排氣閥頂部，隨著氣壓的升高或降低，由小排氣孔進行反復排氣；當輸水管道中出現負壓，例如停電或檢修停水時，大排氣孔迅速打開，外界空氣經排氣閥進入管道，消除了管內負壓。CN200420103028X專利公開了一種目前使用比較普遍、已被國標列為典型構造的排氣閥，但經使用證實，這種排氣閥尚存在下列不足：1）由于在工作狀態下閥內基本上是滿水的，因此防水錘能力差，當閥后截止閥快速關閉或首次供水大排氣孔快速關閉產生水錘時，容易造成浮球等強度較弱的零件損壞；此外不能在嚴寒地區使用，否則因水冰凍膨脹，造成閥體等零件破裂；2）輸送的水中不免帶有微量雜質，使用日久不免積存在閥內，造成排氣閥漏水或小排氣孔堵塞，定期拆卸清洗又比較麻煩，費時費工。

技術實現要素：

本實用新型主要是解決現有技術所存在的不足，從而開發一種能防止冰凍、能消除水錘沖擊的復合式高速排氣進氣閥。

本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：一種防冰凍防水錘復合式高速排氣進氣閥，具有閥體、閥蓋、浮球，浮球罩、升降罩，排氣罩，其特征在于：閥體與浮球罩之間設有隔套，隔套筒體與閥體之間形成排氣閥外圍的容量較大的密閉環形空氣腔；所述閥蓋中心設有大排氣孔，底面有大、小直徑的上、下二個環形凹坑，并有若干條徑向泄水槽；排氣罩中部與升降罩的連接部位設有雜質排放機構，可隨時方便地清除積聚在排氣閥中的污物。

本實用新型的技術方案還可以進一步完善：

作為優選，閥體是下端具有法蘭、中部具有圓筒的中空閥殼，下端進水口的直徑比圓筒的直徑小，下端的法蘭一般用螺栓與檢修閥的上法蘭連接，檢修閥的下法蘭與管道上的法蘭連接，連接后排氣閥的垂直度應控制在2°之內。在檢修排氣閥時，將檢修閥關閉，以免管道內的水噴出；閥體上端面呈圓周均布的若干個螺孔用螺栓及墊圈一將閥體、排氣罩、若干個套筒、閥蓋、密封墊、隔套、浮球罩緊固成一體，O形密封圈用以防止介質外泄。

作為優選，排氣罩用以防止從大排氣孔噴出的水向四周飛濺，并防止污物進入排氣閥，形似一只倒扣的碟子，外徑比閥蓋的外徑大；外緣四周鉆有若干個安裝孔，數量、尺寸和分布與閥體1上端面的螺孔一致；中部焊接有帶內螺紋的螺套；螺套的內螺紋中旋合有帶有中心孔的推桿，平時將推桿調整到最高位置；推桿的上端連接有手輪。

作為優選，隔套是一個下端具有進水孔,上端具有法蘭的中空薄壁筒體，被夾緊在閥蓋的上凹坑與閥體的上端面之間；上端的法蘭外徑與閥蓋底面的大凹坑外徑滑配；筒體上方的外徑與閥體的上通孔滑配，并加工有安裝O形密封圈的溝槽；上端的通孔直徑比其內腔直徑小，通孔的上端有上、下二個環形凹槽。按照使用要求，隔套材料可以是金屬或其它隔熱材料，例如傳熱系數低的樹脂等；隔套筒體的外圓與閥體圓筒的內壁形成環形空氣腔，用以形成密閉的、有彈性的、保溫隔熱的空氣層。

作為優選，浮球罩是一個上端帶有短邊法蘭的有底薄壁圓筒，上法蘭設置在隔套上端的下凹槽中，筒體外圓上部與隔套上端的通孔滑配，并被夾緊在密封墊和隔套的下凹槽之間；筒底呈球冠狀，底部中央的孔中設有帶進水小孔的緩沖墊，用以在浮球快速下落時免受損壞；筒體上方四周的壁上設有若干個均布的通氣窗，筒體的外壁與隔套的內壁之間形成環形腔。

作為優選，浮球是一個上、下端帶有球冠的、具有不銹鋼外殼的圓柱體，比重比水小（一般取0.7-0.8）；頂端固定有圓錐銷，圓錐銷的中心線與浮球的中心線一致；浮球動配在浮球罩的內孔中，二者的間隙能確保其安裝垂直度為3°時，浮球可在浮球罩的內孔中上下自由移動。

作為優選，升降罩設置在浮球上方，由略帶弧形的密封罩和焊接在其中心孔中、且與其垂直的導向桿組成，導向桿動配在排氣罩中心的推桿的內孔中，可在其中上下自由移動；下端有徑向小孔和軸向錐孔，軸向錐孔和浮球頂端的圓錐銷的錐度完全一致，二者密配后能將其中的水分全部擠出，并不會發生漏水或漏氣；導向桿的上端旋合有螺母和墊圈，用以控制升降罩下落的最低位置。導向桿與密封罩的相對位置必須保證升降罩在最低位置時，密封罩的外緣在排氣窗下邊略向下的位置，以免影響排氣。

作為優選，密封墊是一個扁平的圓環，設置在閥蓋底面的小凹坑和隔套上端的上凹槽中，并被夾緊在二者之間，中心孔的直徑等于大排氣孔的直徑，下錐孔的斜度與升降罩的密封罩斜度相同，二者組成大排氣孔的閥口。密封墊由硬橡膠等彈性材料制成。

本實用新型有益效果是：

1）在排氣閥的外圍設有容量較大的環形空氣腔，在正常供水情況下，即使閥內充滿了水，空氣腔內也充滿空氣，不會被水占領，所以當下游產生的水錘沖擊波傳遞到閥內時，因為空氣是彈性體，容易被壓縮而吸收，從而消除了水錘的沖擊；此外，在嚴寒地區使用時，由于外圍的環形空氣層相當于保溫隔熱層，能有效防止內腔水結冰，特別嚴寒時，即使內腔的水結冰，因為空氣易被壓縮，也不會因水冰凍膨脹而使閥體等零件破裂；

2）采取了多項防止或消除冰凍的措施：例如，在正常供水小排氣孔關閉的工況下，將小排氣孔中的水全部擠出；又如，從大、小排氣孔排氣時，總有少量的水被帶出，帶出的水能通過閥蓋下方的幾條泄水槽向外排出，使積存在大排氣孔與升降罩連接凹坑中的積水極小，并被很快地蒸發掉，因此能有效防止二者因冰凍而“固結”，影響升降罩的動作；再如，萬一二者被冰凍“固結”了，可將排氣罩中部的推桿壓下，破碎冰凍；

3）設有排污機構，可隨時方便地清除積聚在排氣閥中的污物。

附圖說明

附圖1是本實用新型的一種結構示意圖（閥內無水時的狀態）；

附圖2是圖1的排氣結束狀態。

附圖標記說明：1、閥體，2、防沖墊，3、浮球，4、浮球罩，5、圓錐銷，6、隔套，7、升降罩，8、O形密封圈，9、密封墊，10、閥蓋，11、套筒，12、排氣罩，13、螺栓，14、墊圈一，15、手輪，16、推桿，17、螺母，18、墊圈二，19、保溫套；

H1、環形空氣腔，H2、環形腔，H3、排氣腔；

a 、進水口，b 、進水孔，c、進水小孔，d、排氣窗，e 、大排氣孔， f、徑向小孔，g、軸向錐孔，h 、徑向泄水槽。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體說明。

實施例：

如圖所示，本實用新型由閥體1、防沖墊2、浮球3、浮球罩4、圓錐銷5、隔套6、升降罩7、O形密封圈8、密封墊9、閥蓋10、套筒11、排氣罩12、螺栓13、墊圈一14、手輪15、推桿16、螺母17、墊圈二18等零件組成；除套筒11、螺栓13、墊圈一14外，其它各零件在裝配后位于同一中心線上。

閥體1是下端具有法蘭、中部具有圓筒的中空閥殼，下端進水口a的直徑比圓筒的內徑小，下端的法蘭一般用螺栓與檢修閥（圖中未畫出）的上法蘭連接，檢修閥的下法蘭與管道上的相應法蘭連接，連接后排氣閥的垂直度應控制在2°之內，在檢修排氣閥時，將檢修閥關閉，以免管道內的水噴出；閥體1上端面呈圓周均布8-12個螺孔，用螺栓13及墊圈一14將閥體1、排氣罩12、若干個套筒11、閥蓋10、密封墊9、隔套6、浮球罩4緊固成一體，O形密封圈8用以防止介質外泄。保溫套19由傳熱系數低的彈性材料制成。

閥蓋10是一個扁平的圓環，中心設有大排氣孔e，外緣的端面上加工有若干個安裝孔，數量、尺寸、分布與閥體1上端面上的螺孔一致；底面有大、小直徑的上、下二個環形凹坑，并有4-6條5×5mm的徑向泄水槽h。

隔套6是一個下端具有進水孔b,上端具有法蘭的中空薄壁筒體，被夾緊在閥蓋10的上凹坑與閥體1的上端面之間；上端的法蘭外徑與閥蓋10底面的大凹坑外徑滑配；筒體上方的外徑與閥體1的上通孔滑配，并加工有安裝O形密封圈8的溝槽；上端的通孔直徑比其內腔直徑小，通孔的上端有上下二個環形凹槽；根據使用要求，隔套6材料可以是金屬或其它隔熱材料，例如傳熱系數低的樹脂等。隔套6筒體的外圓與閥體1圓筒的內壁形成環形空氣腔H1，用以形成密閉的、有彈性的、保溫隔熱的空氣層。

密封墊9是一個扁平的圓環，設置在閥蓋10底面的小凹坑和隔套6上端的上凹槽中，并被夾緊在二者之間，中心孔的直徑等于大排氣孔e的直徑，下錐孔的斜度與升降罩7的密封罩斜度相同，二者組成大排氣孔的閥口。密封墊9由硬橡膠等彈性材料制成。

浮球罩4是一個上端帶有短邊法蘭的有底薄壁圓筒，上法蘭設置在隔套6上端的下凹槽中，筒體外圓上部與隔套6上端的通孔滑配，并被夾緊在密封墊9和隔套6的下凹槽之間；筒底呈球冠狀，底部中央的孔中設有帶進水小孔c的緩沖墊2，用以在浮球3快速下落時免受損壞；筒體上方四周的壁上設有6個均布的通氣窗d。筒體的外壁與隔套6的內壁之間形成環形腔H2。

浮球3是一個上下端帶有球冠的、具有不銹鋼外殼的圓柱體，比重比水小（一般取0.7-0.8）；頂端固定有圓錐銷5，圓錐銷5的中心線與浮球3的中心線一致；浮球3動配在浮球罩4的內孔中，二者的間隙能確保安裝垂直度為3°時，浮球3可在浮球罩4的內孔中上下自由移動，不歪斜別死。

排氣罩12用以防止從大排氣孔e 噴出的水向四周飛濺，并防止污物進入排氣閥，其形似一只倒扣的碟子，外徑比閥蓋10的外徑大；外緣四周鉆有4-8個安裝孔，數量、尺寸和分布與閥體1上端面的螺孔一致；中部焊接有帶內螺紋的螺套；螺套的內螺紋中旋合有帶有中心孔的推桿16，平時將推桿16調整到最高位置；推桿16的上端連接有手輪15。排氣罩12與閥蓋10之間的空腔為排氣腔H3。

升降罩7設置在浮球3上方，由略帶弧形的密封罩和焊接在其中心孔中且與其垂直的導向桿組成，導向桿動配在推桿16的內孔中，可在其中上下自由移動；下端有徑向小孔f 和軸向錐孔g，軸向錐孔g 和圓錐銷5的錐度完全一致，二者密配后能將其中的水分全部擠出，并不會發生漏水或漏氣；導向桿的上端旋合有螺母17和墊圈18，用以控制升降罩7下落的最低位置。導向桿與密封罩的相對位置必須保證升降罩7在最低位置時，密封罩的外緣在排氣窗d 下邊略向下的位置，以免影響排氣。

雜質排除機構：

輸送的水中難免含有微量雜質，日久必有部分積存在閥內，對大、小排氣孔（徑向小孔）造成不良影響，例如嵌在密封面上造成泄漏或堵塞小排氣孔，因此需要定期進行清理。清理方法如下：轉動手輪15，使推桿16下降，直至將大排氣孔e 打開，閥內帶著雜質的壓力水從大排氣孔e 中噴出；清理完畢，反相轉動手輪15，務必把推桿16上升到最高位置。本機構還有下列二個功能：1）萬一大排氣孔被冰凍了，可用上法進行破碎；2）初次供水時有時需確認管道內是否充滿了水，此時，首先確認升降罩7的導向桿是否處于最高位置，然后降下推桿6，打開大排氣孔e ，如果有水排出，那么可確認管道中已充滿了水，因為排氣閥一般安裝在管道的最高點。

本實用新型的工作原理：

閥內無水時（圖1），浮球3位于浮球罩4的底部，升降罩7處于最低位置, 此時圓錐銷5與升降罩7導向桿下端的軸向錐孔g是分離的。當初次或管道系統檢修后再次向管道供水時, 管道內大量的空氣經檢修閥、進水口a 、進水孔b、環形腔H2、排氣窗d 進入浮球罩4內，隨后通過大排氣孔e 和排氣腔H3快速向外排出。由于排氣閥一般安裝在管道的最高點，因此當管道內的空氣排凈后，水首先充滿管道，然后通過進水口a 進入排氣閥；由于環形空氣腔H1是向下開放的，當水上升到其下口時，環形空氣腔H1 成為一個密閉的氣室，因此水不會進入，所以會在排氣閥的整個外圍形成有一定厚度的環形空氣層；進入閥內的水通過進水孔b在環形腔H2 中上升，同時水通過進水小孔c 進入浮球罩4下部，浮球3在浮力作用下上升，在圓錐銷5和圓錐孔g 密合后帶動升降罩7一起上升，直至升降罩7下端的密封罩與密封墊9接觸，并在浮力作用下將大排氣孔e關閉、不漏水;關閉前瞬間，環形腔H2 中的空氣也已排盡，并允許有少量的水從大排氣孔e 中排出，排出的水通過閥蓋10下端面上的泄水槽h 向外排出；同時在浮力作用下，圓錐銷5和軸向錐孔g 緊壓在一起，將錐孔g中的水全部擠出，并不漏水、不漏氣；至此快速排氣結束（圖2）。當快速排氣結束、充水完成、大、小（徑向小孔）排氣孔關閉后，浮球3上方尚存部分空氣，這部分空氣是密閉的，并具有一定的壓力，因此在正常供水時，大排氣孔e 是不會打開的。在供水過程中隨著溫度和壓力的變化，水中的空氣被釋放出來，并向浮球3上方、升降罩7下方的空間集聚，氣壓不斷升高，閥內水位下降，浮球3所受的浮力也隨之降低，當浮球3的重量超過所受的浮力與圓錐孔g 上端面積因內外壓差所受的向上推力之和時，浮球3下降，小排氣孔（經向小孔）f 打開，浮球3上方的有壓氣體通過軸向錐孔g 及進水孔c 向外排出；有壓氣體排出后，閥內水位升高，浮球3上升，再次將小（徑向小孔）排氣孔關閉，如此反復循環。空氣從小排氣孔排出時不免帶出少量水分，如果采用傳統的結構，水將會積存在小（徑向小孔）排氣孔中,在嚴寒季節會引起結冰而堵塞小（徑向小孔）排氣孔。本實用新型采用的結構如前所述，能將積存在小排氣孔中的水分全部擠出，因此不會發生因冰凍堵塞的故障。

當管道排水時，管道內產生負壓，閥內水位迅速下降，浮球3回落到浮球罩4的底部，升降罩7回落到最低點，大排氣孔e 打開，外界的空氣通過與排氣時相反的順序向管道內補氣，防止了管道因產生負圧而損壞。

如上所述，因為環形空氣腔H1 是密閉的，所以水不會進入，這相當于排氣閥被一層較厚的環形空氣層所包圍，它是彈性體，又是保溫隔熱層，因此能吸收水錘產生的沖擊波，和使排氣閥免受冰凍，如果在嚴寒地區使用，隔套6可采用傳熱系數低的材料。此外，從大、小排氣孔排出的水可通過若干條泄水槽h 向外排出；遺留在軸向錐孔g 中的水能被全部擠出，這樣能防止大、小排氣孔發生冰凍，保證排氣閥可靠地工作。本實用新型用在嚴寒地區，既能防冰凍. 又能防水錘；如果用在熱帶地區，僅是為了防水錘，那么在結構上稍作改動就行了。