本實用新型涉及一種進排氣閥，具體是一種基于配壓原理的雙腔外聯(lián)式全壓進排氣閥，屬于管道安全保護技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

在大規(guī)模灌溉工程或長距離輸水工程中，壓力水流沖擊截留氣團和斷流再彌合水錘是管道系統(tǒng)安全防護的重點，氣體積存于管道內(nèi)會降低管道流量和泵的效率，影響流量的準確測量，更重要的是管道排氣不暢時會產(chǎn)生巨大的壓力震蕩，甚至會引起管道破裂，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟損失，已知80％的爆管現(xiàn)象與管道含氣有關(guān)。進排氣閥是一種用來排除管道內(nèi)氣體，同時當管道內(nèi)出現(xiàn)真空時向管道內(nèi)注氣以防止管道內(nèi)產(chǎn)生氣爆和斷流水錘的裝置。

目前我國市場上常見的進排氣閥主要有四類：高壓微量進排氣閥、低壓高速進排氣閥、復合式進排氣閥以及氣缸式進排氣閥。微量進排氣閥排氣口口徑很小，只可用于管道正常工作時的微量排氣，無法排出系統(tǒng)初次運行、檢修或其他工況時產(chǎn)生的大量氣體。高速進排氣閥和復合式進排氣閥可排出上述工況下產(chǎn)生的大量氣體，但在遇到氣柱相間工況時，排完第一段氣體后，大排氣口下的浮球因氣托作用不會再打開排氣，所以不能連續(xù)進行排氣。氣缸式進排氣閥是利用氣缸原理克服了浮球因氣托作用無法自動打開排氣的問題，但其仍存在漏水情況嚴重，銷釘、杠桿等部件易磨損，使用壽命低等問題。且其在實際生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)工藝要求極高，生產(chǎn)難度極大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是：在大規(guī)模灌溉管網(wǎng)工程中，針對現(xiàn)有進排氣閥存在的不足，提供一種基于配壓原理的雙腔外聯(lián)式全壓進排氣閥，利用配壓原理，在主閥腔體的外側(cè)聯(lián)接導閥，導閥由導閥腔體和配壓機構(gòu)構(gòu)成，通過導閥內(nèi)小浮球的浮動帶動配壓閥瓣上下動作，實現(xiàn)對氣體流向的自動調(diào)控分配，繼而帶動主閥活塞動作，推動主閥腔體內(nèi)的大浮球自動回到原有位置，排出下一段氣體，實現(xiàn)氣柱相間工況下的連續(xù)排氣，同時，采用外聯(lián)導閥的形式對主閥內(nèi)氣體流向進行調(diào)控分配，避免了配壓機構(gòu)和主閥活塞在動作時的相互干擾，本實用新型設計科學，原理簡單，加工方便，進排氣效果好，對解決大規(guī)模管網(wǎng)的管路安全問題具有特別重要的意義。

本實用新型的技術(shù)方案如下：一種基于配壓原理的雙腔外聯(lián)式全壓進排氣閥，包括主閥腔體、主閥活塞、設置在主閥腔體內(nèi)的大浮球、設置在所述主閥活塞上部的氣缸，所述主閥腔體底部設有主閥閥口，其特征是，所述主閥活塞包括活塞柱、置于氣缸內(nèi)腔的氣缸活塞，活塞柱一端與氣缸活塞連接，另一端伸入主閥腔體內(nèi)與大浮球連接，所述氣缸頂部設有微量排氣閥，氣缸側(cè)壁設有與外部大氣相通的大排氣口；所述主閥腔體外聯(lián)有導閥腔體，導閥腔體底部設有導閥閥口，導閥閥口通過導氣管與主閥腔體連通，所述導閥腔體內(nèi)設有小浮球，導閥腔體上部設有配壓機構(gòu)；

所述配壓機構(gòu)包括配壓腔室、置于配壓腔室內(nèi)的上閥瓣和下閥瓣、四條導氣通道，上、下閥瓣之間通過配壓連桿連接，上閥瓣頂部與配壓腔室頂部之間設有彈簧，下閥瓣底部設有連接桿，該連接桿穿過配壓腔室底部、伸入導閥腔體內(nèi)，并與小浮球連接；所述四條導氣通道分別為連接導閥腔體與配壓腔室的導氣通道Ⅰ、連接配壓腔室與氣缸的導氣通道Ⅱ、連接配壓腔室和大氣的小排氣口、連接配壓腔室內(nèi)上閥瓣上腔與下閥瓣下腔的配壓導氣管，該導氣管在上下閥瓣動作時可起到平衡上下腔氣壓的作用；通過小浮球的浮動帶動兩閥瓣上下動作，從而控制相應導氣通道的啟閉，實現(xiàn)對氣體流向的自動調(diào)控分配。

進一步地，所述主閥腔體、導閥腔體的內(nèi)側(cè)底部分別設有截面為U型的主閥導氣槽、導閥導氣槽，兩導氣槽在側(cè)壁分別水平開設四個排水孔。

進一步地，所述主閥活塞還包括置于主閥腔體內(nèi)的密封擋板，該密封擋板連接于活塞柱，所述氣缸活塞上表面的豎向受力面積大于所述密封擋板下表面的豎向受力面積。

進一步地，所述密封擋板與主閥腔體接觸處設有密封圈。

進一步地，所述導氣通道Ⅰ與配壓腔室的連接處高于導氣通道Ⅱ與配壓腔室的連接處，所述小排氣口與配壓腔室的連接處高于導氣通道Ⅰ與配壓腔室的連接處。(配壓連桿的長度等于導氣通道Ⅱ與配壓腔室的連接處到小排氣口與配壓腔室的連接處之間的距離，保證導氣通道Ⅱ關(guān)閉時，氣體可通過小排氣口排出，實現(xiàn)正常工作情況下的微量排氣。

進一步地，所述氣缸包括上缸體和下缸體兩部分，通過螺栓相連接；所述主閥腔體包括上閥體和下閥體兩部分，也通過螺栓相連接。

進一步地，所述導閥腔體與配壓腔室通過焊接方式連接。

進一步地，所述主閥閥口設置在所述主閥腔體的下腔壁上，主閥閥口通過法蘭盤或具有外螺紋的連接管與灌溉管路或供水管路連接。

進一步地，所述主閥腔體和導閥腔體采用鑄鋼材料，主閥導氣槽、導閥導氣槽與大、小浮球采用不銹鋼材料制作，導氣管采用紫銅管制作。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

第一，本實用新型與其它進排氣閥的最本質(zhì)區(qū)別在于本進排氣閥利用配壓原理，在主閥腔體的外側(cè)聯(lián)接導閥，導閥由導閥腔體和配壓機構(gòu)構(gòu)成，通過導閥內(nèi)小浮球的浮動帶動配壓閥瓣上下動作，實現(xiàn)對氣體流向的自動調(diào)控分配，繼而帶動主閥活塞動作，推動主閥腔體內(nèi)的大浮球自動回到原有位置，排出下一段氣體，實現(xiàn)氣柱相間工況下的連續(xù)排氣，本實用新型設計科學，原理簡單，加工方便，進排氣效果好。

第二，本實用新型將配壓機構(gòu)和主閥活塞分離開來，采用外聯(lián)導閥的形式對主閥內(nèi)氣體流向進行調(diào)控分配，避免了配壓機構(gòu)和主閥活塞在動作時的相互干擾，簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，提高了裝置運行的穩(wěn)定性。

第三，本實用新型可實現(xiàn)管道全部壓力范圍內(nèi)的高速排氣，當管道內(nèi)產(chǎn)生負壓時，可向管道內(nèi)注入空氣，以緩解水柱撞擊產(chǎn)生的水錘升壓；當管道內(nèi)存在大量氣體時，無論氣團有壓與否，或是否存在多段氣柱相間情況，都能達到高速排氣的效果。

第四，本實用新型主腔閥體內(nèi)不存在銷釘、杠桿等結(jié)構(gòu)部件，克服了該類部件長期浸泡在水中易銹蝕、杠桿結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)卡死等情況而導致的排氣效果不佳的問題，進一步提高了本項專利的進排氣效果。

第五，本實用新型巧妙地運用配壓結(jié)構(gòu)，通過導閥小浮球帶動配壓連桿上浮，最終可關(guān)閉連接配壓機構(gòu)和大氣的導氣通道，達到止水防漏效果，解決了進排氣閥在工作過程中常出現(xiàn)的漏水問題。

第六，本實用新型通過設置導氣槽的方式改變水流進入主腔閥體的流向，消除了水流和氣體直接沖擊浮球的作用力，解決了空心浮球在有高壓、大氣錘或水錘情況下易被壓變形的問題。

本實用新型創(chuàng)新性的解決了氣柱相間工況下現(xiàn)有進排氣閥排氣效果差的問題，在大規(guī)模灌溉管網(wǎng)系統(tǒng)或供水管路系統(tǒng)中推廣應用該裝置的潛力巨大，將獲得顯著的經(jīng)濟社會效益。

附圖說明

圖1是本實用新型一種基于配壓原理的雙腔外聯(lián)式全壓進排氣閥的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1中A部放大圖；

圖中：1氣缸、2主閥腔體、3配壓腔室、4氣缸活塞、5密封擋板、6主閥大浮球、7主閥導氣槽、8主閥導氣槽排水孔、9微量排氣閥、10主閥閥口、11大排氣口、12密封圈、13 導閥腔體、14導閥閥口、15導閥小浮球、16導閥導氣槽、17導閥導氣槽排水孔、18彈簧、 19連接導閥閥體與配壓機構(gòu)的導氣通道Ⅰ、20連接配壓機構(gòu)與氣缸的導氣通道Ⅱ、21導閥小排氣口、22配壓上閥瓣、23配壓下閥瓣、24配壓連桿、25活塞柱、26導氣管、27連接桿、 28上閥瓣上腔、29下閥瓣下腔、30配壓導氣管。

具體實施方式

如圖1所示，一種基于配壓原理的雙腔外聯(lián)式全壓進排氣閥，包括氣缸1、主閥腔體2、導閥腔體13三大部分。

主閥腔體內(nèi)設有主閥活塞、空心大浮球6和主閥導氣槽7。導閥腔體13外聯(lián)于主閥腔體2，內(nèi)設有小浮球15、導閥導氣槽16和配壓機構(gòu)。配壓機構(gòu)包含上下兩片閥瓣22、23，閥瓣之間通過配壓連桿24連接，上閥瓣22上部設置配壓彈簧18，下閥瓣23通過連接桿27與小浮球15連接。

配壓機構(gòu)內(nèi)有四條導氣通道，分別為連接導閥閥體與配壓機構(gòu)的導氣通道Ⅰ19、連接配壓機構(gòu)與氣缸的導氣通道Ⅱ20、連接配壓機構(gòu)和大氣的小排氣口21以及連接配壓機構(gòu)上閥瓣上腔28與下閥瓣下腔29的配壓導氣管30，該導氣管在上下閥瓣動作時可起到平衡上下腔氣壓的作用。

氣缸1頂部設置微量排氣閥9，將集聚于氣缸的高壓空氣緩慢排出，同時起到消能緩閉的效果。

主閥和導閥腔體內(nèi)分別設有主閥導氣槽7和導閥導氣槽16，導氣槽改變水流進入主腔閥體的流向，消除了水流和氣體直接對空心浮球的沖擊力。導氣槽側(cè)壁水平開設四個排水小孔 (主閥導氣槽排水孔8、導閥導氣槽排水孔17)，當(大/小)浮球隨水位下降時，水流可通過對應的排水孔排出，使浮球回到原來位置。

氣缸1包括通過螺栓連接在一起的上缸體和下缸體，主閥腔體4包括通過螺栓連接在一起的上閥體和下閥體，氣缸活塞和活塞柱通過螺栓連接在一起。導閥腔體13與配壓機構(gòu)3通過焊接方式連接。

主閥活塞包括活塞柱以及分別設置在活塞柱上下兩端的氣缸活塞4和密封擋板5，氣缸活塞上表面的豎向受力面積大于所述密封擋板下表面的豎向受力面積。

密封擋板與主閥腔體連接處設有密封圈12。

主閥閥口10設置在主閥腔體的下腔壁上，主閥閥口通過法蘭盤或具有外螺紋的連接管與管路連接。導閥閥口14設置在導閥腔體的下腔壁上，通過導氣管與主閥腔體2相連接。

主閥和導閥的主體部分采用鑄鋼材料，導氣槽與浮球采用不銹鋼材料制作，導氣管采用紫銅管制作，配壓機構(gòu)、氣缸組件等可采用組合件的形式制作，材料根據(jù)實際要求確定。

本實用新型在各狀態(tài)下的工作過程：

(1)低壓高速排氣過程：當管內(nèi)開始注水時，大浮球停留在下部位置，氣體通過導氣管，經(jīng)由主閥腔體和導閥腔體導入配壓機構(gòu)，再通過配壓機構(gòu)內(nèi)的導氣通道進入主閥上部氣缸，氣缸推動主閥活塞向下動作，打開主閥大排氣口，排出大量空氣。該過程主要用來排出系統(tǒng)初次運行時產(chǎn)生的大量氣體。

(2)高壓微量排氣過程：當空氣排完時，導閥閥內(nèi)積水，導閥小浮球浮起，推動配壓連桿向上運動，配壓下閥瓣堵住連接氣缸與配壓機構(gòu)的導氣通道，停止大量排氣，氣缸內(nèi)高壓氣體通過氣缸上部微量排氣口緩慢排出，起到消能緩閉作用。同時配壓連桿繼續(xù)向上運動，連接配壓機構(gòu)和大氣的導氣通道打開，氣體通過小排氣口排入大氣，實現(xiàn)管內(nèi)水正常輸送時的微量排氣。

(3)止水防漏過程：當導閥內(nèi)充滿水時，配壓機構(gòu)連桿向上運動，下閥瓣堵住連接配壓機構(gòu)和主閥腔體的導氣通道，繼而水流無法進入配壓機構(gòu)，達到止水防漏的效果。

(4)連續(xù)排氣過程：當下一段氣柱到來時，由于閥體為管路最高點，氣體集聚于閥體內(nèi)，將導閥導氣槽與小浮球之間的積水從導閥導氣槽的小排水口排出，導閥小浮球下降回到初始位置，連接導閥與氣缸的導氣通道再次打開，氣體推動主閥活塞向下運動，大排氣口打開又可進行高速排氣，排出下一段氣柱，從而克服了浮球因氣托作用無法自動打開排氣的問題。

(5)進氣補氣過程：當泵停止，管內(nèi)水流空或遇管內(nèi)產(chǎn)生負壓時，主閥大浮球下降，大排氣口打開，吸入空氣確保管道安全。

與其它進排氣閥的最本質(zhì)區(qū)別在于本進排氣閥利用配壓原理，在主閥腔體的外側(cè)聯(lián)接導閥，導閥由導閥腔體和配壓機構(gòu)構(gòu)成，通過導閥內(nèi)小浮球的浮動帶動配壓閥瓣上下動作，實現(xiàn)對氣體流向的自動調(diào)控分配，繼而帶動主閥活塞動作，推動主閥腔體內(nèi)的大浮球自動回到原有位置，排出下一段氣體，實現(xiàn)氣柱相間工況下的連續(xù)排氣，從而克服浮球在排出第一段氣后無法回到原來位置的問題。

本實用新型將配壓機構(gòu)和主閥活塞分離開來，采用外聯(lián)導閥的形式對主閥內(nèi)氣體流向進行調(diào)控分配，避免了配壓機構(gòu)和主閥活塞在動作時的相互干擾，簡化了裝置的結(jié)構(gòu)，提高了裝置運行的穩(wěn)定性。

同時本實用新型去除了原有進排氣閥中杠桿、捎釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)避免了該類部件長期浸泡在水中易銹蝕、杠桿結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)卡死等情況而導致的排氣效果不佳的問題。本實用新型通過配壓結(jié)構(gòu)最終可關(guān)閉連接配壓機構(gòu)和大氣的導氣通道，達到止水防漏效果，解決了進排氣閥在工作過程中常出現(xiàn)的漏水問題。本實用新型通過設置導氣槽的方式改變水流進入主腔閥體的流向，消除了水流和氣體直接沖擊浮球的作用力，解決了空心浮球在有高壓、大氣錘或水錘情況下易被壓變形的問題。

本實用新型設計巧妙，原理科學，易于實現(xiàn)，管道全部壓力范圍內(nèi)均可實現(xiàn)高速排氣，適用范圍廣，進排氣效果好。