CN101688619B - 止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于液体管道系统的止回阀(1)，其包括阀壳体(2)和阀构件(3)，该阀壳体(3)能够在流动路径被堵塞的第一位置和流动路径不受阻挡的第二位置之间移动。止回阀(1)包括止回阀附件(6)，止回阀附件(6)包括壳体(7)、活塞组件(9，10)和能量存储装置(11)，活塞组件能够相对于所述壳体(7)在第一主动位置和第二位置之间沿轴向移动。在所述第二位置中，所述液体的液压驱使活塞组件克服能量存储装置(11)的作用而离开所述第一位置，从而阀构件(3)可移入阀构件(3)的所述第二位置。

Description

止回阀

技术领域

本发明总的涉及用于液体管道系统的止回阀领域。进一步地，本发明具体涉及废水管道系统的止回阀领域。止回阀包括阀壳体和阀构件，阀壳体限定液体的流动路径，阀构件能够在所述液体的流动作用下在阀构件的第一位置和第二位置之间移动，在阀构件的第一位置中，流动路径被堵塞并且第一方向上的液体流动被阻止，在阀构件的第二位置中，流动路径不受阻挡并且允许在相反的第二方向上的液体流动。止回阀配备有包括壳体、活塞组件和能量存储装置的止回阀附件，活塞组件能够相对于所述壳体在活塞组件的第一位置和第二位置之间沿轴向移动。

背景技术

在家用和/或工业领域中，将一些产品与常见的废水管道系统相连。各个产品或各组产品具有从废水槽或泵站延伸到主要管道的独立管道，并且各个独立管道都配备有止回阀。止回阀的功能为，在连接到独立管道的泵关闭时，防止主要管道和管道系统的全部内容物从独立管道回流到已关闭的泵所处的废水槽或泵站。

常规止回阀与水击形式的巨大缺陷相关。当由于泵关闭而使常规止回阀关闭时，在管道系统或独立管道中存在一定的惯性。当泵关闭时，由于所述惯性以及阀构件受控于液体的流动，因此液体的流动在所泵送的液体的流动方向上持续相对较长的一段时间。当液体的流动停止时，阀构件位于距阀座一定距离的位置处，并且在阀构件设法关闭止回阀之前，液体流动反向，并且液体的流动获得朝向泵和废水槽的速率。因此，存在于泵和止回阀之间以及泵和废水槽之间的管道中的全部液体容量在止回阀最终关闭时具有相当大的动能。由于该动能，在止回阀的阀构件和反向液体流之间建立起真空袋。该真空袋使液体流动再次反向，并且当液体流冲向止回阀时，在阀构件被液体流撞击并且暂时被推动而与阀座脱离接触以及之后被存在于止回阀下游的液体容量冲击而再次与阀座接触时产生所谓的水击。因此，这种现象将产生大的压力变化，而即便是小的压力变化也足以使管道疲劳，使管道由于在管道系统中移动而靠着相邻的物体产生外部磨损，并且由于止回阀的迟缓而足以使管道向内爆炸并使接头破裂。常规止回阀包括翼板或球的形式的阀构件，该翼板绕轴线枢转设置并且能够在打开位置和关闭位置之间移动，球能够在打开位置和关闭位置之间移动。

试图获得更加快速的止回阀的常规方式是朝其关闭位置压迫阀构件，以便在泵关闭时取得快速的响应。可以将铅填充到球中，或者给翼板配备杆，或者通过弹簧结构将阀元件推向关闭位置，或者以任何其他方式对阀元件进行加载。即使实现了更加快速的响应，也不一定足够地快速，从而会出现更加严重的问题。更精确地说，泵必须在运行期间始终克服来自翼板、球或消耗能量的弹簧的附加阻力。

发明内容

本发明旨在消除先前已知的止回阀的前述缺点，并且提供一种改进的止回阀。本发明的主要目的是提供最初限定的类型的改进的止回阀，该止回阀是快速的且不会产生附加的阻力。本发明的另一个目的是提供防止水锤击的止回阀。

根据本发明，至少主要目的是通过具有独立权利要求所限定的特征的最初限定的止回阀而实现的。本发明的优选实施例进一步限定在从属权利要求中。

根据本发明，提供了一种最初限定的类型的止回阀，其特征在于，活塞组件在活塞组件的所述第一位置中时，在能量存储装置的作用下克服所述液体的流体压力，并朝阀构件的所述第一位置驱动阀构件，以及，在活塞组件的所述第二位置中时，所述液体的流体压力抵抗能量存储装置的作用驱动活塞组件离开活塞组件的所述第一位置，使得阀构件能够移动到阀构件的所述第二位置。

因此，本发明是基于这样一种认知，即，所泵送液体的液压下降得比液体流动方向的反向快速得多。通过由液压而不是液体的流动方向来控制止回阀的关闭，将能够实现止回阀更加快速的响应。

在本发明的优选实施例中，通过定位在活塞组件的所述第一位置中的活塞组件，阀构件在能量存储装置的作用下被偏压到阀构件的所述第一位置。这意味着，当泵关闭时，将以比常规加载的阀构件高得多的力迫使阀构件移向关闭位置，并且将在液体流动刚要反向之前或在反向的同时关闭止回阀，更精确地说，止回阀上游的液体流并不是反向而是停止。

根据优选实施例，活塞组件包括活塞和杆，所述杆从所述活塞背离所述腔体朝向阀构件延伸。

根据优选实施例，能量存储装置为具有可调节的作用力的弹簧，以便适用于不同的应用。

附图说明

从其他从属权利要求以及下面结合附图对优选实施例进行的详细描述中，对本发明的上述及其他特征和优点的更为全面的理解将显而易见，其中：

图1为本发明的止回球阀的示意性横截面侧视图，其中球阀构件和活塞组件位于各自的第二位置中；

图2为图1的本发明止回球阀的示意性横截面侧视图，其中球阀构件和活塞组件位于各自的第一位置中；

图3为本发明的止回翼板阀的示意性横截面侧视图，其中，翼板阀构件和活塞组件位于各自的第二位置中；

图4为图3的本发明止回翼板阀的示意性横截面侧视图，其中翼板阀构件和活塞组件位于各自的第一位置中；和

图5为本发明止回阀的替代性实施例的示意性横截面侧视图。

具体实施方式

首先参考图1和2，其显示了本发明的止回阀1的第一实施例。止回阀1包括阀壳体2和阀构件3。阀壳体2限定液体的流动路径，泵(未显示)在图1所示的箭头方向上泵送液体。优选地，止回阀1和泵为废水管道系统(未显示)的一部分。泵通过例如出口管道的任何合适的管道(未显示)连接到止回阀1的入口孔4，其他合适的管道(未显示)连接到止回阀1的出口孔5，并且可以延伸到管道系统的主要管道(未显示)。在根据图1和2所示的实施例中，阀构件3由球构成，其能够在第一位置和第二位置之间自由移动，其中，在第一位置中，根据图2阀壳体2中的流动路径被堵塞且第一方向上的液体流动被阻止，在第二位置中，根据图1所述流动路径不被堵塞并且允许第二方向上的液体流动。应该指出的是，止回阀1包括用于球阀构件3的引导装置(未显示)，从而泵运行时球阀构件3并不堵塞止回阀1的出口孔5，而是被引导至阀构件3的所述第二位置。

在常规的止回阀中，阀构件在管道系统中存在的液体的流动作用下发生移位。当泵启动时，球阀构件将因此离开第一位置并且将在液体流动的作用下移位到所述第二位置中；当泵关闭时，球阀构件3将由于液体的反向流动作用而返回到第一位置。根据本发明的止回阀1，当泵启动时，在液体流动的作用下，阀构件3将从第一位置移位到第二位置。然而，在本发明的优选实施例中，阀构件3的返回运动将完全不受液体流动的影响，正如下文将要描述的。

如果止回球阀1的方位如图1和2所示，那么阀构件3可以由填充有砂子并且涂覆有保护橡胶套的铝壳体构成，或者如果止回球阀定向成使得阀构件3的第二位置位于阀构件3的第一位置以下，那么阀构件3可以由填充有空气并且涂覆有保护橡胶套的铝壳体构成。

此外，止回阀1包括设置在阀构件3的第二位置附近的止回阀附件6，该止回阀附件6覆盖阀壳体2中的开口，阀构件3可以通过该开口插入止回阀并且从止回阀中移除。止回阀附件6可以通过螺栓连接到阀壳体2上，可替代地，止回阀附件可以旋入阀壳体2中，或者以任何其他合适的方式附连到阀壳体2上。

止回阀附件6包括优选为长形的壳体7，壳体7中设置有活塞组件的，壳体7和该活塞组件限定出腔体8。在优选实施例中，活塞组件包括活塞9和杆10，杆10从所述活塞9背离所述腔体8朝向阀构件3延伸。杆10优选与止回阀附件6的壳体7的轴向延伸方向平行地定向。此外，活塞9和杆10能够在壳体7内在图2的第一位置和图1的第二位置之间共同来回移动。活塞9的周边与止回阀附件6的壳体7的内壁表面处于液体密封接合。

此外，止回阀附件6包括优选容纳在止回阀附件6的壳体7和活塞9所限定的腔体8内的能量存储装置11。优选地，能量存储装置11由在图中示意性示出的压缩弹簧构成。然而，能量存储装置11可以是包含在腔体8中的气体，或者是能够存储能量的任何其他合适的装置。在替代性实施例(未显示)中，可以使用连接于止回阀附件6的壳体7和活塞组件的拉力弹簧，该拉力弹簧设置在止回阀附件6的壳体7和活塞组件之间，从而设置在活塞9的面对阀构件3的一侧上。因此，与被压缩以便存储能量的压缩弹簧相反，拉力弹簧是延伸的。然而，在优选实施例中，在活塞9和止回阀附件6的壳体7的第一端盖12之间设置压缩弹簧11，该第一端盖12位于远离阀构件3的位置处。当活塞组件处于活塞组件的第一位置中时，其在能量存储装置11的作用下朝阀构件3的第一位置驱动阀构件3。优选地，在能量存储装置11的作用下，定位在活塞组件的所述第一位置中的活塞组件将阀构件3偏压到阀构件3的所述第一位置中。

现在将描述本发明的止回阀1的功能。球阀构件3在存在于止回阀1下游的液体的液压作用下被推向阀壳体2的入口孔4，并且堵塞入口孔4，即，阻止第一方向上的液体流动。另外，活塞组件的杆10接靠球阀构件3。优选地，如上所述，杆10将球阀构件3压靠在入口孔4上，以便将阀构件3偏压到阀构件3的第一位置中。当泵启动时，液体的流动使球阀构件3移离阀构件的第一位置，并且同时，所泵送的液体将作用于活塞9的面对阀构件3的一侧。活塞9的所述一侧的面积和能量存储装置11设计为，当泵运行时，所泵送液体的正常液压足以将活塞组件移离活塞组件的第一位置，并且朝向活塞组件的第二位置移动。此外，活塞9的所述一侧的面积以及阀构件的形状和方位优选设计为，作用于活塞9的液体的液压将使活塞组件移位到活塞组件的第二位置，使得液体的流动可以使阀构件3从阀构件的第一位置移位到第二位置，而不会受到活塞组件的阻挡。应该指出的是，液体的液压根本不会或多或少地影响阀构件3的移动，这是因为作用于阀构件的所有侧上的液压的量相同。因此，活塞组件应该移离活塞组件的第一位置，从而液体的流动可以将阀构件3推到阀构件3的第二位置，而不会受到活塞组件的杆10的阻挡。此外，阀构件3可以在第二位置接靠活塞组件的杆10，但是，在泵运行期间，止回阀附件6不会在阀构件3上施加作用力而使其移离阀构件3的第二位置。优选地，活塞组件在所泵送液体的液压作用下被偏压到活塞组件的第二位置中。

此外，止回阀附件6可以包括隔膜13。隔膜13与止回阀附件6的壳体7在周边处液体密封接合，并且设置在活塞9关于前述腔体8的相对侧上。隔膜13和活塞9限定腔室14，腔室14在泵和止回阀1正常运行时充有或多或少地不可压缩的流体。在优选实施例中，隔膜13与杆10的包络面液体密封接合，从而杆10延伸穿过隔膜13。然而，在替代性实施例(未显示)中，隔膜13可以是未分开的，并且位于活塞组件的杆10的端部和阀构件3之间。隔膜13的功能是防止所泵送的液体进入止回阀附件6的壳体7并到达活塞9和所述壳体7的内壁表面。所泵送的液体可能包含固体物质和其他可能削弱止回阀附件6的功能的污染物。如果使用了隔膜13，则所泵送液体的液压作用在所述隔膜13上，并且该力经由腔室14内的不可压缩流体传递到活塞9。

当泵关闭时，已经表明，管道系统中液体的液压下降比液体的流动方向的停止和反向更快，大约是10-20倍。因此，当泵关闭时，液体的液压将几乎立刻降低到低值，在极端情况下甚至达到真空，于是能量存储装置11中所存储的能量开始作用，以使活塞组件从活塞组件的第二位置移向活塞组件的第一位置。同时，活塞组件的杆10以比常规止回阀附件高的力驱动球阀构件3移向阀构件3的第一位置，从而试图堵塞止回阀1的入口孔4，同时通过阻塞液体的流动而降低液体的速度。因此，在液体的流动正当停止之前或停止的同时，从而在常规止回阀的液体流动正当应该反向之前或反向的同时，阀构件3将到达阀构件3的第一位置。相反，可以说止回阀1上游的液体流动在阀构件3到达阀构件3的第一位置的同时停止。因此，完全消除了前面参考现有技术所提及的真空袋的产生。

现在参考图3和4，其显示了本发明的止回阀1的替代性实施例。阀构件3由翼板构成，其枢转连接到阀壳体2上。图3和4的止回阀1与图1和2的止回阀1具有相同的功能，并且翼板阀构件3能够在图4的第一位置和图3的第二位置之间移动。

图3显示了调整装置15，其用于调节能量存储装置11的作用，以便适应于不同的应用。调节装置15的所示实施例包括与弹簧11接靠的板，和可以旋入和旋出腔体8的外螺纹棒，以便拉紧或松开弹簧11。如果能量存储装置11为气体，例如，如果腔体8表现为可调节的容积，则可以使用类似的调节装置。

现在参考图5，其显示了本发明的止回阀1的另一个实施例。在图5中，隔膜由设置在阀构件3附近的第二端盖16代替。第二端盖16是刚性的，并且与止回阀附件6的壳体7以及活塞9一起限定出前面所述的腔室14。第二端盖16包括活塞组件的杆10能够移动穿过的开口。杆10与第二端盖16的开口液体密封接合。此外，根据图5的止回阀附件6包括壳体7中的开口17，该开口17开设在腔室14的靠近第二端盖16的位置中。导管18连接到所述开口17，该导管18的另一端连接到在泵和止回阀1之间延伸的出口管道(未显示)上。因此，腔室14与所述出口管道流体相通，所泵送的液体通过导管18进入腔室14并且作用在活塞9上。由于导管18的横截面容量(cross section volume)比泵与止回阀1之间的出口管道小，因此可以实现止回阀附件6减慢但是仍然足够快速的响应。

本发明的可行变型

本发明并不是仅限于前面所描述并在附图中示出的实施例，这些实施例主要是用于说明和示例目的。本专利申请意在覆盖这里所描述的优选实施例的所有改动及变型，因此本发明由权利要求的文字表述及其等同表述限定。因此，可以在权利要求的范围内以各种方式对止回阀进行改变。

例如，应该指出的是，阀构件和活塞组件的杆可以彼此连接，而不是像在所示实施例中那样是分开的元件，并且能够在它们各自的第一位置和第二位置之间共同移动。

同样应该指出的是，所使用的术语液压主要指的是液体的静态压力，因为动态压力的变化显著。

应该指出的是，本发明的优点在于，如果活塞组件由于不正确地安装在止回阀中，或者由于其他原因而在远离活塞组件的第一位置时卡住，则止回阀的阀构件能够自由地用作普通的止回阀，直到止回阀被更换或修理。

同样应该指出的是，所有关于例如上方、以下、下方、上等术语的信息应该理解/解释为设备根据附图来定向，附图定向为能够合理地读取附图标记。因此，这些术语仅仅指出了所示实施例中的相互关系，如果本发明的设备设置有其他结构/设计，则可以改变这些关系。

同样应该指出的是，即使没有明确说明某一具体实施例中的特征可以与其他实施例中的特征相结合，但如果这种结合是可能的，那么应该认为这种结合是显而易见的。

Claims (15)

1.一种用于液体管道系统的止回阀，包括阀壳体(2)和阀构件(3)，所述阀壳体(2)限定液体的流动路径，在所述液体的流动的作用下，所述阀构件(3)能够在阀构件(3)的第一位置和第二位置之间移动，在所述阀构件(3)的所述第一位置中，所述流动路径被堵塞并且第一方向上的液体流动被阻止，而在所述阀构件(3)的所述第二位置中，所述流动路径不被堵塞并且允许在相反的第二方向上的液体流动，所述止回阀(1)配备有包括壳体(7)、活塞组件(9，10)和能量存储装置(11)的止回阀附件(6)，所述活塞组件能够相对于所述壳体(7)在活塞组件的第一位置和第二位置之间沿轴向移动，所述止回阀的特征在于，所述活塞组件在活塞组件的所述第一位置中时，在所述能量存储装置(11)的作用下克服所述液体的流体压力，并且朝所述阀构件(3)的所述第一位置驱动所述阀构件(3)，以及，在活塞组件的所述第二位置中时，所述液体的流体压力抵抗所述能量存储装置(11)的作用驱动所述活塞组件离开活塞组件的所述第一位置，使得所述阀构件(3)能够移动到阀构件(3)的所述第二位置。

2.如权利要求1所述的止回阀，其中，在所述能量存储装置(11)的作用下，所述阀构件(3)通过定位在所述活塞组件的所述第一位置的活塞组件被偏压到阀构件(3)的所述第一位置。

3.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述活塞组件在所述液体的流体压力作用下被偏压到活塞组件的所述第二位置。

4.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述活塞组件包括活塞(9)和杆(10)，所述活塞(9)和所述止回阀附件(6)的所述壳体(7)限定出腔体(8)，所述杆(10)从所述活塞(9)背离所述腔体(8)朝向所述阀构件(3)延伸。

5.如权利要求4所述的止回阀，其中，所述活塞组件包括隔膜(13)，所述隔膜(13)与止回阀附件(6)的所述壳体(7)液体密封接合，并且设置在所述活塞(9)关于所述腔体(8)的相对侧上，所述隔膜(13)、所述壳体(7)以及所述活塞(9)限定出腔室(14)，所述腔室(14)充有不可压缩的流体。 

6.如权利要求5所述的止回阀，其中，所述隔膜(13)与所述杆(10)的包络面液体密封接合。

7.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述阀构件(3)为球阀构件。

8.如权利要求7所述的止回阀，其中，所述球阀构件(3)在引导装置的引导下能够在球阀构件(3)的所述第一位置和所述第二位置之间自由移动。

9.如权利要求7所述的止回阀，其中，所述球阀构件(3)连接到所述活塞组件，所述球阀构件(3)和活塞组件能够在它们各自的第一位置和第二位置之间共同移动。

10.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述阀构件(3)为翼板阀构件。

11.如权利要求10所述的止回阀，其中，所述翼板阀构件(3)枢转连接到所述阀壳体(2)。

12.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述能量存储装置(11)为压缩弹簧。

13.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述能量存储装置(11)为气体。

14.如权利要求1或2所述的止回阀，其中，所述能量存储装置(11)的作用力是可调节的。

15.如权利要求4所述的止回阀，其中，所述止回阀附件(6)包括具有通孔的第二端盖(16)，所述通孔与所述活塞组件的所述杆(10)液体密封接合，所述止回阀(1)包括从由所述活塞(9)、止回阀附件(6)的所述壳体(7)以及所述第二端盖(16)限定的腔室(14)延伸的导管(18)，并且所述导管(18)能够连接到在泵和所述止回阀(1)之间延 伸的出口管道。 

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