本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种水泵用多功能控制阀，包括阀体、上泵盖、主轴、阀座、阀门机构、活动机构和缓冲机构；阀体设置在运输液体的管道中；密封元件固定安装在阀体内部；主轴元件穿过密封元件固定安装在阀体内；阀座固定安装在阀体内部；活动机构穿过主轴元件安装在阀门机构上，活动机构在水泵开启时可以借助水流，实现沿着主轴元件旋转上升，从而活动机构可以和缓冲机构配合，减缓下降速度，减小水锤作用；缓冲机构穿过主轴元件固定安装在密封元件下端；本发明通过设置活动机构和缓冲机构，缓冲机构减缓阀门机构的下落速度

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116697112 A (43)申请公布日 2023.09.05 (21)申请号 6.X (22)申请日 2023.05.22 (71)申请人 温岭市环力电器有限公司 地址 317500 浙江省台州市温岭市太平街 道南泉二期工业区 (72)发明人 陈佳妮 (74)专利代理机构 蓝天知识产权代理(浙江)有 限公司 33229 专利代理师 周志涛 (51)Int.Cl. F16K 17/28 (2006.01) F16K 17/34 (2006.01) F16K 27/02 (2006.01) F16K 47/02 (2006.01) 权利要求书2页 说明书8页 附图7页 (54)发明名称 一种水泵用多功能控制阀 (57)摘要 本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种水 泵用多功能控制阀 ，包括阀体、上泵盖、主轴、阀 座、阀门机构、活动机构和缓冲机构；阀体设置在 运输液体的管道中；密封元件固定安装在阀体内 部；主轴元件穿过密封元件固定安装在阀体内 ； 阀座固定安装在阀体内部；活动机构穿过主轴元 件安装在阀门机构上，活动机构在水泵开启时可 以借助水流，实现沿着主轴元件旋转上升，从而 活动机构可以和缓冲机构配合，减缓下降速度， 减小水锤作用；缓冲机构穿过主轴元件固定安装 在密封元件下端；本发明通过设置活动机构和缓 冲机构，缓冲机构减缓阀门机构的下落速度，从 A 而可以有效减小水锤现象。 2 1 1 7 9 6 6 1 1 N C CN 116697112 A 权利要求书 1/2页 1.一种水泵用多功能控制阀，包括阀体、上泵盖(1)、主轴(2)和阀座(3)，其特征在于， 所述阀体设置在运输液体的管道中，所述阀体两端固定连接于水泵出水管道中，所述阀体 和管道采用法兰连接；所述上泵盖(1)固定安装在所述阀体内部用于密封所述阀体；所述主 轴(2)穿过所述上泵盖(1)固定安装在所述阀体内，所述主轴(2)上安装有缓冲机构(5)和活 动机构(4)；所述缓冲机构(5)用于通过爪形卡紧机构在水泵开启时借助水泵中流动的水实 现对活动机构(4)的旋转带来的离心力进行卡紧限位，进而在水泵关闭时活动机构(4)可以 在重力的作用下克服缓冲机构(5)的弹力带动活动机构(4)缓慢下降从而起到减小水锤的 作用，延长水泵的使用寿命；所述阀座(3)固定安装在所述阀体内部，所述阀座(3)用于支撑 所述活动机构(4)；所述阀座(3)上固定安装有阀门机构(6)，所述阀门机构(6)通过所述活 动机构(4)控制，所述活动机构(4)带动所述阀门机构(6)上升，实现快速开启控制阀；所述 活动机构(4)穿过所述主轴(2)安装在所述阀门机构(6)上，所述活动机构(4)沿着所述主轴 (2)旋转上升，从而所述活动机构(4)和所述缓冲机构(5)配合，通过活动机构(4)和缓冲机 构(5)配合，减缓阀门机构(6)的下降速度，从而减小水锤作用；所述缓冲机构(5)穿过所述 主轴(2)固定安装在所述上泵盖(1)下端。 2.根据权利要求1所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述活动机构(4)包 括控制板(41)、爪形元件(42)、复位弹簧(43)、固定块(44)和固定螺栓(45)，所述控制板 (41)中心开设有通孔，所述控制板(41)通孔处设置有螺旋形凸块，所述控制板(41)旋转安 装在所述主阀门(63)上可以实现和所述主阀门(63)的旋转连接和分离，所述固定螺栓(45) 环形阵列固定安装在所述控制板(41)上用于实现对所述控爪形元件(42)在工作过程中转 动一定角度，所述爪形元件(42)上开设有圆弧形凹槽(46)，所述爪形元件(42)开设有通孔， 所述爪形元件(42)通过通孔固定安装在所述固定螺栓(45)上，所述固定块(44)固定安装在 所述控制板(41)上实现对所述复位弹簧(43)的限位作用，所述复位弹簧(43)一端固定安装 在所述固定块(44)上，所述复位弹簧(43)另一端固定连接在所述爪形元件(42)上用于克服 离心力使所述爪形元件(42)实现复位。 3.根据权利要求2所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述缓冲机构(5)包 括缓冲弹簧(51)、连接块(52)和键帽(53)，所述缓冲弹簧(51)固定安装在所述上泵盖(1)下 端用于实现在所述活动机构(4)重力的向下运动时减缓其下落速度从而实现所述主阀门 (63)的缓慢关闭，所述连接块(52)固定安装在所述缓冲弹簧(51)下端，所述键帽(53)固定 安装在所述连接块(52)的下端面与所述爪形元件(42)在水流提供的离心力下配合卡紧从 而锁定所述活动机构(4)和所述缓冲机构(5)。 4.根据权利要求3所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述键帽(53)设置为 内部空心的结构，所述键帽(53)内部设置圆弧形凸起块(54)用于配合所述爪形元件(42)的 圆弧形凹槽(46)从而实现锁紧配合对所述爪形元件(42)进行限位，可以对其卡死效果进行 进一步的加固的同时还可以延长爪形元件(42)的使用寿命。 5.根据权利要求4所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述阀门机构(6)包 括密封板(61)、压板(62)、主阀门(63)、螺旋叶片(64)和轴套(65)；所述密封板(61)、压板 (62)和主阀门(63)固定安装在所述主轴(2)上；所述主阀门(63)工作时绕主轴(2)转动实现 对通路的开关控制，所述螺旋叶片(64)固定安装在所述主阀门(63)下端在水流的带动下实 现向上旋转从而带动所述主阀门(63)进行上升，所述密封板(61)固定安装在所述主阀门 2 2 CN 116697112 A 权利要求书 2/2页 (63)上端用于进一步提升密封效果保证在使用过程中水流难以从所述阀门机构(6)通过， 所述压板(62)固定安装在所述密封板(61)上端用于对所述密封板(61)进行加强固定效果， 所述主阀门(63)开设有螺旋形凹槽(69)用于和所述主轴(2)配合实现锁紧和脱离；所述轴 套(65)固定安装在所述主轴(2)和所述主阀门(63)中间实现对两者之间运动时的摩擦减小 以延长使用寿命。 6.根据权利要求5所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述主阀门(63)中间 开设有通孔用于和所述主轴(2)配合安装，所述主阀门(63)环形阵列设置有缓流通孔(67)， 所述主阀门(63)环形阵列设置有环形六角加固杆(66)用于加强所述主阀门(63)的机械结 构从而延长使用寿命，所述主阀门(63)下端面开设环形凹槽(68)。 7.根据权利要求6所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述螺旋叶片(64)环 形阵列设置在所述主阀门(63)下端面开设的环状凹槽中，所述螺旋叶片(64)设置为柳叶片 形状。 8.根据权利要求7所述的一种水泵用多功能控制阀，其特征在于：所述螺旋叶片(64)采 用定距式，所述螺旋叶片(64)设置有水流槽用于进一步加快两侧水流流速从而获得足够的 动力；所述螺旋叶片(64)的桨叶数目设置为8‑10个，所述螺旋叶片(64)的材料采用玻璃纤 维增强聚合物。 3 3 CN 116697112 A 说明书 1/8页 一种水泵用多功能控制阀 技术领域 [0001] 本发明涉及阀门技术领域，具体涉及一种水泵用多功能控制阀。 背景技术 [0002] 控制阀由主阀和接管系统组成，新型的多功能控制阀集中了闸阀、逆止阀和水锤 消除器的功能，是一种用于高层建筑的给水系统中的阀体，一般设置在水泵出口管路上，防 止和减弱水泵启闭时管线的水锤冲击，防止水倒流，从而保护水泵，维护管路安全。为了实 现水泵运行的自动化，简化管理，减轻劳动，提高可靠性，人们用水力阀门和电动阀门取代 手动阀门，对单体阀门进行多项技术改进，出现了一种新型阀门就是多功能控制阀。 [0003] 现有的水泵用多功能控制阀在用于高层建筑供水系统的使用过程中，供水系统的 停泵瞬间，流量及压力突然降低，主阀板在重力作用下开始向下滑落，管道中水突然产生的 冲击力，使承载其流动的管道或容器发生声响和震动，即水锤现象。水锤现象是工质在管道 流动不畅的情况下产生的，从而发出巨响和强烈的震动，甚至造成设备的严重损坏的一种 现象。 [0004] 为此，现有技术给出了一些解决方案，如中国发明专利(申请号： CN6.9公开日：2018‑08‑31)公开了一种池塘污水用多功能水泵控制阀，此装置 包括污泥过滤槽，污泥过滤槽顶部一侧固定连接有入水管，入水管一端螺纹安装有固体过 滤头，污泥过滤槽底部固定设置有锥型过滤槽，锥型过滤槽底端固定连接有泥沙槽，泥沙槽 一侧固定连接有泥沙管，泥沙槽与泥沙管内部相通，污泥过滤槽顶部固定插接有旋转吸水 管，旋转吸水管底端螺纹安装有泥沙过滤头，旋转吸水管顶部固定安装有转轴，此装置改变 了传统的控制阀没有设置污水过滤装置，在池塘环境中使用时，由于池塘中的污泥比较多， 容易被污泥阻塞，造成设备的损害，且在污泥较多的情况下会影响到抽水的工作效率。此装 置在使用过程中，阀门开关的瞬间，会出现由于水流量突然变化所导致的水锤现象，会对装 置造成损坏，导致使用寿命减少。 [0005] 鉴于以上情况，为了克服上述技术问题，本发明设计了一种水泵用多功能控制阀， 解决了上述技术问题。 发明内容 [0006] 本发明所要解决的技术问题是：由于快速关闭阀门所导致的水锤现象可能会对多 功能水泵用控制阀造成一定危害，影响供水系统的使用，甚至损坏供水系统中的装置。 [0007] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案： [0008] 本发明提供的一种水泵用多功能控制阀，包括阀体、上泵盖、主轴、阀座、阀门机 构、活动机构和缓冲机构；所述阀体设置在运输液体的管道中，所述阀体两端固定连接于水 泵出水管道中，所述阀体和管道设置为法兰连接；所述上泵盖固定安装在所述阀体内部，所 述上泵盖用于密封所述阀体；所述主轴穿过所述上泵盖固定安装在所述阀体内，所述主轴 用于安装所述缓冲机构和所述活动机构；所述阀座固定安装在所述阀体内部，所述阀座用 4 4 CN 116697112 A 说明书 2/8页 于支撑所述活动机构；所述阀门机构固定安装在所述阀座上，所述阀门机构通过所述活动 机构控制，所述活动机构带动所述阀门机构上升，实现快速开启控制阀；所述活动机构穿过 所述主轴安装在所述阀门机构上，所述活动机构在水泵开启时借助水流，实现沿着所述主 轴旋转上升，从而所述活动机构和所述缓冲机构配合，在关闭水泵时，减缓下降速度，减小 水锤作用；所述缓冲机构穿过所述主轴固定安装在所述上泵盖下端，所述缓冲机构用于水 泵开启时和活动机构配合固定，限制所述活动机构的位置，水泵关闭时，所述缓冲机构使得 所述活动机构减缓下降速度，从而减小水锤作用。 [0009] 在控制阀的运作过程中，阀门是其中最主要的一环，阀门的好坏决定了控制阀能 否在工作时实现对水流的全部堵截从而保证管道内不会溢出水流。所述阀门机构包括密封 板、压板、主阀门、螺旋叶片和轴套；所述主阀门与所述阀座配合，所述压板和所述主阀门设 置为螺栓固定连接，所述密封板固定安装在所述主阀门上端，安装方式设置为激光焊接或 火焰焊接，所述密封板用于防止泄漏和外物侵入，所述轴套用于减小所述阀门机构和所述 主轴之间转动时产生的摩擦，所述轴套使用氟橡胶制成，氟橡胶具有极佳的耐腐蚀性和耐 磨损性能，可在极端的温度和化学环境下使用；它的耐摩擦性能非常好，适用于高速摩擦和 高温摩擦，从而规避阀门机构和主轴直接接触。 [0010] 阀门的开关往往采用人工和电子控制，本发明提供了一种新的思路，即通过水泵 开启时的高压从而带动所述活动机构进行上升，摒弃了传统的开关系统，避免了多余的机 构。所述活动机构包括控制板、爪形元件、复位弹簧、固定块和固定螺栓，所述爪形元件设置 为321不锈钢制造，321不锈钢具有良好的耐腐蚀性和高强度物理性质，同时也具有良好的 可塑性；所述复位弹簧可以设置为弹簧钢制造，可以满足多次使用，且使用环境要求较低， 可以在潮湿的环境下多次使用不会生锈；所述固定块采用不锈钢316制造，安装方式设置为 气保焊和氩弧焊；所述固定螺栓安装在所述控制板上，安装方式设置为钎焊，所述爪形元件 可绕所述固定螺栓进行活动；所述活动机构在转动时，所述爪形元件会受到离心力的作用， 克服所述复位弹簧的弹性力做方向为所述活动机构外侧的位移，所述爪形元件卡入所述键 帽内，从而锁定所述爪形元件，实现所述活动机构和所述缓冲机构相对锁定。 [0011] 进一步来说，所述主阀门中间开设有通孔用于和所述主轴配合安装，所述主阀门 通孔外环形阵列设置有通孔，所述主阀门环形阵列设置有环形六角加固杆，设置为环形阵 列的方式可以从所述主阀门的周围对其起到全方位的加工结构，从而加强其耐用性保证使 用强度；所述环形六角加固杆用于加固所述主阀门的机身结构，从而保证在高压的使用环 境下可以长期使用，保证使用强度和使用寿命；所述主阀门设置有环形凸块，所述主阀门下 端面开设环形凹槽，所述环形凹槽用于安装所述螺旋叶片，在水流经过环形凹槽时，所述螺 旋叶片的两侧的水流量不同从而实现螺旋叶片的旋转带动所述主阀门向上运转从而产生 离心力使得所述活动机构可以和所述缓冲机构卡紧锁死完配合；所述主阀门设置为硅青铜 制成；所述主阀门设置的环形六角加固杆可以有效加强所述主阀门结构强度，所述主阀门 通孔外环形阵列设置有通孔；当水泵关闭，所述主阀门下落固定在所述阀座上，水流可以通 过通孔进行流动，所有通孔的面积和为主阀门横截面面积的10％；即当所述主阀门关闭，立 刻减小90％的流量，再进行完全关闭，可以有效减小水锤作用。 [0012] 针对所述螺旋叶片来说，决定设置为定距式，定距式的结构较为简单，质地较轻， 制造成本低，后期维修简单，在小功率的场景下有着很大的应用；所述螺旋叶片设置为柳叶 5 5 CN 116697112 A 说明书 3/8页 片形状，根据伯努利原理得知，在流体力学中压强大的一方流速小，压强小的一方流速大， 从而柳叶片形状可以实现两侧压强不一致快速利用水压的不同产生向上运动的动力，面对 控制阀内部高水压，流速快的环境，设置为柳叶片形状可以尽可能的利用水流的势能从而 转化为所述主阀门的动力势能带动其向上运动。 [0013] 关于所述螺旋叶片的数量分析：所述螺旋叶片的桨叶数目设置为10个才能使得所 述螺旋叶片得到足够的动力，从而使得所述主阀门克服重力上升，所述螺旋叶片的实度为 0.4，实度是一种衡量螺旋叶片动力输出的重要参数，0.4的实度可以有效的在控制阀在环 境中获得较大的动力，所述螺旋叶片的直径设置为8—12cm，所述螺旋叶片的直径很大一方 面取决于所述主阀门的大小，尽可能大的直径可以使得所述螺旋叶片获得最大的升力，从 而获得理论最大动力；所述螺旋叶片的螺距设置为10—15cm，螺距的设定是为了两侧水流 的充分流入，从而保证所述螺旋叶片提供的动力输出稳定，所以应该最少不小于其直径的 0.9倍，至多不大于1.5倍，在此区间内可以获得较大的动力的同时，保证输出动力的稳定 性；所述螺旋叶片材料设置为玻璃纤维增强聚合物制成，玻璃纤维增强聚合物质地轻盈，物 理强度良好，一方面减轻了自重，把更大的动力输出用于主阀门，另一方面在高强度的水流 冲刷下不易变形，可以稳定的完成旋转；所述螺旋叶片为流线曲面设计，设置为流线曲面设 计，当水泵工作时，所述主阀门下方的水流量增大，此时所述螺旋叶片两侧有水流经过，由 于所述螺旋叶片设置为流线曲面设计，并设置有水流槽，由于环形凹槽空间有限，设置水流 槽可以进一步加速所述螺旋叶片两侧的水流速度，从而对其动力得以保证；两侧形状不同 会导致两侧水流流量不同，从而产生推力，推动所述主阀门上升，所述活动机构安装在所述 主阀门上，所述主阀门带动所述活动机构上升。 [0014] 有关所述主轴和所述控制板之间的连接和分离的结构设置，所述主轴下部分开设 有螺旋形凹槽，可以和所述控制板的螺旋形凸块配合；凹槽用于和所述控制板上螺旋形凸 块配合，所述控制板下落时，在接触到所述凹槽时，其受到的重力会分解为向下运动和沿着 凹槽运动的两个力，在这种情况下，所述控制板会沿着凹槽纹路逆时针旋转，从而实现所述 活动机构脱离所述缓冲机构，所述缓冲机构在复位弹簧的弹性力作用下实现复位；同时，由 于螺旋形凹槽的设计，使得所述控制板重力得到分解，其下降速度得到减缓，进一步减速， 进一步实现所述活动机构缓闭的效果。其凹槽设置有涂层处理，涂层材料可以选用陶瓷涂 层，涂层材料设置为氮化硅和氧化铝，这两种材料制成的涂层可以提高凹槽处的硬度、抗磨 损性和耐腐蚀性，同时，不对整个所述控制板进行材料更换，只对易磨损的地方进行涂层处 理，节约了制造成本，减少了材料的浪费。 [0015] 控制阀的关闭过程中，需要对其阀门进行缓冲避免其快速关闭从而产生水锤作 用，所述缓冲机构包括缓冲弹簧、连接块和键帽，所述缓冲弹簧固定安装在所述上泵盖下 端，安装方式设置为一体式钎焊和氩弧焊，所述连接块固定安装在所述缓冲弹簧下端，安装 方式设置为一体式钎焊和氩弧焊，由于要保证所述缓冲弹簧和所述连接块和所述上泵盖的 固定，所以焊接必须牢固，一体式钎焊是现有技术中可以很好满足要求的一种焊接方式，但 成本较高，需要单独的模具和夹具；如果实际生产时，产能较少，可用氩弧焊代替，基本可以 满足使用要求；所述键帽固定安装在所述连接块的下端面，安装方式设置为粘接和钎焊；所 述缓冲弹簧设置为3‑4个，所述缓冲弹簧呈圆周阵列，3‑4个所述缓冲弹簧进一步加强稳定 性，增加其在多维度的缓冲能力，有利于所述缓冲机构平稳下落；所述缓冲弹簧在所述活动 6 6 CN 116697112 A 说明书 4/8页 机构的重力作用下会伸长，其伸长的距离是要大于所述主轴设置的螺纹形凹槽和所述连接 块的距离的，如此即实现在所述活动机构的带动下，向下运动的位移满足使用条件，从而完 成所述主轴和所述活动机构的配合。 [0016] 有关于所述活动机构和所述缓冲机构的锁紧过程，所述键帽朝内侧开设有用于锁 紧所述爪形元件的凹槽，凹槽内部设置有用于限制所述爪形元件位置的弧形凸起块可以配 合所述爪形元件上的弧形凹槽进行进一步锁紧，可以在减小摩擦力的同时保证所述爪形元 件和所述键帽的配合卡紧效果，保证使用效果；所述键帽的材料设置为碳化硅，碳化硅是一 种高强度耐腐蚀的材料，所述键帽和所述爪形元件配合锁定时，不可避免的会出现碰撞、挤 压、摩擦等现象，选用高强度的材料有利于工作的正常进行，保证使用寿命；所述爪形元件 克服所述复位弹簧的弹性力向外位移，和所述键帽锁紧卡死，从而完成对所述活动机构相 对所述缓冲固定，此时活动机构和缓冲机构为一个主体，活动机构下降时，会带动所述缓冲 机构一起下降。 [0017] 针对水泵控制阀这种潮湿的使用环境下，所述缓冲弹簧表面需要进行热处理和喷 砂的加工工艺，通过热处理，可以使材料的结构更加致密，晶粒更加细小，从而提高材料的 强度和硬度，所述缓冲弹簧的工作环境较为恶劣，长期处于潮湿的环境中，且控制阀内部高 压的水流会对其结构进行冲击，如果不对其进行喷砂的处理，所述缓冲弹簧的外表面很容 易在高压水流的作用下破裂，甚至会流入水流中，对供水系统造成危害。 [0018] 本发明的有益效果如下： [0019] 1.本发明通过安装活动机构和缓冲机构，活动机构使得控制阀在关闭过程中，使 其过程分为两部分即先关闭大部分阀门使得水流大部分停止通过实现快速闭阀的效果，然 后在缓冲机构的延缓关闭下尽可能的缓慢降落活动机构，设置的控制板在缓冲机构的配合 下，缓慢关闭，有效地减小了水锤现象，从而保证设备的安全性和稳定性。 [0020] 2.本发明通过安装螺旋叶片，利用螺旋叶片两侧流量的不同所产生的推力带动主 阀门旋转上升，从而使得活动机构获得离心力，爪形元件和键帽锁定卡死，增强控制阀工作 过程中的稳定性；当控制阀关闭时，活动机构和缓冲机构固定，缓冲机构延缓锁定机构的下 落时间，使活动机构和主阀门的下落时间不同，从而实现减小水锤现象的目的。 附图说明 [0021] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的 附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0022] 图1是本发明整体结构示意图； [0023] 图2是本发明整体结构剖面图； [0024] 图3是本发明阀门机构示意图； [0025] 图4是本发明活动机构示意图； [0026] 图5是本发明主阀门示意图； [0027] 图6是本发明螺旋叶片位置示意图； [0028] 图7是本发明螺旋叶片工作时两侧水流方向示意图； 7 7 CN 116697112 A 说明书 5/8页 [0029] 图8是本发明主轴和控制板配合示意图； [0030] 图9是本发明缓冲机构位置示意图； [0031] 图10是本发明缓冲机构结构图； [0032] 图11是本发明爪形元件示意图； [0033] 图12是本发明键帽截面图。 [0034] 图中：1、上泵盖；2、主轴；3、阀座；4、活动机构；41、控制板；42、爪形元件；43、复位 弹簧；44、固定块；45、固定螺栓；46、圆弧形凹槽；5、缓冲机构；51、缓冲弹簧；52、连接块；53、 键帽；54、圆弧形凸起块；6、阀门机构；61、密封板；62、压板；63、主阀门；64、螺旋叶片；65、轴 套；66、环形六角加固杆；67、缓流通孔；68、环形凹槽；69、螺旋形凹槽。 具体实施方式 [0035] 为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上 述技术方案进行详细的说明。 [0036] 实施例1：如图1、图2所示，一种水泵用多功能控制阀，包括阀体、上泵盖1、主轴2、 阀座3、阀门机构6、活动机构4和缓冲机构5；阀体通常安装在市政、建筑、钢铁、冶金、石油、 化工、水利及灌溉等领域的取水、送水、加压、潜水、污水泵房及石油、化工流体的输送系统 中，阀体两端固定连接于水泵出水管道中，阀体和管道设置为法兰连接，上泵盖1固定安装 在阀体内部，安装方式设置为螺栓安装，上泵盖1用于密封所述阀体，主轴2穿过上泵盖1固 定安装在阀体内，安装方式设置为线固定安装在所述阀座3上，安装方式设置为激光钎焊，阀门机构6用于实现对水流的控 制，快速开启，先快速关闭90％的流量，再对剩余10％进行缓慢关闭，防止逆流，从而实现单 向控制；缓冲机构5穿过主轴2固定安装在上泵盖1下端，安装方式设置为粘接，缓冲机构5用 于水泵开启时和活动机构4配合固定，限制活动机构4的位置，水泵关闭时，缓冲机构5使得 活动机构4减缓下降速度，从而减小水锤作用，阀座3固定安装在阀体，安装方式设置为钎 焊，阀座3用于支撑活动机构4，活动机构4穿过主轴2安装在阀座3上，活动机构4在水泵开启 时可以借助水流，实现沿着主轴2旋转上升，从而活动机构4可以和缓冲机构5配合，在关闭 水泵时，减缓下降速度，减小水锤作用。 [0037] 阀体安装好后，第一次使用需要加引水，此时工作人员开启管道里的水泵，阀门机 构6受到下方水流带来的压力，当压力大于阀门机构6的重力时，阀门机构6会在水压的作用 下脱离阀座3带着活动机构4向上旋转运动；当活动机构4接触到缓冲机构5时，活动机构4停 止运动；此时水流通量达到最大，当水泵关闭时，阀门机构6快速下落关闭，活动机构4带动 缓冲机构5向下运动，运动到一定位置，缓冲机构5脱离，活动机构4和阀座3接触，控制阀完 全闭合。 [0038] 阀门机构6实现分级下落，快速阻断大部分水流的同时，留有一些通孔，可以使一 部分水流继续流通，缓冲机构5可以对活动机构4的下落进行缓冲，从而实现阀门机构6的分 级下落，从而很大程度上减少了水锤作用；安全可靠性高，而且动作完全联锁，不会产生误 动作；无需操作控制，当水泵启停时，巧妙地利用阀门前后介质的压力变化来控制动力，使 阀门按操作规程的要求进行动作；无需专业调试，阀门动作不受水泵扬程及流量变化的影 响，适应范围广，基本无需维修，寿命长。 8 8 CN 116697112 A 说明书 6/8页 [0039] 如图3所示，主阀门63安装在主轴2上，主阀门63上设置有环形六角加固杆66用来 加强机械结构从而保证使用寿命，可绕主轴2转动，螺旋叶片64固定安装在主阀门63下端， 安装方式设置为无氧锡焊，密封板61固定安装在主阀门63上端，安装方式设置为螺栓安装， 压板62固定安装在密封板61上端，安装方式设置为螺栓安装，活动机构4安装在压板62上 端，轴套65固定安装在主轴2和主阀门63中间。 [0040] 停泵状态，主阀门63和连接块52在自身重力的作用下和阀座3配合固定，整个活动 机构4完全关闭；水泵启动时，进水端水压达到公称压力的50％以上，推动阀门机构6带动活 动机构4向上，活动机构4固定在主轴2上做向上的位移；工作过程中，水泵开启，主阀门63受 到下方水流的冲压力向上推动密封板61和活动机构4，螺旋叶片64在水流中会做旋转向上 的运动，从而带动主阀门63旋转向上运动，从而活动机构4上的爪形元件42受到离心力产生 向外位移；水泵关闭时，主阀门63在重力作用下沿着主轴2下落，活动机构4受到缓冲机构5 的弹性力下落较慢。压板62用于增强活动机构4的强度，降低对使用环境的要求，密封板61 可以对关阀状态下实现密封，使得上方的水不能通过活动机构4逆流，实现了逆止阀的效 果；主阀门63可以快速减小大部分水流流量，再实现缓慢完全关闭，可以有效避免水锤作 用。 [0041] 如图4所示，活动机构4包括控制板41、爪形元件42、复位弹簧43、固定块44和固定 螺栓45，控制板41中心开设有通孔，通孔用于配合主轴2安装，通孔半径大小为4cm，即和主 轴2大小一致，控制板41通孔处设置有螺旋形凸块，控制板41旋转安装在主阀门63上，固定 螺栓45环形阵列固定安装在控制板41上，安装方式可以设置为焊接或者粘接，爪形元件42 开设有通孔，爪形元件42通孔用于固定安装固定螺栓45，固定块44固定安装在控制板41上， 安装方式设置为焊接，复位弹簧43一端固定安装在固定块44上，复位弹簧43另一端固定连 接在爪形元件42上，安装方式设置为粘接，复位弹簧43可以设置为弹簧，复位弹簧43可以设 置为弹簧钢制造。 [0042] 爪形元件42旋转的过程中受到离心力的作用会产生向外的位移趋势，在固定螺栓 45的固定作用下只能做绕固定螺栓45的转动，从而带动活动机构4向外位移，活动机构4由 于形变会产生向内的弹性力，当转速达到一定数值时，爪形元件42可以和键帽53进行锁定 卡死，从而活动机构4和缓冲机构5相对固定。 [0043] 活动机构4利用了旋转时物体受到离心力来实现对缓冲机构5的锁定卡死，通过复 位弹簧43、固定块44和固定螺栓45的配合可以对爪形元件42限制其运动只能为向外的摆 动，从而可以和缓冲机构5配合，完成锁定卡死。 [0044] 如图5、图6所示，螺旋叶片64环形阵列设置在主阀门63下端面环形凹槽68中，螺旋 叶片64一端固定安装在所述主阀门63上，安装方式可以设置为钎焊；定距式的结构较为简 单，质地较轻，制造成本低，后期维修简单，在小功率的场景下有着很大的应用；螺旋叶片64 的桨叶数目为10，可以认为螺旋叶片64的拉力系数和功率系数与桨叶数目成正比，螺旋叶 片64的实度为0.4，实度是桨叶面积与螺旋叶片64旋转面积的比值，它的影响与桨叶数目的 影响相似，随实度增加拉力系数和功率系数增大，但实度不是越大越好，这是根据转速和空 速决定的，螺旋叶片64的实度越大他的迎水面积也会越大，水流粘性会使效率下降，0.4的 实度可以很好在满足工作要求，保证了迎水面积的同时，也保证了水流粘性效应较小，使其 不会对螺旋叶片64的转动进行过多的干扰， 9 9 CN 116697112 A 说明书 7/8页 [0045] 螺旋叶片64的直径设置为8cm；螺旋叶片64的直径很大程度上取决于主阀门63的 环形凹槽68开槽大小，在相对的空间内，应该保证螺旋叶片64的直径尽可能的大，这样可以 使得螺旋叶片64从水流中获得的上升力足够大，减少开阀时间，提高工作效率。 [0046] 工作过程中，当主阀门63下方受到水流的作用力不断冲击，螺旋叶片64会产生向 上的推力和顺时针旋转的转动力，由于螺旋叶片64和主阀门63设置为焊接固定连接，所以 螺旋叶片64会带动主阀门63旋转上升。 [0047] 如图7所示，当水经过螺旋叶片64时，由于螺旋叶片64设计为流线上端为平端设计，下端为凸出式设计，从而实现螺旋叶片64的两侧水流量不同；工作过 程中，水流不断对螺旋叶片64进行冲击，使得螺旋叶片64桨片两侧受到不平衡的力，产生逆 时针旋转向下的推力，推动整个活动机构4在主轴2上顺时针旋转上升。 [0048] 如图8所示，主轴2下部分开设有螺旋形凹槽69，可以和控制板41的螺旋形凸块配 合；螺旋形凹槽69的设计是为了实现当活动机构4受到重力下降时，接触到凹槽，重力分解 为两个方向的力，从而使得活动机构4沿着凹槽的方向进行运动，螺纹直径和主轴2直径一 致，凹槽高度设计不宜过长，会导致关闭过程时间过长，且活动机构4卡在凹槽内部的可能 性增大，破坏机构稳定性， [0049] 凹槽设置为涂层处理，涂层材料可以选用碳化硅，碳化硅涂层可以提高材料的硬 度、抗磨损性、耐腐蚀性，每开关阀门一次，控制板41就需要和主轴2进行一次配合，摩擦力 会对控制板41造成一定的损伤，如果设置为普通材料，则会导致形状结构发生改变，使用寿 命短，导致机构失效，如果全更换为高强度材料，成本较高，且浪费材料；因此，对其摩擦处 进行涂层处理，一方面加强了结构强度，另一方面节省了材料，可以在满足使用的情况下控 制成本。 [0050] 工作过程中，当水泵关闭时，控制板41下方水压减小，控制板41受到重力作用下 降，此时控制板41与缓冲机构5连接，缓冲机构5中的缓冲弹簧51减缓控制板41的下降速度， 当控制板41的通孔接触到主轴2的螺旋形凸块时，原本在重力作用下做向下的运动转换成 了旋转向下，由于螺纹设计为逆时针方向，所以控制板41也为逆时针旋转下降，此时爪形元 件42会脱离键帽53在复位弹簧43在作用下复位，从而实现控制板41和缓冲机构5的脱离，缓 冲机构5在缓冲弹簧51的作用下复位。 [0051] 如图9、图10、图11所示，缓冲机构5包括缓冲弹簧51、连接块52和键帽53，缓冲弹簧 51固定安装在上泵盖1下端，安装方式可以设置为粘接，缓冲弹簧51可以设置为钴铬钼合金 钢制造，钴铬钼合金钢的耐腐蚀性能极，钴铬钼合金钢具有良好的可加工性，钴铬钼合金钢 具有高强度和刚性，可以承受高强度和高应力的工作环境；连接块52固定安装在缓冲弹簧 51下端，安装方式可以设置为粘接，键帽53固定安装在连接块52的下端面，安装方式设置为 粘接；键帽53朝内侧开设有用于锁紧所述爪形元件42的圆弧形凹槽46。 [0052] 水泵开启，活动机构4在螺旋叶片64的带动下旋转，从而使得爪形元件42获得离心 力向外位移，键帽53至主轴2中心的距离比爪形元件42到主轴2中心的距离大4mm，活动机构 4在转速大于2r/s时，克服复位弹簧43向外做4mm的位移，此时爪形元件42和键帽53锁定卡 死；水泵关闭时，主阀门63在重力的作用下快速下降，及时阻止大部分水流，此时主阀门63 上环形阵列的缓流通孔67仍可以允许一小部分水流通过，减少水锤现象；活动机构4下降， 受到缓冲机构5的拉力速度慢于主阀门63。 10 10 CN 116697112 A 说明书 8/8页 [0053] 缓冲机构5通过和活动机构4的配合工作，可以实现阀门机构6的分级落下，利用缓 冲弹簧51的弹性力，可以进行复位，保证每一次使用后都不对下一次使用产生影响，从而可 以有效减小水锤作用，保护设备安全；缓冲弹簧51可以设置为4个，四个缓冲弹簧51呈圆周 阵列，设置4个缓冲弹簧51可以进一步加强缓冲机构5的稳定性，使得其下落过程更加稳定。 [0054] 如图10、图12所示，键帽53的材料设置为碳化硅制造，碳化硅比许多金属材料要 轻；是一种非常硬的材料，其硬度在莫氏硬度标度上可达到9.5级，比钢铁等传统材料要硬 得多；碳化硅的热稳定性非常好，能够在高温环境下保持其力学性能和化学稳定性，它的熔 点约为2700摄氏度；碳化硅具有良好的耐腐蚀性，能够耐受许多酸和碱的侵蚀；工作过程 中，活动机构4由于受到主阀门63的旋转向上的推力，活动机构4上面的爪形元件42受到离 心力向外，当活动机构4的转速到达定值后，爪形元件42向外的位移足以和键帽53接触，从 而实现锁定卡死；水泵关闭后，键帽53会限制爪形元件42的位移趋势，从而使得活动机构4 下落的过程中受到活动机构4的弹性力缓冲，实现避免水锤作用的效果。 [0055] 实施例2：螺旋叶片64的桨叶数目可以设置为8，实度设定为0.35；桨叶数目和其动 力成正比，实度和动力成反比，减小桨叶数目的同时减小实度可以实现原来一样的效果；螺 旋叶片64在受到一定水压时，两种实施例中的动力基本相同；较少的桨叶数目可以减少成 本和损坏概率，但是实度较小会导致螺旋叶片64容易堵塞；所以在用于给城市高层建筑供 水的管道当中鼎汇娱乐-平台怎么样，可以设置为较小的桨叶数目和较小的实度，因为往往这种自来水的供应杂 质较少，自来水厂会提前清洁过滤，可以减少成本投入；在污水处理厂或石油运输的管道 中，建议设置为较大的桨叶数目和较大的实度，这种螺旋叶片64不易堵塞，输出连续性较 好，使用寿命更长。 [0056] 本发明在工作过程中，工作人员将阀体安装在管道中间，设置为法兰连接；第一次 使用，需要在管道内加入引水，引水的加入可以避免装置空转；工作人员开启水泵，阀门机 构6受到压力，在压力达到设定值时，阀门机构6脱离阀座3向上运动；此时螺旋叶片64受到 水流的冲击，带动活动机构4旋转；当连接块52上的活动机构4接触到缓冲机构5时，活动机 构4停止运动；此时爪形元件42受到的离心力使得爪形元件42克服复位弹簧43的弹性力向 外位移，位移达到一定程度时，爪形元件42和键帽53接触，圆弧形凸起块54和圆弧形凹槽46 进行配合从而活动机构4被锁紧卡死；工作人员关闭水泵，此时活动机构4的重力大于压力， 活动机构4下落到阀座3上，主阀门63上开设的缓流通孔67可以让小部分水流继续通过，减 小水锤作用；活动机构4克服缓冲弹簧51的弹性力向下缓慢运动，当活动机构4与主轴2上的 螺旋形凹槽69接触时，活动机构4开始旋转，从而爪形元件42和键帽53脱离，活动机构4下落 到主阀门63上，此时控制阀完全关闭。 [0057] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。 11 11 CN 116697112 A 说明书附图 1/7页 图1 12 12 CN 116697112 A 说明书附图 2/7页 图2 13 13 CN 116697112 A 说明书附图 3/7页 图3 图4 14 14 CN 116697112 A 说明书附图 4/7页 图5 图6 15 15 CN 116697112 A 说明书附图 5/7页 图7 图8 16 16 CN 116697112 A 说明书附图 6/7页 图9 图10 17 17 CN 116697112 A 说明书附图 7/7页 图11 图12 18 18

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