带分流功能的多级调压减压阀及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种减压阀,特别涉及一种具有分流功能的多级调压减压阀,属于流体控制技术中的减压阀领域。所述减压阀能够实现对承压强度和缓冲作用的多级调节控制,并在发生液体压力失控的情况下,利用设置的分流功能快速降低管道系统的压力,对管路实现多级保护,从而避免管道破裂等事故的发生。

当前常见的减压阀大多采用单一减压结构,只能在设定的压力值处开启泄压。当系统压力发生快速失控或者波动时,这类减压阀的响应速度较慢,无法进行快速调节,容易导致管路疲劳损伤和水击问题发生。而本发明所提供的减压阀能够通过多级调压减压的设计,扩大减压调节的压力范围,优化减压效果,并利用分流功能实现快速降压,增强了对管路的保护。

背景技术

减压阀是一种用于控制流体压力的阀门。它主要通过自动调节和维持流体压力在设定范围内，以保护管道、设备或系统免受过高压力的影响，其工作原理是通过感应流体压力的变化来调整阀门开度，从而实现对流体压力的控制。当流体压力超过设定的压力值时，减压阀会打开，允许部分流体通过，从而降低压力到设定范围内；当流体压力低于设定值时，减压阀会关闭，阻止流体继续排放，以提高压力。

中国发明专利申请:CN116734021A公开了一种减压阀，属于阀门制造技术领域。它解决了现有减压阀无过滤等问题。本减压阀包括阀体、阀盖、安装座和阀杆，阀杆的顶端抵触于膜片的底面，一根螺丝一穿过支撑板、膜片并与阀杆螺纹连接，阀杆伸出安装座的底端螺纹连接有螺丝二且螺丝二和阀杆底端之间固连有用于密封安装座的密封垫，进水口和出水口之间设有过滤网，安装座具有连通至存水腔的通孔，阀体具有连通于出水口和通孔的导流孔，若干颗周向均布的螺丝三穿过阀盖、膜片并与阀体螺纹连接。本减压阀具有过滤功能且能保证出水口压力精度，工作稳定性好；

然而该减压阀虽具有滤功能且能保证出水口压力精度，但其减压方式与传统减压阀相同，均是采用单个弹簧进行驱动，从而导致当减压阀关闭时，管道内流体的流速和动能会迅速减小，使流体在管道内产生急剧的减速和压力增加，十分容易引起水锤效应，为此，提出一种减压阀。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种带分流功能的多级调压减压阀，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种带分流功能的多级调压减压阀 ,包括减压阀组件和调压机构,所述减压阀组件包括阀体、进水连接管、排水连接管和两个集水腔;调压机构安装于所述阀体的内侧壁顶部;所述阀体的内侧壁底部安装有缓冲机构,所述缓冲机构于阀体之间安装有缓冲调节机构;所述阀体的一侧安装有分流机构；

其中，所述调压机构用于对承压密封机构的承压强度进行调节；

其中，所述承压密封机构用于配合和调节和维持流体压力；

其中，所述缓冲机构用于利用缓冲的方式，增加承压密封机构下降时的阻力，用以延缓减压阀关闭时的速度；

其中，所述缓冲调节机构用于对缓冲机构作用在承压密封机构上的压力进行调节；

其中，所述分流机构用于对进水连接管内的压力进行监测，并通过分流的方式，快速降低进水连接管内的压力。

进一步优选的，所述调压机构包括第一螺纹旋钮、滑板、第一弹簧和支撑板；

其中，所述滑板的外侧壁滑动连接于所述阀体的内侧壁顶部，所述滑板的内侧壁与所述第一螺纹旋钮的外侧壁底部螺纹连接，所述第一弹簧的一端固定连接于所述滑板的底部，所述第一弹簧的另一端固定连接于所述支撑板的顶部，所述支撑板的外侧壁与所述阀体的内侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述承压密封机构包括承压垫、两个密封连接管和两个密封塞；

其中，所述承压垫固定连接于所述支撑板的底部，两个所述密封连接管分别连通于两个所述集水腔的顶部，两个所述密封塞均固定连接于所述承压垫的底部，两个所述密封塞的外侧壁分别与两个所述密封连接管的内侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述缓冲机构包括缓冲板、第二弹簧和滑块；

其中，所述缓冲板和滑块均滑动连接于两个所述集水腔之间，所述第二弹簧的一端固定连接于所述缓冲板的底部，所述第二弹簧的另一端固定连接于所述滑块的顶部。

进一步优选的，所述阀体的内侧壁底部均匀固定连接有导向杆，所述滑块的内侧壁与所述导向杆的外侧壁滑动连接。

进一步优选的，所述缓冲调节机构包括第二旋钮和刻度标识部；

其中，所述第二旋钮的外侧壁通过轴承转动连接于所述阀体的内侧壁底部，所述第二旋钮的外侧壁与所述滑块的内侧壁螺纹连接，所述刻度标识部设于所述阀体的底部。

进一步优选的，所述分流机构包括电磁阀、压力传感器和两个分流管；

其中，所述压力传感器连通于所述电磁阀的一端，所述压力传感器的另一端通过一个所述分流管连通于所述进水连接管的外侧壁，所述电磁阀的另一端通过另一个所述分流管连通于所述排水连接管的外侧壁。

进一步优选的，所述电磁阀的外侧壁顶部固定连接有电控盒，所述电控盒的内侧壁一侧安装有控制器，所述电控盒的内侧壁另一侧均匀安装有继电器。

进一步优选的，所述压力传感器的信号输出端通过导线电性连接于控制器的信号输入端，所述控制器的电性输出端通过导线电性连接于继电器的电性输入端，所述继电器的电性输出端通过导线电性连接于电磁阀的电性输入端。

进一步优选的，所述阀体的顶部通过螺栓螺纹连接有端盖，所述端盖与所述阀体之间设有密封垫，所述第一螺纹旋钮的外侧壁通过轴承与所述端盖的内侧壁转动连接。

本发明还提供一种带分流功能的多级调压减压阀的工作方法,包括以下步骤:

(1)通过转动第一螺纹旋钮利用螺纹带动滑板运动,运动的滑板利用第一弹簧带动支撑板运动,运动的支撑板带动承压垫运动,以便对密封塞的插入深度进行调节,并通过被压缩的第一弹簧对承压垫承压强度进行控制;

(2)通过转动第二旋钮带动滑块运动,带动第二弹簧进行压缩,以便根据实际需求对缓冲板和承压垫之间的压力进行微调;

(3)当进水连接管内的压力降低时,利用被压缩的第一弹簧带动支撑板运动,运动的支撑板带动承压垫率先与缓冲板进行接触,以利用承压垫挤压缓冲板带动第二弹簧进行压缩,以便利用压缩的第二弹簧为运动的承压垫提供缓冲,增加了承压垫运动时的阻力,用以延缓减压阀关闭时的速度;

(4)当压力传感器检测的进水连接管内的压力超过设定阈值时,控制器利用继电器启动电磁阀工作,工作的电磁阀将两个分流管连通,以快速降低进水连接管内的压力。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

一、本发明通过利用集水腔内的压力推动承压密封机构带动调压机构运动，以便将两个集水腔之间进行连通，当减压阀关闭时，通过调压机构带动承压密封机构率先与缓冲机构进行接触，以便通过缓冲机构利用缓冲的方式降低承压密封机构下降的速度，用以延缓减压阀关闭时的速度，从而降低了对管道内流体流速和动能的影响，避免了因减压阀关闭而引发水锤效应现象发生。

二、本发明通过利用分流机构对进水连接管内流体的压力数据进行监测，当管道内的压力失控，导致进水连接管内的压力急剧升高时，通过分流机构对进水连接管内的流体进行分离，以便通过平衡进水连接管和排水连接管之间压力差的方式，快速降低进水连接管内的压力，降低了压力失控造成的影响，增加了对管路的保护。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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。

图1为本发明的结构图；

图2为本发明第一视角的剖视结构示意图；

图3为本发明第二视角的剖视结构示意图；

图4为本发明电控盒的剖视结构示意图；

图5为本发明的仰视结构示意图；

图6为本发明图5的A区结构放大图。

附图标记：1、减压阀组件；2、调压机构；3、承压密封机构；4、缓冲机构；5、缓冲调节机构；6、分流机构；101、阀体；102、进水连接管；103、排水连接管；104、集水腔；201、第一螺纹旋钮；202、滑板；203、第一弹簧；204、支撑板；301、承压垫；302、密封连接管；303、密封塞；401、缓冲板；402、第二弹簧；403、滑块；501、第二旋钮；502、刻度标识部；601、电磁阀；602、压力传感器；603、分流管；71、导向杆；72、电控盒；73、控制器；74、继电器；75、端盖；76、密封垫。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

需要注意的是，术语“第一”、“第二”、“对称”、“阵列”等仅用于区分描述与位置描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“对称”等特征的可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；同样，对于未以“两个”、“三只”等文字形式对某些特征进行数量限制时，应注意到该特征同样属于明示或者隐含地包括一个或者更多个特征数量。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-6所示，本发明实施例提供了一种减压阀，包括减压阀组件1和调压机构2，减压阀组件1包括阀体101、进水连接管102、排水连接管103和两个集水腔104；

其中，两个集水腔104对称设于阀体101的内部，进水连接管102连通于阀体101的一侧，并与一个集水腔104连通，排水连接管103连通于阀体101的另一侧，并与另一个集水腔104连通，调压机构2安装于阀体101的内侧壁顶部，调压机构2于集水腔104之间安装有承压密封机构3，阀体101的内侧壁底部安装有缓冲机构4，缓冲机构4于阀体101之间安装有缓冲调节机构5，阀体101的一侧安装有分流机构6；

其中，调压机构2用于对承压密封机构3的承压强度进行调节；更具体的，它可以采用螺纹连接的方式安装在阀体101顶部,通过旋转螺纹可以升高或降低机构的位置,从而改变承压密封机构3的承压面积和承压强度。还可以设计成气动或液压活塞结构,通过调节供气或供液压力来改变承压强度。

其中，承压密封机构3用于配合和调节和维持流体压力；更具体的，它可以采用软密封圈、橡胶膜片等弹性材料制成,与阀座产生密封。也可以是金属环与金属阀盘之间的密封结构。材料的硬度和弹性系数会影响流体压力和密封性能。

其中，缓冲机构4用于利用缓冲的方式，增加承压密封机构3下降时的阻力，用以延缓减压阀关闭时的速度；

其中，缓冲调节机构5用于对缓冲机构4作用在承压密封机构3上的压力进行调节；

其中，分流机构6用于对进水连接管102内的压力进行监测，并通过分流的方式，快速降低进水连接管102内的压力。

在一个实施例中，调压机构2包括第一螺纹旋钮201、滑板202、第一弹簧203和支撑板204；

其中，滑板202的外侧壁滑动连接于阀体101的内侧壁顶部，滑板202的内侧壁与第一螺纹旋钮201的外侧壁底部螺纹连接，第一弹簧203的一端固定连接于滑板202的底部，第一弹簧203的另一端固定连接于支撑板204的顶部，支撑板204的外侧壁与阀体101的内侧壁滑动连接。

通过第一螺纹旋钮201利用螺纹带动滑板202运动，运动的滑板202利用第一弹簧203带动支撑板204运动，运动的支撑板204带动承压垫301运动。

在一个实施例中，承压密封机构3包括承压垫301、两个密封连接管302和两个密封塞303；

其中，承压垫301固定连接于支撑板204的底部，两个密封连接管302分别连通于两个集水腔104的顶部，两个密封塞303均固定连接于承压垫301的底部，两个密封塞303的外侧壁分别与两个密封连接管302的内侧壁滑动连接。

通过进水连接管102将流体导入一个集水腔104内，然后利用流体压力推动密封塞303在密封连接管302内滑动，以便利用运动的密封塞303带动承压垫301运动，运动的承压垫301带动另一个密封塞303从另一个密封连接管302内滑动，并通过支撑板204带动第一弹簧203进行压缩。

在一个实施例中，缓冲机构4包括缓冲板401、第二弹簧402和滑块403；

其中，缓冲板401和滑块403均滑动连接于两个集水腔104之间，第二弹簧402的一端固定连接于缓冲板401的底部，第二弹簧402的另一端固定连接于滑块403的顶部，阀体101的内侧壁底部均匀固定连接有导向杆71，滑块403的内侧壁与导向杆71的外侧壁滑动连接。

缓冲调节机构5包括第二旋钮501和刻度标识部502；

其中，第二旋钮501的外侧壁通过轴承转动连接于阀体101的内侧壁底部，第二旋钮501的外侧壁与滑块403的内侧壁螺纹连接，刻度标识部502设于阀体101的底部。

通过转动第二旋钮501带动滑块403运动，带动第二弹簧402进行压缩，以便根据实际需求对缓冲板401和承压垫301之间的压力进行微调，通过设置的刻度标识部502以便工作人员通过观察刻度判断第二旋钮501转动的幅度。

在一个实施例中，分流机构6包括电磁阀601、压力传感器602和两个分流管603；

其中，压力传感器602连通于电磁阀601的一端，压力传感器602的另一端通过一个分流管603连通于进水连接管102的外侧壁，电磁阀601的另一端通过另一个分流管603连通于排水连接管103的外侧壁，电磁阀601的外侧壁顶部固定连接有电控盒72，电控盒72的内侧壁一侧安装有控制器73，电控盒72的内侧壁另一侧均匀安装有继电器74，压力传感器602的信号输出端通过导线电性连接于控制器73的信号输入端，控制器73的电性输出端通过导线电性连接于继电器74的电性输入端，继电器74的电性输出端通过导线电性连接于电磁阀601的电性输入端。

通过压力传感器602利用分流管603对进水连接管102内的水压进行检测，通过控制器73接收压力传感器602检测的数据，通过控制器73利用继电器74控制电磁阀601的开启和关闭。

在一个实施例中，阀体101的顶部通过螺栓螺纹连接有端盖75，端盖75与阀体101之间设有密封垫76，第一螺纹旋钮201的外侧壁通过轴承与端盖75的内侧壁转动连接。

通过利用密封垫76保证了端盖75与阀体101之间的密封形。

在一个实施例中，压力传感器602的型号为SY803-G1DS3B2D；控制器73的型号为GPU221-ETH。

本发明在工作时：通过转动第一螺纹旋钮201利用螺纹带动滑板202运动，运动的滑板202利用第一弹簧203带动支撑板204运动，运动的支撑板204带动承压垫301和密封塞303运动，以便对密封塞303的插入密封连接管302内的深度进行调节，并通过被压缩的第一弹簧203对承压垫301承压强度进行控制，使流体压力在维持在设定范围内。

当第一螺纹旋钮201调节完成后，通过转动第二旋钮501带动滑块403运动，带动第二弹簧402进行压缩，以便根据实际需求对缓冲板401和承压垫301之间的压力进行微调，通过设置的刻度标识部502以便控制调节精度。

当调节完成后，通过进水连接管102将流体导入一个集水腔104内，然后利用流体压力推动密封塞303在密封连接管302内滑动，以便利用运动的密封塞303带动承压垫301运动，运动的承压垫301带动另一个密封塞303从另一个密封连接管302内滑动，并通过支撑板204带动第一弹簧203进行压缩，以便将两个集水腔104之间进行连通。

当进水连接管102内的压力降低或再次快速转动第一螺纹旋钮201对滑板202的位置进行调节时，通过利用被压缩的第一弹簧203带动支撑板204运动，运动的支撑板204带动承压垫301率先与缓冲板401进行接触，以便利用承压垫301挤压缓冲板401带动第二弹簧402进行压缩，以便利用压缩的第二弹簧402为运动的承压垫301提供缓冲，增加了承压垫301运动时的阻力，用以延缓减压阀关闭时的速度，从而降低了对管道内流体流速和动能的影响。

通过设置的压力传感器602利用分流管603对进水连接管102内的水压进行检测，然后通过控制器73接收压力传感器602检测的数据，当压力传感器602检测的数据达到阈值时，通过控制器73利用继电器74启动电磁阀601工作，工作的电磁阀601将两个分流管603连通，以便通过电磁阀601、压力传感器602和分流管603将进水连接管102内的流体直接导入排水连接管103内，以便当管道内的压力失控，导致进水连接管102内的压力急剧升高时，通过平衡进水连接管102和排水连接管103之间压力差的方式，快速降低进水连接管102内的压力，降低了压力失控造成的影响，增加了对管路的保护。

当压力传感器602检测的数据低于阈值时，通过控制器73利用继电器74将电磁阀601关闭，从而使减压阀恢复正常工作。

另一个具体的实施例:

本实施例的减压阀设置在一条直径为80mm的给水管道系统中,管道水压设计值为0.45MPa。该减压阀的主要结构参数如下:

1、阀体101采用Q235B钢材质,内径120mm,高度300mm的圆管体;

2、端盖75采用40Cr钢材质,厚度20mm。端盖75与阀体101之间的密封垫76采用4mm厚的 graphiglas 3000垫片密封;

3、进水连接管102和排水连接管103管端直径均为80mm,采用20CrMo合金钢材质;

4、两个集水腔104容积均为2L;

5、第一弹簧203为螺旋圆柱状压簧,金属材质,弹簧常数k=5N/mm;

6、第二弹簧402为螺旋圆锥状压簧,弹性合金材质,弹簧常数k=3N/mm;

7、压力传感器602型号为德国IFM公司的PI280,测量范围0~1MPa,精度±0.5%;

8、电磁阀601型号为上海汉德阀门股份有限公司的HD125,额定压力1.6MPa;

9、控制器73型号为西门子公司的CPU226,带Profinet通讯接口;

该实施例的减压阀按上述结构组装完成后,通过调节第一螺纹旋钮201将承压密封机构3的承压强度设定为对0.5MPa压力实施良好密封,通过调节第二旋钮501将缓冲机构4的缓冲作用设定为当压力降至0.3MPa时启动;通过控制器73编程设定压力传感器602的压力阈值为0.8MPa,超过该值时触发分流机构6工作。

这样,在管道正常供水时,水压控制在0.45MPa,减压阀保持密封状态;当管道水压过高或水锤现象发生,压力超过0.5Mpa时,减压阀打开进行泄压排水;如果压力迅速回落,在0.3MPa时缓冲机构启动生效,减缓阀门关闭速度,避免水击;如果压力失控大于0.8MPa,分流机构立即动作降压。从而实现对管道系统的多级保护。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。