一种多功能水泵控制阀门的制作方法

专利名称：一种多功能水泵控制阀门的制作方法
技术领域：
本发明涉及水力控制阀门技术，更具体地是一种多功能水泵控制阀门。
背景技术：
水泵是水力机械，广泛应用在各个领域的给、排水系统。水泵设计时存在设计计算
的参数准确性和选型时按参数增加富余量问题。但在实际运行时，这些参数准确性、富余量
以及管网参数的千变万化会直接影响水泵的正常工作。
现今业界在水泵实际应用时一直存在以下困扰难题 (1)水泵能低轴功率(零流量)起动，以减少驱动设备的起动功率； (2)水泵应在管网压力(装置扬程)大幅度波动变化的条件下，保持在高效率区工
作，以省能耗； (3)水泵应在管网压力(装置扬程)大幅度波动变化的条件下，保持在选型工况点 工作，以保证配套驱动设备不超载； (4)多台水泵并联工作时，保持每台水泵在各自选型工况点工作(均衡负载)，以 保证各自配套驱动设备不超载； (5)水泵当向空管网灌水的条件下(装置扬程为零)，保持在选型工况点工作，以 保证配套驱动设备不超载； (6)水泵当停止工作的条件下，保持水不倒流，以保证切断与管网连接的通道(止 回)； (7)当水泵降速、停止的情况下，防止水锤产生；
(8)可实现零流量停泵(先关阀后停泵)； (9)水泵当降速、停止，阀门上下游压差很小(甚至为零)能主动止回；
(10)可实行紧急关闭水泵出口 (遥控截止)。
现有的阀门只能解决以上的某个或某些难题。 专利号为ZL200820301943的实用新型专利公开了一种多功能水泵控制阀安全节
能装置，其包括多功能水泵控制阀，该多功能水泵控制阀内界定有互相隔开的上腔及下腔，
安全节能装置进一步包括至少两个分别与该多功能水泵控制阀的上腔和下腔导通的二元
三通电磁换向阀及给该两个二元三通电磁换向阀供电的电源；每个二元三通电磁换向阀与
该电源之间设置有延时器。 该控制阀存在以下不足 (1)开阀靠控制时间来完成是不科学的，由于要水泵达到"额定功率"的时间非常 难掌握，提前和延长时间都会影响效果。
(2)没有采用两段关闭阀门的技术，不能在根本上消除"水锤"。
(3)所谓"节能"是不科学的，如果是纯粹的出口阀门，当然是阻力越小越好(尽量 开度最大)，但水泵是否节能，是要看它是否工作在"高效区"，而工况点的调整，恰恰是增大 阀门阻力来完成的(调节管道阻力系数)。
(4)其采用两个二位三通电磁阀，电气控制逻辑较复杂，故障点多，且电磁阀可靠 性差、对水质要求高，因此该控制阀故障率高。

发明内容
本发明针对现有技术的不足提供一种多功能水泵控制阀门。
本发明的技术方案如下 —种多功能水泵控制阀门，包括阀体；所述的阀体为通用的低流阻、双控制腔水力 控制阀，包括上游腔、下游腔、下控制腔以及上控制腔；其特征在于还包括恒扬程导阀和电 动三通球阀；所述的恒扬程导阀包括测压室、入口、第一出口以及第二出口，第一出口与第 二出口的分流比例受测压室的压力控制，测压室与上游腔相连，上游腔经第一单向阀与入 口相连，第一单向阀的流向为上游腔流向入口，第一出口与上控制腔相连，第二出口与下游 腔相连；下游腔经第二单向阀与上控制腔相连，第二单向阀的流向为下游腔流向上控制腔； 电动三通球阀包括公共端、大气端以及下游腔端，公共端与下控制腔相连，大气端与大气相 通，下游腔端与下游腔相连。 进一步的，所述的恒扬程导阀，包括弹簧套体、上阀体以及下阀体；测压室设于上 阀体内；入口、第一出口以及第二出口均设于下阀体；测压室的上方依次设有膜片、下托 板、上弹簧、上压板和调节螺栓；弹簧套体的顶端设有与调节螺栓相配合的螺孔；弹簧套体 将上压板、上弹簧以及下托板套于内部并固定在上阀体上；下托板的下方依次设有上阀芯、 下阀芯和下弹簧；上阀体与下阀体固定连接；第一出口与第二出口的分流比例直接受上阀 芯控制，上阀芯的位移受测压室的压力控制。 进一步的，上游腔与第一单向阀之间设有第一水流量调节阀门。 进一步的，下游腔与第二单向阀之间设有第二水流量调节阀门。 进一步的，第一水流量调节阀门与第二水流量调节阀门均为针阀。 进一步的，上游腔与第一水流量调节阀门之间设有第一过滤器，上游腔经第一过
滤器连接至测压室。 进一步的，下游腔与第二水流量调节阀门之间设有第二过滤器。 进一步的，下游腔经过第二过滤器与电动三通球阀的下游腔端相连，或者是下游
腔与电动三通球阀的下游腔端之间另设第三过滤器。 本发明的多功能水泵控制阀门通过一次调节恒杨程导阀(设定值为水泵额定扬 程值)、水流量调节阀门(适当的流量值)，工作时控制电动三通球阀启闭来实现全部控制 功能。 本发明的工作原理如下 (1)持压工况(零流量启动水泵) 如图1所示，水泵启动前，电动三通球阀15的大气端c与公共端a导通，下控制腔 3通大气，压力为零，阀门紧闭。水泵启动后(同时控制电动三通球阀15的公共端a与下游 腔端b导通)，上游腔20的压力持续增加。上游腔20压力未到达预设定的扬程值时，恒扬 程导阀11的入口 A与第一出口B导通(长通)，第二出口 C关闭，阀门紧闭，达到零流量启 动水泵目的。当上游腔20的压力达到预设定的扬程值时，恒扬程导阀11的第二出口 C导 通，与入口 A、第一出口 B进行分流，从而使上控制腔5的压力下降，下控制腔3压力增加，隔膜4向上移动，同时在阀瓣18底部的推力作用下，阀门缓慢打开向下游给水。
(2)恒杨程(恒流量)工况 水泵开启后，水流进入上游腔20，再经过恒扬程导阀11的入口 A流向第一出口 B 到上控制腔5，并分流部分到第二出口 C至下控制腔3。 当下游腔1压力下降，流量增加时。上游腔20压力低于恒扬程导阀11的预设定 的扬程值时，恒扬程导阀11的测压室压力下降，导阀开度减少，从而第二出口 C流量减少， 隔膜4向下移动，使阀瓣18开度减少，直至上游腔20压力增加到预设定的扬程值为止。
当下游腔1压力上升，流量减少时。上游腔20压力高于恒扬程导阀11的预设定 的扬程值时，恒扬程导阀11的测压室压力升高，导阀开度增大，从而第二出口 C流量增加， 隔膜4向上移动，使阀瓣18开度增大，直至上游腔20压力减少到预设定的扬程值为止。
就这样在恒扬程导阀的开度调整下，通过上控制腔、下控制腔的共同作用下，使隔 膜连动阀瓣不断调节开度，以适应下游压力(装置扬程)的不断变化，使水泵在设定的扬程 (设计工况)下供水，以保持水泵的恒扬程(恒流量)工作状态。
(3)止回工况 当水泵停止工作，控制电动三通球阀15的大气端c与公共端a导通，下控制腔3
通大气，由于上游腔20压力骤减，恒扬程导阀11的开度为零，第二出口 C截止，隔膜4迅速
向下移动，如果下游压力高于上游压力，下游腔1继续向上控制腔5充水，同时在重力、弹簧
力的共同作用下，阀瓣18关闭，实现了阀门的止回作用。通过调节针阀9的开度，可控制阀
门的缓闭速度。 (4)防水锤工况 当水泵减速或停止工作，该阀的上游腔20压力骤减，恒扬程导阀11的开度逐渐为
零，第二出口 C流量逐步减少，然后截止，如果下游压力高于上游压力，下游腔1继续向上控
制腔5充水，由于下控制腔3的压力与上控制腔5相当，但在重力、弹簧力的共同作用下，阀
瓣18只能关闭大部分。然后控制电动三通球阀15的大气端c与公共端a导通，下控制腔
3通大气，下控制腔3失压，阀瓣18才迅速关闭余下的部分。通过控制电动三通球阀15，可
有效防止水锤的产生。 (5)紧急关闭(遥控截止)工况 当某些系统需要零流量关闭的水泵、上下游压差很小(止回工况失效)、紧急切断 水泵出水通道的情况，可过控制电动三通球阀15的大气端c与公共端a导通，使下控制腔 3通大气，下控制腔3失压，阀瓣18迅速关闭。起遥控截止阀作用。 与实用新型专利ZL200820301943相比，该实用新型是"开关"型的，而本发明是 "开关"+ "调节"型的阀门。由于"开关"型只需"单向流"便可(通电完成一个动作)。"调 节"型需要"双向流"的(流体双向流动，不断改变两"腔"的水流量，以改变膜片的位移，从 而达到调整"阀瓣"的开度)。该实用新型开阀靠控制时间来完成是不科学的，由于要水泵达 到"额定功率"的时间非常难掌握，提前和延长时间都会影响效果，而本发明用测量"压力" 的办法来控制，既准确，又不用电气等手段辅助。本发明可以两段关闭阀门，消除"水锤"的 效果非常好。该实用新型所谓"节能"是不科学的，如果是纯粹的出口阀门，当然是阻力越小 越好(尽量开度最大)，但水泵是否节能，是要看它是否工作在"高效区"，而工况点的调整， 恰恰是增大阀门阻力来完成的(调节管道阻力系数)，而发明的最大的优势就在于自动调
5节阀门开度(阻力)，来恒定阀门的进口压力，从而恒定水泵的出口压力，保证在高效区工 作——节能。 与现有技术相比，本发明的优点是 (1)本发明能一次调节实现多种控制功能； (2)本发明能单个体解决现今业界在水泵实际应用时一直存在的十大困扰难题； (3)本发明应用恒扬程导阀，使阀门结构简单，控制精度高； (4)本发明应用电动三通球阀，避免应用多个电磁阀(单向性)和多个单向 阀才能实现的连接，使阀门结构简单，可靠性高； (5)本发明的多功能水泵控制阀门具有性价比高，应用前景广阔。


图1是本发明的一种具体实施方式
的结构示意图。
图2是一种恒扬程导阀的结构示意图。
图3是图2中N-N向剖视示意图。 图中示出1 :下游腔；2 :阀体；3下控制腔；4 :隔膜；5 :上控制腔；6 :阀盖；7 :过 滤器；8 :过滤器；9 :针阀(第二水流量控制阀)；10 :单向阀；11 :恒扬程导阀；12 :单向阀； 13:过滤器；14:针阀(第一水流量控制阀)；15 :电动三通球阀；16 :隔膜夹垫；17 :阀杆； 18 :阀瓣；19 :阀座；20 :上游腔；21 :调节螺栓；22 :紧固螺母；23 :弹簧套体；24 :上压板； 25 :上弹簧；26 :下托板；27 :膜片；28 :上阀芯；29 :上阀体；30 :0型圈；31 :密封垫；32 :上 阀芯密封件；33 :上阀芯压杆；34 :下阀芯；35 :下阀芯密封件；36 :下阀体；37 :下弹簧；38 : 下螺塞；39测压室。
具体实施例方式
以下结合附图对本实用新型作详细描述。 如图1所示，本发明是一种由全新结构的多功能水泵控制阀门，其包括下游腔1、 阀体2、下控制腔3、隔膜4、上控制腔5、阀盖6、过滤器7、过滤器8、针阀9、单向阀10、恒扬 程导阀11、单向阀12、过滤器13、针阀14、电动三通球阀15、隔膜夹垫16、阀杆17、阀瓣18、 阀座19和上游腔20。所述的阀体2是由下游腔1、下控制腔3、上控制腔5、和上游腔20等 组成。恒扬程导阀ll是四连接口的三通调节阀，三通调节阀D端口 (连接至测压室)通过 管道及过滤器13连接至上游腔20 ;D端口依次连接针阀14、单向阀12至入口 A端口 ；第一 出口 B端口分别连接上控制腔5和依次连接单向阀10、针阀9、过滤器8至下游腔1 ;第二 出口 C端口连接下游腔1。电动三通球阀15的公共端a端口连接下控制腔3 ;下游腔端b 端口通过过滤器7连接至下游腔1 ;大气端c端口连接大气，即排空口 。
如图2、图3所示，一种恒扬程导阀，包括弹簧套体23、上阀体29以及下阀体36 ; 测压室39设于上阀体29内、入口 A、第一出口 B以及第二出口 B设于下阀体36，测压室39 的上方依次设有膜片27、下托板26、上弹簧25、上压板24和用于调节扬程的调节螺栓21 ; 弹簧套体23的顶端设有与调节螺栓21相配合的螺孔；弹簧套体23将上压板24、上弹簧25 以及下托板26套于内部并固定在上阀体29上；下托板26的下方依次设有上阀芯28、下阀 芯34和下弹簧37 ;上阀体29与下阀体36固定连接；第一出口 B与第二出口 C的分流比例
6受上阀芯28控制。膜片27的外边缘由弹簧套体23与上阀体29紧压固定。上阀芯28上套有0型圈30。上阀体29与下阀体36的连接处设有密封垫31。上阀芯28的下部设有上阀芯密封件32。上阀芯28与下阀芯34之间设有上阀芯压杆33。下阀芯34的下部设有下阀芯密封件35。下弹簧37的下面设有固定于下阀体36的下螺塞38。下螺塞38中间设有入口A2。调节螺栓21与弹簧套体23之间设有紧固螺母22。如图2所示，为了便于与各类部件连接，下阀体36上设置了入口 Al和A2，在阀体内部，Al与A2是相通的，使用时，可封闭其中一个入口。 恒扬程导阀，通过调整调节螺栓21可预设定扬程值，其工作原理是上弹簧25向下的推力与测压室39的水压力作用于膜片27及下弹簧37向上合成推力相互组成动态平衡。当测压室的水压力不断变化的状态下使作用于膜片的向上推力不断变化，从而使上阀芯压杆33、下阀芯34不断上下移动，令从入口 Al或A2进入的水流，不断改变分流向第一出口 、第二出口的流量分配比例。
权利要求
一种多功能水泵控制阀门，包括阀体(2)；所述的阀体(2)为通用的低流阻、双控制腔水力控制阀，包括上游腔(20)、下游腔(1)、下控制腔(3)以及上控制腔(5)；其特征在于还包括恒扬程导阀(11)和电动三通球阀(15)；所述的恒扬程导阀(11)包括测压室、入口、第一出口以及第二出口，第一出口与第二出口的分流比例受测压室的压力控制，测压室与上游腔(20)相连，上游腔(20)经第一单向阀(12)与入口相连，第一单向阀(12)的流向为上游腔(20)流向入口，第一出口与上控制腔(5)相连，第二出口与下游腔(1)相连；下游腔(1)经第二单向阀(10)与上控制腔(5)相连，第二单向阀(10)的流向为下游腔(1)流向上控制腔(5)；电动三通球阀(15)包括公共端、大气端以及下游腔端，公共端与下控制腔(3)相连，大气端与大气相通，下游腔端与下游腔(1)相连。
2. 根据权利要求l所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于所述的恒扬程导阀(11)，包括弹簧套体(23)、上阀体(29)以及下阀体(36);测压室(39)设于上阀体(29)内；入口、 第一出口以及第二出口均设于下阀体(36);测压室(39)的上方依次设有膜片(27)、下托 板(26)、上弹簧(25)、上压板(24)和调节螺栓(21);弹簧套体(23)的顶端设有与调节螺 栓(21)相配合的螺孔；弹簧套体(23)将上压板(24)、上弹簧(25)以及下托板(26)套于 内部并固定在上阀体(29)上；下托板(26)的下方依次设有上阀芯(28)、下阀芯(34)和下 弹簧(37);上阀体(29)与下阀体(36)固定连接；第一出口与第二出口的分流比例直接受 上阀芯(8)控制，上阀芯(8)的位移受测压室(39)的压力控制。
3. 根据权利要求1或2所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于上游腔(20)与第一 单向阀(12)之间设有第一水流量调节阀门(14)。
4. 根据权利要求3所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于下游腔(1)与第二单向 阀(10)之间设有第二水流量调节阀门(9)。
5. 根据权利要求4所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于第一水流量调节阀门 (14)与第二水流量调节阀门(9)均为针阀。
6. 根据权利要求4所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于上游腔(20)与第一水流 量调节阀门(14)之间设有第一过滤器(13)，上游腔(20)经第一过滤器(13)连接至测压 室。
7. 根据权利要求6所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于下游腔(1)与第二水流 量调节阀门(9)之间设有第二过滤器(7)。
8. 根据权利要求7所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于下游腔(1)经过第二过 滤器(7)与电动三通球阀(15)的下游腔端相连。
9. 根据权利要求7所述的多功能水泵控制阀门，其特征在于下游腔(1)与电动三通 球阀(15)的下游腔端之间设有第三过滤器(8)。
全文摘要
本发明公开了一种多功能水泵控制阀门，包括阀体；所述的阀体为通用的低流阻、双控制腔水力控制阀，其特征在于还包括恒扬程导阀和电动三通球阀；所述的恒扬程导阀包括测压室、入口、第一出口以及第二出口，第一出口与第二出口的分流比例受测压室的压力控制，测压室与上游腔相连，上游腔经第一单向阀与入口相连，第一出口与上控制腔相连，第二出口与下游腔相连；下游腔经第二单向阀与上控制腔相连；电动三通球阀包括公共端、大气端以及下游腔端，公共端与下控制腔相连，大气端与大气相通，下游腔端与下游腔相连。本发明结构简单，可靠性高，性价比高，应用前景广阔，能在同一阀门、一次调节而实现多种控制功能。
文档编号F04D15/00GK101761491SQ20101010304
公开日2010年6月30日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者郑全 申请人:广州三业科技有限公司