水箱给水系统与搅拌站的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种水箱给水系统与搅拌站，该系统包括水箱(1)、给水管道(2)、给水出口(3)、流量控制阀(4)及其下游的通气结构，给水管道的顶端部分连接水箱，底端部分设有给水出口，通气结构设置在给水管道的顶端部分上并能够使该顶端部分的管腔与外界大气连通。在本实用新型的水箱给水系统中，通过增设通气结构，使得给水管道的顶端部分的管腔能够与外界大气相连通。由于现有的给水管道中靠近流量控制阀的部分在阀关闭时容易产生负压区，导致水流在给水管道中产生返流而形成水锤现象。此时通过设置通气结构，将使得负压区不再存在，水流将从给水管道中顺利流出给水出口，从而消除水锤现象。
【专利说明】水箱给水系统与搅拌站
【技术领域】
[0001]本实用新型属于液体供给系统领域，特别地，涉及一种水箱给水系统以及具有该水箱给水系统的搅拌站。
【背景技术】
[0002]在水箱给水系统中，难免会出现给水管道的进口与出口之间相距较远的情况，这导致管道的布置形式复杂，管道尺寸长。而且，在液体输送停止时极易在管道中产生水锤现象，即在管内产生异响和震动。
[0003]例如，图1所示为一种混凝土搅拌站的水箱给水系统，其中水箱I的水通过给水管道2及其给水出口 3流往水秤6，经过水秤6称量后往搅拌主机提供适量的水以进行搅拌。由于水箱I到水秤6的相对位置一般设置得较远，使得水箱I的水流往水秤6的给水管道2布置的较为曲折或环绕，而且给水管道2的尺寸较长，通常达2m以上。在给水管道2的靠近水箱I的一端设有流量控制阀4 (此处为蝶阀)，该流量控制阀4安装在给水管道2中以控制流经其中的水流流量。当流量控制阀4关闭时，流量控制阀4及附近的给水管道2中容易产生上述的水锤现象，发出巨响和震动。
[0004]长期而言，这种震动会导致给水管道2及管道中的一些焊缝产生频繁、反复的开裂漏水，或者管道磨穿漏水，也会致使给水管道2中的密封件频繁、反复移位或损坏，进而导致漏水等。给水管道2中的长期巨响也产生较大的噪音污染，使人体感受不适，也违背混凝土搅拌站的节能环保要求。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种水箱给水系统以及具有该水箱给水系统的搅拌站，以解决水箱给水系统的管道中的水锤现象。
[0006]为实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种水箱给水系统，该系统包括水箱、给水管道和给水出口，所述给水管道的顶端部分连接所述水箱，底端部分设有所述给水出口，所述顶端部分设有流量控制阀，其中，所述系统还包括位于所述流量控制阀的下游的通气结构，该通气结构形成在所述给水管道的所述顶端部分上并能够使该顶端部分的管腔与外界大气连通。
[0007]优选地，所述通气结构包括通气管和通气孔，该通气孔贯穿设置在所述给水管道的所述顶端部分的管壁上，所述通气管的底端连接在所述通气孔的周围管壁上，顶端形成为开口。
[0008]优选地，所述通气管的管径不小于所述顶端部分的管径的三分之一。
[0009]优选地，所述通气管的顶端开口的高度不低于所述流量控制阀的高度。
[0010]优选地，所述通气管中内置有用于导通或封闭该通气管的启闭闸门。
[0011]优选地，所述给水管道的所述顶端部分包括位于末端的竖直管段和与该竖直管道相连的水平管段，所述竖直管段向上连接所述水箱，所述流量控制阀设置在所述竖直管段中，所述通气结构设置在所述水平管段中。
[0012]优选地，所述通气结构与所述流量控制阀之间沿所述给水管道的管道中心线的距离不大于400mm。
[0013]优选地，所述流量控制阀为蝶阀或球阀。
[0014]优选地，所述给水管道的长度不小于1000mm，管径不小于100mm。
[0015]根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种搅拌站，包括搅拌主机，所述搅拌站还包括根据本实用新型上述的水箱给水系统，该水箱给水系统的所述给水出口连接有用于称量并控制流向所述搅拌主机的给水量的水秤。
[0016]根据上述技术方案，在本实用新型的水箱给水系统中，增设了通气结构，使得给水管道的顶端部分的管腔能够与外界大气相连通。由于之前的给水管道中靠近流量控制阀的部分在阀关闭时容易产生负压区，导致水流返流而形成水锤现象。此时通过设置通气结构，将使得负压区不再存在，水流将从给水管道中顺利流出给水出口，从而消除水锤现象。
[0017]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0019]图1为现有技术中的一种水箱给水系统的结构示意图；
[0020]图2为根据本实用新型的优选实施方式的一种水箱给水系统的结构示意图。
[0021]附图标记说明
[0022]I 水箱2 给水管道
[0023]3 给水出口 4 流量控制阀
[0024]5 通气管6 水秤
[0025]21 竖直管段 22 水平管段
[0026]00’管道中心线
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0028]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0029]如前所述，图1所示的水箱给水系统中会存在水锤现象，即流量控制阀4关闭后在给水管道2中产生巨响和震动。其产生原因分析如下:
[0030]参见图1，该流量控制阀4采用蝶阀，当蝶阀打开时，水从水箱I流入给水管道2，通过给水出口 3流出到水秤6中。在此过程中，水在管道中的流动，本身就是对管道中原来存有的空气的一个排出过程。同时，由于蝶阀打开时，阀瓣自身的体积会对水产生阻力，因而无论蝶阀是全开还是不完全打开，都会使得水不能完全充满管道，会在给水管道2的顶端部分形成一定的残存气体空间，使管道中的空气不能完全排空。但随着水流的时间加长，管道中的残存空气也随着水流越排越少，这时管道顶端部分的所述残存气体空间中的气压逐渐处于一个负压状态。
[0031]随着蝶阀关闭，水箱I中的水停止流入给水管道2。蝶阀下游的水流由于惯性作用继续向前流动，随着水的流动，水已经通过的管道中的所述残存气体空间迅速扩大，但由于蝶阀已关，给水出口 3又离的较远，在空气总量不能很快补充的情况下，会使已处于负压状态的气体气压再迅速减小，与外界大气压之间的压力差越来越大。当水流的动能在流动过程中受管道本身的阻力和内外压力差的作用下下逐渐耗尽而停止流动时，在内外气压差的继续作用下，水流将以极快的速度迅速回流，造成回流冲击，形成水锤现象。具体地，回流的水流经过已经通过的那一段管道的加速后，与管道壁和蝶阀产生碰撞，对蝶阀及管道壁造成巨大冲击，产生巨响和震动。此回流冲击过程的时间极短，但产生的水锤现象却很剧烈。
[0032]基于上述分析可知，之所以在给水管道2中产生水锤现象，是由于给水管道2中靠近流量控制阀4的管道部分中由于流量控制阀4的自身原因，而导致不可避免地形成有负压状态的残存气体空间，进而造成水流回流，形成水锤现象。因此，有必要使给水管道2中的气体气压与外界气压始终保持平衡，或者使得残存气体空间的气体气压控制在没有较大影响的范围内，据此来消除水锤现象。
[0033]有鉴于此，本实用新型针对性地提供了一种水箱给水系统，该系统包括水箱1、给水管道2和给水出口 3，给水管道2的顶端部分连接水箱I，底端部分设有给水出口 3，所述顶端部分设有流量控制阀4 ;其中，水箱给水系统还包括位于流量控制阀4的下游的通气结构，该通气结构形成在给水管道2的顶端部分上并能够使该顶端部分的管腔与外界大气连通。作为总的构思，本实用新型中通过增设通气结构，使给水管道2中的气体与外界气体连通，以及时向管道内补充气体，在平衡了给水管道2中的气体气压与外界气压，或者至少缓解了残存气体空间的负压时，则可避免或有效减轻水流回流产生的水锤现象的影响，甚至阻止液体的回流，从而避免或有效减轻液体回流对管道、蝶阀的冲击。
[0034]作为一种优选结构，本实施方式中形成的通气结构包括如图2所示的通气管5和通气孔，该通气孔贯穿设置在给水管道2的顶端部分的管壁上，通气管5的底端可通过焊接等方式连接在通气孔的周围管壁上，顶端形成为开口。当然，通气结构也不限于此，还可以是其它更为复杂的排气进气机构，例如包括控制器、压力传感器的排气进气机构，通过压力传感器的压力检测，控制器据此控制排气进气机构的开启或关闭，甚至控制通过其中的气体流量。这种排气进气机构是本领域技术人员所能够轻易理解和获取的，因而在此不再细述。
[0035]下面结合图2，以上述包括通气管5和通气孔的通气结构为例，详细阐述该通气结构的工作过程以及如何消除水锤现象。
[0036]作为流量控制阀4的蝶阀打开时，水从水箱I流入给水管道2，通过给水出口 3流出到水秤6中。此过程中，如前所述，在给水管道2的顶端部分上，由于蝶阀自身的工作机理，导致管道内必然存在一定的残存气体空间。尽管水在管道中的流动是对残存气体空间中的空气进行的一个不断排出的过程，但残存气体空间始终会存在且负压越来越大。换言之，给水管道2的顶端部分的管内不可能充满水，而会留有一定空隙。这样，在给水管道2的靠近蝶阀的顶端部分焊接通气管5时，管内的水没有足够的压力通过该通气管5而向外嗔出。
[0037]在蝶阀一直打开的情况下，通气管5对给水管道2内的气压起到平衡作用。具体地，蝶阀一直打开时，水在给水管道2内中的流动，不断向外排出管内残存的空气，随着水流不停带出空气会使得残存气体空间中的气体量越来越少，气压也越来越小。但此时通过通气管5与外界气体的连通，由于通气管5两端存在气压差，会自动对给水管道2进行补气，这样会使管道内外压力相等或处于动态平衡。
[0038]在蝶阀关闭的情况下，通气管5也对给水管道2内的气压起到平衡作用。具体地，当蝶阀关闭后，给水管道2中的水流由于自身的惯性作用继续向前流动，随着水的通过，水已经通过的管道中的残存气体空间迅速扩大。在图1所示的原来管道结构中，由于蝶阀已关，给水出口 3又离的较远，管道在空气总量不能很快补充的情况下，就会使已经处于负压状态的气体气压迅速减小，与外界大气压之间的压力差越来越大，最后使得水流在这种压力差的作用下回流形成水锤，水锤经过水流已经通过的那一段管道的加速后与管道、蝶阀产生碰撞，对蝶阀及管道壁造成巨大冲击，形成所谓的水锤现象。但由于有通气管5的存在，则残存气体空间通过通气管5在管道内外压力差的作用下自动从外界补充气体以平衡气压，气压平衡后，也就使得回流失去了基本动力源，也就不会进一步出现水锤现象。
[0039]回到本实施方式中，如图2所示的通气管5的管径优选为不小于给水管道2的顶端部分的管径的三分之一。在这种情况下，可确保外界空气能够通过该通气管5及时进入给水管道2中，以平衡压差。当然，通气管5的直径和长度可根据给水管道2的直径、所需的补气量以及管道的具体结构进行调整设计。另外，图2中的通气管5的顶端开口的高度设计为不低于流量控制阀4 (即蝶阀)的高度，这样不仅使得给水管道2的顶端部分的水在失去内外压差动力的情形下不能冲出通气管5，而且由于给水管道2内的水流至少在蝶阀处形成分界，当通气管5的顶端开口高度高于蝶阀时，自然而然的，水也无法从通气管5中溢出。进一步确保通气管5不对水箱给水系统造成任何不利影响。更优选地，通气管5中还可内置用于导通或封闭该通气管5的启闭闸门，该启闭阀门可结合蝶阀使用，当蝶阀一直开启时，则启闭阀门处于打开状态，蝶阀关闭时，则启闭阀门打开，二者可形成可靠性能好的反相互锁。
[0040]在图2中，给水管道2的顶端部分优选地包括位于末端的竖直管段21和与该竖直管道21相连的水平管段22，竖直管段21向上连接水箱1，流量控制阀4设置在竖直管段21中，通气结构则设置在水平管段22中。这是基于给水管道2的一种惯常布置结构，此时作为通气结构的通气管5优选地设置在靠近流量控制阀4的下游处。在本实施方式中，确保通气结构与流量控制阀4之间沿给水管道2的管道中心线00’的距离不大于400mm，该距离包括竖直管段21与水平管段22之间的弯道长度。这就使得外界空气能够在产生回流之前及时有效地通过通气管5补充气体。
[0041]在具体操作时，可在流量控制阀4附近的给水管道2的上表面的中央位置打孔(即通气孔，图中未显示)，此孔的位置可优选地通过检测管道中的负压气体所处位置来确定，然后对应焊接一根通气管5，通气管5与通气孔配焊适当。
[0042]另外需要说明的是，本实施方式中的通气管5的直径大约为40mm，长度取200mm左右，对应的给水管道2的长度大约为2000mm，管径110mm。通常而言，能够产生水锤现象的给水管道2的长度不小于1000mm,管径不小于100mm,此时管内的水锤现象较为明显,产生的冲击也较大。搅拌站中的水箱与水秤之间的给水管道的长度通常均大于此。此外，本实施方式中的流量控制阀4也不限于上述的蝶阀，还可以是球阀等其他阀类型。如果相同管径的流量控制阀4采用的是球阀，要想达到在给水管道2上焊接通气管5后水流不会通过该通气管5向外喷出，应确保球阀不处于全开状态，即保证给水管道2中不被液体充满；或者球阀全部打开，但如图2所示的水平管段22应有向下倾斜的角度，根据基本的物理定律，水会朝着压力更低的地方流动，故这样使水压能有宣泄出口，水流不会通过该通气管5向外喷出。
[0043]以上的水箱给水系统可具体地应用于搅拌站或搅拌楼中。如图2所示，该搅拌站中的水箱给水系统的给水出口 3连接有水秤6，水秤6用于称量水流量并将称量后的水流控制流向搅拌主机，使得给水量与其他骨料重量相称。
[0044]综上可见，根据本实用新型的水箱给水系统设计构思巧妙，操作简单，成本低，有利于推广，能够使长距离的给水管道2内的气体气压控制在合理的范围；流量控制阀4与通气管5的配合使用解决了给水管道2内的气体无法与外界相通的问题，实现了外界气体通过通气管5向给水管道2内补充气体的功能，使得管道内外气压实现相对平衡，同时又使液体不会通过通气管5而向外喷出；若通气管5的口径尺寸能够使得给水管道2的内外气压时刻处于动态平衡，则可避免给水管道2内外出现较大压差，也就避免或有效减弱液体的回流冲击，从而可以避免或有效减弱出现水锤现象，也就防止了水锤现象对输送管道、密封件、阀及周围环境的破坏。
[0045]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0046]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0047]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种水箱给水系统，该系统包括水箱(I)、给水管道(2)和给水出口(3)，所述给水管道(2)的顶端部分连接所述水箱(I)，底端部分设有所述给水出口(3)，所述顶端部分设有流量控制阀(4)，其特征在于，所述系统还包括位于所述流量控制阀(4)的下游的通气结构，该通气结构形成在所述给水管道(2)的所述顶端部分上并能够使该顶端部分的管腔与外界大气连通。
2.根据权利要求1所述的水箱给水系统，其特征在于，所述通气结构包括通气管(5)和通气孔，该通气孔贯穿设置在所述给水管道(2)的所述顶端部分的管壁上，所述通气管(5)的底端连接在所述通气孔的周围管壁上，顶端形成为开口。
3.根据权利要求2所述的水箱给水系统，其特征在于，所述通气管(5)的管径不小于所述顶端部分的管径的三分之一。
4.根据权利要求2所述的水箱给水系统，其特征在于，所述通气管(5)的顶端开口的高度不低于所述流量控制阀(4)的高度。
5.根据权利要求2所述的水箱给水系统，其特征在于，所述通气管(5)中内置有用于导通或封闭该通气管(5)的启闭闸门。
6.根据权利要求2所述的水箱给水系统，其特征在于，所述给水管道(2)的所述顶端部分包括位于末端的竖直管段(21)和与该竖直管道(21)相连的水平管段(22)，所述竖直管段(21)向上连接所述水箱(I)，所述流量控制阀(4)设置在所述竖直管段(21)中，所述通气结构设置在所述水平管段(22)中。
7.根据权利要求1所述的水箱给水系统，其特征在于，所述通气结构与所述流量控制阀(4)之间沿所述给水管道(2)的管道中心线(00’ )的距离不大于400mm。
8.根据权利要求1所述的水箱给水系统，其特征在于，所述流量控制阀(4)为蝶阀或球阀。
9.根据权利要求1所述的水箱给水系统，其特征在于，所述给水管道(2)的长度不小于1000mm,管径不小于100mm。
10.一种搅拌站，包括搅拌主机，其特征在于，所述搅拌站还包括根据权利要求1-9中任意一项所述的水箱给水系统，该水箱给水系统的所述给水出口(3)连接有用于称量并控制流向所述搅拌主机的给水量的水秤(6)。
【文档编号】B28C7/12GK203957152SQ201420408655
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】马成祥, 王文龙 申请人:中联重科股份有限公司