一种随动型倒流防止器.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103821969 A (43)申请公布日 2014.05.28 CN 103821969 A (21)申请号 201410042043.6 (22)申请日 2014.01.28 F16K 15/00(2006.01) F16L 55/00(2006.01) (71)申请人 何际跃 地址 530022 广西壮族自治区南宁市竹溪路 18 号新兴苑 22 栋 102 号 (72)发明人 何际跃 零桂萍 (74)专利代理机构 广西南宁公平专利事务所有 限责任公司 45104 代理人 王素娥 (54) 发明名称 一种随动型倒流防止器 (57) 摘要 本发明公开了一种随动型倒流。

2、防止器， 用于 严格限定管道中的压力水只能单向流动的场所， 主要由阀体 （1） 、 重力式止回阀一 （2） 、 重力式止 回阀二 （5） 以及压差泄水阀 （8） 组成， 所述的阀体 （1） 主要由进水腔 （12） 、 阀腔 （13） 、 出水腔 （14） 以 及背压腔一 （15） 、 背压腔二 （16） 、 正压腔 （17） 、 泄 水阀腔 （18） 及排水腔 （20） 构成。本发明与现有 技术相比的突出优点是 ： 极大地减少水流阻力， 允许水头损失由 0.1Mpa 以上降低到 0.015Mpa 以 下。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人。

3、民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103821969 A CN 103821969 A 1/1 页 2 1. 一种随动型倒流防止器， 其特征在于 , 由阀体 （1） 、 重力式止回阀一 （2） 、 阀杆一 （3） 、 软隔膜一 （4） 、 重力式止回阀二 （5） 、 阀杆二 （6） 、 软隔膜二 （7） 、 压差泄水阀 （8） 、 阀杆三 （9） 、 软隔膜三 （10） 、 软隔膜四 （11） 、 正压管 （21） 、 背压管 （22） 及通气管 （23） 组成 ； 所述的随动型倒流防止器的阀体 （1） 由进水腔 （1。

4、2） 、 阀腔 （13） 、 出水腔 （14） 、 背压腔一 （15） 、 背压腔二 （16） 、 正压腔 （17） 、 泄水阀腔 （18） 及排水腔 （20） 构成 ； 所述的随动型倒流防止器， 水流按进水腔 （12） 、 阀腔 （13） 、 出水腔 （14） 顺序流通 ； 所述的随动型倒流防止器， 进水腔 （12） 与阀腔 （13） 之间设重力式止回阀一 （2） ， 阀腔 （13） 与出水腔 （14） 之间设重力式止回阀二 （5） ， 阀腔 （13） 与背压腔一 （15） 之间设软隔膜 一 （4） ， 出水腔 （14） 与背压腔二 （16） 之间设软隔膜二 （7） ， 泄水阀腔 （18） 。

5、与出水腔 （14） 之 间设软隔膜三 （10） ， 泄水阀腔 （18） 与排水腔 （20） 之间设压差泄水阀 （8） ， 正压腔 （17） 与排 水腔 （20） 之间设软隔膜四 （11） 分隔， 泄水阀腔 （18） 与阀腔 （13） 之间设孔 （19） 连通， 进水 腔 （12） 通过正压管 （21） 与正压腔 （17） 连通， 背压腔一 （15） 与背压腔二 （16） 通过背压管 （22） 与出水腔 （14） 互相连通， 背压管 （22） 在出水腔 （14） 内的管口方向与进水方向顺向 , 重力式止回阀一 （2） 及重力式止回阀二 （5） 的开启方向与进水方向顺向 ； 所述的随动型倒流防止器。

6、， 阀杆一 （3） 的上下两端分别连接软隔膜一 （4） 与重力式止 回阀一 （2） ， 阀杆二 （6） 的上下两端分别连接软隔膜二 （7） 与重力式止回阀二 （5） ， 阀杆三 （9） 的上下两端分别连接软隔膜三 （10） 与软隔膜四 （11） ， 压差泄水阀 （8） 位于软隔膜三 （10） 与软隔膜四 （11） 之间固定在阀杆三 （9） 上 ； 所述的随动型倒流防止器， 软隔膜一 （4） 由可分离的双层软隔膜组成， 双层软隔膜可以 扩张为内部密闭的空间， 内部通过通气管 （23） 与大气连通。 2. 根据权利要求 1 所述的随动型倒流防止器， 其特征在于 , 所述的重力式止回阀一 （2） 及。

7、重力式止回阀二 （5） ， 是非重力式止回阀。 权 利 要 求 书 CN 103821969 A 2 1/5 页 3 一种随动型倒流防止器 技术领域 0001 本发明涉及一种倒流防止器， 具体是一种用于严格限定管道中的压力水只能单向 流动的场所的低阻力随动型倒流防止器。 背景技术 0002 市政给水管网广泛采用倒流防止器， 以防止用户在用水过程中产生的倒流水再次 进入管网内， 避免污染事故， 确保供水卫生安全。 按照规范要求， 市政管网与用户接入处、 不 同系统及不同用水水质的分流点， 均应安装倒流防止器， 但倒流防止器的允许水头损失一 般在 0.05MPa 甚至 0.1MPa 以上， 明显增。

8、加市政管网的供水电耗与管网的漏水率， 造成了很 大浪费。 出于节能降耗考虑， 目前国内市政给水管网采取倒流防止器与止回阀混用， 在同一 管网中采取 “双重” 安全标准， 两者的性能完全不在同一个档次上， 止回阀的安全性能远低 于倒流防止器， 供水卫生安全是不会从根本上得到保障的。 0003 倒流防止器的阻力来自两方面， 一是活动构件本身的重力或弹力带来的静态阻 力， 二是流水通道产生紊流带来的动态阻力。现有倒流防止器阻力大能耗高的缺点主要是 建立阶梯压差的弹簧结构所致， 既无法消除甚至降低弹簧的弹性阻力， 亦不易通过对过流 部件进行修形以求得减小紊流损失， 而且弹性阻力随流量增加而加大， 从其。

9、技术发展过程 中可以看出， 倒流防止器执行的标准从城镇建设行业标准 （CJ/T160-2002） 发展到城镇建设 产品行业标准 （CJ/T160-2010） ， 再到国家标准 （GB/T25178-2010） ， 以及最近的机械行业标 准 (JB/T11151-2011)， 其中的目的并非是为了提高安全性能， 而是竭力降低水头损失， 但由 于继承传统的弹簧结构， 减阻办法基本上是依靠降低安全参数， 未能消除弹簧的弹性阻力， 允许水头损失仍然维持在 0.06Mpa 以上高位， 效果并不理想， 发展过程也证明了在现有技 术思路的基础上已经很难改进与突破， 阻力大能耗高成为现有技术的最大缺陷。 发明。

10、内容 0004 为了克服现有技术的不足， 本发明提供一种低阻力的随动型倒流防止器。 0005 本发明解决上述技术问题的技术方案是 ： 0006 一种随动型倒流防止器， 其特征在于,由阀体1、 重力式止回阀一2、 阀杆一3、 软隔 膜一4、 重力式止回阀二5、 阀杆二6、 软隔膜二7、 压差泄水阀8、 阀杆三9、 软隔膜三10、 软隔 膜四 11、 正压管 21、 背压管 22 及通气管 23 组成。 0007 所述的随动型倒流防止器的阀体 1 由进水腔 12、 阀腔 13、 出水腔 14、 背压腔一 15、 背压腔二 16、 正压腔 17、 泄水阀腔 18 及排水腔 20 构成。 0008 所。

11、述的随动型倒流防止器， 进出水流按进水腔 12、 阀腔 13、 出水腔 14 顺序流通。 0009 所述的随动型倒流防止器， 进水腔 12 与阀腔 13 之间设重力式止回阀一 2， 阀腔 13 与出水腔14之间设重力式止回阀二5， 阀腔13与背压腔一15之间设软隔膜一4， 出水腔14 与背压腔二 16 之间设软隔膜二 7， 泄水阀腔 18 与出水腔 14 之间设软隔膜三 10， 泄水阀腔 18 与排水腔 20 之间设压差泄水阀 8， 正压腔 17 与排水腔 20 之间设软隔膜四 11， 泄水阀腔 说 明 书 CN 103821969 A 3 2/5 页 4 18 与阀腔 13 之间设孔 19 。

12、连通， 进水腔 12 通过正压管 21 与正压腔 17 连通， 背压腔一 15 与 背压腔二 16 通过背压管 22 与出水腔 14 互相连通， 背压管 22 的管口在出水腔 14 内与出水 方向顺向 , 重力式止回阀一 2 及重力式止回阀二 5 的开启方向与出水方向顺向。 0010 所述随动型倒流防止器的阀杆一3上下两端分别连接软隔膜一4与重力式止回阀 一 2， 阀杆二 6 的上下两端分别连接软隔膜二 7 与重力式止回阀二 5， 阀杆三 9 的上下两端 分别连接软隔膜三10与软隔膜四11， 压差泄水阀8位于软隔膜三10与软隔膜四11之间固 定在阀杆三 9 上。 0011 所述随动型倒流防止器。

13、的软隔膜一 4， 由可分离的双层软隔膜组成， 双层软隔膜可 以扩张为内部密闭的空间， 内部通过通气管 23 与大气连通。 0012 本发明与现有技术比较的特点是 ： 0013 1. 采用无弹簧结构， 彻底消除弹簧构件的弹性阻力。 0014 2. 利用自身的水头损失及水流动能与势能互相转换产生的压差作用力， 该作用力 因水动而产生， 水静而消失， 与水的流速大小成正比， 用以减小直至消除活动部件自身重力 带来的阻力。 0015 3. 利用水压差与重力的相互作用， 阶梯压差在水流的动到静瞬间建立， 在静到动 瞬间消除， 开创性实现 “将静即立， 动之即消” 的理想目标。 0016 4. 流水通道净。

14、面积较大， 流速较低， 紊流损失较小。 0017 5. 性能恒定， 性能参数不会随使用时间发生改变， 克服了弹簧结构随使用时间增 加而性能逐步下降的弊端。 0018 本发明的突出优点是极大地降低阻力， 现有技术， 传统的弹簧结构虽提供了关闭 的动力， 但不可避免原封不动地成为开启阻力， 弹簧结构产生的水头损失占倒流防止器总 水头损失的 70% 以上， 可见弹簧的负面作用是很大的， 现有技术以降低安全参数来减小水 头损失的做法很难证明安全性能不被降低， 且降阻效果并不理想。 本发明认为， 倒流防止器 的工作特点是 “阀随水动， 水随阀停” ， 阶梯压差必须在水流将要停止时瞬间建立， 这与现标 准。

15、的安全要求没有不同， 但水一旦流动即不存在倒流的可能， 阶梯压差已无必要， 反而会成 为阻碍水流的阻力， 现标准规定在水流动时仍必须保持很大的阶梯压差， 与其说是安全需 要， 不如说是不得不背上沉重的 “弹力累赘” ， 实为无可奈何， 这样规定的意义在于仅表明合 理的存在， 并非客观需要， 故缺乏科学性， 不免有阻碍技术创新发展之嫌， 更无必要作为强 制性技术要求。 事实上， 减小水头损失一直是该领域不懈追求的目标， 阻力的大小已成为衡 量倒流防止器性能优劣的唯一尺度。 0019 本发明完全摈弃了传统的 “弹力累赘” ， 在安全性能不低于现有标准的前提下， 允 许水头损失由同类设备的 0.1M。

16、Pa 以上降低到 0.015MPa 甚至 0.01MPa 以下， 与旋启式止回 阀相当， 能够实现节能降耗与安全供水的完美统一， 为取消管网的 “双重” 标准奠定了技术 基础， 完全可以淘汰阻力大能耗高的现有技术， 确立新一代倒流防止器的标准。 0020 说明附图 0021 图 1 是本发明流通状态时结构示意图。 0022 图 2 是本发明关闭状态时结构示意图。 0023 图 3 是本发明水压过低状态时结构示意图。 0024 图 4 是本发明排水状态时结构示意图。 说 明 书 CN 103821969 A 4 3/5 页 5 0025 图 1 图 4 中 ： 阀体 1， 重力式止回阀一 2， 。

17、阀杆一 3， 软隔膜一 4， 重力式止回阀二 5， 阀杆二6， 软隔膜二7， 压差泄水阀8， 阀杆三9， 软隔膜三10， 软隔膜四11， 进水腔12， 阀腔 13， 出水腔 14， 背压腔一 15， 背压腔二 16， 正压腔 17， 泄水阀腔 18， 孔 19， 排水腔 20， 正压管 21， 背压管 22， 通气管 23。 具体实施方式 0026 下面结合附图对本发明作进一步描述。 0027 一、 工作流程 0028 本发明的工作流程分为流通工况、 关闭工况、 低水压工况、 排水工况与复位工况， 分述如下 ： 0029 1. 流通工况 0030 如图 1 所示 ： 进水腔 12 水压高于设定。

18、值即开启水压时， 水的作用力大于重力式止 回阀一 2 与重力式止回阀二 5 的重力， 重力式止回阀一 2 与重力式止回阀二 5 相继被完全 打开， 水得以经进水腔 12、 阀腔 13 到出水腔 14 顺利流通。水流动时， 在从进水腔 12 到出 水腔14内的背压管22管口的流程上， 由水头损失及水的动能转化为势能产生水压差， 水流 速度愈大水压差就愈大， 该压差通过背压管 22 进入背压腔一 15 与背压腔二 16 内， 分别作 用在软隔膜一 4 与软隔膜二 7 上， 产生的作用力分别逐步抵消重力式止回阀一 2 与重力式 止回阀二 5 的重力 （分别含阀杆一 3 与阀杆二 6 的重量） ， 从。

19、而减少直至消除由重力带来的 水头损失 ； 同时， 该压差通过正压管21进入正压腔17内作用在软隔膜四11上， 以及通过孔 19 进入泄水阀腔 18 内作用在软隔膜三 10 上， 产生的作用力总是大于压差泄水阀 8 的重力 （含阀杆三 9 的重量） ， 压差泄水阀 8 被关闭， 水不能经泄水阀腔 18 从排水腔 20 排出 ； 同时， 由于水压大于气压， 大气不能从通气管 23 进入软隔膜一 4 内部扩张。 0031 2. 关闭工况 0032 如图2所示 ： 进水腔12水压高于开启水压， 水流速度减慢直至停止流动， 上述的水 压差随之逐渐减小， 作用力相应减小， 当小于重力时， 重力式止回阀一 。

20、2 及重力式止回阀二 5 在各自关闭， 水不能流通， 此时进水腔 12、 阀腔 13 与出水腔 14 内的水压按顺序形成由高 到低的三个水压阶梯， 梯级之间均存在一定的水压差即阶梯压差， 以确保水不会发生倒流 污染， 只要各腔内之间保持稳定的阶梯压差， 作用在压差泄水阀 8 阀板上的作用力总是大 于其重力， 驱使压差泄水阀 8 保持关闭状态。 0033 3. 低水压工况 0034 如图 3 所示 ： 当进水腔 12 水压下降至开启水压时， 重力式止回阀一 2 因重力大于 水压作用力而自动关闭， 进入关闭工况， 此时在压差的作用下， 大气可通过通气管 23 进入 软隔膜一 4 内扩展 ； 当进水。

21、腔 12 水压下降至泄水压差时， 压差泄水阀 8 开启， 进入排水工 况。 0035 4. 排水工况 0036 如图 4 所示 ： 在关闭工况时， 因进水腔 12 与出水腔 14 出现水压波动、 或因关闭不 严发生渗漏， 上述的阶梯压差减小， 此时压差作用在软隔膜三10及软隔膜四11上产生的作 用力相应减小， 不能抵消压差泄水阀 8 的重力时， 压差泄水阀 8 开启泄水， 阀腔 13 内的水经 孔19、 泄水阀腔18、 排水腔20泄入大气， 同时大气经排水腔20、 泄水阀腔18与孔19进入阀 说 明 书 CN 103821969 A 5 4/5 页 6 腔 13 内形成空气隔断。 0037 5。

22、. 复位工况 0038 如图 1 所示 ： 进水腔 12 水压重新上升大于开启水压时， 水流相继重新打开重力式 止回阀一 2 及重力式止回阀二 5， 进入流通工况。 0039 二、 计算方法 0040 本发明的计算主要是根据确定的开启水压、 阶梯压差及泄水压差， 分别计算重力 式止回阀一 2、 重力式止回阀二 5 及压差泄水阀的重量 （分别含阀杆一 3、 阀杆二 6 及阀杆三 9 的重量） 与软隔膜一 4、 软隔膜二 7、 软隔膜三 10 及软隔膜四 11 的规格。 0041 进行以下计算时须统一换算单位。 0042 1. 开启水压 0043 按规范 （标准） 确定， 当来水水压下降至开启水压。

23、时， 重力式止回阀一 2 自动关闭， 此时压差泄水阀不动作。 0044 2. 阶梯压差 0045 阶梯压差应满足以下条件 0046 P1-P2 C1 （1） 0047 P2-P3 C2 （2） 0048 式中 ： P1进水腔的水压 0049 P2阀腔的水压 0050 P3出水腔的水压 0051 C1零流量时进水腔与阀腔最小允许压差， 即开启水压 , 按 GB/T25178-2010 标准 为 0.02MPa， 按 JB/T11151-2011 标准为 0.007MPa 或 0.014MPa（高安全等级） 0052 C2零流量时阀腔 13 与出水腔 14 最小允许压差， 按 GB/T25178-。

24、2010 标准为 0.007MPa， 按 JB/T11151-2011 标准为 0.0035MPa 或 0.007MPa（高安全等级） 0053 此时压差泄水阀 8 不动作。 0054 3. 泄水压差 0055 在零流量状态， 因出水腔 14 水压 P3上升或进水腔 12 水压 P1下降导致压差泄水阀 8 开始泄水时， 应满足以下条件 0056 P1-P2 C3 （3） 0057 式 中 ： C3： 最 小 允 许 泄 水 压 差， 按 GB/T25178-2010 标 准 为 0.014MPa， 按 JB/ T11151-2011 标准为 C3=0 与 0.01MPa（高安全等级） 0058。

25、 压差泄水阀 8 自动关闭时应满足 P1-P2 C3。 0059 4. 重力式止回阀一 2 及重力式止回阀二 5 0060 两者分别与阶梯压差存在以下关系 0061 W1=C1S1 （4） 0062 W2=C2S2 （5） 0063 式中 ： 0064 W1、 W2： 重力式止回阀一 2、 重力式止回阀二 5 的重量。 0065 S1、 S2： 重力式止回阀一 2、 重力式止回阀二 5 的孔口面积。 0066 5. 压差泄水阀 8 说 明 书 CN 103821969 A 6 5/5 页 7 0067 按 GB/T25178-2010 标准时， 与阶梯压差存在以下关系 0068 W3=（C1+。

26、C2- C） S3 （6） 0069 式中 ： 0070 W3： 压差泄水阀 8 的重量。 0071 S3： 压差泄水阀 8 的孔口面积， 即软隔膜三 9 或软隔膜四 11 的有效面积。 0072 C ： 重力式止回阀一 2 开启水压 C1与压差泄水阀 8 开启水压 C3的差， 0073 即 C=0.02-0.014=0.006MPa 0074 按 JB/T11151-2011 标准时， 则为 0075 W3= C S3 （7） 0076 式中 ： C ： 进水腔水 12 压 P1与出水腔 14 水压 P3的差， 高安全等级时， C =0.01MPa ； 非高安全等级时， C =0 不现实， 。

27、在不降低安全性能的前提下， C 可在 0.001 0.01MPa 之间取值。 0077 6. 软隔膜一 4 0078 与阶梯压差存在以下关系 0079 S4=S1C1/C2 （8） 0080 式中 ： S4： 软隔膜一 4 的有效面积。 0081 7. 软隔膜二 7 0082 根据倒流防止器出口流速， 存在以下关系 0083 S5=2gC2S2/v2 （9） 0084 式中 ： S5： 软隔膜二 7 的有效面积。 0085 G ： 重力加速度。 0086 V ： 倒流防止器的出口流速， 可取 1 3m/s 之间。 0087 8. 软隔膜三 7 及软隔膜四 11 0088 软隔膜三 7 与软隔膜。

28、四 11 的规格相同， 当压差泄水阀 8 的重量确定时 0089 S3=W3/（C1+C2- C） （10） 0090 或 0091 S3=W3/ C （11） 0092 结语 0093 采用 减压型倒流防止器 （GB/T25178-2010） 标准时， 本发明的允许水头损失可 由 0.1MPa 降低到 0.015MPa ； 采用 低阻力倒流防止器 （JB/T11151-2011) 标准时， 允许水 头损失可降低到 0.01MPa 以下。 说 明 书 CN 103821969 A 7 1/2 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103821969 A 8 2/2 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103821969 A 9 。