本发明涉及一种管道防冻阀,通过在阀内应用可以随温度变化而自动改变应力的记忆弹簧,配合导阀的开关,实现阀门的自动开启和关闭;当温度低于3摄氏度时,记忆弹簧会自动收缩,带动移动柱沿滑动通道向上提起,阀腔内水流经过导管到达阀门的下游,阀门打开,泻出管道内的蓄水,从而达到防止冻坏管道的目的;而当温度超过3摄氏度时,记忆弹簧会自动伸长,带动移动柱沿滑动通道向下运动,水通过导阀进入阀腔,阀门自动关闭,管道系统正常运行。
1.一种管道防冻阀,其特征在于由阀门(A)、导管(B)、导阀(C)组成;其中阀门(A)包括阀柄(A1)、弹簧(A2)、阀盖(A3)、阀腔(A4)、隔膜(A5)、阀体(A6);阀体(A6)上部连接着的隔膜(A5)、阀盖(A3)、以及由隔膜(A5)和阀盖(A3)包围形成的阀腔(A4),阀盖(A3)上部是阀柄(A1),阀腔(A4)内部有弹簧(A2),且弹簧(A2)的两端分别连接着阀柄(A1)和隔膜(A5),阀体(A6)和阀腔(A4)被隔膜(A5)分隔为两个独立的空间,且隔膜(A5)连接阀腔(A4)的表面积要比连接阀体(A6)的表面积大,隔膜(A5)可以通过上下移动来实现阀体(A6)的开启和关闭;其中导阀(C)包含固定螺帽(C1)、下弹簧稳定器(C2)、限位器(C3)、限定挡板(C4)、橡胶垫片(C5)、凸台挡板(C6)、移动柱(C7)、调压螺栓(C9)、上外壳(C10)、上弹簧稳定器(C12)、记忆弹簧(C13)、下外壳(C17);上外壳(C10)下部有凸台(C14);移动柱(C7)的下部有过水凹槽(C8);下外壳(C17)有一个上下中通的滑动通道(C18)、滑动通道(C18)的末端是出口2(C22)、侧面有和滑动通道(C18)相通的入口(C19)和出口1(C20);移动柱(C7)上安装的限定挡板(C4)可以在限位器(C3)和下外壳(C17)包围的空间内上下移动,从而带动移动柱(C7)上下移动;其中导管(B)包括从导阀(C)出口2(C22)到阀门下游的导管(B1)、从导阀(C)出口1(C20)到阀腔(A4)的导管(B2)、从阀门(A)上游到导阀(C)入口(C19)的导管(B3)。
2.根据权利要求1所述的管道防冻阀,其特征是导阀(C)中的记忆弹簧(C13)的应力变化临界值是3摄氏度。
3.根据权利要求1所述的管道防冻阀,其特征是导阀(C)的过水凹槽(C8)形状是顶尖对接在一起的两个锥形。
4.根据权利要求1所述的管道防冻阀,其特征是导阀(C)的调压螺栓(C9)和上外壳(C10)是通过螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的管道防冻阀,其特征是导阀(C)的上外壳(C10)和下外壳(C17)是通过螺纹连接。
6.根据权利要求1所述的管道防冻阀,其特征是导管(B)为耐高压ABS塑料管。技术领域
本发明涉及一种管道防冻阀,具体地说是一种用于冬季防止管道冻坏的自动快速泄水阀。技术背景对于北方寒冷地区的许多水利工程,由于地形条件以及各种不同的要求,管道在地下形成各种弯道等,如果地埋深度比冻土层的深度浅,则管道中的水无法及时排除,当管道土层的温度低于零度时,此时无法排除的满管道的水将结成冰,势必使得管道暴裂,通常的解决方法是建造泄水井,而大量泄水井的建造,不仅要花费大量的资金,同时对系统的人工管理也造成大量的浪费,也容易因为管理人员的失误而造成系统的破坏。目前国内外对采用水力自动泄水的装置研究较少,而且使用并不方便,比如采用温差泄水以保护贵重仪器的等,而且一般采用非常传统的方式,即用人工的方式进行排水。虽然也有少量有关防冻阀门的专利申请,但大多是对于地面供水而采用的,同时还需要人工在地面进行控制,如:中国专利(专利号:zL200420047593.9)就公开了一种内置式外保温管线溶液取样防冻阀门,主要解决现有取样阀门易冻结的问题。中国专利(专利号:zL200520087076.9)公开了一种防冻阀门,使用时可将阀体可埋于地下,依靠地面土壤保温,这些的阀门结构相对复杂,也不利于地下长期埋置。中国专利(专利号:zL200910180769.5)公开了一种管道防冻阀门,也可将阀体埋于地下,但是由于排水太慢,主要依靠压力补偿式滴头排水,而且始终处于排水状态,排水量太大浪费水源,太小又起不到效果,导致适用范围太窄。
发明内容
在北方低温地带存在季节性管道输水时由于温度过低导致管道爆裂问题,针对过多采用泄水井或者将管道埋于冻土层以下导致工程量巨大、成本高且管理极不方便的问题,同时现有防冻阀主要使用在高精端仪器设备上成本极高,使用范围较窄且不适应于管道上应用的不足,本发明提供了一种结构简单,活动自如,且持久耐用的管道自动快速泄水防冻的阀门,能快速启闭阀门,泻出管道内的水流,防止管道爆裂。本发明提供一种管道防冻阀,其由阀门A、导管B、导阀C组成;其中阀门A包括阀柄A1、弹簧A2、阀盖A3、阀腔A4、隔膜A5、阀体A6;其中阀体A6上部连接着的隔膜A5、阀盖A3、以及由隔膜A5和阀盖A3包围形成的阀腔A4,阀盖A3上部是阀柄A1,阀腔A4内部有弹簧A2,且弹簧A2的两端分别连接着阀柄A1和隔膜A5,阀体A6和阀腔A4被隔膜A5分隔为两个独立的空间,且隔膜A5连接阀腔A4的表面积大于连接阀体A6的表面积,隔膜A5通过上下移动来实现阀体A6的开启和关闭;其中导阀C包含固定螺帽C1、下弹簧稳定器C2、限位器C3、限定挡板C4、橡胶垫片C5、凸台挡板C6、移动柱C7、调压螺栓C9、上外壳C10、上弹簧稳定器C12、记忆弹簧C13、下外壳C17;上外壳C10下部有凸台C14;移动柱C7的下部有过水凹槽C8,过水凹槽C8的形状是顶尖对接在一起的两个锥形;下外壳C17有一个上下中通的滑动通道C18、滑动通道C18的末端是出口C22、侧面有与滑动通道C18相通的入口C19和出口C20;移动柱C7上安装的限定挡板C4在限位器C3和下外壳C17包围的空间内上下移动,从而带动移动柱C7上下移动;调压螺栓C9在上外壳C10上端开孔中移动,从而调节记忆弹簧C13的应力大小,调压螺栓C9和上外壳C10优选通过螺纹方式连接;下外壳C17连接在上外壳C10的下端,两者中间是限位器C3,限位器C3上端开孔起到限制限定挡板C6向上运动的作用,限位器C3下端起到固定橡胶垫片C5边缘的作用,下外壳C17和上外壳C10的连接方式优选螺纹连接;其中导管B包括从导阀C出口C22到阀门下游的导管B1、从导阀C出口C20到阀腔A4的导管B2、从阀门A上游到导阀C入口C19的导管B3;可选地,过水凹槽C8的形状可以是直径小于移动柱C7的其它形状,如圆柱型。优选地,各个导管B为耐高压ABS塑料管。导阀(C)中的记忆弹簧(C13)的应力变化临界值是低于5摄氏度,优选3摄氏度。本发明所涉及的阀门的工作原理为:防冻阀内记忆弹簧C13在临界温度时,临界应力瞬间变化,导致弹簧瞬间伸缩变化,记忆弹簧C13的伸缩变化带动移动柱C7在滑动通道内上下移动,从而控制导阀C的入口C19、出口C20、出口C22的开关,入口C19、出口C20、出口C22的开关状态,导致通过导管B与之相连的阀门A的开关,从而实现了控制管道内的水流是否泻出,最终达到了管道防冻的目的。本发明所涉及的管道防冻阀的有益效果如下:(1)采用记忆弹簧,根据温度的变化调整弹簧的应力和长度,利用记忆弹簧的临界应力(对应临界温度)瞬间变化的特性,实现防冻阀的瞬间开启、关闭的特点,可完成自动化防冻效果。(2)防冻阀导阀结构设计简单、精巧,满足记忆弹簧的运动过程,又限制了记忆弹簧的过度反应,保证了记忆弹簧的正常功能。(3)阀门A通过使用阀柄A1和与之连接的弹簧A2,降低了由于阀门本身的机械原因造成的启动工作压力,扩展了防冻阀的适用范围。
附图说明
图1:管道防冻阀的整体结构图图2:防冻阀打开状态图图3:防冻阀打开状态时的导阀状态图图4:防冻阀关闭状态图图5:防冻阀关闭状态时的导阀状态图图6:导阀上壳体图7:限位器图8:导阀下壳体图9:移动柱图10:导阀上、下壳体连接处局部放大图图中的标号分别表示为:A1:阀柄,A2:弹簧,A3:阀盖,A4:阀腔,A5:隔膜、A6阀体B1:导阀连接阀体下游的导管,B2:导阀连接阀腔的导管,B3:导阀连接阀体上游的导管C1:固定螺帽,C2:下弹簧稳定器,C3:限位器,C4:限定挡板,C5:橡胶垫片,C6:凸台挡板,C7:移动柱,C8:过水凹槽,C9:调压螺栓,C10:上外壳,C11:内螺纹,C12:上弹簧稳定器,C13:记忆弹簧,C14:凸台,C15:内螺纹,C16:外螺纹,C17:下外壳,C18:滑动通道,C19:入口,C20:出口1,C21:橡胶垫片,C22:出口2。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述,但不限于下列实施例。实施例1:如图1所示,本发明提供的管道防冻阀是由阀门A、导管B、导阀C组成;其中阀门A包括阀柄A1、弹簧A2、阀盖A3、阀腔A4、隔膜A5、阀体A6;其中阀体A6上部连接着的隔膜A5、阀盖A3、以及由隔膜A5和阀盖A3包围形成的阀腔A4,阀盖A3上部是阀柄A1,阀腔A4内部有弹簧A2,且弹簧A2的两端分别连接着阀柄A1和隔膜A5,阀体A6和阀腔A4被隔膜A5分隔为两个独立的空间,且隔膜A5连接阀腔A4的表面积大于连接阀体A6的表面积,隔膜A5通过上下移动来实现阀体A6的开启和关闭;其中导阀C包含固定螺帽C1、下弹簧稳定器C2、限位器C3、限定挡板C4、橡胶垫片C5、凸台挡板C6、移动柱C7、调压螺栓C9、上外壳C10、上弹簧稳定器C12、记忆弹簧C13、下外壳C17;上外壳C10下部有凸台C14;移动柱C7的下部有过水凹槽C8,过水凹槽C8的形状是两个逐渐收缩的锥形;下外壳C17有一个上下中通的滑动通道C18、滑动通道C18的末端是出口C22、侧面有与滑动通道C18相通的入口C19和出口C20;移动柱C7上安装的限定挡板C4在限位器C3和下外壳C17包围的空间内上下移动,从而带动移动柱C7上下移动;调压螺栓C9在上外壳C10上端开孔中移动,从而调节记忆弹簧C13的应力大小,调压螺栓C9和上外壳C10通过螺纹方式连接;下外壳C17连接在上外壳C10的下端,两者中间是限位器C3,限位器C3上端开孔起到限制限定挡板C6向上运动的作用,限位器C3下端起到固定橡胶垫片C5边缘的作用,下外壳C17和上外壳C10的连接方式螺纹连接;其中导管B包括从导阀C出口C22到阀门下游的导管B1、从导阀C出口C20到阀腔A4的导管B2、从阀门A上游到导阀C入口C19的导管B3;随着冬季的临近,当温度下降到3°C,记忆弹簧C13收缩,移动柱C7沿滑动通道C18上移,移动柱C7末端挡住了入口C19(如图3),从阀门上游经导管B3进入入口C19的水流被挡住,而与出口C20连接的阀腔A4内的水经过出口C20,再经过出口C22,再经过导管B1,流到阀门的下游,当阀腔A4内的水体逐渐排出,隔膜A5受向下的压力越来越小,隔膜A5慢慢向上抬起,最终阀门打开(如图2),管道内的水流经过阀门泻出,防止冻坏管道;当春天来了,温度慢慢上升,当高于3°C时,记忆弹簧C13恢复到原来状态(如图5),当管道内充水时,在阀门弹簧A2的作用下,阀门处于关闭状态(如图4),水流经过阀门上游导管B3,经过入口C19,经过过水凹槽C8,经过出口C20,经过导管B2进入阀腔A4,随着水流增加,向下的压力增大,由于阀腔A4与阀体内水流压强一样但受力面积大,所以能保持阀门关闭,阀门不会泄水。当冬季来临温度下降时,阀门将打开,将进入下一个循环。本发明的管道防冻阀已经通过具体的实例进行了描述,本领域技术人员可借鉴本发明内容,适当改变原料、工艺条件等环节来实现相应的其它目的,其相关改变都没有脱离本发明的内容,所有类似的替换和改动对于本领域技术人员来说是显而易见的,都被视为包括在本发明的范围之内。