一种带杠杆结构的浮球自吸阀及其设计方法技术

本发明专利技术提供了一种带杠杆结构的浮球自吸阀及其设计方法，所述自吸阀包括阀体、空心浮球，其特征在于，所述阀体上设有与其垂直的出气口，所述出气口的上部开口、且设有一阀门口盖；所述空心浮球通过浮球紧固螺母与顶杆的一端连接，所述顶杆穿过固定在阀体上的顶杆活动管，顶杆的另一端通过设在阀体盖侧壁上的杠杆与阀杆连接，所述阀杆上固定有密封橡胶圈，所述密封橡胶圈位于阀门口盖的阀孔位置。所述带杠杆结构的浮球自吸阀在关闭时作用力大，加强了阀门密封的可靠性，减少了自吸泵进口处自吸阀对容积泵的液体泄露，提高了吸气容积泵的工作效率与可靠性，提高了泵效率和汽蚀性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自吸泵，特别涉及一种带杠杆结构的浮球自吸阀及其设计方法。
技术介绍
自吸泵是一种特殊的离心泵，它是指首次启动前只需向泵体内加入一定量的水，无需将进水管充满水，起动后经一定时间可将进水管中气体排光，进入正常工作的一类水泵。它具有使用方便，工作可靠等优点。一般的自吸泵不附带专用的的自吸装置，例如内混式和外混式自吸泵，该类自吸泵由于带有回流孔、储液室等泵效率偏低且汽蚀性能也差些。而带有专用自吸装置的自吸泵，其自吸阀门一般为橡胶钢球阀，橡胶钢球阀后连接容积泵，该橡胶钢球的可靠性较低，密封性较差，容易产生泄露，使液体进入吸气用容积泵，从而影响水泵正常工作，并且会降低泵效率和汽蚀性能。因此，对于带有自吸装置的自吸泵，其自吸性能和真空度在很大程度上有自吸阀决定，自吸阀的设计在整个自吸泵自吸性能设计中起着关键作用，而目前，该类自吸泵的自吸阀的系统的设计方法缺乏。
技术实现思路
为提高阀门活动和密封的可靠性，本专利技术提供了一种带杠杆结构的浮球自吸阀及其设计方法。所述带杠杆结构的浮球自吸阀在关闭时作用力大，加强了阀门密封的可靠性，减少了自吸泵进口处自吸阀对容积泵的液体泄露，提高了吸气容积泵的工作效率与可靠性，提高了泵效率和汽蚀性能。一种带杠杆结构的浮球自吸阀，包括阀体、空心浮球，其特征在于，所述阀体上设有与其垂直的出气口，所述出气口的上部开口、且设有一气阀口盖；所述空心浮球通过浮球紧固螺母与顶杆的一端连接，所述顶杆穿过固定在阀体上的顶杆活动管，顶杆的另一端通过设在阀体盖侧壁上的杠杆与阀杆连接，所述阀杆上固定有密封橡胶板11，所述密封橡胶板11位于气阀口盖的阀孔位置。带杠杆结构的浮球自吸阀设计方法，其特征在于，利用以下几个关系式来确定所述浮球的直径D、所述浮球的壁厚a、阀孔开口面积s：a=4.17σD/E+C1+C2+C3；s=0.134Q/D式中：D—浮球直径，米；s—阀孔开口面积，平方米；a—浮球壁厚，米；k—杠杆长度比；F0—重量修正数，顶杆重量，牛；—焊缝强度系数，取0.8～1；ρ0—浮球密度，千克/立方米；ρ—工质液体密度，千克/立方米；σ—材料的许用应力，千克/平方米；C1—材料加工时的厚度偏差值，取0.135厘米；C2—腐蚀裕度；C3—冲压拉伸甲供材料的减薄，取0.1～0.2a；E—材料拉伸弹性模量；Q—真空泵流量，立方米/秒。优选地，所述杠杆的动力臂长度与阻力臂长度之比为0.8～1.75。优选地，所述杠杆的动力臂长度与阻力臂长度之比为1。优选地，当所述空心浮球采用不锈钢材料时，所述腐蚀裕度C2取0厘米。泵正常运转前由于空心浮球重力作用使顶杆向下运动，通过杠杆使阀杆向上运动，从而使密封橡胶板与气阀口盖分离，使气阀口盖孔隙打开进行吸气，继而泵体充满液体，当液体上升到一定程度时通过进口液体对空心浮球产生向上推力，再由顶杆作用传力使密封橡胶板压紧气阀口盖所开孔隙进行密封，泵从而进行正常工作。本专利技术所述的带杠杆结构的浮球自吸阀，减少了泄漏损失，提高了泵效率、汽蚀性能和可靠性。试用效果良好，并且同时提高了泵的使用寿命。本专利技术所述的设计方法，能够确定自吸阀在自吸泵设计的启动工况和最大流量工况下正常运转所需参数。用本专利技术设计的自吸阀不仅改善了自吸泵内的流动情况，降低了自吸泵的水力损失和提高了自吸性能，同时，提高了自吸泵的性能和运行可靠性。附图说明图1为本专利技术所述带杠杆结构的浮球自吸阀的结构示意图。附图标记说明如下：1-阀体，2-空心浮球，3-浮球紧固螺母，4-顶杆活动管，5-阀体盖，6-顶杆，7-螺丝，8-杠杆，9-螺丝，10-阀杆，11-密封橡胶板，12-气阀口盖，13-杠杆支点，14-阀孔。具体实施方式下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。如图1所示，本专利技术所述的带杠杆结构的浮球自吸阀，包括阀体1、空心浮球2，所述阀体1上设有与其垂直的出气口，所述出气口的上部开口、且设有一气阀口盖12；所述空心浮球2通过浮球紧固螺母3与顶杆6的一端连接，所述顶杆6穿过固定在阀体1上的顶杆活动管4，顶杆6的另一端通过杠杆8与阀杆10连接，所述杠杆8的杠杆支点13固定在阀体盖5侧壁上。所述杠杆8的动力臂长度与阻力臂长度之比为0.8～1.75。所述阀杆10上固定有密封橡胶板11，所述密封橡胶板11位于气阀口盖12的阀孔14位置。所述阀体1位于自吸泵的上方、且与自吸泵进口连接，所述出气口连接抽真空容积泵进气口。当自吸泵开始运转时，在空心浮球2、顶杆6的重力作用下，通过杠杆8和阀杆10的作用，密封橡胶板11向上运动，阀门处于开启状态，容积泵抽真空，阀体1中部有开孔通气，顶杆活动管4起到固定空心浮球2上下运动作用，阀门开启时，空气经阀体1中部孔隙和气阀口盖12开口流向容积泵，从而使自吸泵内部气体压力降低水位上升，水位上升促使空心浮球2上浮，由浮力带动顶杆6向上运动，当水位上升到一定程度，通过杠杆8使阀杆10和密封橡胶板11向下运动压紧气阀口盖12，关闭阀门。在自吸阀工作过程中，当目标函数Π=f(D,k,a,s)≥1时，控制阀不会失效。其中：目标函数Π=f(D,k,a,s)为：Π=f(D,k,a,s)=[πD3(ρ-ρ0)k/6-F0]/Δps式中：D—浮球直径，米；ρ0—浮球密度，千克/立方米；ρ—工质液体密度，千克/立方米；F0—重量修正数，顶杆重量，牛；Δp—不同工况自吸泵进口压力变化，牛/平方米；a—浮球壁厚，米；s—阀孔开口面积，平方米。根据目标函数Π=f(D,k,a,s)≥1的条件得出自吸阀的浮球直径D、阀孔开口面积s、浮球壁厚a：a=4.17σD/E+C1+C2+C3s=0.134Q/D式中：D—浮球直径，米；s—阀孔开口面积，平方米；a—浮球壁厚，米；k—杠杆长度比；F0—重量修正数，顶杆重量，牛；—焊缝强度系数，取0.8～1；ρ0—浮球密度，千克/立方米；ρ—工质液体密度，千克/立方米；σ—材料的许用应力，千克/平方米；C1—材料加工时的厚度偏差值，取0.135厘米，不锈钢材质取0；C2—腐蚀裕度；C3—冲压拉伸甲供材料的减薄，取0.1～0.2a；E—材料拉伸弹性模量；Q—真空泵流量，立方米/秒。所述实施例为本专利技术的优选的实施方式，但本专利技术并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带杠杆结构的浮球自吸阀，包括阀体（1）、空心浮球（2），其特征在于，所述阀体（1）上设有与其垂直的出气口，所述出气口的上部开口、且设有一气阀口盖（12）；所述空心浮球（2）通过浮球紧固螺母（3）与顶杆（6）的一端连接，所述顶杆（6）穿过固定在阀体（1）上的顶杆活动管（4），顶杆（6）的另一端通过设在阀体盖（5）侧壁上的杠杆（8）与阀杆（10）连接，所述阀杆（10）上固定有密封橡胶板（11），所述密封橡胶板（11）位于气阀口盖（12）的阀孔（14）位置。

【技术特征摘要】
1.一种带杠杆结构的浮球自吸阀，包括阀体（1）、空心浮球（2），其特征在于，所述阀体（1）上设有与其垂直的出气口，所述出气口的上部开口、且设有一气阀口盖（12）；所述空心浮球（2）通过浮球紧固螺母（3）与顶杆（6）的一端连接，所述顶杆（6）穿过固定在阀体（1）上的顶杆活动管（4），顶杆（6）的另一端通过设在阀体盖（5）侧壁上的杠杆（8）与阀杆（10）连接，所述阀杆（10）上固定有密封橡胶板（11），所述密封橡胶板（11）位于气阀口盖（12）的阀孔（14）位置。 
2.根据权利要求1所述的带杠杆（8）结构的浮球自吸阀的设计方法，其特征在于，利用以下几个关系式来确定所述浮球（2）的直径D、所述浮球（2）的壁厚a、阀孔（14）开口面积s： 
a=4.17σD/E+C1+C2+C3； 
s=0.134Q/D 
式中：D—浮球直径，米； 
s—阀孔（14）开口面积，平方米； 
a—...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，朱荣生，王秀礼，张帆，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32