[发明专利]水力驱动的隔膜式排水阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理工程设施排水阀门，尤其是一种水力驱动的隔膜式排水阀。

背景技术

目前，沉淀池和重力式快滤池是广泛应用于水处理工程的工艺设施。沉淀池排污、快滤池反冲洗排水通常采用手动的阀杆、阀瓣升降式阀门，其缺点是：因开闭频繁阀门动密封零部件易磨损渗漏; 操作人员手动操作,劳动强度较大；在原水水质变化情况下常因操作不及时影响出水水质。为改善操作工况，有的水厂将电动阀门用于沉淀池排污和滤池反冲洗排水，但也存在结构复杂、造价高、需动力电源、维修工作量增大等问题，推广应用受一定限制。

发明内容

本发明的目的是：提供一种水力驱动的隔膜式排水阀，它结构简单，无须动力电源就能实现对水流体通道进行关闭和开启，成本低廉，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：水力驱动的隔膜式排水阀，包括阀体，在阀体的竖向圆筒内设有与其同心的圆管形的阀座，阀座的下部为排水腔，在阀体的顶部设有圆拱形的阀盖，在阀盖的顶部设有向上凸出的管头，在管头上连接有顶盖，在顶盖的顶部连接有吸水管；在阀座与阀盖之间设有隔膜，在隔膜的顶部中心设有阀瓣，阀瓣固定在隔膜上，在阀瓣的顶部与顶盖的底部之间设有弹簧；阀体的进水腔通过连通管与阀盖的阀盖腔连通。

阀瓣通过螺栓、螺母及垫板固定在隔膜上。

阀座、阀体的竖向圆筒、隔膜，阀瓣、阀盖及顶盖的顶视中心位于同一竖直中轴线上。

本发明的工作原理是：隔膜上侧面为阀盖腔，下侧面与阀体进水腔连通。水流体充满隔膜上下两侧的腔体，因属同一水源，隔膜上下两侧表面受到的静水压强相等，但是，上表面受力面积大于下下表面受力面积，而且在隔膜上部还设有弹簧，因此，隔膜承受的向下总压力明显大于其下表面承受的向上总压力，此压力差推动隔膜快速向下位移，关闭水流体通道。圆拱形阀盖顶部装有吸水管，吸水管与水力抽气三通真空装置的吸水口连接，当需要开启排水阀时，启动水力抽气三通真空装置，阀盖腔内的水经吸水管被吸出，阀盖腔内形成负压，隔膜上侧面承受的向下总压力降低至小于其下侧面承受的向上总压力时，隔膜向上位移，快速开启水流体通道排水直至排水过程结束，水力抽气三通真空装置停止吸水，阀盖腔内负压消失，隔膜向下位移，水流体通道关闭。

以下数学式进一步说明本隔膜式水力排水阀工作原理：

排水阀进水腔内的水流体通过连通管进入阀盖腔，此时隔膜上、下两侧表面分别承受垂直向下的压力F₁和垂直向上的压力F₂。

F₁=A·P_j+ft……（1）

式中：P_j-静水压强

A为隔膜受压面积   A=πD²/4

其中D为隔膜有效直径

ft-为弹簧形变弹力

式(1)又可写成

F₁=πD²/4·P_j+ft……（2）

隔膜下侧面承受向上压力F₂

F₂=（A-a）· P_j……（3）

式中：a为管座顶端流通孔面积  a=πd²/4

其中d为管座顶孔直径

式(3)又可写成

F₂=π（D²-d²）/4·P_j……（4）

式（2），（4）表明 F₁>F₂,其差值为△F。

△F= F₁-F₂=πd²/4·P_j+ft

在压力差△F的作用下隔膜向下移动，封闭阀座顶口关闭阀门。当与吸水管连接的真空装置启动，阀盖腔内水流体被抽吸，腔内存水呈现负压，此时隔膜承受的向下压力F₁发生变化。

F₁=πD²/4·（P_j-P_Z）+ft……（5）

其中P_Z为负压值。