噴嘴-擋板式水位調節器的製作方法

2024-03-09 04:45:15 2

專利名稱：噴嘴-擋板式水位調節器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種水位調節裝置。
背景技術：
船用淡水來自於海水淡化裝置，當該造水系統投入運行後，水位控制器(或系統) 能夠自動控制海水蒸發器或汙冷凝器的給水量，並將其水位穩定地保持在給定的範圍內。 蒸汽鍋爐和高、低壓加熱器中的水位也需要類似的控制。 傳統的水位控制器多種多樣，大體可分為機械式、電子式和機電一體式。其中，UQK 型浮球液位控制器由浮筒、浮球組件、調整箱組件組成，其動作原理是利用磁鋼同極相斥 的原理進行設計的，浮球組件隨水位變化，當浮球組件上的圓磁鋼接近磁鋼組件的磁鋼時 由於相斥作用磁鋼組件迅速產生一個偏角磁鋼與水銀開關一起動作，從而完成開關動作。 TQ-UHZ型磁翻板液位計也是基於浮力和磁力原理，其帶有磁體的浮子(簡稱磁性浮子)在 被測介質中的位置受浮力作用影響。液位的變化導致磁性浮子位置的變化、磁性浮子和磁 翻柱(也成為磁翻板)的靜磁力耦合作用導致磁翻柱翻轉一定角度(磁翻柱表面塗敷不同 的顏色)，進而反映容器內液位的情況，其不足之處在於只能對電磁閥或水泵的啟停進行 不連續的雙工位控制；控制精度較低(最大控制範圍為士25mm);且電子器件不適合船艙內 的潮溼環境。 SQW-4型汽液兩相流自調節液位控制器是基於流體力學理論，利用汽液兩相流的 流動特性設計而成的一種非電類水位控制器，它包括信號管和調節器兩部分；信號管的作 用是發送水位信號和變送調節用汽；調節器的作用是控制出口水量，相當於自動調節系統 中的執行機構。其基本調節原理是當加熱器的水位升高時，信號管內的水位隨之上升，導 致發送的調節汽量減少，因而流過調節器中兩相流的汽量減少、水量增加，加熱器的水位隨 之下降；反之亦然。其不足之處在於安裝條件比較苛刻，例如要求閘閥嚴密無內漏；安裝 時信號管的高度以受控水位高度線為中心，且一次性焊接，不宜於該水位高度線的改變。
"主冷凝器水位調節器的設計研究"(CNKI (中國知網)工學碩士學位論文，陳亮， 哈爾濱工程大學，2005. 2) —文公開的另一種非電類的新型水位調節器，包括浮子發訊器 (由雙噴嘴、浮子、擋板等構成)、三通調節閥(由膜片、節流管、閥芯和座等構成)、過濾器、 穩壓器、壓力表、節流件及其它閥門、水泵和管路。但作為學位論文，它僅僅給出了這類水位 調節器的設計原理和實驗驗證，就部件的結構來講，與工程應用還有相當一段距離。

發明內容
本發明的目的在於提供一種能對海水蒸發器內的水位實行連續控制，控制精度 高，允許受控水位有較大的變化範圍，能消除惡劣環境下電控所帶來的漏電、短路或觸電等 弊端的噴嘴_擋板式水位調節器。
本發明的目的是這樣實現的 包括浮子式發訊器1、膜片式調節閥2、水泵3、工作水閥4、過濾器5、穩壓閥6、上固定節流孔板7、下固定節流孔板8、汽空間閥10、水空間閥11、海水閥12、海水旁通閥13 和壓力表9 ;其特徵是所述浮子式發訊器1主要由筒體l-9、上端蓋l-7、下端蓋l-8、浮子 l-l、擋板l-2、上噴嘴l-5、下噴嘴1-3和吸氣閥1-12組成；水泵3汲取的工作水經工作水 閥4、過濾器5、穩壓閥6分兩路分別經上固定節流孔板7和下固定節流孔板8與浮子式發 訊器1上的兩個工作水接口相連，而浮子式發訊器1上的水、汽空間接口分別經汽空間閥 10、水空間閥11與海水蒸發器00的水、汽空間相連；在穩壓閥6與上固定節流孔板7和下 固定節流孔板8之後各有一塊壓力表9 ;浮子式發訊器1的上噴嘴l-5、下噴嘴1-3與上固 定節流孔板8、下固定節流孔板8之間的管路分別有分路連接膜片式調節閥2的上膜片2-4 與中膜片2-5、中膜片2-5與下膜片2-6分別形成的腔室；海水一路經海水閥12、膜片式調 節閥2進入海水蒸發器00，另一路經海水旁通閥13直接進入海水蒸發器00。
穩壓閥6、上固定節流孔板7、下固定節流孔板8、浮子式發訊器1及壓力表9組成 一體化發訊器1';其中，浮子1-1是一個空心、雙層圓柱套筒，浮子的空心的上端固裝擋板 l-2，浮子可上下自由滑動地插裝在全部或部分透明且外帶刻度的筒體1-9內，在所述筒體 1-9的上端蓋1-7和下端蓋1-8的中心螺口處各藉助一段螺紋管同軸線地安裝上噴嘴1-5 和下噴嘴l-3並用螺帽固定，構成浮子組件；所述浮子組件裝在由上端板1-10、下端板1-11 和圍板1-0組成的箱體中；上端板1-10的上方安裝三塊壓力表9，側邊分別有與膜片式調 節閥2的一個膜片腔、海水蒸發器00的汽空間連接的接口，且在後接口處加裝吸氣閥1-12; 下端板1-11的下方有海水蒸發器OO的水空間連接的接口，側邊有與膜片式調節閥2的另 一膜片腔連接的接口 ；藉助螺栓連接將上固定節流孔板7和下固定節流孔板8壓裝在圍板
1- 0中部的接口板和穩壓閥6之間。膜片式調節閥2包括閥體2-1 、閥杆2-2、閥芯2-3、上膜片2_4、中膜片2_5、下膜片
2- 6、底膜片2-7、上限位旋鈕2-8和下限位旋鈕2-9 ;閥杆2_2的中部固裝傳統截止閥的閥 芯2-3，閥杆2-2的上部間隔地固裝上膜片2-4、中膜片2-5和下膜片2_6，膜片的周邊藉助 螺栓、壓板和壓蓋固緊在閥體2-l上端的開口處，由此形成的上下兩個膜片腔的壁上分別 加工出一個管接頭接口 ；閥杆2-2的下端固裝底膜片2-7，且其周邊藉助螺栓和壓蓋壓緊在 閥體2-1下部的開口處；閥杆2-2兩端外側的壓蓋上同軸線地旋入上限位旋鈕2-8和下限 位旋鈕2-9。 本發明的噴嘴-擋板式水位調節器的核心部件是由雙噴嘴-擋板組成的浮子式發
訊器和由膜片_閥芯組成的膜片式調節閥；因前者藉助上、下兩條管路分別與海水蒸發器 上部的汽空間和下部的水空間形成連通器，故其內浮子上的擋板與海水蒸發器內的平均液 面高度齊平並與之同步地改變自身與上、下噴嘴口之間的間隙；從外界泵入兩噴嘴內的工 作水被所述擋板節流減壓，並分別經各自的管路進入所述調節閥內與閥杆固連的三個膜片 所形成的兩個腔室內，並在壓差的作用下移動與閥杆固連的閥芯，即改變膜片式調節閥的 開度，從而實現水位的連續控制。其有益效果在於能對海水蒸發器內的水位實行連續控 制；允許受控水位高度線在較大範圍內變化；控制精度高；消除了潮溼環境下電控所帶來 的漏電、短路或觸電等弊端。 作為核心部件的浮子式發訊器中的浮子是一個能在水面漂浮的空心、雙層圓柱筒 體，空心的上端固裝一擋板，且可上下自由滑動(無擺動)地插裝在所述筒體內；為了便於 觀察筒體內工作狀況和所述擋板位置，所述筒體全部或部分透明且外帶刻度；在所述筒體
4CN 101739035 A
兩端端蓋的中心處，各自沿軸向旋入一段外帶螺紋的噴嘴，待兩噴嘴口之間的距離達到設 計值時，固定之；在所述筒體的上端加工出與海水蒸發器相通的汽空間接口和工作水上接 口 ，另在所述筒體的下端加工出與海水蒸發器相通的水空間接口和工作水下接口 ，且在浮 子式發訊器的汽空間接口處加裝吸氣閥，以消除因部分汽體凝結成水後造成的真空。
水位調節器的另一重要部件是膜片式調節閥，其閥杆的中部固裝有傳統截止閥的 閥芯，閥杆的上部間隔地固裝有三層膜片，膜片的周邊壓緊在閥體內，從而形成上下兩個 膜片腔且分別通過閥體壁上的孔和管路與浮子式發訊器內的兩個噴嘴相通；換言之，經噴 嘴-擋板減壓後的工作水可分別進入所述的兩個膜片腔內，且在其壓差的作用下推動閥 芯，進而改變膜片式調節閥的開度。為了確保所述閥芯運動的方向性，在閥杆的下端也固裝 一膜片，且其周邊也壓緊在閥體內。 水位調節器中的其餘部件，如水泵、過濾器、穩壓閥、固定節流孔板、水空間閥、汽 空間閥、工作水閥、海水閥、海水旁通閥和壓力表均為標準產品。
水位調節器中各部件按如下流程連接。 水泵汲取的工作水經工作水閥、過濾器、穩壓閥分兩路各經一個固定節流孔板與 浮子式發訊器上的工作水上、下接口相連，而浮子式發訊器上的水、汽空間接口分別經水、 汽空間閥與海水蒸發器的水、汽空間相連；在穩壓閥和固定節流孔板之後各加裝一塊壓力 表以檢測管路中的流體壓力。浮子式發訊器的上、下噴嘴與固定節流孔板之間的管路分別 有分路通往膜片式調節閥的上、下膜片腔。用於補充海水蒸發器的海水一路經海水閥、膜片 式調節閥進入海水蒸發器，另一路經海水旁通閥直接進入海水蒸發器——向海水蒸發器緊 急注水時，關閉海水閥，打開海水旁通閥；而需控制海水蒸發器內的水位時，關閉海水旁通 閥，打開海水閥。 噴嘴-擋板式水位調節器的工作原理是當海水蒸發器的水位處於給定高度時， 浮子上的擋板恰好處於兩噴嘴口的中間位置，即上、下噴嘴口均與浮子上的擋板之間有 0. 2-0. 5毫米間隙，此時，浮子式發訊器輸出到膜片式調節閥的上、下兩個膜片腔內的工作 水無壓差，膜片式調節閥的開度為合理值。當海水蒸發器的水位發生變化，例如升高時，浮 子帶動擋板上移，上噴嘴口與擋板的間隙減小，下噴嘴口與擋板的間隙增大，於是，浮子式 發訊器輸出到膜片式調節閥上腔工作水的壓力大於下腔工作水的壓力，進而減小膜片式調 節閥的開度，流入海水蒸發器的水量減少，水位回落，浮子回復到合理位置，膜片間兩腔室 壓力也隨之重新平衡。當水位下降時，整個調節過程與上述過程相反。 本發明的有益效果在於能對海水蒸發器內的水位實行連續控制；控制精度高； 允許受控水位有較大的變化範圍；消除了惡劣環境下電控所帶來的漏電、短路或觸電等弊 端。本發明適用於蒸汽鍋爐和高、低壓加熱器等工業設備，特別是海水淡化裝置中的海水蒸 發器或汙冷凝器。


圖1是本發明的部件連接及原理圖；
圖2是一體化發訊器的結構示意圖；
圖3是膜片式調節閥的結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述 結合圖1。 一種噴嘴-擋板式水位調節器包括浮子式發訊器l、膜片式調節閥2、水 泵3、工作水閥4、過濾器5、穩壓閥6、固定節流孔板7、8以及汽空間閥10、水空間閥11、海 水閥12、海水旁通閥13和壓力表9。作為核心部件的浮子式發訊器1主要由筒體l-9、上端 蓋l-7、下端蓋l-8、浮子l-l、擋板l-2、上噴嘴1-5和上噴嘴l-3、吸氣閥1-12組成。
水位調節器中各部件按如下流程連接如圖l所示，水泵3汲取的工作水經工作水 閥4、過濾器5、穩壓閥6分兩路各經一個固定節流孔板7、8與浮子式發訊器1上的兩個工 作水接口相連，而浮子式發訊器1上的水、汽空間接口分別經汽空間閥10、水空間閥11與 海水蒸發器00的水、汽空間相連；在穩壓閥6和固定節流孔板7、8之後各加裝一塊壓力表 9(共3塊)以檢測管路中的流體壓力；浮子式發訊器1所述的上、下噴嘴1-5和1-3與固 定節流孔板7、8之間的管路分別有分路通往膜片式調節閥2的上、下兩個膜片腔(參見圖 3)，即上膜片2-4和中膜片2-5、中膜片2-5與下膜片2_6分別形成的腔；用於補充海水蒸 發器00的海水一路經海水閥12、膜片式調節閥2進入海水蒸發器00，另一路經海水旁通閥 13直接進入海水蒸發器00——當向海水蒸發器00緊急注水時，關閉海水閥12，打開海水旁 通閥13 ;而當需控制海水蒸發器OO內的水位時，關閉海水旁通閥13，打開海水閥12。除浮 子式發訊器1和膜片式調節閥2夕卜，調節系統中的其餘部件，如水泵3、工作水閥4、過濾器 5、穩壓閥6、固定節流孔板7、8、壓力表9、汽空間閥10、水空間閥11、海水閥12和海水旁通 閥13均為標準產品。 值得一提地是，由於浮子發訊器1內上、下兩個噴嘴1-5和1-3噴出的水流若不能 及時流入海水蒸發器OO，就會引起浮子1-1的波動，這對調節系統的正常工作是不利的；故 浮子發訊器1與海水蒸發器00連接管路的公稱直徑應不小於20毫米。
為了方便調節系統的現場安裝，結構設計時，將圖l虛框線內的穩壓閥6、固定節 流孔板7、8、浮子發訊器1及壓力表9 一體化，稱之為一體化發訊器1';圖2給出了一體化 發訊器的結構示意圖。其中，浮子1-1是一個能在水面漂浮的空心、雙層圓柱筒體，空心的 上端固裝擋板l-2，可上下自由滑動(無擺動)地插裝在筒體l-9內；為了便於觀察筒內工 作狀況和所述擋板1-2的位置，所述筒體1-9全部或部分透明且外帶刻度；在所述筒體1-9 的上端蓋1-7和下端蓋1-8的中心螺口處，各藉助一段螺紋管同軸線地安裝上噴嘴1-5和 下噴嘴l-3，調整兩噴嘴口與擋板l-2之間的距離達到設計值(兩間隙相等，各為O. 2 0. 5 毫米)，用螺帽固定之。上述組件統裝在由上端板l-10、下端板1-11和圍板1-0組成的箱 體中；上端板1-10的上方安裝三塊壓力表9，側邊分別有與調節閥2的膜片腔、海水蒸發器 00的汽空間連接的接口，且在後接口處加裝吸氣閥1-12，以消除部分汽體凝結成水後造成 的真空；下端板1-11的下方有海水蒸發器OO的水空間連接的接口，側邊有與調節閥2的另 一膜片腔連接的接口 ；藉助螺紋連接將固定節流孔板7、8壓裝在圍板1-0中部的接口板和 穩壓閥6之間；所述壓力表9、穩壓閥6、固定節流孔板7、8和各接口均藉助布置在所述箱體 內的管路按圖1所述流程連接。 圖3給出了膜片式調節閥的結構示意圖，它包括閥體2-l、閥杆2-2、閥芯2-3、上 膜片2-4、中膜片2-5、下膜片2-6、底膜片2-7、上限位旋鈕2_8和下限位旋鈕2_9 ;其中，閥 杆2-2的中部固裝有傳統截止閥的閥芯2-3，閥杆2-2的上部間隔地固裝上膜片2-4、中膜片2-5和下膜片2-6，膜片的周邊藉助螺栓、壓板和壓蓋固緊在閥體2-1上端的開口處，由此 形成的上下兩個膜片腔分別通過閥體2-1壁上的孔和管路與浮子發訊器1內上、下兩個噴 嘴1-5和1-3相通；換言之，經噴嘴_擋板減壓後的工作水可分別進入所述的上、下兩個膜 片腔內，且在其壓差的作用下推動閥芯2-3，進而改變膜片式調節閥2的開度。為了確保所 述閥芯2-3運動的方向性，在閥杆2-2的下端固裝底膜片2-7，且其周邊藉助螺栓和壓蓋壓 緊在閥體2-l下部的開口處；為了防止閥杆2-2過大的位移損傷膜片，閥杆2-2兩端外側的 壓蓋上同軸線地旋入上限位旋鈕2-8和下限位旋鈕2-9。
權利要求
一種噴嘴-擋板式水位調節器，包括浮子式發訊器(1)、膜片式調節閥(2)、水泵(3)、工作水閥(4)、過濾器(5)、穩壓閥(6)、上固定節流孔板(7)、下固定節流孔板(8)、汽空間閥(10)、水空間閥(11)、海水閥(12)、海水旁通閥(13)和壓力表(9)；其特徵是所述浮子式發訊器(1)主要由筒體(1-9)、上端蓋(1-7)、下端蓋(1-8)、浮子(1-1)、擋板(1-2)、上噴嘴(1-5)、下噴嘴(1-3)和吸氣閥(1-12)組成；水泵(3)汲取的工作水經工作水閥(4)、過濾器(5)、穩壓閥(6)分兩路分別經上固定節流孔板(7)和下固定節流孔板(8)與浮子式發訊器(1)上的兩個工作水接口相連，而浮子式發訊器(1)上的水、汽空間接口分別經汽空間閥(10)、水空間閥(11)與海水蒸發器(00)的水、汽空間相連；在穩壓閥(6)與上固定節流孔板(7)和下固定節流孔板(8)之後各有一塊壓力表(9)；浮子式發訊器(1)的上噴嘴(1-5)、下噴嘴(1-3)與上固定節流孔板(8)、下固定節流孔板(8)之間的管路分別有分路連接膜片式調節閥(2)的上膜片(2-4)與中膜片(2-5)、中膜片(2-5)與下膜片(2-6)分別形成的腔室；海水一路經海水閥(12)、膜片式調節閥(2)進入海水蒸發器(00)，另一路經海水旁通閥(13)直接進入海水蒸發器(00)。
2. 根據權利要求l所述的噴嘴-擋板式水位調節器，其特徵是穩壓閥(6)、上固定節流孔板(7)、下固定節流孔板(8)、浮子式發訊器(1)及壓力表(9)組成一體化發訊器(l');其中，浮子(1-1)是一個空心、雙層圓柱套筒，浮子的空心的上端固裝擋板(1-2)，浮子可上下自由滑動地插裝在全部或部分透明且外帶刻度的筒體(1-9)內，在所述筒體(1-9)的上端蓋(1-7)和下端蓋(1-8)的中心螺口處各藉助一段螺紋管同軸線地安裝上噴嘴(1-5)和下噴嘴(1-3)並用螺帽固定，構成浮子組件；所述浮子組件裝在由上端板(1-10)、下端板(1-11)和圍板(1-0)組成的箱體中；上端板(1-10)的上方安裝三塊壓力表(9)，側邊分別有與膜片式調節閥(2)的一個膜片腔、海水蒸發器(00)的汽空間連接的接口，且在後接口處加裝吸氣閥(1-12);下端板(1-11)的下方有海水蒸發器(00)的水空間連接的接口，側邊有與膜片式調節閥(2)的另一膜片腔連接的接口 ；藉助螺栓連接將上固定節流孔板(7)和下固定節流孔板(8)壓裝在圍板(1-0)中部的接口板和穩壓閥(6)之間。
3. 根據權利要求l或2所述的噴嘴-擋板式水位調節器，其特徵是膜片式調節閥(2)包括閥體(2-l)、閥杆(2-2)、閥芯(2-3)、上膜片(2-4)、中膜片(2-5)、下膜片(2-6)、底膜片(2-7)、上限位旋鈕(2-8)和下限位旋鈕(2-9);閥杆(2-2)的中部固裝傳統截止閥的閥芯(2-3)，閥杆(2-2)的上部間隔地固裝上膜片(2-4)、中膜片(2-5)和下膜片(2-6)，膜片的周邊藉助螺栓、壓板和壓蓋固緊在閥體(2-1)上端的開口處，由此形成的上下兩個膜片腔的壁上分別加工出一個管接頭接口 ；閥杆(2-2)的下端固裝底膜片(2-7)，且其周邊藉助螺栓和壓蓋壓緊在閥體(2-1)下部的開口處；閥杆(2-2)兩端外側的壓蓋上同軸線地旋入上限位旋鈕(2-8)和下限位旋鈕(2-9)。
全文摘要
本發明提供的是一種噴嘴-擋板式水位調節器。包括浮子式發訊器(1)、膜片式調節閥(2)、水泵(3)、工作水閥(4)、過濾器(5)、穩壓閥(6)、上固定節流孔板(7)、下固定節流孔板(8)、汽空間閥(10)、水空間閥(11)、海水閥(12)、海水旁通閥(13)和壓力表(9)。本發明能對海水蒸發器內的水位實行連續控制；控制精度高；允許受控水位有較大的變化範圍；消除了惡劣環境下電控所帶來的漏電、短路或觸電等弊端。本發明適用於蒸汽鍋爐和高、低壓加熱器等工業設備，特別是海水淡化裝置中的海水蒸發器或汙冷凝器。
文檔編號G05D9/02GK101739035SQ200910073368
公開日2010年6月16日 申請日期2009年12月8日 優先權日2009年12月8日
發明者劉春雨, 張濱, 沈明啟, 王志明, 王文祥, 韓偉實 申請人:哈爾濱工程大學