本發(fā)明涉及管道維護裝置，尤其涉及一種管道局部高點的自動排氣裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，遠(yuǎn)距離調(diào)水工程日益增加，工程規(guī)模也越來越大，輸水管道的安全運行問題已經(jīng)引起高度重視，多年來因排氣不暢引發(fā)氣爆型水錘導(dǎo)致的爆管事故時有發(fā)生。

一般在發(fā)生以下情況時會有大量氣體進入管道：輸水管在首次通水或因事故停水排空后重新投入使用；進(吸)水口淹沒深度不夠引起旋渦流吸氣；吸水管密封不好進氣；突然停泵或快速關(guān)閥進氣。

一般長距離輸水管路的設(shè)計流速不大，管道中的氣體是以氣囊的形式存在于管道上部或管道的隆起段。管路中存在上述氣囊，輕則減小管路輸水?dāng)嗝娼档洼斔髁坷速M電能，重則引發(fā)水錘、破壞管路。此外，管道排氣不暢還會使管道通水時間過長，一般短則數(shù)月，長則數(shù)年才能完成試通水，排氣不暢還有可能使管道壓力不穩(wěn)，流量調(diào)節(jié)失準(zhǔn)，管道漏失水量增加，管道故障增多，使用壽命降低等問題。

因此，必須在長輸管道上設(shè)置排氣裝置?，F(xiàn)有技術(shù)中的管路局部高點自動排氣裝置多為空氣罐內(nèi)根據(jù)液面高度控制排氣閥門開關(guān)的裝置，此類裝置適用于輸送介質(zhì)壓力穩(wěn)定的情況，然而當(dāng)傳輸過程中壓力不穩(wěn)定時會有干擾，例如閥門開啟或停泵導(dǎo)致的負(fù)水錘傳播至此類自動排氣裝置位置時，也會因為負(fù)壓導(dǎo)致液面下降而打開排氣閥門，但是由于此時液面下降導(dǎo)致空氣罐內(nèi)真空度提高，則可能吸入氣體而非排氣。

例如，公開號為CN205226527A的中國專利文獻公開了一種液體管道自動排氣裝置，包括輸送管，還包括本體、密封蓋、懸浮框、控制桿、閥座、閥頭、止回閥、排氣管，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該液體管道自動排氣裝置，當(dāng)輸送管的液體中含有氣體時，氣體會進入到本體與密封蓋組成的密封空間中，因此氣體會積累在本體頂部，通過懸浮框與液體密度的關(guān)系，當(dāng)積聚的氣體積聚到一定程度時，脫離液面，使得液面下降，而懸浮框也跟著液面下降，從而使得懸浮框帶動控制桿向下移動，因此可通過閥頭拉動閥座往下移動，使得閥座打開，氣體經(jīng)過閥座從排氣管及時排出，而此運動循環(huán)再進行，不斷排出介質(zhì)中空氣。該自動排氣裝置在負(fù)水錘傳播至此會吸入氣體。其次，當(dāng)管道內(nèi)流體介質(zhì)流速變化、液面不穩(wěn)定時，懸浮框隨流體介質(zhì)的左右擺動也會導(dǎo)致排氣閥啟閉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的自動排氣裝置易受管道傳輸介質(zhì)壓力不穩(wěn)定(如水錘)的干擾，本發(fā)明提供了一種管道局部高點的自動排氣裝置，該自動排氣裝置能排除因管道傳輸介質(zhì)壓力不穩(wěn)定而造成的干擾。

一種管道局部高點的自動排氣裝置，包括與管道的局部高點相連通的排氣容器，所述的排氣容器能夠升降，排氣容器包括：

腔體，側(cè)壁上帶有排氣孔；

活塞，將腔體分為頂部腔室和底部腔室，所述活塞的邊緣沿腔體側(cè)壁朝腔體頂部延伸形成排氣擋板，所述排氣擋板與排氣孔形成啟閉閥門；

所述管道和頂部腔室內(nèi)裝有液體介質(zhì)，所述管道的底部通過柔性的進液導(dǎo)管與頂部腔室的頂部連通；

所述管道的頂部通過柔性的排氣導(dǎo)管與底部腔室的底部連通。

本發(fā)明中所述的管道包括長輸管道(長距離輸送管道)，所述的液體介質(zhì)為管道中所輸送的液體。腔體側(cè)壁上的排氣孔可以是一個或多個。

作為優(yōu)選，所述的管道局部高點的自動排氣裝置，還包括：

活塞支撐，固定在所述腔體的側(cè)壁上，用于限定活塞朝腔體底部運動的極限位置；活塞位于極限位置時排氣擋板遮擋排氣孔。

活塞支撐限定活塞朝腔體底部運動的極限位置，防止活塞向下越過極限位置而是頂部腔室內(nèi)的液體從排氣孔流出，保證整個自動排氣裝置的可靠性。

作為優(yōu)選，所述的進液導(dǎo)管和排氣導(dǎo)管上均設(shè)有閥門。

通過閥門的關(guān)閉和打開配合，完成排氣。

作為優(yōu)選，所述的排氣容器為圓柱體。

圓柱體的排氣容器使得活塞與腔體側(cè)面的接觸性更好、密封性更好，同時活塞上下滑動更靈活。

為了方便調(diào)節(jié)排氣容器的高度，作為優(yōu)選，所述的管道局部高點的自動排氣裝置還設(shè)有用于帶動排氣容器升降的升降架。

所述的升降架包括：

立置的升降柱，所述升降柱的底端設(shè)有底座；

與所述升降柱滑動配合的三腳架，所述排氣容器放置在該三腳架上；

與所述升降柱轉(zhuǎn)動配合的升降轉(zhuǎn)輪，所述升降轉(zhuǎn)輪與三腳架之間設(shè)有相互配合的傳動件。

作為優(yōu)選，所述的升降柱上設(shè)有豎直布置的導(dǎo)軌，所述的三腳架上設(shè)有與該導(dǎo)軌相配合的滑動塊。

所述的傳動件包括：

與升降轉(zhuǎn)輪同軸固定的齒輪；

固定在三腳架上，且與所述齒輪相嚙合的齒條。

作為優(yōu)選，所述的升降轉(zhuǎn)輪上同軸固定有棘輪，所述的升降柱上鉸接有與所述棘輪相配合的定位棘爪。

棘輪和棘爪主要起定位作用，當(dāng)停止轉(zhuǎn)動升降轉(zhuǎn)輪時，保證三腳架不會下滑，也可用其他定位裝置代替。

通過轉(zhuǎn)動升降轉(zhuǎn)輪，通過齒輪作用帶動三腳架在導(dǎo)軌上上升或下降，即實現(xiàn)排氣容器的高度調(diào)節(jié)，當(dāng)排氣容器高度達(dá)到所需的高度后，停止轉(zhuǎn)動升降轉(zhuǎn)輪，此時通過棘爪與棘輪的作用，使排氣容器固定在該位置。

本發(fā)明使用時，首先，保持排氣導(dǎo)管的閥門關(guān)閉，通過升降架將排氣容器置于管道中液面高程以下，打開進液導(dǎo)管的閥門，使得頂部腔室和進液導(dǎo)管內(nèi)充滿液體，關(guān)閉進液導(dǎo)管的閥門；通過升降架向上移動排氣容器高于管道，使得活塞底板高程與管道頂端高程之差ΔH滿足ρgΔHS＝mg，其中ρ為液體密度，g為重力加速度，S為活塞底面積，m為活塞質(zhì)量；打開排氣導(dǎo)管的閥門，當(dāng)管道頂端氣體匯聚滯留時，氣體壓力變大，使得高程之差ΔH增大，活塞被頂起，露出排氣孔，氣體被排出。排氣之后活塞在重力與壓差作用下復(fù)位到活塞支撐上，擋住排氣孔，實現(xiàn)自動排氣。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

由于本發(fā)明的自動排氣裝置上下連通于管道的同一截面，因此在正負(fù)水錘傳遞到此處時會同時增加或降低排氣活塞上下部分的壓力，降低了水錘對本發(fā)明自動排氣裝置的排氣功能的干擾(負(fù)水錘經(jīng)過時不會導(dǎo)致吸氣)；同時還排除了管道內(nèi)流體介質(zhì)流速的變化對排氣閥門控制的影響。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的自動排氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為排氣容器的正面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為排氣容器的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1、管道；2、排氣容器；21、排氣孔；22、排氣擋板；23、活塞支撐；3、進液導(dǎo)管；31、第一進液導(dǎo)管閥門；32、第二進液導(dǎo)管閥門；4、排氣導(dǎo)管；41、第一排氣導(dǎo)管閥門；42、第二排氣導(dǎo)管閥門；51、升降柱；52、底座；53、三腳架；54、升降轉(zhuǎn)輪。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明的管道局部高點的自動排氣裝置，包括與管道1局部高點相連通的排氣容器2、調(diào)節(jié)排氣容器的升降架。

如圖2和圖3所示，排氣容器包括：腔體、位于腔體內(nèi)部的活塞、固定在腔體內(nèi)壁上的活塞支撐23。

腔體為圓筒狀，其側(cè)壁上帶有排氣孔21，排氣孔21可以為一個或多個。排氣容器的腔體采用表面光滑的材料，如防銹的合金等。

活塞滑動安裝在腔體內(nèi)，活塞將腔體分為頂部腔室和底部腔室，活塞的邊緣沿腔體側(cè)壁朝腔體頂部延伸形成排氣擋板22。

活塞也應(yīng)采用表面光滑的材料，盡量減少與腔體之間的摩擦，在活塞上部液體的壓力作用下，活塞會緊貼腔體內(nèi)部，封住排氣孔，保證氣密性。

固定在所述腔體的側(cè)壁上的活塞支撐23用于限定活塞朝腔體底部運動的極限位置，活塞位于極限位置時排氣擋板22遮擋排氣孔21；活塞朝腔體頂部運動至某一位置時，排氣擋板22與排氣孔21分離，排氣擋板22與排氣孔21形成啟閉閥門。

如圖1所示，管道1和頂部腔室內(nèi)裝有液體介質(zhì)，管道1的底部通過進液導(dǎo)管3與頂部腔室的頂部連通；管道1的頂部通過排氣導(dǎo)管4與底部腔室的底部連通。進液導(dǎo)管3與排氣導(dǎo)管4均為柔性導(dǎo)管。

進液導(dǎo)管3靠近管道1的一端安裝有第一進液導(dǎo)管閥門31，靠近排氣容器2的一端安裝有第二進液導(dǎo)管閥門32；排氣導(dǎo)管4靠近管道1的一端安裝有第一排氣導(dǎo)管閥門41，靠近排氣容器2的一端安裝有第二排氣導(dǎo)管閥門42。

為了方便調(diào)節(jié)排氣容器2的高度，自動排氣裝置還設(shè)有用于帶動排氣容器2升降的升降架，該升降架包括：

立置的升降柱51，該升降柱51的底端設(shè)有底座52；

與升降柱51滑動配合的三腳架53，排氣容器2放置在該三腳架53上；升降柱51上設(shè)有豎直布置的導(dǎo)軌，三腳架53上設(shè)有與該導(dǎo)軌相配合的滑動塊；

與升降柱51轉(zhuǎn)動配合的升降轉(zhuǎn)輪54，升降轉(zhuǎn)輪54與三腳架53之間設(shè)有相互配合的傳動件，該傳動件包括：

與升降轉(zhuǎn)輪54同軸固定的齒輪；

固定在三腳架53上，且與齒輪相嚙合的齒條。

升降轉(zhuǎn)輪54上同軸固定有棘輪，升降柱51上鉸接有與棘輪相配合的定位棘爪。

使用時，首先，保持第一排氣導(dǎo)管閥門41和第二排氣導(dǎo)管閥門42關(guān)閉，轉(zhuǎn)動升降轉(zhuǎn)輪54，通過傳動件作用帶動三腳架53在導(dǎo)軌上向下滑動，使排氣容器2處于管道1中液面高程以下，打開第一進液導(dǎo)管閥門31和第二進液導(dǎo)管閥門32，使得頂部腔室和進液導(dǎo)管3內(nèi)充滿液體，關(guān)閉第一進液導(dǎo)管閥門31和第二進液導(dǎo)管閥門32；

反向轉(zhuǎn)動升降轉(zhuǎn)輪54，通過傳動件作用帶動三腳架53在導(dǎo)軌上向上滑動，使排氣容器2高于管道1，使得活塞底面高程與管道1頂端高程之差ΔH滿足ρgΔHS＝mg，其中ρ為液體密度，g為重力加速度，S為活塞底面積，m為活塞質(zhì)量；達(dá)到特定的高度差后，在棘輪和棘爪的相互作用下，排氣容器2維持在當(dāng)前高度不變；

打開第一排氣導(dǎo)管閥門41和第二排氣導(dǎo)管閥門42，當(dāng)管道1頂端氣體匯聚滯留時，氣體壓力變大，使得高程之差ΔH增大，活塞被頂起，露出排氣孔21，氣體被排出。排氣之后活塞在重力與壓差作用下復(fù)位到活塞支撐23上，擋住排氣孔21，實現(xiàn)自動排氣。

以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案和有益效果進行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充和等同替換等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。