一种用于长距离供热管网的水锤防护装置的制作方法

1.本发明涉及长距离供热技术领域，具体涉及一种用于长距离供热管网的水锤防护装置。


背景技术：

2.水锤也称水击，是指在压力管道中，液体流速的急剧改变所引起压力交替变化的一种水力暂态过程；对于城市长距离供热管输，有两种水锤现象，一是突然截断水流通路而造成的水击，比如事故迅速关阀；另一种是断流弥合水锤，又叫溃灭水锤，主要是由水大量汽化后，而又恢复成液体时产生的，水锤产生后，形成一种高压机械波，以接近于声速的速度在管路中传播、反射、叠加，急剧升高的压力变化给管道带来破坏，因此很多技术人员开始研究水锤的防护技术。
3.例如，中国专利文献cn 201720072161.0，公开了具有消除水锤功能的长距离高扬程大管径管道输水系统，包括水锤消除管路、输水管路、t型管道、生产出水池和生产进水池，生产进水池分别与水锤消除管路和输水管路连接，t型管道有三条支路管道，其中第一条支路管道与输水管路连接，第二条支路管道与水锤消除管路连接，第三条支路管道与生产出水池连接，水锤消除管路上从生产进水池到生产出水池依次安装有水锤预防阀、手动球阀和压力变送器，输水管路上从生产进水池到生产出水池依次安装有的电动蝶阀、离心泵、电动泵控阀和电动液动球阀，通过在离心泵的管路上搭接水锤消除管路来预防消除水锤，使整个系统安全稳定的运行。
4.又例如，中国专利文献cn 201921483766.4，公开了一种长距离输水管线水锤消除设备，包括阀筒和顶盖，所述顶盖安装在阀筒的上端，所述顶盖最下端圆周外壁上和阀筒最上端圆周外壁上均套接有连接环，两个所述连接环通过螺母固定连接，通过在该长距离输水管线水锤消除设备的空气阀上增加有一个阀体加固装置，且该新型的阀体加固装置的底部则固定在顶盖上，而该新型的阀体加固装置既能够对安装好之后的空气阀起到加固作用，又不会影响到空气阀正常安装固定到顶盖上端的连接头上，而通过增加该新型的阀体加固装置能够使得空气阀与顶盖上的连接头连接固定的更加牢固，防止在使用整个长距离输水管线水锤消除设备时强大的空气压力会造成空气阀与连接头处产生松动的情况发生。
5.又例如，中国专利文献cn202010816766.2，公开了一种防水锤效应的阀门，包括阀体、阀芯、扳动杆和缓冲机构。阀体沿水平方向延伸，阀芯安装于通道内，扳动杆安装于阀芯且贯通于阀体，以在受力转动时带动阀芯在阀体内转动，进而打开或关闭阀体。缓冲机构包括主轴、限滑凸起、多个挡水板、限滑槽和挡水板回位装置。主轴的侧壁上设置有多个齿轮滚动槽，每个齿轮滚动槽的一个侧壁上固定安装有齿条，限滑凸起设置于齿条的啮合齿的表面上。多个挡水板垂直于主轴且沿主轴的周向均匀分布，挡水板的内侧摩擦安装有齿轮，齿轮与齿条啮合，限滑槽设置于齿轮的外表面，限滑凸起插入限滑槽内，以阻碍齿轮相对于齿条沿齿条的宽度方向移动。提高了防水锤效应阀门的可靠性，且结构较为紧凑。上述公开的水锤防护技术，基本的思路是减压或泄压，这在实际应用中被普遍和广泛采用。
6.上述的水锤防护技术都是近距离管网的，而长距离供热管网产生水锤的原因不仅是阀门误关闭，供热系统工作温度高时易产生汽化，其最需要关注的是热网水低压汽化问题。因为溃灭水锤可能会导致 5mpa~10mpa，甚至更高的瞬间压力。另外，对于长距离供热管线，还存在高程差，由于地形高差大，管网各处的承压不同，低处管网承压较大。系统工作压力高时，往往管道强度储备小，更容易被破坏。因此，对于长距离供热管线，极易发生水锤等动态水力冲击等事故，应引起高度重视，进行动态水力分析，采取相应措施，提高长距离输供热系统的可靠性。


技术实现要素：

7.针对上述的不足，本发明目的是利用长输管网的特殊结构，达到动态减压，防止水锤现象出现；并解决水锤一旦出现，快速泄压以避免水锤破坏传播。
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于长距离供热管网的水锤防护装置，包括：方形补偿器（1）的转角管段（5）两端弯头顶面分别焊接平板基座（2）和平板基座a（8），平板基座（2）和平板基座a（8）焊接外接倒u形转角管段（6）两端口。
9.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座（2）和平板基座a（8）的本体贯穿开设圆孔（10）。
10.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座（2）适配安装泄压顶盖（3），泄压顶盖（3）上表面连接弹簧（4）一端，弹簧（4）另一端固定在外接倒u形转角管段（6）内壁。
11.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座a（8）适配安装压力调节块（9），压力调节块（9）上表面连接弹簧a（7），弹簧a（7）延长段穿过平板基座a（8）的圆孔（10）连接外接倒u形转角管段（6）内壁。
12.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座（2）一体成型且中部为凸形，其开设的圆孔（10）位于凸形中部，凸形外表面至少设置两个圆环（12）。
13.本发明技术方案的进一步改进在于：所述泄压顶盖（3）为倒u形，其泄压顶盖内壁上方设置圆环（12），圆环（12）抵贴于平板基座（2）中部的凸形上方。
14.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座a（8）和压力调节块（9）分别至少设置一个圆环（12），压力调节块（9）圆环（12）位置靠近圆孔（10）。
15.本发明技术方案的进一步改进在于：所述平板基座（2）和平板基座a（8）直径抵贴外接倒u形转角管段（6）内壁。
16.本发明技术方案的进一步改进在于：所述圆环（12）内适配橡胶圈套（11）。
17.本发明技术方案的进一步改进在于：所述弹簧（4）与所述弹簧a（7）相同且连接方向为垂直。
18.与现有技术相比，本发明提供的一种用于长距离供热管网的水锤防护装置有益效果如下：1.本发明提供一种用于长距离供热管网的水锤防护装置，该装置泄压顶盖和有预紧力的弹簧连接，泄压顶盖向下扣子平板基座上，并设置圆环安装橡胶圈套进行密封；压力调节块和有预紧力的弹簧连接，用于排查积水，改变水锤传播的波形状，在热网系统运行中，快速泄压，减少水锤对系统的影响，避免水锤的破坏，且安装简单，施工方便，易操作。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是为长距离供热管网的水锤防护装置结构示意图。
21.图2为图1中的平板基座和泄压顶盖局部放大结构示意图。
22.图3为图1中的平板基座a和压力调节块局部放大结构示意图。
23.图中标号： 1
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方形补偿器；2
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平板基座；3
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泄压顶盖；4
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弹簧；5
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转角管段；6
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外接π形转角管段；7
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弹簧a；8
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平板基座a；9
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压力调节块；10
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圆孔；11
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橡胶套圈；12
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圆环。
具体实施方式
24.下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.如图1
‑
3所示，本发明在方形补偿器（1）的转角管段（5）两端弯头顶面焊接一个外接倒u形转角管段（6）两端口，由于在方形补偿器（1）的弯头处受力较大，不能采用常规的焊接处理，对方形补偿器（1）的两端两侧弯头顶面进行切割，分别焊接上平板基座（2）和平板基座a（8）；优选的，平板基座（2）和平板基座a（8）直径抵贴外接倒u形转角管段（6）内壁。在供热流体入口一侧的平板基座（2）本体上贯穿开设圆孔（10），平板基座（2）适配安装泄压顶盖（3），泄压顶盖（3）上表面连接弹簧（4）一端，弹簧（4）另一端固定在外接倒u形转角管段（6）内壁；在供热流体出口一侧的平板基座啊（8）本体上贯穿开设圆孔（10），平板基座a（8）适配安装压力调节块（9），压力调节块（9）上表面连接弹簧a（7），弹簧a（7）延长段穿过平板基座a（8）的圆孔（10）连接外接倒u形转角管段（6）内壁。当供热流体进入方形补偿器（1）中，流体向上运动的时候，方向正好与固定在泄压顶盖（3）的弹簧（4）在一条直线的方向上，当方形补偿器（1）吸收管道轴向、横向、角向冷热变形的时候，仍可以保持受力在一条直线上，从而解决弹簧预紧力的准确设置。一般供热热水介质设计压力小于或等于2.5mpa，设计温度小于或等于200℃，长输热水供热系统的温度一般小于或等于150℃，供热流体和泄压顶盖（3）的弹簧（4）方向一致，没有其他方向上压力的分解，因此设置弹簧（4）的预紧力为供热管道设计压力的1.6~3倍，即4~7 .5mpa，设置压力一方面保证在正常运行中，供热流体不会通过泄压顶盖（3）进入到外接倒u形转角管段（6）；另一方面防止泄压顶盖（3）频繁运动，在管道压力较高时，供热流体会经常顶开泄压顶盖（3），从而有一部分供热流体进入外接倒u形转角管段（6），为保证在正常运行的时候，供热流体不进入外接倒u形转角管段（6）。
26.如图2所示，本发明在平板基座（2）中部为凸形且一体成型，其开设的圆孔（10）位于凸形中部，凸形外表面至少设置两个圆环（12）进行密封，泄压顶盖（3）为倒u形，其泄压顶盖内壁上方设置圆环（12），圆环（12）抵贴于平板基座（2）中部的凸形上方，同时各圆环（12）内适配安装橡胶套圈（11），通过径向和横向的密封，进一步的防止流体进入外接倒u形转角管段（6）。当有水锤出现，管道的压力会急剧增大，甚至超过正常压力的几十倍，这是一旦超
过设定压力2倍，泄压顶盖（3）向上运行，一部分供热流体进入外接倒u形转角管段（6），从而起到泄压的目的，本发明中设定弹簧（4）预紧力压力为2倍，当有水锤出现，泄压非常迅速。
27.供热系统正常运行的时候，供热流体依次经方向补偿器（1）的倒u形中各个转角管段泄压，流体并不会进入外接倒u形转角管段（6）中；当水锤出现的时候，供热流体大量进入外接倒u形转角管段（6），此时外接倒u形转角管段（6）的压力也急剧升高，需及时排查进入的供热流体，当外接倒u形转角管段（6）内的压力高于弹簧a（7）的预紧力时，压力调节块（9）向下运行，由于水锤是在压力最高点的情况下进入外接倒u形转角管段（6），随着进入外接倒u形转角管段（6）的供热流体越来越多，外接倒u形转角管段（6）内的压力高于水锤的最高压力，因水锤的压力是一个波形，压力是以压力波的形式传递，当外接倒u形转角管段（6）内的压力高于弹簧a（7）的预紧力时，压力调节块（9）以不均匀的速度向下运行，这是由于开启的空间大小不一致，导致压力的大小也随着时间在变化，但是这种的变化的波形与水锤正常运行的波形是不同的。压力调节块（9）开启后，供热流体流出的压力调节块（9）的部分流体方向与水锤的方向正好相反，两股流体混合，方向相反，波形不同，消减水锤的最高压力，从而减少水锤的破坏力，同时也降低了水锤传播速度，从而保障供热管网的安全。
28.如图3所示，供热系统正常工作时，供热流体不进入外接倒u形转角管段（6）内，在平板基座a（8）和压力调节块（9）分别至少设置一个圆环（12），压力调节块（9）圆环（12）位置靠近圆孔（10），圆环（12）内适配橡胶圈套（11）进行密封，同时为了能够迅速排查外接倒u形转角管段（6）的流体，弹簧a（7）的预紧力设定为供热管道设计压力的0.40.4~1倍，即1~2.5mpa。
29.以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明装置权利要求书确定的保护范围内。