[发明专利]低能耗大流量阀

说明书

技术领域：在水利上、在农田灌溉上、在生活用水上，都大量地存在着水体输送的工作，为了控制和管理水体的输送，在供水系统中大量使用了阀门和闸门。“低能耗大流量阀”就是这样一种阀门，由于它特别适用于大流量的水体输送，因此在水利闸门和农田灌溉用的水闸或小型水坝方面，“低能耗大流量阀”也能得到应用。

背景技术：传统的阀门都是在外加的力量和能量作用下启闭的，最典型的是我们每天要用的水龙头了，因为家用水源的水管直径很小，水对阀门的关键部件的作用力很小。因此它是利用我们手的旋动提起关断水的阀盖或球阀，使水得以流动的，同样反向的操作可以切断水源。当水管的直径有数十厘米甚至数百厘米时，仅用一个人的力量，事实上是无法开启和关闭阀门的，这是因为关闭状态下阀门承受了巨大的静压力，而静压力又造成了巨大的磨擦阻力；当要将有流动的水的阀门关断时，又由于水动力的作用及由它引起的磨擦阻力，单靠一个人的力量，要克服如此巨大的静压力和巨大的磨擦阻力，实际上是相当困难的。因此，在实际上，人们常常是用一只电动机，驱动一个蜗轮变速器，再通过一付螺母螺杆才能得以开启或关闭阀门。而当水流通过面积大于一平方米以后，人门常用闸门的方式来对待水源的管理了。

发明内容：以上的事实是，无论阀门是处在关闭的状态还是处在开启的状态，阀门的附近都是存在有巨大的力量，但在本发明提出之前，这个力量通常只是人们力图克服的对象。而低能耗大流量阀”则是一种利用这“巨大的力量”来开启或关闭阀门的一种阀门。

“低能耗大流量阀”是一种利用阀口处流体能量进行阀门启闭的阀门，它的特点是启闭阀门所要消耗的外加能量很低，特别适用于大断面大流量的管道水体输送，它的特征是有一个喇叭形取流口，一个管理取得的有压流体去向的换向阀门，以及一个利用取得的有压流体来开启或关闭的阀门，这里的阀门既可以是常规概念中管道上用的角阀、蝶阀等，也可以是水利灌渠中用胶囊构成的充水水坝和水利设施中制作在水工建筑中的闸门，这阀门既可以由能充液膨胀变形的弹性囊状体来承担，也可用一个或多个能充液膨胀变形的弹性囊状体驱动机械构件带动的阀门来承担，这些阀门可以用手轻轻按动控制，也可以用电磁铁控制。

本阀门适用于一切水质比较洁净的满管输送的输水管道，如自来水供水系统，水利上的输水系统，农田灌溉中的输水系统等。由于它的大流量特性，因此在水利的闸门方面也可以用为替代设备。

在本发明提出之前，本人从未看到同样的工作原理并用于同样设备的设计，无论是阀门还是闸门。

明显的事实是，这种将人们力图克服的对象转变成人们达到目的的能源，从而大大地节省了启闭阀门外加的能源，仅从这一点上来看就有着节能的意义。用一个实际的例子来说明这一点，一只4公斤的电磁铁额定的最大工作电流是2.3安培，启动一次的时间算它要2秒，工作电压按220伏计算，一度电可以动作约3500次，而“低能耗大流量阀”并不要4公斤的力，更不要2秒钟的工作时间。而且，“低能耗大流量阀”还十分有利于不直接接触的有线遥控，这对水资源的管理，对农田水利管理，对大规模的水资源调配都有着较大的帮助。

“低能耗大流量阀”的意义较为显而易见，但这阀门附近的流体能量是否足以启闭阀门呢？我们知道流体力学中的伯努利方程表明，流体中无处不在的能量形式共有三种：势能、压能、动能，它们之间相互转化是随着流体环境的变化而不断变化着的。例如在阀门处在关闭的状态时，装有阀门的管路系统中，在阀门附近靠水源一侧的水体中，存在有势能、压能；而在阀门处在开通的状态时，在阀门附近存在有势能、压能和动能。这势能、压能的存在并可以被利用还比较直观，但它是否足以克服水流的冲力颇值得怀疑了，而至于动能的利用，则更存疑虑了。这里，我们通过对一个蝶阀的分析来说明“低能耗大流量阀”的工作原理。