[发明专利]一种变流道防水锤空气阀和设计方法

权利要求书

1.一种变流道防水锤空气阀的设计方法，所述的变流道防水锤空气阀包括，底部带有能够与输水管道连接的连接件的阀体，所述的阀体为上下缩口中间凸起的中空壶形，上缩口部分为回转体，阀体中间凸起部位的截面形状为正多边形，所述的阀体底部设有流体进出口，顶部设有进排气口，所述进排气口上设有密封环，进排气口的下方为球阀座和浮球，所述的球阀座从上到下依次为格栅、导套和带有多个过流孔的浮球基座，所述的球阀座与阀体通过导套支架固定连接，所述中间凸起部位的下半部分设有至少一个能够向内开启的旋启式止回阀，所述的旋启式止回阀包括：与阀体铰链连接的旋启式阀瓣，由旋启式阀瓣控制开闭的可变流道进气口，限制旋启式阀瓣开启度的设施，密封设施；

其特征在于，所述设计方法的步骤如下：

步骤01：确定空气阀的进排气流量面积：通过水力过渡过程分析，确定所需空气阀的进气流道面积A_in和排气流道面积A_out，空气流经空气阀时，其边界条件分为以下四种情况：

1)空气以亚声速流入：

式中：为空气质量流量，kg/s；C_in为进气流量系数；A_in为进气面积，m²；p_a为大气压力，Pa；ρ_a为大气密度，kg/m³；p为空气阀对应位置处的管道压力，Pa；

2)空气以临界速度流入：

式中：R为气体常数，8.31J·mol^-1·K^-1；T₀为气体的绝对温度，K；

3)空气以亚音速流出：

式中：C_out为排气流量系数；A_out为排气面积，m²；

4)空气以临界速度流出：

步骤02：计算进排气口直径：根据所需的排气流道面积A_out，计算进排气口直径d₁：

步骤03，确定可变流道总面积：所需可变流道的面积为A_可变流道：

A_可变流道＝A_in-A_out；

步骤04，确定各个单个流道的面积：阀体中间突出部位的截面形状为正多边形，棱柱形阀体的面数为N，N为大于等于6的偶数，6，8，12……；

根据阀体中间突出部位的截面形状，则每个棱柱面上可变流道的过流面积A_单个流道为：

步骤05，确定可变流道开口的尺寸：棱柱体的截面为正多边形，其内切圆的直径选择空气阀直径的整数倍，则单个流道的面积为：

其中：s为旋启式止回阀开启的大小，m；L可变流量进气口的宽度，m。