一种蒸汽管道自动排水装置及其排水方法

摘要

本发明公开了一种蒸汽管道自动排水装置，其包括圆柱筒体、限位底座、长密封柱、出水装置、浮球、连杆机构、下端盖和增力装置。整个装置以圆柱筒体和下端盖为主体框架，其余装置均安装在其内部，圆柱筒体顶部设置有进水口，下端盖底部设置有出水口；连杆机构安装在限位底座上；限位底座与下端盖固定连接；增力装置与长密封柱内部连接；出水装置安装在出水口处。本发明密封性能好、排水及时、结构简单紧凑，能适应长距离、环境复杂的蒸汽输送场合，安装方便，可定期更换，在对蒸汽供热设备与长距离输送系统排出冷凝水过程中，可实现将蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离，只排水不排气，能大大节约资源。

权利要求

1.一种蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：其包括筒体、出水装置以及下端盖，所述下端盖与所述筒体的底部可拆卸连接并且在连接处设置有密封圈，所述筒体的顶部设置有进水口，所述下端盖的底部设置有出水口，所述出水口连接所述出水装置；

所述筒体内部从上往下依次设置有浮球、连杆机构、限位底座以及长密封柱，所述连杆机构包括一级长杆、二级长杆、三级长杆、有孔连接杆以及杆套筒，所述一级长杆通过第二弹性连接件及有孔连接杆连接二级长杆，二级长杆同样通过第二弹性连接件及有孔连接杆连接三级长杆，连杆机构和杆套筒通过第一弹性连接件连接在限位底座上；所述限位底座与下端盖内侧固定连接；所述浮球通过Y型接头与一级长杆连接并且在连接处安装有转轴和扭簧，从而防止浮球升降过程中摆动角度过大与内壁接触形成卡点，导致排水装置失效；

所述三级长杆的开孔位置与长密封柱顶端的开口槽通过第三弹性连接件连接，所述三级长杆能够带动长密封柱上下移动；所述长密封柱圆柱面两侧开设有开口角度为10°～15°的开口槽，所述开口槽相对于圆柱面两侧对称分布且所述开口槽的开口角度的上下对称，增力装置嵌入长密封柱的开口槽中，并且能够进行上下5°～7.5°摆角的摆动；

所述出水装置安装在下端盖的出水口处，出水装置上端与圆柱过滤网通过小密封环固定连接，所述长密封柱与出水装置安装在同一轴线上；

所述增力装置包括设置在所述长密封住两侧的两组弹性钢片，每一侧的弹性钢片均包括几字形结构、过渡部以及圆弧状结构，所述几字形结构的第一端嵌入长密封柱的开口槽中，所述几字形结构的第二端借助于过渡部与圆弧状结构的第一端连接，所述圆弧状结构的第二端借助于第四弹性连接件连接在限位底座上，通过改变几字形结构竖直方向上两处弯折端的距离来调整弹力的大小；当水位达到一定高度时，浮球通过连杆机构带动长密封柱上升，此时两组弹性钢片与长密封柱的开口槽上倾斜表面接触释放弹力，为长密封柱提供向上的支撑力，排水结束后，两组弹性钢片与长密封柱的开口槽下倾斜表面接触释放弹力，对长密封柱产生竖直向下的力从而增加密封效果。

2.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述长密封柱底部固定连接有用于增强排冷凝水前的气密性的橡胶垫。

3.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述第一弹性连接件、第二弹性连接件、第三弹性连接件以及第四弹性连接件均为弹性圆柱销。

4.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述出水装置上端与圆柱过滤网通过密封环固定连接，排冷凝水前，出水装置顶端口与长密封柱底部橡胶垫接触，用于保证密封性，排水时，长密封柱与出水装置之间空隙由圆柱过滤网包裹，排出冷凝水前将杂质污垢分离，防止长期工作过程中出水口堵塞。

5.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述下端盖呈碗型，所述下端盖与筒体螺纹连接，被圆柱过滤网阻隔的杂质污垢直接沉积在下端盖中，从而实现蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离。

6.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述开口槽的开口角度为10°。

7.根据权利要求1所述的蒸汽管道自动排水装置，其特征在于：所述筒体为圆柱形筒体。

8.一种能够实现蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离的排水方法，其特征在于：其包括以下步骤：

S1、当筒体内水位达到一定高度时，浮球带动连杆机构和长密封柱上升，两组弹性钢片与长密封柱的10°～15°开口槽上倾斜表面接触释放弹力，为长密封柱提供向上的支撑力，排水结束后，由于重力作用，浮球下降，使得长密封柱下降，两组弹性钢片长密封柱的10°～

15°开口槽下倾斜表面接触释放弹力，对长密封柱产生竖直向下的力增加密封效果；

S2、当蒸汽管道中冷凝水较少时，浮力不足以将长密封柱抬起，长密封柱底端橡胶垫始终与出水装置上端口接触；当水位上升至一定高度时，浮球拉动Y型接头带动连杆机构将长密封柱逐渐抬起，此时，增力装置提供向上的支撑力，冷凝水穿过圆柱过滤网从出水口流出，将杂质污垢挡在外面落入下端盖中，防止出水装置堵塞；

S3、放水一段时间后水位下降，浮球受到的浮力逐渐变小而向下运动，依靠自身重力将长密封柱压下，同时使得弹性钢片产生向下的位移，出水口快速关闭最终实现将蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离。

说明书

一种蒸汽管道自动排水装置及其排水方法

技术领域

[0001] 本发明涉及自动排水装置领域，具体地涉及一种蒸汽管道自动排水装置及其排水方法。

背景技术

[0002] 蒸汽是钢铁冶金企业所必需的能源，而蒸汽管道输送是必不可少的方式。蒸汽供热设备的长距离输送系统在广泛应用的同时，排出冷凝水过程中存在蒸汽泄漏造成能源浪
费的问题，也降低了工作效率。现有技术中，如专利CN109185691A公开了一种浮球式蒸汽管
道排水装置，直筒浮球通过金属丝连接在增力装置的连杆上，很容易造成金属丝缠绕影响
工作状态，且直筒浮球在升降过程中易于蓄水筒内壁摩擦，存在卡死的隐患，蓄水筒底部端
盖连接复杂不易保证整个装置的密封性，工作一段时间后，出水口可能会被蒸汽管道中的
杂质污垢堵塞。专利CN110701630A公开了一种自动排水装置，包括密闭的箱体，箱体底部一
侧设有进水管、另一相对侧设有出水管，箱体内中部设有位于进水管之上的浮球，浮球顶部
设有前销轴与后销轴，前销轴经第一连杆机构驱动出水管上的阀门升降启闭，后销轴经第
二连杆机构驱动箱体顶部旁侧的竖直气压板升降，实现排水功能，但很难保证整个装置气
密性，与本发明应用领域不同，不适合应用在蒸汽管道中。

发明内容

[0003] 为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种适合蒸汽管道长距离输送的自动排水装置，且不易被管道中的污垢杂质堵塞，实现只排水不排气，从而节约能源。

[0004] 具体地，本发明提供一种蒸汽管道自动排水装置，其包括筒体、出水装置以及下端盖，所述下端盖与所述筒体的底部可拆卸连接并且在连接处设置有密封圈，所述筒体的顶
部设置有进水口，所述下端盖的底部设置有出水口，所述出水口连接所述出水装置；

[0005] 所述筒体内部从上往下依次设置有浮球、连杆机构、限位底座以及长密封柱，所述连杆机构包括一级长杆、二级长杆、三级长杆、有孔连接杆以及杆套筒，所述一级长杆通过
第二弹性连接件及有孔连接杆连接二级长杆，二级长杆同样通过第二弹性连接件及有孔连
接杆连接三级长杆，连杆机构和杆套筒通过第一弹性连接件连接在限位底座上；所述限位
底座与下端盖内侧固定连接；所述浮球通过Y型接头与一级长杆连接并且在连接处安装有
转轴和扭簧，从而防止浮球升降过程中摆动角度过大与内壁接触形成卡点，导致排水装置
失效；所述三级长杆的开孔位置与长密封柱顶端的开口槽通过第三弹性连接件连接，所述
三级长杆能够带动长密封柱上下移动；所述长密封柱圆柱面两侧开设有对称的开口角度为
10°～15°的开口槽，所述增力装置嵌入长密封柱的开口槽中，并且能够进行上下5°～7.5°
摆角的摆动；

[0006] 所述出水装置安装在下端盖的出水口处，出水装置上端与圆柱过滤网通过小密封环固定连接，所述长密封柱与出水装置安装在同一轴线上；

[0007] 所述增力装置包括设置在所述长密封住两侧的两组弹性钢片，每一侧的弹性钢片均包括几字形结构、过渡部以及圆弧状结构，所述几字形结构的第一端嵌入长密封柱的开
口槽中，所述几字形结构的第二端借助于过渡部与圆弧状结构的第一端连接，所述圆弧状
结构的第二端借助于第四弹性连接件连接在限位底座上，通过改变几字形结构竖直方向上
两处弯折端的距离来调整弹力的大小；当水位达到一定高度时，浮球通过连杆机构带动长
密封柱上升，此时两组弹性钢片与长密封柱的开口槽上倾斜表面接触释放弹力，为长密封
柱提供向上的支撑力，排水结束后，两组弹性钢片与长密封柱的开口槽下倾斜表面接触释
放弹力，对长密封柱产生竖直向下的力从而增加密封效果。

[0008] 优选地，所述长密封柱底部固定连接有用于增强排冷凝水前的气密性的橡胶垫。

[0009] 优选地，所述第一弹性连接件、第二弹性连接件、第三弹性连接件以及第四弹性连接件均为弹性圆柱销。

[0010] 优选地，所述出水装置上端与圆柱过滤网通过密封环固定连接，排冷凝水前，出水装置顶端口与长密封柱底部橡胶垫接触，用于保证密封性，排水时，长密封柱与出水装置之
间空隙由圆柱过滤网包裹，排出冷凝水前将杂质污垢分离，防止长期工作过程中出水口堵
塞。

[0011] 优选地，所述下端盖呈碗型，所述下端盖与筒体螺纹连接，被圆柱过滤网阻隔的杂质污垢直接沉积在下端盖中，从而实现蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离。

[0012] 优选地，所述开口槽的开口角度为10°。

[0013] 优选地，所述筒体为圆柱形筒体。

[0014] 优选地，本发明还提供一种能够实现蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离的排水方法，其包括以下步骤：

[0015] S1、当筒体内水位达到一定高度时，浮球带动连杆机构和长密封柱上升，两组弹性钢片与长密封柱的10°～15°开口槽上倾斜表面接触释放弹力，为长密封柱提供向上的支撑
力，排水结束后，由于重力作用，浮球下降，使得长密封柱下降，两组弹性钢片长密封柱的
10°～15°开口槽下倾斜表面接触释放弹力，对长密封柱产生竖直向下的力增加密封效果；

[0016] S2、当蒸汽管道中冷凝水较少时，浮力不足以将长密封柱抬起，长密封柱底端橡胶垫始终与出水装置上端口接触；当水位上升至一定高度时，浮球拉动Y型接头带动连杆机构
将长密封柱逐渐抬起，此时，增力装置提供向上的支撑力，冷凝水穿过圆柱过滤网从出水口
流出，将杂质污垢挡在外面落入下端盖中，防止出水装置堵塞；

[0017] S3、放水一段时间后水位下降，浮球受到的浮力逐渐变小而向下运动，依靠自身重力将长密封柱压下，同时使得弹性钢片产生向下的位移，出水口快速关闭最终实现将蒸汽、
冷凝水和杂质污垢三者分离。

[0018] 本发明的效果如下：

[0019] 本发明在对蒸汽供热设备与长距离输送系统排出冷凝水过程中，通过内部结构将冷凝水排出管道外，杂质被圆柱过滤网阻隔落到下端盖中，可人工取出，实现蒸汽、冷凝水
和杂质污垢三者分离，只排水不排气，大大节约资源，减少企业成本，同时，其安装数量可根
据实际距离灵活调整。整个装置密封性能好、排水及时、结构简单紧凑，能适应长距离、环境
复杂的蒸汽输送场合，且安装方便，可定期更换。

附图说明

[0020] 图1是本发明蒸汽管道自动排水装置示意图；

[0021] 图2是本发明蒸汽管道自动排水装置内部视图；

[0022] 图3是本发明蒸汽管道自动排水装置的局部爆炸图；

[0023] 图4是本发明蒸汽管道自动排水装置的连杆机构、主视剖面视图；

[0024] 图5是本发明蒸汽管道自动排水装置的左视剖面图；

[0025] 图6是本发明蒸汽管道自动排水装置的出水装置连接处的局部爆炸图；

[0026] 图7是本发明蒸汽管道自动排水装置的连杆机构及部分连接图；

[0027] 图8是本发明蒸汽管道自动排水装置的增力装置位置图；

[0028] 图9是本发明蒸汽管道自动排水装置的限位底座及局部连接部分俯视图。

[0029] 其中，1‑筒体，2‑限位底座，3‑长密封柱，4‑出水装置，5‑浮球，6‑连杆机构，7‑下端盖，8‑扭簧，9‑第一弹性圆柱销，10‑第二弹性圆柱销，11‑Y型接头，12‑有孔连接杆，13‑杆套
筒，14‑大密封圈，15‑一级长杆，16‑三级长杆，17‑二级长杆，18‑增力装置，19‑橡胶垫，20‑
圆柱过滤网，21‑小密封环，22‑第四弹性圆柱销，23‑转轴，24‑第三弹性圆柱销。

具体实施方式

[0030] 以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[0031] 如图1所示，本发明提供一种蒸汽管道自动排水装置，包括筒体1、限位底座2、长密封柱3、出水装置4、浮球5、连杆机构6和下端盖7。本发明的整个排水装置以筒体1和下端盖7
为主体框架，筒体1和下端盖7螺纹连接并在连接处设置有密封圈，筒体1顶部设置有进水
口，下端盖7底部设置有出水口。

[0032] 限位底座2、长密封柱3、出水装置4、浮球5、连杆机构6均安装于排水装置的筒体1的内部，连杆机构6安装在限位底座2上，限位底座2与下端盖7固定连接。其中，限位底座2为
四角固定底座，其包括四个结构相同的直角结构，每一个直角结构由两个片状结构一体成
型，相邻的直角结构的两个片状结构之间会形成一个容纳连杆机构6以及增力装置18的空
腔。

[0033] 如图2，3，4，7所示，图中分别示出了一种蒸汽管道自动排水装置内部视图，剖视图，局部爆炸图及连杆机构部分连接图，筒体1中设置有扭簧8、第一弹性圆柱销9、第二弹性
圆柱销10、Y型接头11、有孔连接杆12、杆套筒13、大密封圈14、一级长杆15、三级长杆16、二
级长杆17、第四弹性圆柱销22、转轴23和第三弹性圆柱销24。筒体1和下端盖7螺纹连接处设
有大密封圈14，防止蒸汽和冷凝水泄漏。

[0034] 连杆机构6包括一级长杆15、二级长杆17、三级长杆16和有孔连接杆12，一级长杆15通过第二弹性圆柱销10及有孔连接杆12连接二级长杆17，二级长杆17通过第二弹性圆柱
销10及有孔连接杆12连接三级长杆16，连杆机构6和杆套筒13通过第一弹性圆柱销9连接在
限位底座2上，限位底座2与下端盖7内侧固定连接，浮球5通过Y型接头11与一级长杆15连
接，连接处装有转轴23和扭簧8，防止浮球5升降过程中摆动角度过大。

[0035] 如图5，6，8，9所示，图中分别示出了一种蒸汽管道自动排水装置的剖视图、局部爆炸图和限位底座及局部连接部分俯视图，筒体1中还设置有限位底座2、长密封柱3、出水装
置4、增力装置18、橡胶垫19、圆柱过滤网20、小密封环21和第四弹性圆柱销22。

[0036] 三级长杆16开孔位置与长密封柱3顶端开口槽通过第三弹性圆柱销24连接，可带动长密封柱3上下移动；增力装置18包括两组弹性钢片180，每一侧的弹性钢片180均包括几
字形结构181、过渡部182以及圆弧状结构183，几字形结构181的第一端嵌入到长密封柱3的
10°～15°开口槽中，优选为10°开口槽。几字形结构181的第二端借助于过渡部182与圆弧状
结构183连接，圆弧状结构183通过第四弹性圆柱销22连接在限位底座2上；出水装置4安装
在下端盖7出水口处，出水装置4上端与圆柱过滤网20通过小密封环21固定连接，长密封柱3
与出水装置4安装在同一轴线上；橡胶垫19固定连接在长密封柱3底部。

[0037] 本发明的工作原理为：长密封柱圆柱面两侧开有对称的10°～15°开口槽，增力装置嵌入长密封柱的开口槽中，可以上下5°～7.5°摆动；增力装置18将长密封柱3在工况中因
水流不规则扰动产生的动能转化为由弹性钢片内的弹性势能，通过改变几字形结构在竖直
方向上的两处弯折距离改变储存的弹性势能大小，由于弹性势能的存在，使得增力装置18
不会处在长密封柱10°

[0038] ～15°开口槽的中间位置；当水位达到一定高度时，浮球5带动连杆机构6和长密封柱3上升，此时两组弹性钢片与长密封柱3的10°～15°开口槽上倾斜表面接触释放弹力，为
长密封柱3提供向上的支撑力，排水结束后，由于重力作用，浮球5下降，使得长密封柱3下
降，两组弹性钢片长密封柱3的10°～15°开口槽下倾斜表面接触释放弹力，对长密封柱3产
生竖直向下的力增加密封效果。

[0039] 当蒸汽管道中冷凝水较少时，浮力不足以将长密封柱3抬起，长密封柱3底端橡胶垫19始终与出水装置4上端口接触；当水位上升至一定高度时，浮球5拉动Y型接头11带动连
杆机构6将长密封柱3逐渐抬起，此时，增力装置18提供向上的支撑力，冷凝水穿过圆柱过滤
网20从出水口流出，将杂质污垢挡在外面落入下端盖7中，防止出水装置4堵塞；放水一段时
间后水位下降，浮球5受到的浮力逐渐变小而向下运动，依靠自身重力将长密封柱3压下，同
时使得弹性钢片产生向下的位移，出水口快速关闭。通过水密封和橡胶垫19的密封联合作
用不泄漏蒸汽维持管内压力，此时弹性钢片对长密封柱3产生竖直向下的合力增加密封效
果。最终实现将蒸汽、冷凝水和杂质污垢三者分离，只排水不排气，大大节约资源。此装置适
合蒸汽管道长距离输送，室外蒸汽管道布置间距可自由调整，长期使用后更换下端盖7即
可。

[0040] 以上所述的实施例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，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。