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簡析止回閥緩閉結構設計

[ 2013-12-04 ]

    止回閥作為管道系統順流時開啟,逆流時關閉的閥門,主要用 于防止介質倒流,防止泵及驅動電機反 轉以及容器內介質泄放;目前使用最普遍的 是閥瓣圍繞閥體銷軸旋轉的旋啟式止回閥和閥瓣沿著閥體垂直中心線移動的升降式 止回閥,但以上2種結構的閥門均存在關閉時介質倒流速度從最大迅速降為零,致 使管道進水管一側內壓迅速升高,從而產生對管路系統有破壞作用的水錘現象,所 以一般止回閥生產口徑為50~500 mm〔1〕。為減小止回閥的水錘效應 ,擴大止回閥的使用范圍,作者設計在原產品基礎上,增設緩閉副閥,解決了管道 水錘升壓問題。

    1、旋啟式止回閥結構改進

    在原旋啟式止回閥閥瓣上增設緩閉副閥(圖1)。副閥安 裝在主閥閥瓣下側或兩側且用螺紋聯接,介質正常流動閥門開啟時,介質壓力將副 閥打開,介質通過副閥小孔流入主閥出口端,使主閥進水口端卸壓,主閥閥瓣開啟 ,主閥前后壓力趨于平衡;介質逆流時,主閥閥瓣在逆流介質作用下快速關閉,而 副閥閥體上部為緩沖缸,副閥閥蓋旋入閥體上部其蓋上有一小孔,副閥閥瓣與其活 塞桿空套有一定間隙,活塞與緩沖缸之間采用O型橡膠圈 密封,活塞下部與閥瓣之 間為平面密封;當副閥閥瓣隨主閥閥瓣關閉而關閉時,因副閥閥蓋小孔的作用,介 質通過小孔逐漸流入副閥緩沖缸上腔體,一部分介質通過副閥閥瓣與活塞桿之間的 間隙倒流,故副閥活塞是緩慢關閉的。該結構主閥的關閉相當于快關階段,副閥的 緩慢關閉相當于慢關階段,依據泵站機組水力和機械過渡機理說明該結構設計能有 效地防止水錘升壓。 

    2、升降式止回閥結構改進 

    升降式止回閥又名底閥,它可以保持停泵時抽吸所需水 柱〔2〕;該閥結構改進的特點是在主閥閥瓣與閥體支架間增設一緩閉 副閥如圖2所示。 

    閥體與底網間增設一墊環,以增補閥瓣上升的高度;緩 沖活塞與緩沖缸采用橡膠密封,閥瓣軸與活塞剛性聯接,緩沖缸與閥瓣軸之間間隙 較小。當介質順流時,壓力介質推開閥瓣進入主閥體腔,同時推動緩沖活塞上移; 當介質倒流時,由于緩沖缸內部開啟時已充滿介質,而緩沖缸與閥瓣軸之間間隙較 小,因此隨緩沖缸內介質通過間隙逐漸排出,主閥閥瓣關閉起到緩沖作用,使管網 內水錘升壓得以控制(圖2)。 

    3、止回閥緩閉結構改進前后的試驗結果 

    試驗裝置如圖3所示。采用標定過 的壓力表,由差壓變送器將壓力信號送示波器進行記錄,以標定好的比例R在示波 圖上讀取每一時刻的水錘壓力變化值。圖4所示為普通結構止回閥(a)與普通結構止 回閥帶緩閉副閥(b)的試驗結果對比。 

    試驗閥門通徑為100 mm,系統壓力0.5 MPa,流量5 L/s。當泵 突然停止,表明動力切斷后止回閥進水口側壓力-時間曲線〔4〕。 

    圖4(a)為主閥不帶緩閉副閥時的結果,最大水錘升壓0.53 MPa;圖2(b)為 主閥帶緩閉副閥時的結果,最大水錘升壓0.04 MPa。

    4、結論 

    (1)主閥閥瓣啟閉平穩,緩閉副閥結構緊湊,性能可靠。 

    (2)主閥閥瓣先速關后 緩閉,可有效防止破壞性水錘,擴大止回閥的使用范圍。 

    (3)改進結構簡 單,便于生產和互換。 

    (4)緩閉副閥可檢修或更換,無礙止回閥使用。 

    參考文獻 

    1、楊源泉.閥門設計手冊.北京:機械工業出版社,1992.15~ 20 

    2、徐明陽.液控緩閉蝶閥流阻特性試驗研究.甘肅科學學報,1997(4):12~ 13 

    3、萊昂斯 J L.閥門技術手冊.北京:機械工業出版社,1991.69~75 

    4、沈陽閥門研究所,合肥通用機械研究所.閥門.北京:機械工業出版社,1994.75 ~80

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