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简析止回阀缓闭结构设计

[ 2013-12-04 ]

    止回阀作为管道系统顺流时开启,逆流时关闭的阀门,主要用 于防止介质倒流,防止泵及驱动电机反 转以及容器内介质泄放;目前使用最普遍的 是阀瓣围绕阀体销轴旋转的旋启式止回阀和阀瓣沿着阀体垂直中心线移动的升降式 止回阀,但以上2种结构的阀门均存在关闭时介质倒流速度从最大迅速降为零,致 使管道进水管一侧内压迅速升高,从而产生对管路系统有破坏作用的水锤现象,所 以一般止回阀生产口径为50~500 mm〔1〕。为减小止回阀的水锤效应 ,扩大止回阀的使用范围,作者设计在原产品基础上,增设缓闭副阀,解决了管道 水锤升压问题。

    1、旋启式止回阀结构改进

    在原旋启式止回阀阀瓣上增设缓闭副阀(图1)。副阀安 装在主阀阀瓣下侧或两侧且用螺纹联接,介质正常流动阀门开启时,介质压力将副 阀打开,介质通过副阀小孔流入主阀出口端,使主阀进水口端卸压,主阀阀瓣开启 ,主阀前后压力趋于平衡;介质逆流时,主阀阀瓣在逆流介质作用下快速关闭,而 副阀阀体上部为缓冲缸,副阀阀盖旋入阀体上部其盖上有一小孔,副阀阀瓣与其活 塞杆空套有一定间隙,活塞与缓冲缸之间采用O型橡胶圈 密封,活塞下部与阀瓣之 间为平面密封;当副阀阀瓣随主阀阀瓣关闭而关闭时,因副阀阀盖小孔的作用,介 质通过小孔逐渐流入副阀缓冲缸上腔体,一部分介质通过副阀阀瓣与活塞杆之间的 间隙倒流,故副阀活塞是缓慢关闭的。该结构主阀的关闭相当于快关阶段,副阀的 缓慢关闭相当于慢关阶段,依据泵站机组水力和机械过渡机理说明该结构设计能有 效地防止水锤升压。 

    2、升降式止回阀结构改进 

    升降式止回阀又名底阀,它可以保持停泵时抽吸所需水 柱〔2〕;该阀结构改进的特点是在主阀阀瓣与阀体支架间增设一缓闭 副阀如图2所示。 

    阀体与底网间增设一垫环,以增补阀瓣上升的高度;缓 冲活塞与缓冲缸采用橡胶密封,阀瓣轴与活塞刚性联接,缓冲缸与阀瓣轴之间间隙 较小。当介质顺流时,压力介质推开阀瓣进入主阀体腔,同时推动缓冲活塞上移; 当介质倒流时,由于缓冲缸内部开启时已充满介质,而缓冲缸与阀瓣轴之间间隙较 小,因此随缓冲缸内介质通过间隙逐渐排出,主阀阀瓣关闭起到缓冲作用,使管网 内水锤升压得以控制(图2)。 

    3、止回阀缓闭结构改进前后的试验结果 

    试验装置如图3所示。采用标定过 的压力表,由差压变送器将压力信号送示波器进行记录,以标定好的比例R在示波 图上读取每一时刻的水锤压力变化值。图4所示为普通结构止回阀(a)与普通结构止 回阀带缓闭副阀(b)的试验结果对比。 

    试验阀门通径为100 mm,系统压力0.5 MPa,流量5 L/s。当泵 突然停止,表明动力切断后止回阀进水口侧压力-时间曲线〔4〕。 

    图4(a)为主阀不带缓闭副阀时的结果,最大水锤升压0.53 MPa;图2(b)为 主阀带缓闭副阀时的结果,最大水锤升压0.04 MPa。

    4、结论 

    (1)主阀阀瓣启闭平稳,缓闭副阀结构紧凑,性能可靠。 

    (2)主阀阀瓣先速关后 缓闭,可有效防止破坏性水锤,扩大止回阀的使用范围。 

    (3)改进结构简 单,便于生产和互换。 

    (4)缓闭副阀可检修或更换,无碍止回阀使用。 

    参考文献 

    1、杨源泉.阀门设计手册.北京:机械工业出版社,1992.15~ 20 

    2、徐明阳.液控缓闭蝶阀流阻特性试验研究.甘肃科学学报,1997(4):12~ 13 

    3、莱昂斯 J L.阀门技术手册.北京:机械工业出版社,1991.69~75 

    4、沈阳阀门研究所,合肥通用机械研究所.阀门.北京:机械工业出版社,1994.75 ~80

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