上海上港川崎前锋:自動泄壓閥的結構設計與工作原理

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  在水泵輸水管路系統中,當突然停泵時,泵出口止回閥迅速關閉,致使閥出口管路中循環流速突然下降,并產生回流沖擊壓力,速度突變會產生沖擊壓力波傳遞,傳遞速度很高,可以使閥出口段壓力升高至額定壓力的數倍,這就是管路中的水錘現象,它可以導致閥或管道破裂,產生事故。為了避免這類事故,目前人們都是采用具有延遲關閉特性的閥門,如兩階段控制關閉蝶閥、具有子母閥板的水力控制閥、緩閉止回閥等,使閥門延遲關閉,部分水通過泵與轉子部件回流以達到泄壓消除水錘壓力的目的。但由于泄壓時間較長,回流的水長時間沖擊泵的葉輪,使泵轉子部件反轉速度加快,時間長會損壞泵轉子部件及與之相聯的電機轉子部件。

  為了解決以上問題,有必要設計一種裝于旁通管路上的自動泄壓閥,它可以在泄壓時間內將回流引至泵進口,即泄壓回流不再通過泵轉子部件,完成泄壓能自動關閉,徹底解決了泄壓回流沖擊泵反轉的問題,并達到有效消除水錘的目的。

1、自動泄壓閥的結構設計

  如圖1所示,該閥由閥體、液壓腔、液壓管a和液壓管b組成。閥體為一四通管,內有液壓傳動桿、下閥板、上閥板,液壓傳動桿兩端帶有螺紋。閥體下部通過聯接螺釘與底蓋聯接,閥體上下兩側各有一個進出水口與管道聯接,閥體內中部靠近上進出水口處有密封座,上閥板通過焊接與液壓傳動桿聯接,下閥板通過螺母、液壓傳動桿一端的螺紋與液壓傳動桿聯接,閥體上部通過法蘭與液壓腔聯接。液壓腔由液壓腔座、液壓腔蓋、液壓腔體和活塞組成,通過螺桿、螺母與閥體聯成一體,液壓腔座上有液壓腔座套,活塞在液壓腔體內,液壓傳動桿通過液壓腔座套用螺母、液壓傳動桿一端的螺紋與活塞聯接?;釗貉骨環治锨緩拖慮?,活塞上有“O”形密封圈,通過活塞上的“O”形密封圈與液壓腔體內壁壓緊密封,使液壓腔上下兩腔完全隔離。液壓腔蓋上開有通流孔,液壓管a通過通流孔與液壓腔上腔接通。液壓腔座上開有通流孔,與液壓腔下腔連通液壓管b通過通流孔與液壓腔下腔接通。

旁通液壓控制泄壓閥的結構圖

圖1:旁通液壓控制泄壓閥結構

  在上閥板、下閥板、液壓腔座套上安裝“O”形密封圈,在液壓腔蓋與液壓腔體之間的止口配合面上安裝密封墊,在液壓腔體與液壓腔座之間的止口配合面上安裝密封墊,在液壓腔座與閥體之間的止口配合面上安裝密封墊,在閥體與底蓋之間和止口配合面上安裝密封墊。在液壓管a上安裝過濾器、調節閥微止回閥,在液壓管b上安裝過濾器、調節閥。在液壓腔蓋上開有通流孔,通過通流孔再聯接液壓管c,其上裝有微止回閥液壓腔蓋上方安裝放氣螺塞。液壓腔蓋上安裝放氣螺塞,可以用來放掉液壓腔上腔的氣體。

  圖2中的液壓腔由液壓腔座、液壓腔蓋、液壓腔體和膜片上板、膜片、膜片壓蓋組成,膜片上板、膜片、膜片壓蓋在液壓腔體內,膜片上板在膜片上面,膜片壓蓋在膜片下面,液壓傳動桿通過液壓腔座套,用螺母、液壓傳動桿一端的螺紋與膜片壓蓋、膜片、膜片上板聯成一體,液壓腔蓋、膜片與液壓腔腔體之間通過螺桿、螺母聯接,膜片將液壓腔分為上下兩腔,并使上下兩腔完全隔離。

旁通液壓控制泄壓閥的結構圖

圖2:旁通液壓控制泄壓閥結構

2、自動泄壓閥的工作原理與功能

  具有上述結構的旁通液控泄壓閥,用于輸送流體管路系統中,它裝在泵出口止回閥出口側旁通泄壓管道上,可實現如下功能和使用效果(見圖3)。當泵處于起動狀態時,與液壓管接通的液壓腔下腔壓力高于與液壓管接通的液壓腔上腔壓力,在壓力差作用下,活塞向上移動并通過液壓傳動桿帶動下閥板向上移動,此時,下進出水口有液體進入,并通過閥體從上進出水口流出。當活塞向上移動并通過液壓傳動桿帶動下閥板向上移動,直至下閥板與閥體內的密封座接觸時,下閥板上的“O”形密封圈5被壓縮起密封作用,此時,上進出水口和下進出水口內無液體流動,此時,泵及管路系統處于正常工作狀態,液壓腔蓋上聯接的液壓管可以加快液壓腔內液體流動的速度,從而使這個過程迅速進行。

旁通液壓控制泄壓閥應用裝置原理圖

圖3:旁通液壓控制泄壓閥應用裝置原理圖

  當突然停電時,止回閥自動關閉,此時液壓腔上腔的壓力大于液壓腔下腔的壓力,活塞在壓力差的作用下向下移動并帶動下閥板向下移動,“O”形密封圈失去密封作用,上進出水口內有液體流入并經閥體由下進出水口排出,同時,上閥板亦在液壓傳動桿的帶動下同步向下移動直至與閥體內的密封座接觸,“O”形密封圈被壓縮起密封作用,此時,上進出水口內停止液體流入,液壓作用消除。從下閥板與上閥板同時向下移動,“O”形密封圈失去密封作用開始到“O”形密封圈起密封作用這段時間就是泄壓時間。

  密封墊用來保證液壓腔內的液體不外泄,密封墊用來保證閥體內的液體不外泄。液壓腔座套上的“O”形密封圈用以隔離液壓腔與閥體內的液體。為了調節泄壓時間,在液壓管上裝有調節閥,泄壓時間可以通過調節閥來控制液壓腔內上下腔液體的流入、流出速度來調節。在液壓管上裝有過濾器,用以過濾液體中雜質,保證液壓腔內清潔。在液壓管上裝有微止回閥,可以用來對流入液壓腔上腔的水流進行節流。該閥動作靈活,關閉時間可調(最快15s,最慢348s),對于復雜管網系統,消除水錘效果好,徹底解決了兩階段關止回閥慢關時間長、回水沖擊泵反轉的問題。

3、自動泄壓閥的應用

  已設計制造口徑80mm,150mm,300mm的3種泄壓閥,公稱壓力1.6MPa,應用于自來水、冶金冷卻循環水、石化冷卻循環水管道系統,經近1年的運行證明,該閥動作靈活,關閉時間可調,對于復雜管網系統,消除水錘效果好,徹底解決了兩階段關止回閥慢關時間長、回水沖擊反轉的問題。說明閥的結構與性能設計方法可行,參數選擇準確。

  旁通液壓控制泄壓閥安裝在主管道中止回閥出口側的旁通管道上,與止回閥配合使用,利用管道中有壓液體來實現驅動和自動控制,徹底解決了傳統的兩階段關閉閥消除水錘壓力時泄流使泵轉子部件反轉問題。由于它具有關閉時間可調的功能,適用于各種復雜管路消除水錘壓力,是一種具有推廣應用價值的新型泄壓閥。