節(jié)能無(wú)阻力止回閥的研究

尤長(zhǎng)遠(yuǎn)

摘 要：本文旨在研究一種止回閥，摒棄傳統(tǒng)止回閥流量損失嚴(yán)重不能全開(kāi)地輸送介質(zhì)，并且關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生很大水錘破壞管路的缺點(diǎn)。本項(xiàng)目止回閥充分運(yùn)用重力與浮力關(guān)系使閥門(mén)可全通徑無(wú)阻力地輸送介質(zhì)，提高水泵的工作效率降低電耗，以達(dá)到節(jié)能效果，并利用油壓缸緩閉效果達(dá)到消除水錘的目的。本項(xiàng)目的止回閥既能防止介質(zhì)倒流保護(hù)管路又可以節(jié)能降耗。

關(guān)鍵詞：止回閥；節(jié)能；降耗；全通徑；無(wú)阻力；緩閉；消除水錘

中圖分類號(hào)：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 現(xiàn)有技術(shù)

傳統(tǒng)止回閥分為旋啟式和升降式，分別存在以下缺點(diǎn)：①旋啟式止回閥開(kāi)啟時(shí)流體將閥瓣頂開(kāi)，全開(kāi)角度60°達(dá)不到全通徑輸送介質(zhì)，流量大大減少并且閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)下閥瓣是依靠輸送介質(zhì)的壓力處于懸浮狀態(tài)，造成流體阻力大，水泵頻繁供水，電耗高。②升降式止回閥開(kāi)啟時(shí)流體將閥瓣向上頂開(kāi)，閥瓣行程短造成過(guò)流面積小，嚴(yán)重影響流量，不適用于大口徑止回閥。③水泵停止時(shí)閥門(mén)快速關(guān)閉可防止介質(zhì)倒流。介質(zhì)的慣性會(huì)產(chǎn)生水錘，水錘壓力數(shù)倍增加造成管路破裂，發(fā)生安全事故，只有在閥后裝上水錘吸納器才能有效地保護(hù)管路。為保證管路系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，泵出口端設(shè)備裝置多、能耗多、故障點(diǎn)多，維護(hù)工作量大，影響整體的工作效率。④多功能水泵控制閥可一閥多用并減少部分水錘，但閥門(mén)開(kāi)啟時(shí)介質(zhì)需要克服彈簧阻力、摩擦力和閥瓣自重，且流通面積小致使水頭損失大。⑤傳統(tǒng)止回閥多用于輸送清潔介質(zhì)，一旦介質(zhì)有雜質(zhì)就會(huì)將導(dǎo)閥管路或底端緩閉裝置堵死，或沉積于底端致閥無(wú)法正常啟閉。綜上所述止回閥是管路系統(tǒng)的故障點(diǎn)、水泵工作效率低、能耗高、資源浪費(fèi)，研究出一種節(jié)能無(wú)阻力止回閥，特別是在“節(jié)能減排、減員增效”的今天，推廣的意義極大。

2 研究目的

針對(duì)傳統(tǒng)止回閥的流體阻力大，水錘大，能耗高；不能輸送有雜質(zhì)的介質(zhì)。本文旨在研究一種全開(kāi)時(shí)可全通徑無(wú)阻力地輸送介質(zhì)，關(guān)閉時(shí)可有效減少水錘，并適用于有雜質(zhì)的介質(zhì)，不僅提高了水泵的工作效率，降低了電耗，還達(dá)到了節(jié)能效果。

3 技術(shù)方案

節(jié)能無(wú)阻力止回閥，包括主閥體、閥瓣、搖桿、閥桿、閥蓋、彈簧限位裝置及液壓緩閉系統(tǒng)等部件。其中閥體與閥瓣成10°角緊密貼合，構(gòu)成密封副，防止介質(zhì)倒流，閥瓣與搖桿通過(guò)螺栓螺母及銷(xiāo)釘緊固；搖桿與閥桿通過(guò)平鍵相互作用，使閥桿在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)搖桿及閥瓣旋啟至90°時(shí)與彈簧限位裝置中的活塞接觸，活塞上端彈簧微量變形，活塞與彈簧位于不銹鋼套筒內(nèi)，不銹鋼套筒通過(guò)緊固件連接于閥蓋內(nèi)部；閥蓋與閥體通過(guò)纏繞墊片保證密封，通過(guò)螺栓螺母緊固；吊耳通過(guò)螺釘緊固于閥蓋的外部，以方便吊裝閥門(mén)。液壓缸、液壓蓋、活塞、小閥桿、針型閥構(gòu)成液壓裝置，小閥桿通過(guò)上下兩個(gè)螺母緊固在活塞上，活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)可帶動(dòng)小閥桿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞與小閥桿位于液壓缸體內(nèi)，液壓缸上端通過(guò)液壓蓋緊固密封；小閥桿上端通過(guò)銷(xiāo)釘緊固于搖臂上，液壓缸體底端兩個(gè)耳朵分別于固定板及支撐板小端緊固，可使液壓缸左右擺動(dòng)；固定板大端通過(guò)緊固件連接于閥體上，固定板與支撐板通過(guò)工字型支架連接，一起構(gòu)成液壓緩閉系統(tǒng)。閥桿為穿透整個(gè)閥體，前后兩端分別連接液壓緩閉系統(tǒng)。

4 工作原理

水泵啟動(dòng)后介質(zhì)充滿閥腔，閥瓣緩慢旋啟帶動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，間接帶動(dòng)液壓系統(tǒng)的搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)，拉動(dòng)液壓系統(tǒng)的小閥桿向上移動(dòng)，使閥門(mén)緩慢開(kāi)啟。當(dāng)閥瓣旋啟至90°達(dá)到全開(kāi)位置時(shí)使彈簧限位裝置中的彈簧微量變形，這時(shí)閥瓣自身重力及彈簧壓緊力剛好與輸送介質(zhì)的浮力相互抵消，不會(huì)對(duì)輸送介質(zhì)造成任何的流阻，達(dá)到節(jié)能效果。

停泵后介質(zhì)的浮力瞬間降低，彈簧推動(dòng)活塞間接推動(dòng)閥瓣，使閥瓣低于90°，閥瓣受自身重力影響會(huì)快速回落，同時(shí)帶動(dòng)閥桿轉(zhuǎn)動(dòng)，間接帶動(dòng)液壓系統(tǒng)的小閥桿向下運(yùn)動(dòng)，使閥瓣緩慢回到全關(guān)位置。整套動(dòng)作在快關(guān)時(shí)可有效地防止介質(zhì)倒流，在緩慢關(guān)閉時(shí)可有效地減少水錘，降低水錘對(duì)管路及閥門(mén)設(shè)備的破壞。

5 研究成果

①本文研究的止回閥摒棄傳統(tǒng)止回閥流阻大，不能全開(kāi)的缺點(diǎn)，通過(guò)借鑒以色列先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)與節(jié)能理念相結(jié)合，史無(wú)前例的創(chuàng)造出90°開(kāi)啟達(dá)到全通徑的緩閉止回閥，并充分運(yùn)用重力與浮力關(guān)系使閥門(mén)在全開(kāi)時(shí)可全通徑無(wú)阻力地輸送介質(zhì)，提高水泵的工作效率降低電耗，達(dá)到節(jié)能效果。

②閥體采用流線形設(shè)計(jì)，介質(zhì)不會(huì)在閥腔內(nèi)沉積，適用于清潔介質(zhì)及有雜質(zhì)的介質(zhì)，可廣泛用于輸送長(zhǎng)江、黃河水等較渾濁的介質(zhì)，有效地解決了止回閥堵塞而無(wú)法正常啟閉的問(wèn)題。

③停泵后閥瓣先快速回落防止介質(zhì)倒流，并通過(guò)液壓系統(tǒng)使閥瓣后緩慢回到全關(guān)位置減少水錘，降低水錘對(duì)管路及閥門(mén)設(shè)備的破壞。

④液壓緩閉系統(tǒng)為獨(dú)立零件，與輸送介質(zhì)隔離，降低液壓緩閉系統(tǒng)發(fā)生的故障率，方便在線更換。裝置靈活，可根據(jù)管路的口徑及壓力需要，配裝液壓緩閉系統(tǒng)數(shù)量。可在閥體兩側(cè)分別或單獨(dú)裝配液壓緩閉系統(tǒng)，閥門(mén)關(guān)閉時(shí)閥桿不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，并且進(jìn)一步加強(qiáng)緩閉效果，降低水錘對(duì)管路的破壞。當(dāng)設(shè)計(jì)壓力較高時(shí)，可在液壓緩閉系統(tǒng)的搖臂末端加一重錘，在停泵回水時(shí)可加快關(guān)閉速度，防止倒流并減少水錘。

⑤主閥體與主閥瓣成10°角密封，即使在回水壓力很低的情況下依然可以保證密封。

⑥在閥蓋處加裝彈簧限位裝置，回水時(shí)可向下推動(dòng)全啟的閥瓣低于90°，閥瓣受自身重力會(huì)自行回落。

⑦閥體等鑄件表面靜電噴涂環(huán)氧樹(shù)脂粉末，不會(huì)溶于水和影響水質(zhì)。內(nèi)腔接觸水的部位圖層厚度均不小于250μm，外表面非接觸水的部位圖層厚度均不小于150μm。噴涂后表面光滑、均勻無(wú)缺陷，不影響介質(zhì)的清潔度，具有很好的耐腐蝕。

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