止回閥緩閉的結構設計

摘要：針對普通結構止回閥使用中存在水錘升壓問題，提出了增設緩閉副閥設計方案；改進后的產(chǎn)品具有啟閉平穩(wěn)，減少水錘壓力的作用。

止回閥作為管道系統(tǒng)順流時開啟，逆流時關閉的閥門，主要用于防止介質(zhì)倒流，防止泵及驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)以及容器內(nèi)介質(zhì)泄放；目前使用***普遍的是閥瓣圍繞閥體銷軸旋轉(zhuǎn)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(zhì)倒流速度從***大迅速降為零，致使管道進水管一側(cè)內(nèi)壓迅速升高，從而產(chǎn)生對管路系統(tǒng)有破壞作用的水錘現(xiàn)象，所以一般止回閥生產(chǎn)口徑為50～500mm〔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(chǎn)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(cè)或兩側(cè)且用螺紋聯(lián)接，介質(zhì)正常流動閥門開啟時，介質(zhì)壓力將副閥打開，介質(zhì)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(zhì)逆流時，主閥閥瓣在逆流介質(zhì)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(zhì)通過小孔逐漸流入副閥緩沖缸上腔體，一部分介質(zhì)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(jù)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(wǎng)間增設一墊環(huán)，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(lián)接，緩沖缸與閥瓣軸之間間隙較小。當介質(zhì)順流時，壓力介質(zhì)推開閥瓣進入主閥體腔，同時推動緩沖活塞上移；當介質(zhì)倒流時，由于緩沖缸內(nèi)部開啟時已充滿介質(zhì)，而緩沖缸與閥瓣軸之間間隙較小，因此隨緩沖缸內(nèi)介質(zhì)通過間隙逐漸排出，主閥閥瓣關閉起到緩沖作用，使管網(wǎng)內(nèi)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

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100mm，系統(tǒng)壓力0.5MPa，流量5L/s。當泵突然停止，表明動力切斷后止回閥進水口側(cè)壓力-時間曲線〔4〕。

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

4、結論

(1)主閥閥瓣啟閉平穩(wěn)，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(chǎn)和互換。

(4)緩閉副閥可檢修或更換，無礙止回閥使用。