升降式止回閥的結構特點
如圖1所示,升降式止回閥為閥瓣沿閥瓣密封面軸線做升降運動的止回閥。
圖1 升降式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—摩擦墊; 4—墊片;5—閥蓋
升降式止回閥的結構與截止閥有很多相似之處,其中閥體與截止閥閥體完全一樣,可以通用。閥瓣形式也與截止閥閥瓣相類似,閥瓣上部和閥蓋下部設置有一組導向軸、套,閥瓣導向軸可在閥蓋導向套筒內自由升降。采用導向套筒的目的是要保證閥瓣準確地回落在閥座上。在閥蓋導向套筒上部加工出一個泄壓孔,當閥瓣上升時,排出套筒內介質,以減小閥瓣開啟時的阻力。升降式止回閥動作可靠,但流動阻力較大,適用于較小口徑的場合。
升降式止回閥的閥瓣是自動工作的,一般是在閥門的進出口之間有個圓錐形閥瓣壓在金屬閥座上。閥瓣上可以加設彈簧以預載。流體正向流動時,在流體壓力作用下,錐形閥瓣脫開閥座,閥門開啟。倒流時,閥瓣在自重、彈簧作用力(如果設有彈簧預載)、流體回流壓力的共同作用下,回落到閥座上,閥門關閉。
采用金屬對金屬密封副的升降式止回閥,允許有少量泄漏,僅適用于對流體倒流密封要求不是十分嚴格的場合,一般僅用于水系統,因此通常用于阻止蒸汽疏水閥的冷凝水倒流,也用于冷凝水循環泵的出口。
升降式止回閥的主要優點是結構簡單,由于錐形閥瓣是唯一的運動部件,閥門結實耐用,幾乎不需要維護,而且由于是金屬閥座,磨損很少。升降式止回閥的局限性是必須安裝在水平管道上。
活塞升降式止回閥由標準的升降式止回閥改進而來,包括一個活塞形閥瓣和一個減震裝置,工作時減震裝置產生阻尼,消除了由于閥門頻繁動作而引起的破壞,例如,要承受水沖擊壓力的管道系統中,或是流體方向經常變換的場合(如鍋爐出口)。
升降式止回閥,因其閥瓣的行程約為閥瓣直徑的1/3,大大減少了閥瓣關閉所需時間,從而有效地降低了止回閥的水錘壓力。此外,在一些升降式止回閥中,出現了一些新的結構設計,在閥瓣上加有圓柱螺旋彈簧,由于彈簧載荷的作用和其具有最小的閥瓣行程,關閉更為迅速,對減小水錘的壓力更為有利。
升降式止回閥的閥瓣可上下自由移動,流體應由下而上推動閥瓣,當閥瓣下部入口壓力小于上部出口壓力時,閥瓣靠自重及上部流體壓力的雙重作用而自行關閉。
與其他類型的止回閥相比,升降式止回閥的行程最短,因而只需要相對較短的行程就可以使閥門全開。例如圖2所示的升降式止回閥,其閥座處的通道呈環形,這種閥的開程最小,故升降式止回閥具有快速關閉的能力。
圖2中所示的止回閥,是專門為氣體系統設計的。根據氣流狀況的差異,該閥門既可用作恒定流量的止回閥,無論系統中是否存在微小的流量波動,閥門始終保持全開,也可用作脈動流的止回閥,閥門隨著氣流脈沖打開和關閉。
圖2 閥片式靜音止回閥
借助彈簧的作用,在氣體達到回流條件前的瞬間,閥片已對其兩側的氣體壓差變化做出響應,經極小的運動距離即與閥座貼合,防止氣體回流。
當流量脈動不足以引起顫振時,恒流止回閥可用于離心泵,羅茨壓縮機、螺桿式壓縮機或往復式壓縮機。若流量脈動能夠使閥門隨之開關,則在往復式壓縮機系統中使用抗脈動止回閥,這些閥門的設計原理與壓縮機氣閥是相同的,因此,它們能夠承受密封面間的反復沖擊。生產廠家會建議在特定工況下應該使用恒流止回閥或抗脈動止回閥。
止回閥的工作特性取決于其設計原理。主要基于以下幾方面:帶有多級環形閥座節流孔的閥門行程最小,盤式關閉件的慣性低,關閉件的導向無摩擦,以及選擇與運行工況相匹配的彈簧。
在大多數的升降式止回閥中,閥瓣有導向結構以保證閥瓣與閥座同軸并保持密封。但是,雜質進入到閥瓣的導向機構中,則閥瓣可能會被卡死或關閉緩慢。因此,此種類型的閥瓣只適用于低黏度介質,并且此介質中無固體顆粒。
圖3所示的止回閥的閥瓣為球狀,與導向裝置之間存在較大的間隙,因而在有臟物的場合很適用。當閥門關閉時,球形閥瓣滾動到閥座中自動對中并獲得準確的密封。
圖3 球形閥瓣升降式止回閥
1—閥體;2—球體;3—閥蓋
如圖4所示的止回閥是帶有緩閉裝置的角式升降式止回閥,其活塞缸設計成上、下段,兩段具有不同的直徑。該結構止回閥在第一階段能快速關閉,第二階段,由于活塞缸直徑減小,閥門最終能緩慢關閉。該止回閥的閥瓣頭部設計成特定的形狀,當閥門的快關階段結束時,閥瓣與閥座間只留下了較小的流道面積,從而有效地限制了閥門的倒流速度。
圖4 帶有緩閉裝置的角式升降式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—活塞桿;4—汽缸;5—閥蓋
該止回閥是為重要的低沖擊壓力而特別設計的。通過兩種方式來實現低沖擊壓力:一是給關閉件設置圓錐形伸出端,這樣在閥門關閉時,介質能夠被緩慢節流;二是在關閉件上安裝減振器,在關閉最后一刻起作用。用于提供輔助關閉力的彈簧被取消,因為閥門在這種工況工作時,彈簧的斷裂是一種危險。
升降式止回閥的安裝方位必須合適,要保證關閉件的重力作用在閥門關閉的方向。由于彈簧加載的小升降止回閥的關閉力主要來自于彈簧,因此這種閥門可不必過多考慮安裝方位,基于上述原因,圖3與圖5所示的閥門,只能安裝在水平流動的方位上。圖4所示閥門只能安裝在垂直向上流動的方位上。圖6所示閥門可安裝在水平流動或者垂直向上流動的方位上。圖2所示閥門可以安裝在任意流動的方位上,包括垂直向下的流動。
圖5 標準的帶有活塞式閥瓣的升降式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—閥蓋;4—自密封環; 5—止推環;6—四開環;7—壓板
圖6 角式結構的帶有活塞式閥瓣升降式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—彈簧;4—閥蓋
如圖7所示,升降立式止回閥為閥瓣沿閥體通路軸線做升降運動的止回閥。
圖7 升降立式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—導向套
升降立式止回閥也屬于升降式止回閥。其動作原理與升降式止回閥完全相同,不同之處是其進口和出口在一條直線上,可直接安裝在立式管道上,不影響其動作性能,豎立式管道選用該種止回閥十分適用。
彈簧升降式止回閥,如圖8所示。彈簧置于閥瓣部位,當進口流體壓力產生的對閥瓣的推力大于彈簧載荷時,彈簧被壓縮,閥瓣開啟。流體壓力越大,閥門開度越大。反之,當流體壓力下降時,彈簧伸張,推動閥瓣關閉閥門。由于彈簧的作用,有利于降低閥門啟閉時產生的水錘壓力,而且流體流道暢通,阻力較小。此外,小直徑彈簧止回閥的閥瓣常用圓球制成,結構更簡單。
圖8 彈簧升降式止回閥
1—閥體;2—閥瓣;3—彈簧;4—閥蓋