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膈膜止回閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點

時間:2013-11-12 閱讀:5535
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隔膜式止回閥是近年來發(fā)展較快的一類止回閥,。 盡管隔膜式止回閥的使用溫度和工作壓力受到隔膜材料的限制,,但其防止水錘的性能好,制造簡單,,造價低,,噪聲小,特別適用于壓力,、溫度較低的場合,。隔膜式止回閥有多種結(jié)構(gòu)形式。

(1)平板隔膜止回閥

圖6-44所示的平板隔膜止回閥是用環(huán)形彈性隔膜作為閥瓣,,用帶孔口的鋼板作為閥座,。其優(yōu)點是閥

 

內(nèi)沒有運動的機械零件,工作時無噪聲,,適用于各種流量與流速的系統(tǒng),。與普通的旋啟式止回閥相比,水錘壓力很小,。

正流流體使彈性隔膜彎曲而脫離孔板,,閥門為開啟狀態(tài),如果流體方向改變,,彈性隔膜展開,,封閉孔口。該閥一般只建議用于清潔流體,。

閥體是鑄鐵或聚四氟乙烯涂層的鑄鐵,。帶孔口的鋼板可以是RislanTM涂層或聚四氟乙烯涂層。彈性隔膜的材料,,只要是能適應(yīng)介質(zhì)性能,,基本都可以使用,,并決定閥門的zui高操作溫度。

(2)鴨嘴式止回閥

圖6-45所示的橡膠排污止回閥在西班牙稱為 “鴨嘴形柔性止回閥”,;而在美國稱為“鴨嘴形橡膠止 回閥”,。由于閥門形狀像鴨嘴所以常稱鴨嘴閥,橡膠排污止回閥產(chǎn)品有法蘭連接和卡箍連接兩種,。鴨嘴閥是城市排水排洪系統(tǒng)和截污管網(wǎng)廣泛采用的排污止回 閥,。鴨嘴閥為一體式結(jié)構(gòu),100%橡膠材質(zhì),,內(nèi)置錦綸簾布膠層,,沒有任何機械配件。閥門啟閉特性好,, 只通過內(nèi)部管線壓力和外界背壓來控制閥門啟閉,,不需要其他運行部件,也不需要人力或電力,。閥門完夠防污水腐蝕,,閥門關(guān)閉時,滲漏量為零,,密封性能好,。

①橡膠排污止回閥應(yīng)用范圍橡膠排污止回閥 (鴨嘴閥)廣泛應(yīng)用于沙灘、海岸,、碼頭的洪水,、廢水及沿海城市的污水排放。橡膠排污止回閥(鴨嘴閥)可取代拍門止回閥,。建議DN800以下的橡膠排污止回閥可以采用卡箍連接或法蘭連接,。DN800以上的橡膠排污止回閥建議使用法蘭連接方式。

②橡膠排污止回閥結(jié)構(gòu)特點橡膠鴨嘴閥采用彈性橡膠材料,,內(nèi)置加強纖維的全橡膠結(jié)構(gòu)的閥門產(chǎn)品,,它根據(jù)受力分析和受力計算,針對不同工況,,采用不同的設(shè)計機理,,選用不同的橡膠配方,并按特殊工藝制作而成,,其閥體特別柔韌,,保證zui大程度抗壓的同時,確保水力損失zui小,,達到排放性與抗壓性的結(jié)合,。

③工作原理及用途鴨嘴式止回閥靠模壓膜自身密封。一端與管道連接,,另一端壓平成“鴨嘴” 形,,形成啟閉孔口,。當(dāng)內(nèi)部壓力升高到可以撐開壓平的端部,“鴨嘴”張開,,閥門開啟,;如果內(nèi)部壓力降至不足以撐開“鴨嘴”膜,閥門會自行關(guān)閉并密封,。 密封十分可靠,且能用于苛刻的工況,,比如固體介質(zhì)等,。全開時,形成通暢的管路,,可容許大的固體介質(zhì)通過,。受幾何形狀限制,壓平的端部長度尺寸比較重要,。“鴨嘴”膜材料可選天然橡膠,、氯丁基橡膠、氯 丁橡膠和丁鈉橡膠,,或聚亞胺酯、氯磺化聚乙烯橡膠,、氟橡膠和三元乙丙橡膠等,。

鴨嘴閥作為潮汐止回閥應(yīng)用時,閥門的尺寸zui小為DiV3 (NPS 1/8),,對于潮汐用鴨嘴閥zui大為DN3000 (NPS120),。

(3)錐形隔膜止回閥

錐形隔膜止回閥有一個錐形穿孔籃子形部件,此部件支撐內(nèi)部的隔膜,。這種閥門裝在管道上的兩個法蘭之間,,或者夾緊在管接頭之間。通過錐形體的流體介質(zhì)將隔膜從其閥座上掀起,,介質(zhì)繼而通過,。當(dāng)順流停止時, 隔膜就重新恢復(fù)其原來的狀態(tài),,且關(guān)閉極為迅速,。

①構(gòu)造和原理錐形隔膜止回閥,如圖6-46所示,,由作為主要構(gòu)件的圓錐形隔膜和同樣是圓錐形帶有均勻密布小孔的框架組成,。隔膜采用各種橡膠制作成形。螺釘埋入隔膜里,,用螺母把隔膜固定在不銹鋼的框架上,,構(gòu)造非常簡單,。這里應(yīng)該注意的是它沒有類似于殼體的部分。

閥門框架的“周邊”對夾于管法蘭的連接處,,安裝在管道內(nèi)部,,管道兼作錐形隔膜止回閥的殼體。

在圖6-46中,,當(dāng)流體從右側(cè)流入時,,緊密附著在框架上的隔膜在流體壓力的作用而下彎曲(圖中下半部分),流體從框架上密布的小孔中通過,。反之,, 當(dāng)流體從左側(cè)流人時,由于流體的壓力作用,,隔膜被張開并壓附在框架上,,產(chǎn)生*密封作用。這就是錐形隔膜止回閥能夠?qū)崿F(xiàn)止回功能的原理,。

②錐形隔膜止回閥的優(yōu)點錐形隔膜止回閥基于上述工作原理及其*的構(gòu)造,,相對于普通止回閥具有許多*的優(yōu)點。

a. 重量輕,、組裝方便,。錐形隔膜止回閥本身沒有殼體,利用配管中的其他元件的空間來安裝,,因此,,它具有體積小、質(zhì)量輕的優(yōu)點,。例如,,NPS8的閥門的質(zhì)量也不超過3kg,所以使用非常方便,。不需要的組合型接頭,,與普通閥類同樣配管。有效利 用錐形隔膜止回閥的體積小,、重量輕的優(yōu)點,,同時利用原有閥門連接端的接頭形式,來組裝錐形隔膜止回閥更為合理,。

b. 可任意安裝,。升降式或旋啟式止回閥,都必須遵循其結(jié)構(gòu)限定的方向安裝,。對于錐形隔膜止回閥,,因為*可動部件——隔膜的質(zhì)量與其本身的彈性相比,可以忽略,,因此,,幾乎不受重力的影響,,所以不管怎樣安裝,均能保證其作為止回閥的*性 能,。尤其在空間受限制時的一些配管系統(tǒng),,使用錐形隔膜止回閥更能顯示出其*的優(yōu)點。

 

 

 

c. 動作聲音小,。因可動部件只是膠制隔膜,,閥門啟閉時產(chǎn)生的噪聲較小,并且無金屬間的碰撞,,其音質(zhì)較溫和,。

d. 泄漏極少。同樣,,由于其*的構(gòu)造,,即密封處是膠制隔膜與其*的形狀結(jié)構(gòu),使錐形隔膜止回閥顯示出極*的密封性能,。如果將止回方向的流體壓力稱為逆壓,,隔膜設(shè)計成即使在沒有逆壓作用的狀態(tài),亦可靠隔膜本身的彈性而壓附在框架上,。

在逆壓作用較高時,,只要密封面壓力高,就可以發(fā)揮足夠耐逆壓的密封性,。錐形隔膜止回閥可適用于氣體和液體,,但就密封性來說,氣體條件要求嚴格,。

e. 不易產(chǎn)生振動,,對抑制水錘現(xiàn)象效果明顯,。 如上所述,,錐形隔膜止回閥的隔膜,即使不靠流體的壓力作用,,僅靠本身的彈性也可壓附在框架里面而起密封作用,。

這在小口徑制品上,缺點是需要的開啟壓力稍高 (在大口徑制品上,,和其他的止回閥比較,,顯示出不遜色的低的開啟壓力),但它也有不靠逆壓作用,,而由于隔膜彈性的作用,,使流體迅速閉止的效果。這點與使用彈簧加載的止回閥相似,,由于彈性和膠制隔膜的振動衰減性的差異,,在產(chǎn)生振動這一點上有很大*性,,幾乎不產(chǎn)生振動,關(guān)閉閥門時可有效抑止水錘現(xiàn)象,。

f. 能用于氣體,。由于錐形隔膜止回閥不存在金屬間的滑動或沖擊部件,特別是具有泄漏少的優(yōu)點,, 所以用作氣體的止回閥也沒有問題,,是一種很好的氣用止回閥。

③錐形隔膜止回閥的特性和應(yīng)用

a.材料選擇,。錐形隔膜止回閥的框架采用全不銹鋼制造,。隔膜的常用材料見表6-1所示的六種橡膠。但實際應(yīng)用中要根據(jù)流體種類選擇適宜的材料,。

框架材料取決于對流體是否具有耐蝕性,不能僅僅從流體種類上確定,,還要根據(jù)其濃度和溫度的變化進一步驗證,。特別是在酸、堿等的場合,,需要考慮濃度,、溫度和壓力等條件,必須慎重地判斷材料的適用性,。當(dāng)流體不是單一物質(zhì)而是混合物,,含有不純物質(zhì)時,還要分析是否有產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的可能性,。

因為閥門制造廠和橡膠制造廠,,沒有所有流體對各種材料的耐蝕性的數(shù)據(jù),鑒于這種情況,,需要進行試驗,。表6~1列出了zui髙使用壓力在常溫下的數(shù)值。當(dāng)溫度高于表中數(shù)值時,,必須考慮以較低的壓力作為界限,。

 

 

零件

材料

主要用途

溫度/°c

zui高使用壓力八kgf/cm2

圓錐框架

不銹鋼(SUS316)

 

 

----

 

天然橡膠

一20 ?70

20(10:zui高溫度時)

 

氟化橡膠

酸、無機溶劑蒸氣

0 ?200

45(8. 5:zui高溫度時)

隔膜

丁腈橡膠

水,、油,、空氣、煤氣

一15?100

28 (7. 7:zui高溫度時)

乙烯丙烯橡膠

水,、油,、空氣、煤氣

—50?150

20(4. 2:zui高溫度時)

 

硅橡膠

堿液、稀酸

一60?200

30(4. 5:zui高溫度時)

 

乙烯丙烯和異丁烯橡膠的混合物

一20?100

20(7.0:zui高溫度時)

 

 

金屬材料一般在高溫下強度要降低,。但在橡膠等高分子物質(zhì)上需要注意,因為其降低程度不能與金屬相比,。

b. 壓力損失,。根據(jù)流體種類,、溫度、黏度和密度等而變化,。這不僅對錐形隔膜止回閥,而且對所有流體設(shè)備也存在這種問題,。錐形隔膜止回閥性能還取決于隔膜材料,。這是由于各種橡膠材質(zhì)對其變形的抵抗相差很大所致。

天然橡膠在空氣中暴露時,,不能忽視老化現(xiàn)象,。 因為只能保證1?2年的壽命,所以不推薦應(yīng)用在氣體(幾乎是空氣)中,。

氟化橡膠隔膜比其他材料的彈性差,,在對密封性要求嚴格的工況中也不推薦在氣體介質(zhì)中使用。

c. 確定口徑的方法,。確定錐形隔膜止回閥口徑的一般原則是:選擇口徑等于應(yīng)當(dāng)組裝錐形隔膜止回閥的配管系統(tǒng)上的管子和其他閥的口徑,。這個考慮方法大多數(shù)沒有問題。例如,,配管為lin時,,選DJV25型,配管為4in時,,選DN100型。

但一律用這樣單純的原則處理所有情況也不適合,,所以錐形隔膜止回閥作為單獨判斷的原則,,而制定下面的界限,,這就是閥的前后壓差在0. 03 MPa以下或者流速在4m/s以下,。

這是根據(jù)閥本身的限制,同時也考慮了整個配管系統(tǒng)的平衡,,大致是可靠的數(shù)值,。因為這個限制,不能使用錐形隔膜止回閥的場合非常少,。

關(guān)于流速的限制性,,主要是由于流速太大而產(chǎn)生激烈的紊流,。從防止隔膜振動這個觀點要由試驗決定。換句話說,,壓差的限制是基于隔膜靜的強度制定的限度,,流速的限制是基于隔膜的振動對于反復(fù)疲勞的強度而制定的限度。

d. 安裝方法,。如前文所述的錐形隔膜止回閥,, 利用配管中的法蘭等接頭之類組裝是基本的用法。但是在組裝和替換以前的止回閥時,,為了不改變安裝方法,,如圖6-47所示,采用組合形式的螺紋接頭和帶短管的法蘭接頭,。用組合螺紋接頭時,,夾入法蘭間用 的“周邊”太大時,不僅沒有必要而且需要加大螺紋接頭的外形,,所以“周邊”的直徑盡量要小,。

 

錐形隔膜止回閥的產(chǎn)品系列,一般口徑為JDN13?200,。由于使用有些不方便,,因此對口徑DN250以上的規(guī)格,可從現(xiàn)有產(chǎn)品系列中,,選擇適當(dāng)口徑的錐形隔膜止回閥,,做成“多圓錐型”。

現(xiàn)有產(chǎn)品系列不制作口徑DN250以上規(guī)格,,其理由之一是:形成這種尺寸時的隔膜的自重與其自身的彈性相比,,不能忽視,而難于有效利用上述錐形隔膜止回閥*的優(yōu)點,。其理由之二是:即使在設(shè)計上做些修改,,能滿足大口徑隔膜的制作,但由于大口徑 制品的需要量少,,而使其價格提高,。

e.應(yīng)用中應(yīng)注意的其他事項。任何流體設(shè)備,, 均不希望液體中含有雜質(zhì),,錐形隔膜止回閥也不例外。它沒有金屬間的接觸分,,不能發(fā)生因雜質(zhì)而卡住或發(fā)熱黏著現(xiàn)象,。但框架上有許多小孔,難以通過纖維狀雜質(zhì),,所以必須盡量清除掉,。纖維狀雜質(zhì)掛在框架的孔上,即使不會立即產(chǎn)生障礙,,也會影響密封性和增大流體阻力,,應(yīng)引起注意。反之,,粒徑在1mm以下的固體雜質(zhì),,只要不黏著就能通過。但是氣體中含有固體雜質(zhì)時,,不管粒徑大小,,均會損傷隔膜的密封面,所以應(yīng)盡量與過濾裝置并用,。

在維護或安裝工程中,,應(yīng)該慎重,不要損傷密封面,。

錐形隔膜止回閥只要掌握正確的使用方法(因無磨損),,通常不需要進行隔膜的安裝和拆卸。如果因為某些情況,,需要更換隔膜時,,安裝隔膜的螺釘不要擰得太緊。關(guān)于螺釘?shù)霓D(zhuǎn)矩,,雖然沒有特別規(guī)定,,但是要使隔膜和框架之間輕輕擰緊得沒有縫隙,再靠雙螺母防止松弛,。

在隔膜任何部分增加不適宜的外力,,都會使其變形而損傷密封性能。

④有效利用錐形隔膜止回閥的優(yōu)點的實例上述有效利用錐形隔膜止回閥的優(yōu)點的用途,,涉及很多方面,。首先舉出一般性的例子,是作為泵的底閥用,。事實上一點不漏,,這是作為底閥zui重要并且也是本質(zhì)的優(yōu)點。一般在安裝工程環(huán)境不好的泵房,,重量輕也成 為大的優(yōu)點,。利用可任意安裝的優(yōu)點,使維修很容易,。

對原有的接頭之類,,如能巧妙利用,幾乎不再改變設(shè)計,,便可安裝錐形隔膜止回閥,。如小口徑止回閥組裝在各家庭的水表上,以防止上水道系統(tǒng)倒流,,其試驗研究接近于實用階段,。作為氣體值得關(guān)注的實例是應(yīng)用在粉體壓送系統(tǒng)上。

粉體壓送系統(tǒng),,就是用壓縮空氣輸送水泥等粉塵類介質(zhì)的系統(tǒng),。為防止粉粒體倒流進壓縮機,必須安裝止回閥,。此類工況,,以前選用升降式和旋啟式止回閥時,因為需要依靠產(chǎn)生倒流而使閥門關(guān)閉,,所以不能避免粉塵倒流進壓縮機,。因此,不僅壓縮機會遭受損害,,而且止回閥也只有幾個月的壽命,。

換用錐形隔膜止回閥后,可有效改善上述缺陷,, 基本能滿足此類系統(tǒng)需求,。

(4)褶皺的環(huán)狀橡膠隔膜止回閥

圖6-48所示的止回閥采用了褶皺的環(huán)狀橡膠隔

 

 

膜作為關(guān)閉件。當(dāng)閥門關(guān)閉時,,褶皺上的唇形膜片關(guān)閉了流道的中心孔,,順流時褶皺膜張開,唇形膜片從閥座上縮回,。由于在閥門開啟時,,隔膜受彈性張力, 并且閥門從全開到關(guān)閉時唇形膜片的行程很短,,因此隔膜式止回閥的關(guān)閉速度極快,。該閥門很適用于流量變化較大的工況,但這種閥門的壓差不能超過lObar (1451bf/in2),zui高工作溫度約74°C (158 °F)0

①彈性套管隔膜止回閥圖6-49中所示為彈性套管隔膜止回閥的關(guān)閉件,,含有撓性套管,,且在其中的一端被壓平。介質(zhì)正向流動時,,套管的扁平端張開,,而當(dāng)介質(zhì)倒流時,套管的扁平端閉合,。

套管由大量不同的彈性體制成,,且外部用于汽車輪胎結(jié)構(gòu)的用類似的尼龍纖維加固,。套管內(nèi)部較軟, 能夠固定住固體,。因此閥門就特別適合在攜帶固體或在包含泥漿的介質(zhì)中使用,。

彈性套管隔膜止回閥,用于磨損性的漿液,、污水,、泥漿和其他“難以對付”的介質(zhì),該閥門的核心是由纖維加強的合成橡膠止回套管,,它可以一直保持流阻zui小,。正向壓力自動開啟閥門,反向壓力使閥門關(guān)閉,。

 

②堰式隔膜式止回閥圖6-50所示是帶襯里的堰式隔膜式止回閥,,其結(jié)構(gòu)與堰式隔膜內(nèi)置的橡膠止回套管,使因持續(xù)控制磨損性泥漿所造成的對閥門的磨損和侵蝕降至zui小,。該止回閥沒有諸如搖桿,、閥瓣、金屬閥座等機械零件,,這些零件容易造成閥門腐蝕,、開關(guān)不靈或無法開關(guān)。*的橡膠止回套管可以在介質(zhì)含大量顆粒的場合正常密封,, 該閥門靜音操作,,無振顫。

 

該閥門內(nèi)置支架以提高管中隔膜止回閥的額定背壓,。支架采用碳鋼或不銹鋼焊接件,,至于殼體內(nèi),支撐橡膠止回套筒的拱起部分,。

性能特點:

a. 耐磨且防止倒流,。

b. 可在顆粒介質(zhì)條件下正常關(guān)閉。

c. 沒有鏈接和閥座活動不靈或卡死免維護設(shè)計,。 

d. 可在任何位置安裝,。

e. 靜音、無撞擊,、消除振動,。 

來源:上海自動化儀表銷售網(wǎng)(www.40017.net)

來源:http://www.40017.net/info/jishu_85fcd67a9ad2ebf0.html

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