關(guān)于可緩流閥門(mén)的研究

朱小鋼

摘 要：本文研究了一種可緩流的閥門(mén)，閥體內(nèi)部通過(guò)加設(shè)的閥芯與固定閥座固定連接，且閥體和固定閥座之間無(wú)縫連接，固定閥座的兩端分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)口的內(nèi)部由外向內(nèi)依次加設(shè)有初次緩流裝置、三次緩流裝置和清潔裝置，初次緩流裝置的內(nèi)部設(shè)置有二次緩流裝置，所述三次緩流裝置包括漏斗形外通管，漏斗形外通管的進(jìn)口處無(wú)縫連接有漏斗形內(nèi)通管。這種閥門(mén)通過(guò)設(shè)置初次緩流裝置進(jìn)行初步緩流，初次緩流裝置內(nèi)部的二次緩流裝置對(duì)水流進(jìn)行二次緩流，最后通過(guò)三次緩流裝置進(jìn)行最后的緩流，采用多元緩流裝置對(duì)閥門(mén)里的水流進(jìn)行緩流處理，從而達(dá)到高效緩流的效果，防止閥門(mén)損壞。

關(guān)鍵詞：閥門(mén);可緩流閥門(mén);輸送系統(tǒng);控制

引言

閥門(mén)是流體輸送系統(tǒng)中的控制部件，具有截止、調(diào)節(jié)、導(dǎo)流、防止逆流、穩(wěn)壓、分流或溢流泄壓等功能。而調(diào)節(jié)閥是生活或工業(yè)上常用的，但現(xiàn)在的調(diào)節(jié)閥在使用時(shí)由于水流流速過(guò)快的原因，常常會(huì)損壞調(diào)節(jié)閥，因此本文對(duì)一種可緩流的閥門(mén)進(jìn)行研究，來(lái)解決以上的問(wèn)題。

一、閥門(mén)及其分類

閥門(mén)是管路流體輸送系統(tǒng)中控制部件，用來(lái)改變通路斷面和介質(zhì)流動(dòng)方向，具有導(dǎo)流、截止、節(jié)流、止回、分流或溢流卸壓等功能。用于流體控制的閥門(mén)，從最簡(jiǎn)單的截止閥到極為復(fù)雜的自控系統(tǒng)中所用的各種閥門(mén)，其品種和規(guī)格繁多， 閥門(mén)的公稱通徑從極微小的儀表閥大至通徑達(dá)10m的工業(yè)管路用閥[1]。可用于控制水、蒸汽、油品、氣體、泥漿、各種腐蝕性介質(zhì)、液態(tài)金屬和放射性流體等各種類型流體地流動(dòng) ，閥門(mén)的工作壓力可以從0.0013MPa到1000MPa 的超高壓，工作溫度可以c-270℃的超低溫到1430℃的高溫。

閥門(mén)的控制可采用多種傳動(dòng)方式， 如手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、氣動(dòng)、渦輪、電磁動(dòng)、電磁液動(dòng)、電液動(dòng)、氣液動(dòng)、正齒輪、傘齒輪驅(qū)動(dòng)等;可以在壓力、溫度或其它形式傳感信號(hào)的作用下， 按預(yù)定的要求動(dòng)作，或者不依賴傳感信號(hào)而進(jìn)行簡(jiǎn)單的開(kāi)啟或關(guān)閉，閥門(mén)依靠驅(qū)動(dòng)或自動(dòng)機(jī)構(gòu)使啟閉件作升降、滑移、旋擺或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 從而改變其流道面積的大小以實(shí)現(xiàn)其控制功能。

（一）關(guān)斷閥

這類閥門(mén)是起開(kāi)閉作用的。常設(shè)于冷、熱源進(jìn)、出口，設(shè)備進(jìn)、出口，管路分支線（包括立管）上，也可用作放水閥和放氣閥。常見(jiàn)的關(guān)斷閥有閘閥、截止閥、球閥和蝶閥等。閘閥可分為明桿和暗桿、單閘板與雙閘板、楔形閘板與平行閘板等[2]。閘閥關(guān)閉嚴(yán)密性不好，大直徑閘閥開(kāi)啟困難;沿水流方向閥體尺寸小，流動(dòng)阻力小，閘閥公稱直徑跨度大。截止閥按介質(zhì)流向分直通式、直角式和直流式三種，有明桿和暗桿之分。截止閥的關(guān)閉嚴(yán)密性較閘閥好，閥體長(zhǎng)，流動(dòng)阻力大，最大公稱直徑為DN200。球閥的閥芯為開(kāi)孔的圓球。板動(dòng)閥桿使球體開(kāi)孔正對(duì)管道軸線時(shí)為全開(kāi)，轉(zhuǎn)90°為全閉。球閥有一定的調(diào)節(jié)性能，關(guān)閉較嚴(yán)密。蝶閥的閥芯為圓形閥板，它可沿垂直管道軸線的立軸轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)閥板平面與管子軸線一致時(shí)，為全開(kāi);閘板平面與管子軸線垂直時(shí)，為全閉。蝶閥閥體長(zhǎng)度小，流動(dòng)阻力小，比閘閥和截止閥價(jià)格高。

（二）止回閥

這類閥門(mén)用于防止介質(zhì)倒流，利用流體自身的動(dòng)能自行開(kāi)啟，反向流動(dòng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。常設(shè)于水泵的出口、疏水器出口以及其他不允許流體反向流動(dòng)的地方。止回閥分旋啟式、升降式和對(duì)夾式三種。對(duì)于旋啟式止回閥，流體只能從左向右流動(dòng)時(shí)，反向流動(dòng)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。對(duì)于升降式止回閥，流體從左向右流動(dòng)時(shí)，閥芯抬起，形成通路，反向流動(dòng)時(shí)閥芯被壓緊到閥座上而被關(guān)閉。對(duì)于對(duì)夾式止回閥，流體從左向右流動(dòng)時(shí)，閥芯被開(kāi)啟，形成通路，反向流動(dòng)時(shí)閥芯被壓緊到閥座上而被關(guān)閉，對(duì)夾式止回閥可多位安裝、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。

（三）調(diào)節(jié)閥

閥門(mén)前后壓差一定，普通閥門(mén)的開(kāi)度在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，其流量變化不大，而到某一開(kāi)度時(shí)，流量急劇變化，即調(diào)節(jié)性能不佳。調(diào)節(jié)閥可以按照信號(hào)的方向和大小，改變閥芯行程來(lái)改變閥門(mén)的阻力數(shù)，從而達(dá)到調(diào)節(jié)流量目的的閥門(mén)。調(diào)節(jié)閥分手動(dòng)調(diào)節(jié)閥和自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，而手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)節(jié)閥又分許多種類，其調(diào)節(jié)性能也是不同的。自動(dòng)調(diào)節(jié)閥有自力式流量調(diào)節(jié)閥和自力式壓差調(diào)節(jié)閥等。[3]

（四）真空類

真空類包括真空球閥、真空擋板閥、真空充氣閥、氣動(dòng)真空閥等。其作用是在真空系統(tǒng)中，用來(lái)改變氣流方向，調(diào)節(jié)氣流量大小，切斷或接通管路的真空系統(tǒng)元件稱為真空閥門(mén)。

二、可緩流閥門(mén)的設(shè)計(jì)

如圖1，一種可緩流的閥門(mén)，包括閥體，包括閥體1，閥體1的內(nèi)部通過(guò)加設(shè)的閥芯3與固定閥座2固定連接，且閥體1和固定閥座2之間無(wú)縫連接，固定閥座2的兩端分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口8和出水口9，進(jìn)水口8和出水口9相適配，出水口9的內(nèi)部由內(nèi)而外依次固定安裝有清潔裝置6、三次緩流裝置5和初次緩流裝置4，進(jìn)水口8的內(nèi)部由外向內(nèi)依次加設(shè)有初次緩流裝置4、三次緩流裝置5和清潔裝置6，初次緩流裝置4包括凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43，凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43的內(nèi)腔均加裝有二次緩流裝置，凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43由外而內(nèi)依次分布在進(jìn)水口8的內(nèi)部，且凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43均以進(jìn)水口8橫向中心軸對(duì)稱分布在進(jìn)水口8內(nèi)部的上端和下端，凸塊一41的高度小于凸塊三43的高度，凸塊三43的高度小于凸塊二42的高度，凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43的表面均開(kāi)設(shè)有通孔，通過(guò)凸塊一41、凸塊二42和凸塊三43之間的有序排列，進(jìn)行初步緩流，清潔裝置6包括槳葉61，槳葉61的轉(zhuǎn)軸貫穿支撐板62的中部與刮板63轉(zhuǎn)動(dòng)連接，支撐板62的兩端分別固定安裝在進(jìn)水口8內(nèi)腔的頂部和底部，刮板63的圓錐曲率與進(jìn)水口8內(nèi)腔的圓錐曲率相適配，初次緩流裝置4的內(nèi)部設(shè)置有二次緩流裝置，二次緩流裝置包括鎖鏈，鎖鏈的一端固定安裝在初次緩流裝置4內(nèi)腔的頂部，鎖鏈的另一端通過(guò)固定塊與圓形板固定連接，圓形板的下方且在初次緩流裝置4的內(nèi)部固定加設(shè)有井字形網(wǎng)板。三次緩流裝置包括漏斗形外通管，漏斗形外通管的進(jìn)口處無(wú)縫連接有漏斗形內(nèi)通管，漏斗形外通管的出口處加設(shè)有緩流板，緩流板的表面開(kāi)設(shè)多個(gè)通孔，減緩水速更加顯著，漏斗形內(nèi)通管的內(nèi)部通過(guò)支架固定安裝有波浪形隔網(wǎng)，

波浪形隔網(wǎng)和緩流板之間且在漏斗形外通管的內(nèi)部彈性連接有彈簧，彈簧的一端彈性連接有擋板，擋板和彈簧均以漏斗形內(nèi)通管的橫向中心軸對(duì)稱分布在漏斗形外通管的上端和下端。

三、可緩流閥門(mén)的運(yùn)行原理

工作原理：水流從進(jìn)水口進(jìn)入，依次流經(jīng)初次緩流裝置、二次緩流裝置和三次緩流裝置，通過(guò)凸塊一、凸塊二和凸塊三之間有序的排列，實(shí)現(xiàn)初步緩流;水流經(jīng)過(guò)凸塊一、凸塊二和凸塊三流入到凸塊一、凸塊二和凸塊三內(nèi)部的二次緩流裝置內(nèi)進(jìn)行二次緩流，水流進(jìn)入時(shí)鎖鏈?zhǔn)艿經(jīng)_力從而帶動(dòng)圓形板擺動(dòng)對(duì)水流造成減緩效應(yīng)，同時(shí)井字形網(wǎng)板也對(duì)水流進(jìn)行阻擋，減緩水速;當(dāng)水流進(jìn)過(guò)三次緩流裝置時(shí)，漏斗形內(nèi)通管內(nèi)的波浪形隔網(wǎng)受到?jīng)_力進(jìn)行擺動(dòng)從而減緩水速，從漏斗形內(nèi)通管進(jìn)入到漏斗形外通管內(nèi)，擋板受到水的壓力向下壓縮彈簧，壓縮到極限時(shí)彈簧反彈，從而減緩水速，最后通過(guò)緩流板進(jìn)行最終緩流，多次緩流處理，從而達(dá)到高效緩流的目的。

結(jié)語(yǔ)：這種可緩流的閥門(mén)通過(guò)設(shè)置初次緩流裝置進(jìn)行初步緩流，初次緩流裝置內(nèi)部的二次緩流裝置對(duì)水流進(jìn)行二次緩流，最后通過(guò)三次緩流裝置進(jìn)行最后的緩流，采用多元緩流裝置對(duì)閥門(mén)里的水流進(jìn)行緩流處理，從而達(dá)到高效緩流的效果，防止閥門(mén)損壞。通過(guò)設(shè)置清潔裝置，水流帶動(dòng)槳葉旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)刮板對(duì)進(jìn)出水口的內(nèi)壁進(jìn)行刮除，防止長(zhǎng)時(shí)間使用后閥門(mén)內(nèi)壁長(zhǎng)出青苔等雜質(zhì)，增加閥門(mén)的使用壽命，采用純機(jī)械設(shè)計(jì)，自動(dòng)清潔，合理利用資源的同時(shí)也節(jié)約了資源。

參考文獻(xiàn)：

[1]基于機(jī)械構(gòu)建的自動(dòng)控制閥門(mén)研究[J]. 孫東升. 機(jī)電信息. 2014（12）

[2]純機(jī)械自動(dòng)控制閥門(mén)的設(shè)計(jì)及控制原理探討[J]. 張定三. 決策探索（中）. 2017（10）

[3]基于閥蓋溫度的往復(fù)壓縮機(jī)氣閥故障智能預(yù)警技術(shù)研究[J]. 劉江，張恩貴. 壓縮機(jī)技術(shù). 2021（02）