往復(fù)式低溫液體泵排出閥型式的探討

往復(fù)式低溫液體泵排出閥型式的探討

往復(fù)式低溫液體泵是將低溫液體(如液氧、液氮、液氬)增壓充瓶或管道輸送到用氧處的低溫設(shè)備，以其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、安全經(jīng)濟(jì)、轉(zhuǎn)速較低等特性深受用戶的青睞。往復(fù)泵中的吸人閥和排出閥是其核心所在，因此排出閥的使用壽命是影響往復(fù)泵使用效果的重要因素之一。

閥的基本要求有

(1)在關(guān)閉時(shí)有良好的密封性，沒有液體串漏。

(2)閥的開啟和關(guān)閉動作，要與活塞的運(yùn)動協(xié)調(diào)一致，否則由于閥的滯后現(xiàn)象而引起低溫液體的泄漏，使泵的容積效率降低。

(3)要求閥平穩(wěn)地工作，特別是閥關(guān)閉時(shí)，沒有嚴(yán)重的撞擊現(xiàn)象，導(dǎo)向要靈活，不得有卡住現(xiàn)象。

(4)低溫液體流經(jīng)閥時(shí)，其阻力損失要小。

(5)結(jié)構(gòu)簡單，加工工藝性要好，檢修方便。(6)要有足夠的強(qiáng)度和剛度，耐磨性要好，使用壽命要長。

閥門的運(yùn)動規(guī)律

根據(jù)閥板上下力的平衡及流體力學(xué)的伯努力方程和流體流經(jīng)閥隙(小孔)時(shí)流量公式，可得出閥升程hv，速度V和加速度a與轉(zhuǎn)角Φ的關(guān)系。

可見，在轉(zhuǎn)角Φ等于0到π／2范圍內(nèi)，閥的速度為正值，而加速度為負(fù)值。閥上升時(shí)，是一種減速運(yùn)動。在Φ等于π／2到π范圍內(nèi)，閥瓣下降，閥的速度為負(fù)值，而加速度也為負(fù)值，說明閥瓣落下時(shí)是一種增速運(yùn)動，這會加強(qiáng)對閥座的沖擊。由于實(shí)際上閥在工作時(shí)是不斷運(yùn)動的，存在一種魏斯特法爾現(xiàn)象，在排出行程開始的瞬間，閥并未升起，經(jīng)過一滯后角后，閥才開始動作，較活塞滯后，在排出行程終了的瞬間，閥尚未關(guān)閉，停留在升程為hmax的高度，經(jīng)過一滯后角后，閥才關(guān)閉。

閥的種類及結(jié)構(gòu)型式

排出閥的型式有許多，如平板閥、環(huán)狀閥、錐形閥、球面閥等，但其開啟和關(guān)閉的力，都是依靠 閥前后的液體壓力差來進(jìn)行的?，F(xiàn)就兩種典型的結(jié)構(gòu)形式作個(gè)比較。

帶彈簧的平板閥，一般閥桿選用材料 為不銹鋼而閥座材料選用黃銅，兩者撞擊產(chǎn)生的碰撞力較大，閥門壽命較短，需要經(jīng)常對研閥桿閥座。 圖3用的閥芯材料為聚四氟乙烯，閥座材料為黃銅， 兩者撞擊產(chǎn)生的碰力較小，閥門壽命較長，且其結(jié)構(gòu)簡單，維修起來方便。實(shí)踐證明，在大流量、高壓力的情況下，后者使用效果好于前者，充瓶的壓力越高，反向壓力越大，閥門越易封死。后者作為易損件，成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前者。但是在小流量、低壓力的 情況下，后者使用效果欠佳。閥的工作滯后性使得閥門不能及時(shí)關(guān)閉，因低壓力狀態(tài)下壓力差值偏小，又無彈簧力推動閥門及時(shí)動作，經(jīng)常會造成壓力打 不上的情況。一般說來，流量低于150L／h的泵宜 采用前種排液閥，而流量大于150 L／h的泵可采用后者結(jié)構(gòu)簡單的排液閥，可以帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 通常在設(shè)計(jì)上兩者可設(shè)計(jì)成有互換性的安裝，根據(jù) 實(shí)際情況選用。

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