真空破壞閥設(shè)計(jì)原理

真空破壞閥又稱真空破壞器，現(xiàn)有的真空破壞閥分為氣壓式、電動(dòng)式和機(jī)械式三大類氣壓式真空破壞閥由于需要專門的氣源和直流設(shè)備已逐步淘汰，電動(dòng)式真空破壞閥由于需要同水泵通電及斷電一旦出現(xiàn)非事故的停電，此閥就能自動(dòng)馬上打開，破壞虹吸截?cái)嗨鞣乐顾鞯构鄷?huì)產(chǎn)生主機(jī)葉輪飛揚(yáng)的事件，由于還設(shè)有手動(dòng)開閥、關(guān)閥的裝置人工操作方便、安全系數(shù)大。但由于此閥耗電且一旦其電路發(fā)生故障即失效所以也沒有得到市場的認(rèn)可。普通吸排氣閥也具有在系統(tǒng)形成真空時(shí)開啟往系統(tǒng)加氣功能但其往往在系統(tǒng)正壓作用下越關(guān)越嚴(yán)致使開閥力增大。在系統(tǒng)形成真空時(shí)不能迅速開啟導(dǎo)致系統(tǒng)因真空壓力而損壞。因此需對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)一種在系統(tǒng)形成真空時(shí)可迅速開啟閥座向系統(tǒng)加氣的真空破壞閥。

真空破壞閥是水輪機(jī)上經(jīng)常用到的補(bǔ)氣部件主要用于主軸中心孔補(bǔ)氣和轉(zhuǎn)輪上腔的補(bǔ)氣真空破壞閥應(yīng)用于主軸中心孔補(bǔ)氣。當(dāng)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由于緊急事故關(guān)閉時(shí)由于水流的慣性和轉(zhuǎn)輪的水泵作用轉(zhuǎn)輪室會(huì)產(chǎn)生較高真空引起尾水反沖產(chǎn)生很大的沖擊力或出現(xiàn)抬機(jī)現(xiàn)象，真空破壞閥在此時(shí)補(bǔ)入空氣破壞真空。減少有害的沖擊力或抬機(jī)現(xiàn)象對(duì)機(jī)組起到很好的保護(hù)作用。在正常工況也通過主軸中心孔對(duì)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行補(bǔ)氣保證轉(zhuǎn)輪的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1、真空破壞閥設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理

真空破壞閥是單向補(bǔ)氣閥依靠壓縮彈簧預(yù)緊來關(guān)閉閥門并輔以橡膠密封條進(jìn)行密封。當(dāng)內(nèi)腔達(dá)到一定真空度產(chǎn)生真空負(fù)壓力，推動(dòng)閥門逐漸打開進(jìn)行補(bǔ)氣。閥門的恢復(fù)依靠彈簧推力。在設(shè)備內(nèi)形成真空，易對(duì)設(shè)備及系統(tǒng)中某些元件造成損壞，該閥在設(shè)備內(nèi)真空達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，自動(dòng)打開，導(dǎo)入空氣，消除設(shè)備內(nèi)真空，從而對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)起到保護(hù)作用，在設(shè)備正常工作時(shí)，它關(guān)閉嚴(yán)密，不允許有流體泄漏，也可將真空控制在一定范圍，當(dāng)真空壓力上升至某一數(shù)值時(shí)會(huì)自動(dòng)打開導(dǎo)入空氣，真空下降至某一數(shù)值時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉導(dǎo)氣口使真空控制在一定的范圍。

真空破壞閥設(shè)計(jì)原理技術(shù)參考：

1：大工作壓力：2.5mpa

2：工作溫度： 0-280℃

3：工作介質(zhì)：蒸汽或水

4： 連接方式：英制螺紋；gb法蘭。

2、真空破壞閥設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)

真空破壞閥包括閥體，閥體上端設(shè)有進(jìn)氣口閥體下端設(shè)有出氣口，在閥體內(nèi)裝設(shè)有相互配合閥座和閥瓣其特征在于：閥瓣通過閥瓣臂與閥體連接，閥體通過連接臂連接有重錘閥瓣臂和連接臂具有共同的支點(diǎn)，支點(diǎn)設(shè)置在閥體上閥瓣通過閥瓣臂與設(shè)置在閥體上的閥軸固定連接，閥軸與閥體旋轉(zhuǎn)連接、閥軸通過連接臂與重錘固定連接。閥瓣通過閥瓣臂與設(shè)置在閥體上的閥軸旋轉(zhuǎn)連接、閥瓣臂通過連接臂與重錘固定連接。

在正常情況下重錘的重力力矩與閥體的內(nèi)部壓力作用大于閥瓣重力的作用閥瓣在閥座上保持關(guān)閉狀態(tài)；而且還具有自密封功能，即閥體內(nèi)部壓力越大閥瓣的關(guān)閉越嚴(yán)。當(dāng)系統(tǒng)停泵或緊急事故如停電時(shí)管線中的水流在自身動(dòng)能、勢能以及管線高程作用下流動(dòng)，在管線拐點(diǎn)位置因流速不均形成管線負(fù)壓。當(dāng)管道或閥體內(nèi)部里的壓力降低到某一點(diǎn)時(shí)閥瓣上的大氣壓力會(huì)打破了杠桿上的力矩平衡則閥瓣會(huì)旋轉(zhuǎn)打開，大氣隨之通過閥體的進(jìn)氣口進(jìn)入閥體內(nèi)部彌補(bǔ)真空以確保系統(tǒng)免受真空壓力的損害。當(dāng)閥體內(nèi)部壓力恢復(fù)正常后閥瓣又在重錘的重力作用下自動(dòng)關(guān)閉。結(jié)構(gòu)簡單設(shè)計(jì)合理是一種在系統(tǒng)內(nèi)形成真空時(shí)可迅速開啟閥座向系統(tǒng)加氣的真空破壞閥。設(shè)計(jì)真空破壞閥需要考慮以下幾點(diǎn)：

(1)補(bǔ)氣量要滿足需要根據(jù)計(jì)算得出機(jī)組需要的補(bǔ)氣量，根據(jù)空氣平均流速，計(jì)算出通流面積選擇相應(yīng)的閥口直徑；其次是設(shè)計(jì)補(bǔ)氣閥行程，保證大開度的時(shí)候，滿足需要的補(bǔ)氣量。

(2)補(bǔ)氣閥閥體的結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度問題設(shè)計(jì)的各部件必須滿足狀況的剛強(qiáng)度要求。

(3)彈簧的選擇計(jì)算、彈簧的彈性剛度直接決定真空破壞閥是否滿足設(shè)計(jì)要求。

3、真空破壞閥設(shè)計(jì)原理改進(jìn)前存在的問題

現(xiàn)在真空破壞閥的應(yīng)用越來越普遍幾乎所有的混流水輪機(jī)都設(shè)有中心孔補(bǔ)氣裝置，孫氣裝置必須有真空破壞閥(空氣閥)。新機(jī)組對(duì)于真空破壞閥的要求也越來越高以前設(shè)計(jì)使用過的真空破壞閥已經(jīng)不能滿足要求。以前的真空破壞閥結(jié)構(gòu)雖然簡單實(shí)用但存在很多的問題具體有以下幾點(diǎn)：

（1）密封效果不好經(jīng)常漏水。密封處雖然也設(shè)有橡膠密封，但采用簡狀橡膠密封，密封時(shí)容易造成漏水。

（2）閥門動(dòng)作頻繁彈簧很容易損壞。由于經(jīng)常需要補(bǔ)氣，真空破壞閥開關(guān)頻繁，彈簧振動(dòng)和磨損大，彈簧易疲勞，致使彈簧使用壽命縮短需要經(jīng)常更換。

（3）閥軸導(dǎo)向瓦為單支點(diǎn)，閥門動(dòng)作擺動(dòng)大。閥門導(dǎo)向軸瓦在中問，閥門關(guān)閉時(shí)受氣流和水流的影響，會(huì)有側(cè)向力產(chǎn)生偏磨損壞軸瓦。

（4）簧的材質(zhì)問題。過去彈簧使用的普通的彈簧鋼絲剛性好但韌性不足，而閥門需要頻繁動(dòng)作，選用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼絲比較合適會(huì)更加耐用。

4、真空破壞閥設(shè)計(jì)原理改進(jìn)的方案

新機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)以上問題進(jìn)行了改進(jìn)：

（1）改變密封形式。將原密封結(jié)構(gòu)改為斜面橡膠密封，在金屬斜面鋪焊不銹鋼，提高了橡膠密封的封水效果延長橡膠密封的使用壽命。

（2）增加閥軸上部導(dǎo)向瓦。在彈簧外罩上端增加導(dǎo)向瓦，避免導(dǎo)向瓦發(fā)生偏磨，使閥軸垂直動(dòng)作更準(zhǔn)確，保證密封接觸位置準(zhǔn)確，減小側(cè)偏漏水。

（3）增加彈簧保護(hù)措施。將可拆卸的彈簧密封罩密封，并注滿機(jī)油，使彈簧與潮濕空氣隔絕。同時(shí)機(jī)油在彈簧頻繁運(yùn)作時(shí)還能起到很好的緩沖作用，減緩彈簧的疲勞延長其使用壽命。

　水泵停機(jī)時(shí)，控制氣源三位二通電磁閥也要同步工作，把電磁閥轉(zhuǎn)換到連接壓縮空氣位，此時(shí)壓縮空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，推動(dòng)氣缸的活塞上升，升到頂部觸動(dòng)行程開關(guān)，給控制室信號(hào)，此時(shí)真空破壞閥已經(jīng)打開，停止電磁閥供氣電路，由于管道內(nèi)負(fù)壓作用，大氣通過吸氣網(wǎng)急速涌入閥體—破壞虹吸—實(shí)現(xiàn)分流退水。在水泵啟動(dòng)前，需要關(guān)閉真空破壞閥門，控制氣源三位二通電磁閥轉(zhuǎn)換到連接外大氣位，此時(shí)氣缸內(nèi)的空氣排到外面了，活塞在壓縮彈簧和閥板的自重下，往下壓，閥門關(guān)閉。

真空破壞閥設(shè)計(jì)原理安裝一般注意事項(xiàng)

   　注意一、真空閥必須安裝在容器上方的連接法蘭上，法蘭連接參數(shù)一般按照國標(biāo)gb4216.4標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。注意二、閥門與主管道法蘭之間連接必須加裝密封墊，擰緊螺栓。

　　注意三、閥門安裝方向，手動(dòng)緊急開閥應(yīng)在易于操作的部位，兩邊不能有障礙物。

　　注意四、安裝完畢后應(yīng)去掉真空閥的的防塵蓋。

真空破壞閥設(shè)計(jì)原理維修和保養(yǎng)：

  為了確定真空破壞閥的性能達(dá)到設(shè)計(jì)和使用需求、應(yīng)每隔6個(gè)月檢查和保養(yǎng)。

  打開上蓋、檢查負(fù)壓蓋動(dòng)作是否靈活、有無卡阻現(xiàn)象或變形、重新安裝壓力蓋時(shí)、要保證接觸面的嚴(yán)密、導(dǎo)桿的靈活、操作壓力是否在正常值。

綜上所述針對(duì)舊結(jié)構(gòu)的不利結(jié)構(gòu)，合理地進(jìn)行改進(jìn)，整體結(jié)構(gòu)并沒有復(fù)雜，但結(jié)構(gòu)更合理和有效使其真正發(fā)揮應(yīng)有的作用。真空破壞閥結(jié)構(gòu)改進(jìn)后得到不斷發(fā)展。設(shè)計(jì)制造大直徑可達(dá)到400mm，結(jié)構(gòu)雖小作用很大。改進(jìn)后的真空破壞閥密封效果得到提高運(yùn)作平穩(wěn)已經(jīng)在各種直徑的新機(jī)組上應(yīng)用效果良好。