真空破壞閥設(shè)計原理

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，此閥就能自動馬上打開，破壞虹吸截斷水流防止水流倒灌會產(chǎn)生主機(jī)葉輪飛揚的事件，由于還設(shè)有手動開閥、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)形成真空時不能迅速開啟導(dǎo)致系統(tǒng)因真空壓力而損壞。因此需對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計一種在系統(tǒng)形成真空時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)閉時由于水流的慣性和轉(zhuǎn)輪的水泵作用轉(zhuǎn)輪室會產(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轉(zhuǎn)輪進(jìn)行補(bǔ)氣保證轉(zhuǎn)輪的正常運轉(zhuǎn)。

1、真空破壞閥設(shè)計原理設(shè)計原理

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，自動打開，導(dǎo)入空氣，消除設(shè)備內(nèi)真空，從而對設(shè)備和系統(tǒng)起到保護(hù)作用，在設(shè)備正常工作時，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)值時會自動打開導(dǎo)入空氣，真空下降至某一數(shù)值時會自動關(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)計原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)要點

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，支點設(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管線中的水流在自身動能、勢能以及管線高程作用下流動，在管線拐點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時閥瓣上的大氣壓力會打破了杠桿上的力矩平衡則閥瓣會旋轉(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關(guān)閉。結(jié)構(gòu)簡單設(shè)計合理是一種在系統(tǒng)內(nèi)形成真空時可迅速開啟閥座向系統(tǒng)加氣的真空破壞閥。設(shè)計真空破壞閥需要考慮以下幾點：

(1)補(bǔ)氣量要滿足需要根據(jù)計算得出機(jī)組需要的補(bǔ)氣量，根據(jù)空氣平均流速，計算出通流面積選擇相應(yīng)的閥口直徑；其次是設(shè)計補(bǔ)氣閥行程，保證大開度的時候，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)計的各部件必須滿足狀況的剛強(qiáng)度要求。

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

3、真空破壞閥設(shè)計原理改進(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)組對于真空破壞閥的要求也越來越高以前設(shè)計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)雖然簡單實用但存在很多的問題具體有以下幾點：

（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，密封時容易造成漏水。

（2）閥門動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，閥門動作擺動大。閥門導(dǎo)向軸瓦在中問，閥門關(guān)閉時受氣流和水流的影響，會有側(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，而閥門需要頻繁動作，選用優(yōu)質(zhì)彈簧鋼絲比較合適會更加耐用。

4、真空破壞閥設(shè)計原理改進(jìn)的方案

新機(jī)組設(shè)計時針對以上問題進(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。同時機(jī)油在彈簧頻繁運作時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，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，此時壓縮空氣進(jìn)入氣缸內(nèi)，推動氣缸的活塞上升，升到頂部觸動行程開關(guān)，給控制室信號，此時真空破壞閥已經(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—實現(xiàn)分流退水。在水泵啟動前，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)計原理安裝一般注意事項

   　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)計和使用需求、應(yīng)每隔6個月檢查和保養(yǎng)。

  打開上蓋、檢查負(fù)壓蓋動作是否靈活、有無卡阻現(xiàn)象或變形、重新安裝壓力蓋時、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。