往复泵新型旋翼阀组设计与试验.pdf

第49卷第6期
2012年12月
PROCESS EQUIPMENT& PIPING
Dec.2012
往复泵新型旋翼阀组设计与试验
王克宇,陈礼,于智2
(1.重庆医药设计院,重庆400042;2.重庆水泵厂有限责任公司,重庆400033
摘要:往复泵组在运行中常常因阀盘与阀座的密封面出现局部沟槽,爭致物料回流、性能陡降而失
效,在采取调整润组材质及硬度等理化性能和改进闲组结构等解决方案基础上,通过采用旋異阀使通常
只能沿轴向上下启闭的阀盘产生旋转,改变密封面局部区域因脉冲应力产生疲劳破坏的初始条件,从而
延长阀组的使用寿命
关键词:往复泵;组;设计;试验
中图分类号:TQ050.2:TH38
文献标识码
文章编号:1009-3281(2012)06-0040-003
往复泵阀组的使用寿命直接影响泵机组的连续
运行周期,阀组损坏的一般特征是密封面出现凹坑或
沟槽(如图1),而应用于石化行业输送甲醇等高压
强渗透性有毒介质以及湿法冶金行业输送硫酸镍等
高磨蚀性矿浆料的往复泵阀组,有时在阀盘与阀座的
密封面会出现局部沟槽,阀组密封面一旦出现凹坑或
沟槽将导致物料回流、性能陡降而失效
事
阀组密封面出现局部沟槽现象的破坏机理比较
复杂,有可能是因阀隙的高压溢流对密封面形成局部
冲刷或汽蚀破坏,也有可能是滞留在密封面上的高
硬度固体颗粒在阀与阀座不断撞击下嵌人密封面
图1密封面己损坏的阀组
而形成磨蚀或冲击破坏。解决往复泵阀组的使用寿
命问题一般通过两种途径:一是调整阀组材质及硬
旋翼阀组工作原理与结构形式
度等理化性能,提高其耐蚀性和耐磨性;二是优化1.1旋翼阀组工作原理
阀组结构,通过调整阀盘升程来限制阀隙最大流速
往复泵的盘状阀一般通过导向筋对阀盘上下启
或按满足阅组无冲击条件改进阅组结构。但上述解决闭进行导向控制,当阀盘下部介质压力足以克服阀质
方案往往受泵结构和运行条件限制,其改进效果具有量和弹簧载荷时,阀就打开。相反,阅盘回落关时
不确定性0,特别对于解决密封面出现局部沟槽现必须与阀座形成有效密封以阻止介质回流和减少压
象往往效果不明显。
力损失。导向筋在确保通流阻力尽可能小的前提下
经分析,阀组密封面局部沟慒的形成必然经历通常在设计时仅考虑合适的导向长度以及与阀座的
由点到面的扩展过程。在采用前面叙述的解决方法基间隙,邸确保阀盘能够上下启闭顺畅,防止出现卡阻
础上,可考虑使通常只能沿轴向上下运动启闭的阀盘现象,到
产生旋转运动,通过阀盘与阕座沿圆周方向的不断错
旋翼阀组在满足常规型阅组基本功能基础上,
,改变密封面局部区域因脉冲应力产生疲劳破坏的
初始条件,从而防止或减缓密封面的局部沟槽现象,
收稿日期:2012-09-19
作者简介:王克宇(1961-),女,重庆市人,高级工程师。主
延长往复泉阀组的使用寿侖。
要从事化工医药设备设计与相关技术工作。
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王克字,等,往复泵新型旋翼洶组设计与试验
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通过将导向筋设计成类似翼型的结构形状,当液体通
B向
过导向筋时形成对翼型的绕流,在导向筋两面产生沿
又密封面
圆周方向的压力差,从而使阀盘上下启闭的同时发生
旋转。
导向筋
1.2常规型阀组的结构形式
常规型阀组沿径向呈射线状均布3-4条导向筋
B
(如图2)。当输送介质通过导向筋时,导向筋两面不
图4轴向斜面旋翼阀组
能形成沿圆周方向的压力差,导致阀盘只沿轴向上下
启闭运动。当阀密封面局部区域因脉冲应力产生疲劳
密封面
B间
破坏的初始条件或者高硬度固体颗粒滞留在密封面
上时,由于阀盘自身无法旋转运动,阀密封面的点状
导向筋
损伤逐渐扩展成沟槽并越来越严重,使阀失去密封性
而无法继续使用。
B
B向
图5切向孔旋翼阀组
密封面
2旋翼阀组试验
导向筋
利用一台JZ型计量泵进行一组常规型阀与三组
旋翼阀的对比试验,测试旋翼阀的转速和不同导向筋
结构形状对泵流量等性能参数的影响。
图2常规型阀组
2.1试验泵装置
3径向曲面旋翼阀组的结构形式
试验泵以清水为输送介质,一组常规型阀与
径向曲面旋翼阀组设有三条圆弧形“叶片”作组旋翼阀共用同一阀座。为观察旋翼阀上下启闭时所
为导向筋,导向筋轴向与阀的轴线平行呈直线,导向产生的旋转现象,特制有机玻璃阌套并在旋翼阀盘上
筋径向则呈同向圆弧形均布(如图3)。
标注红色标记,通过红色标记的位置变化估算旋翼阀
的转速(如图6)
B向
密封面
导向筋
限位器
弹簧
旋转阀
阀座
图3径向曲面旋翼阀组
1.4轴向斜面旋翼阀组的结构形式
轴向斜面旋翼阀组设有三条轴向直线形倾斜“叶
有机玻璃阀套
片”作为导向筋,导向筋轴向与漍的轴线非平行,呈
阀盖
a=65°~75°角度的直线或弧线形,导向筋径向亦呈直
线或弧线形均布(如图4)。
1.5切向孔旋翼阀组的结构形式
N1?N
切向孔旋翼阀组的导向部分为圆杜形,中部为
锥形空心,在靠近阀的密封面下方设有三个切向均布
图6试验泵结构
的过流孔,介质通过切向过流孔由锥形空心向外流出2.2阀组对比试验结果
(如图5)。
阀组对比试验结果见表1。