往復式低溫液體泵排出閥型式的探討

往復式低溫液體泵排出閥型式的探討

往復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備，以其結構簡單、運轉平穩可靠、安全經濟、轉速較低等特性深受用戶的青睞。往復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泵使用效果的重要因素之一。

閥的基本要求有

(1)在關閉時有良好的密封性，沒有液體串漏。

(2)閥的開啟和關閉動作，要與活塞的運動協調一致，否則由于閥的滯后現象而引起低溫液體的泄漏，使泵的容積效率降低。

(3)要求閥平穩地工作，特別是閥關閉時，沒有嚴重的撞擊現象，導向要靈活，不得有卡住現象。

(4)低溫液體流經閥時，其阻力損失要小。

(5)結構簡單，加工工藝性要好，檢修方便。(6)要有足夠的強度和剛度，耐磨性要好，使用壽命要長。

閥門的運動規律

根據閥板上下力的平衡及流體力學的伯努力方程和流體流經閥隙(小孔)時流量公式，可得出閥升程hv，速度V和加速度a與轉角Φ的關系。

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

閥的種類及結構型式

排出閥的型式有許多，如平板閥、環狀閥、錐形閥、球面閥等，但其開啟和關閉的力，都是依靠 閥前后的液體壓力差來進行的。現就兩種典型的結構形式作個比較。

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，兩者撞擊產生的碰撞力較大，閥門壽命較短，需要經常對研閥桿閥座。 圖3用的閥芯材料為聚四氟乙烯，閥座材料為黃銅， 兩者撞擊產生的碰力較小，閥門壽命較長，且其結構簡單，維修起來方便。實踐證明，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，成本也遠遠低于前者。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關閉，因低壓力狀態下壓力差值偏小，又無彈簧力推動閥門及時動作，經常會造成壓力打 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的泵可采用后者結構簡單的排液閥，可以帶來明顯的經濟效益。 通常在設計上兩者可設計成有互換性的安裝，根據 實際情況選用。

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