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技術文章

關于美國VERSA空氣閥產品結構及工作原理的分析

閱讀:908          發布時間:2020-12-22

    美國VERSA空氣閥是一種用于防止瞬變過程減壓波使管內產生負壓的特殊閥門。它通常裝設在管道正常運行時動水壓力較低,瞬變流動過程中,有可能產生液柱分離的高點位置。當管道內壓力低于大氣壓時吸入空氣,而當管道中壓力上升高于大氣壓時排出空氣。在排氣過程中,當管內液體充滿管道時閥門能夠自動關閉,不允許液體泄入大氣


    美國VERSA空氣閥工作原理
    空氣閥有單口空氣閥和雙口空氣閥兩種。下面以雙口空氣閥為例,介紹其構造及其工作原理。(如右圖)
    水泵起動過程中,閥體內未充滿水時,閥體內的浮球因自重而下落,氣孔均處于開敞狀態。隨著水泵起動工作揚程的升高,管道充水,空氣鬩可自動排除管中的空氣,當閥體內開始充水時,浮球浮起。
    管道及閥體內空氣全部排除,閥體內充滿水;若管中壓力高于大氣壓,浮起的浮球在管中壓力作用下阻塞排氣孔,管中水不會排出閥外。
    水泵在運行過程中,如溶于水中的空氣離析出來,積蓄在空氣閥閥體內,則浮球失去浮力而自動下落。若氣量較少,則小孔的浮球下落進行排氣;若氣量較多,則大孔的浮球下落進行排氣。浮球下落的落差達到管中水壓頂托力與浮球重力相平衡時為止。排氣完畢后,浮球恢復到是閉氣孔的位置。
    事故停泵后,管中壓力降低形成負壓時,盡管閥體內充滿水,但由于閥內壓力低于大氣壓,在大氣壓與管中壓力之差的作用下,浮球下落,進行補氣,補氣過程中,首先大孔的浮球下落,當壓力降低較大時,隨即小孔的浮球下落。因兩個浮球下落時間不同,緩沖了管道中的壓力波動。
    當水泵進入第二階段制動耗能工況時,管中壓力增加,水流開始倒流,處于下落狀態的浮球使氣孔打開,進行排氣,直至空氣閥門充滿水,浮球浮起,關閉閥孔。關閉過程中,由于大小排氣孔的壓力作用不同,大孔的浮球先頂起關閉,然后再關閉小孔,延緩全閉過程,緩和水柱再彌合時的壓力上升。


    美國VERSA空氣閥結構
    下面左圖是我國早期采用的一種空氣閥結構圖。其下部有尺寸較大的浮筒,保證水位上升時能較好上抬,以減少密封面處的冒水。其活塞缸上帶罩,即使有冒水也會被擋住。其上部有兩套緩沖裝置,其中一套為可調,另一套為逆止式,藉以防止密封面受到過大的撞擊。另外還有一套加油裝置,以保證閥桿與銅套間有良好的潤滑。
    下面右圖則是我國20世紀60年代設計的空氣閥,結構簡單,但有冒水較大的缺點。空氣閥設計中要注意以下幾點:①有足夠大的浮筒,其產生的浮力應大于運動部分的重量;②閥桿應采用不銹鋼制作,以防生銹卡住而影響動作靈活性;③閥門在自重作用下的開度應保證必須的補氣面積;④密封面應認真研磨,關閉后不得有任何滲漏水現象。

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