杠杆差压活塞先导式钟形浮子疏水阀的设计

1、概述

　　蒸汽疏水阀是一种能够及时排除凝结水,提高蒸汽使用热效率的自力式控制类阀门。该类阀门安装在蒸汽加热设备或蒸汽管网上,自动排除用热设备不断产生的凝结水。如果疏水阀失效或性能不好以及使用不当,将造成蒸汽系统的运行恶化和蒸汽能量的严重损失。目前常用的疏水阀有圆盘式、双金属片式、膜盒式、自由浮球式、杠杆浮球式和钟形浮子式疏水阀等,其中钟形浮子式疏水阀属于对液面高度敏感的一类疏水阀,按其结构的不同可分为杠杆钟形浮子式、差压式和杠杆差压式钟形浮子疏水阀。本文主要讨论杠杆差压活塞先导式钟形浮子疏水阀的工作原理和主要参数的计算,该阀是对普通钟形浮子疏水阀排量小的一种有效改进,为该产品的设计与开发提供参考。

2、性能

　　杠杆差压式钟形浮子疏水阀(图1)吸收了差压式和杠杆式钟形浮子疏水阀的优点,使结构更加完善,性能更加优良。具有排量大,体积小,可以制成高压疏水阀,且耐水击等优点。

2.1、结构

　　杠杆差压式钟形浮子疏水阀主要由阀体、阀盖、主阀、副阀、杠杆、吊杆、钟罩、过滤网和调位环等组成。疏水阀的钟形浮子通过杠杆拉动其上的副阀,杠杆的右端用销轴与吊杆铰链连接,吊杆的上端用销钉连接在调位环上,松开调位环左边螺钉可调节浮子在阀体内的中心位置。

2.2、工作原理

(1)关闭状态

　　开始运行时,钟形浮子、主阀和杠杆等零件的重力使其绕杠杆支点转动。将阀开启,冷空气和凝结水向出口排出,然后从入口进入蒸汽,在钟形浮子内形成蒸汽腔,浮子上浮,从而关闭主副阀座孔,切断凝结水排出通道,阀门处于关闭状态。

(2)转入开启状态

　　浮子内的蒸汽一部分凝结成水,而另一部分从排气孔逸出。钟形浮子因所受浮力减小而下沉,通过杠杆的作用,副阀打开副阀座孔,阀门处于小排量排水状态。随着浮子内蒸汽不断凝结和逸出,浮子和副阀继续下沉,直到副阀下端关闭反密封座孔。此时主阀下端与内腔通大气,而主阀的上端,处在蒸汽压力的作用下,使主阀开始下沉,直到主阀下沉打开主阀座孔,凝结水通过座孔排出,阀门处于大排量排水状态。

(3)转入关闭状态

　　蒸汽管道内凝结水逐渐减少,接近排尽时蒸汽进入钟形浮子内,浮子的空间被蒸汽占据,使钟形浮子因浮力增大而上升,副阀关闭座孔,主阀下端压力升高,主、副阀同时上移,关闭主阀座孔,阀门转入关闭状态。

2.3、分析

　　使用杠杆差压活塞先导式钟形浮子疏水阀时,系统必须持续有凝结水产生,否则在蒸汽的长期作用下,水封凝结水挥发,阀门会自动开启,所以该阀不宜在过热蒸汽管网中使用。此外钟形浮子下降速度取决于浮子内气体逸出的速度,即取决于排气孔直径的大小。孔径大小不但影响排气快慢,还影响钟形浮子的动作频率。在结构上因有杠杆和铰链,故易产生磨损和故障而影响使用寿命。