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排水阀设计

点击次数:1873 发布时间:2012-08-07

排水阀设计
  空气过滤器的排水阀种类很多,这里介绍比较常用的3种。
  弹簧式自动排水器  1)简易的手动排水阀。这种zui简单,需要排水时用手打开阀, 排完水后关闭阀门。常用的有旋钮式小球阀、按钮式顶针阀等。这类阀设计简单,只要解决密封问题就可以了。手动阀一定要人工操作,必须定期检查水位并及时排水。如果排水不及时,会造成二次污染,起不到滤水作用。这种阀成本低,排水迅速,不影响正常工作,但人工维护成本高。
  2)弹簧式自动排水器。无气压或极低气压时,弹簧顶起阀芯排水。有气压时,阀芯被压紧到O型密封圈上,停止排水。这种阀排水时要求必须停气,只能用在某些可以频繁停气的场所,优点是不用人工控制,制造成本低。
  常开式自动排水阀  3)自动排水器,有常开型和常闭型2种。无气压时,排水口处于开启状 态,为常开型;排水口处于关闭状态为常闭型。这2种结构可以设计成如右图所示,当复位弹簧安装在外侧的(8)位置时,为常闭型;当复位弹簧安装在活塞内部的(9)位置时为常开型。
  由于结构类似,只介绍常开型。当水杯内无气压时,浮子(11)靠自重落下,通过控制杆(1)用密封塞(12)将上节流口(3)关闭。活塞(4)在复位弹簧(9)作用下下移,活塞杆与密封通道脱开,水油排出。当水杯内的气压大于zui低动作压力后,活塞克服弹簧力和摩擦力上移,排水口关闭。当水杯内的水位升高到一定位置,浮子的浮力大于上节流口的密封压力时,通过控制杆将密封塞打开,气压从上节流口进入活塞内部上腔,活塞下移,排水口打开排水。当水位下降后,浮子将上节流口关闭。活塞上腔气压通过下节流孔排出,由于下节流口比上节流口小,活塞内腔的气体不能立即排尽,活塞上移将排水口关闭有一定的延迟,当排水口*关闭时,杯中的水已基本排完。自动排水器的单次蓄水量比较少,排水比手动排水频繁。
  常开型自动排水器在设计时首先要确定2个参数:zui低动作压力和zui高工作压力;而常闭型只需要确定zui高工作压力。
  zui低动作压力是指让排水阀关闭的zui低压力,一般为0.1~0.2MPa,zui高工作压力一般为1.0MPa,设计时放大为1.2MPa。zui低动作压力由活塞内外部的压力差、内部的复位弹簧力和活塞密封的摩擦力来决定。为尽量减少活塞密封的摩擦力,大活塞一般用摩擦力较小的Y型密封。Y型密封的唇口应向下,确保活塞外部的气压可以将活塞上移,装反则失效。
  zui高工作压力确定后,设计的关键就在于:上节流口和下节流口的直径及浮子的浮力三者要综合考虑。要能够完成排水,必须要满足以下的关系式:
  ρ*g*V>π*D12*P/4>π*D22*P/4
  式中,ρ为浮子的密度/(kg·m-3);
  V是上节流口打开瞬间浮子浸入水中部分的体积/m3;
  D1为上节流口的直径/m,
  D2为下节流口的直径/m;
  P是使用时的工作压力/MPa。
  上节流口的直径太大,需要的浮子体积也必须大,这样会增加水杯的结构尺寸;直径太小,则在注塑时制作困难。一般情况下,上节流口的直径为0.8~1.5mm。
  要让活塞内部能积聚足够高的压缩空气压力来移动活塞,下节流口的直径必须小于上节流口。在上节流口关闭后,活塞内的压缩空气不立即排出,可以使活塞不立即上升,从而将排水时间延长1.5~2.5s。
  要满足上述条件,下节流口直径应在0.5~1.0mm,由于下节流口直径太小,制作非常困难,可以采用以下的解决办法:下节流口直径比上节流口直径稍小,然后再用一根稍细的不锈钢线通过下节流口,这样在满足制作工艺的同时又能大大缩小下节流口的有效通气面积。浮子在设计时要尽量大,密度要尽量小,浮子可以用实心的发泡材料,也可以用空心的POM制作,后者一定要密封好,同时要有足够的厚度来抵抗内外的压力差(内部为常压,外部为使用压力)。
  为保证下部O型密封圈的密封效果,要在活塞外部加滤网,防止杂质污染密封面。另外,由于排水时有较大的冲击力,为防止O型密封圈被冲脱,应选用较大的线径和较低的压缩量,同时加导向槽,这样既能排水又能保护密封圈。

 
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