往复式低温液体泵排出阀型式的探讨

往复式低温液体泵排出阀型式的探讨

往复式低温液体泵是将低温液体(如液氧、液氮、液氩)增压充瓶或管道输送到用氧处的低温设备，以其结构简单、运转平稳可靠、安全经济、转速较低等特性深受用户的青睐。往复泵中的吸人阀和排出阀是其核心所在，因此排出阀的使用寿命是影响往复泵使用效果的重要因素之一。

阀的基本要求有

(1)在关闭时有良好的密封性，没有液体串漏。

(2)阀的开启和关闭动作，要与活塞的运动协调一致，否则由于阀的滞后现象而引起低温液体的泄漏，使泵的容积效率降低。

(3)要求阀平稳地工作，特别是阀关闭时，没有严重的撞击现象，导向要灵活，不得有卡住现象。

(4)低温液体流经阀时，其阻力损失要小。

(5)结构简单，加工工艺性要好，检修方便。(6)要有足够的强度和刚度，耐磨性要好，使用寿命要长。

阀门的运动规律

根据阀板上下力的平衡及流体力学的伯努力方程和流体流经阀隙(小孔)时流量公式，可得出阀升程hv，速度V和加速度a与转角Φ的关系。

可见，在转角Φ等于0到π／2范围内，阀的速度为正值，而加速度为负值。阀上升时，是一种减速运动。在Φ等于π／2到π范围内，阀瓣下降，阀的速度为负值，而加速度也为负值，说明阀瓣落下时是一种增速运动，这会加强对阀座的冲击。由于实际上阀在工作时是不断运动的，存在一种魏斯特法尔现象，在排出行程开始的瞬间，阀并未升起，经过一滞后角后，阀才开始动作，较活塞滞后，在排出行程终了的瞬间，阀尚未关闭，停留在升程为hmax的高度，经过一滞后角后，阀才关闭。

阀的种类及结构型式

排出阀的型式有许多，如平板阀、环状阀、锥形阀、球面阀等，但其开启和关闭的力，都是依靠 阀前后的液体压力差来进行的。现就两种典型的结构形式作个比较。

带弹簧的平板阀，一般阀杆选用材料 为不锈钢而阀座材料选用黄铜，两者撞击产生的碰撞力较大，阀门寿命较短，需要经常对研阀杆阀座。 图3用的阀芯材料为聚四氟乙烯，阀座材料为黄铜， 两者撞击产生的碰力较小，阀门寿命较长，且其结构简单，维修起来方便。实践证明，在大流量、高压力的情况下，后者使用效果好于前者，充瓶的压力越高，反向压力越大，阀门越易封死。后者作为易损件，成本也远远低于前者。但是在小流量、低压力的 情况下，后者使用效果欠佳。阀的工作滞后性使得阀门不能及时关闭，因低压力状态下压力差值偏小，又无弹簧力推动阀门及时动作，经常会造成压力打 不上的情况。一般说来，流量低于150L／h的泵宜 采用前种排液阀，而流量大于150 L／h的泵可采用后者结构简单的排液阀，可以带来明显的经济效益。 通常在设计上两者可设计成有互换性的安装，根据 实际情况选用。

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