真空破壞閥的作用、工作原理及結構設計
真空破壞閥
真空破壞閥又稱真空破壞器，現(xiàn)有的真空破壞閥分為氣壓式、電動式和機械式三大類氣壓式真空破壞閥由于需要專門的氣源和直流設備已逐步淘汰，電動式真空破壞閥由于需要同水泵通電及斷電一旦出現(xiàn)非事故的停電，此閥就能自動馬上打開，破壞虹吸截斷水流防止水流倒灌會產(chǎn)生主機葉輪飛揚的事件，由于還設有手動開閥、關閥的裝置人工操作方便、安全系數(shù)大。但由于此閥耗電且一旦其電路發(fā)生故障即完全失效所以也沒有完全得到市場的認可。普通吸排氣閥也具有在系統(tǒng)形成真空時開啟往系統(tǒng)加氣功能但其往往在系統(tǒng)正壓作用下越關越嚴致使開閥力增大。在系統(tǒng)形成真空時不能迅速開啟導致系統(tǒng)因真空壓力而損壞。因此需對現(xiàn)有技術進行改進設計一種在系統(tǒng)形成真空時可迅速開啟閥座向系統(tǒng)加氣的真空破壞閥。
真空破壞閥包括閥體，閥體上端設有進氣口閥體下端設有出氣口，在閥體內(nèi)裝設有相互配合閥座和閥瓣其特征在于：閥瓣通過閥瓣臂與閥體連接，閥體通過連接臂連接有重錘閥瓣臂和連接臂具有共同的支點，支點設置在閥體上閥瓣通過閥瓣臂與設置在閥體上的閥軸固定連接，閥軸與閥體旋轉連接、閥軸通過連接臂與重錘固定連接。閥瓣通過閥瓣臂與設置在閥體上的閥軸旋轉連接、閥瓣臂通過連接臂與重錘固定連接。在正常情況下重錘的重力力矩與閥體的內(nèi)部壓力作用大于閥瓣重力的作用閥瓣在閥座上保持關閉狀態(tài)；而且還具有自密封功能，即閥體內(nèi)部壓力越大閥瓣的關閉越嚴。當系統(tǒng)停泵或緊急事故如停電時管線中的水流在自身動能、勢能以及管線高程作用下流動，在管線拐點位置因流速不均形成管線負壓。當管道或閥體內(nèi)部里的壓力降低到某一點時閥瓣上的大氣壓力會打破了杠桿上的力矩平衡則閥瓣會旋轉打開，大氣隨之通過閥體的進氣口進入閥體內(nèi)部彌補真空以確保系統(tǒng)免受真空壓力的損害。當閥體內(nèi)部壓力恢復正常后閥瓣又在重錘的重力作用下自動關閉。結構簡單設計合理是一種在系統(tǒng)內(nèi)形成真空時可迅速開啟閥座向系統(tǒng)加氣的真空破壞閥。
真空破壞閥是水輪機上經(jīng)常用到的補氣部件主要用于主軸中心孔補氣和轉輪上腔的補氣真空破壞閥應用于主軸中心孔補氣。當導水機構由于緊急事故關閉時由于水流的慣性和轉輪的水泵作用轉輪室會產(chǎn)生較高真空引起尾水反沖產(chǎn)生很大的沖擊力或出現(xiàn)抬機現(xiàn)象，真空破壞閥在此時補入空氣破壞真空。減少有害的沖擊力或抬機現(xiàn)象對機組起到很好的保護作用。在正常工況也通過主軸中心孔對轉輪進行補氣保證轉輪的正常運轉。
1、設計原理
真空破壞閥是單向補氣閥依靠壓縮彈簧預緊來關閉閥門并輔以橡膠密封條進行密封。當內(nèi)腔達到一定真空度產(chǎn)生真空負壓力，推動閥門逐漸打開進行補氣。閥門的恢復依靠彈簧推力。
2、設計的結構要點
設計真空破壞閥需要考慮以下幾點：
(1)補氣量要滿足需要根據(jù)計算得出機組需要的補氣量，根據(jù)空氣平均流速，計算出通流面積選擇相應的閥口直徑；其次是設計補氣閥行程，保證最大開度的時候，滿足需要的補氣量。
(2)補氣閥閥體的結構與強度問題設計的各部件必須滿足極端狀況的剛強度要求。
(3)彈簧的選擇計算、彈簧的彈性剛度直接決定真空破壞閥是否滿足設計要求。
3、改進前存在的問題
現(xiàn)在真空破壞閥的應用越來越普遍幾乎所有的混流水輪機都設有中心孔補氣裝置，孫氣裝置必須有真空破壞閥(空氣閥)。新機組對于真空破壞閥的要求也越來越高以前設計使用過的真空破壞閥已經(jīng)不能滿足要求。以前的真空破壞閥結構雖然簡單實用但存在很多的問題具體有以下幾點：
（1）密封效果不好經(jīng)常漏水。密封處雖然也設有橡膠密封，但采用簡狀橡膠密封，密封時容易造成漏水。
（2）閥門動作頻繁彈簧很容易損壞。由于經(jīng)常需要補氣，真空破壞閥開關頻繁，彈簧振動和磨損大，彈簧易疲勞，致使彈簧使用壽命縮短需要經(jīng)常更換。
（3）閥軸導向瓦為單支點，閥門動作擺動大。閥門導向軸瓦在中問，閥門關閉時受氣流和水流的影響，會有側向力產(chǎn)生偏磨損壞軸瓦。
（4）簧的材質問題。過去彈簧使用的普通的彈簧鋼絲剛性好但韌性不足，而閥門需要頻繁動作，選用優(yōu)質彈簧鋼絲比較合適會更加耐用。
4、改進的方案
新機組設計時針對以上問題進行了改進：
（1）改變密封形式。將原密封結構改為斜面橡膠密封，在金屬斜面鋪焊不銹鋼，提高了橡膠密封的封水效果延長橡膠密封的使用壽命。
（2）增加閥軸上部導向瓦。在彈簧外罩上端增加導向瓦，避免導向瓦發(fā)生偏磨，使閥軸垂直動作更準確，保證密封接觸位置準確，減小側偏漏水。
（3）增加彈簧保護措施。將可拆卸的彈簧密封罩密封，并注滿機油，使彈簧與潮濕空氣完全隔絕。同時機油在彈簧頻繁運作時還能起到很好的緩沖作用，減緩彈簧的疲勞延長其使用壽命。
綜上所述針對舊結構的不利結構，合理地進行改進，整體結構并沒有復雜，但結構更合理和有效使其真正發(fā)揮應有的作用。真空破壞閥結構改進后得到
不斷發(fā)展。設計制造最大直徑可達到400mm，結構雖小作用很大。改進后的真空破壞閥密封效果得到提高運作平穩(wěn)已經(jīng)在各種直徑的新機組上應用效果
良好。
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