目前,業(yè)內(nèi)人士在對(duì)于減壓型和低阻力倒流防止器各方面的性能還存在有不同的說法,以下主要就是對(duì)減壓型和低阻力倒流防止器的工作原理、機(jī)構(gòu)以及防止回流污染等一些性能方面進(jìn)行了探究,同時(shí)也對(duì)回流產(chǎn)生的水利條件、倒流防止器的研究工況,以及這兩種倒流防止器的可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了進(jìn)一步的探討。
減壓型和低阻力倒流防止器簡介
不論是減壓型還是低阻力型倒流防止器,它們之間都有一些共同點(diǎn),從所起作用上來講,減壓型倒流防止器和低阻力型倒流防止器都具備防止工況中出現(xiàn)的背壓回流和虹吸回流,除此之外還有另外一個(gè)作用,那就是只要進(jìn)口端被出口端的介質(zhì)倒流都可以被認(rèn)為是倒流污染。從結(jié)構(gòu)上來講倒流防止器,減壓型和低阻力型倒流防止器均是由兩級(jí)止回閥組成的,除此之外,這兩種倒流防止器還有個(gè)共同點(diǎn),那就是都中間都裝有排泄水裝置,其目的就是為了防止回流污染,所以說,無論是減壓型還是低阻力型從其結(jié)構(gòu)上來講都必須要采用兩級(jí)止回閥和中間腔自動(dòng)泄水裝置組合的結(jié)構(gòu)形式,再者就是倒流防止器在結(jié)構(gòu)上還應(yīng)保證好在任何密封件損壞或是產(chǎn)生滲漏時(shí),都要保證其出口端介質(zhì)不會(huì)直接回流到進(jìn)口端。因此,要想衡量這兩種性能,首先就要將出口端壓力的水力條件和兩級(jí)止回閥同時(shí)滲透的工況作為第一步來考慮。
減壓型倒流防止器的結(jié)構(gòu)與工作原理
2.1減壓型倒流防止器的原理
減壓型倒流防止器正向流動(dòng)時(shí)如圖1a所示,2個(gè)止回閥被正向壓力水力開啟,泄水閥則被正向壓力水力關(guān)閉,而此時(shí)的水流才是正向流動(dòng)的,在背壓回流狀態(tài)下,如下圖1b所示,當(dāng)P3升至P1時(shí)(在背壓狀態(tài)下),其中兩個(gè)止回閥都是會(huì)被彈簧快速關(guān)閉的,同時(shí)泄水閥也會(huì)迅速開啟泄流,在虹吸回流的狀況下,也就是下圖中的圖1c,當(dāng)P1下降到一定程度時(shí),有兩個(gè)止回閥是會(huì)關(guān)閉的,這時(shí)的泄水閥也會(huì)開啟泄流,并將中間腔泄水進(jìn)行減壓。
2.1.1泄水閥的工作原理
泄水閥的工作原理主要就是依靠泄水閥瓣上的開啟彈簧與隔膜片,然后通過它們之間上下壓力差來控制泄水閥啟閉的,如上圖1所示。減壓型倒流防止器隔膜片的上腔壓力與進(jìn)口P1是相同的,而隔膜片的下腔壓力是與中間腔壓力P2相同的,在隔膜上產(chǎn)生泄水閥的關(guān)閉力F=(P1-P2)A1(其中的A1為隔膜片的受力面積),而且還與泄水閥的開啟彈簧的開啟緊力T和泄水閥閥瓣的關(guān)閉密封力R是相平衡的,當(dāng)F≥T+R時(shí),這時(shí)的泄水閥是關(guān)閉的,而當(dāng)F<T+R時(shí),此時(shí)的泄水閥是處于開啟狀態(tài)的。泄水閥的主要作用就是在回流水力條件產(chǎn)生時(shí),也就是當(dāng)進(jìn)口壓力P1小于出口壓力P3時(shí),這時(shí)必須要確保中間壓力腔P2是為最低的。當(dāng)止回閥不產(chǎn)生滲漏時(shí),則會(huì)形成中間腔的低壓隔斷效果,而當(dāng)止回閥發(fā)生滲漏的情況下,不管是第一還是第二級(jí)止回閥,也不管是單獨(dú)還是同時(shí)滲漏,其滲透介質(zhì)都會(huì)流向低壓的中間腔,從而能夠使中間腔壓力升高,還會(huì)直接導(dǎo)致△P值降低,從而引起泄水閥自動(dòng)開啟排水功能,并繼續(xù)保持中間腔的低壓狀態(tài),進(jìn)而更好的保證防止回流污染的性能。
2.1.2止回閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理
減壓型倒流防止器的第一級(jí)止回閥與第二級(jí)止回閥都是由閥瓣、閥座和復(fù)位彈簧組成的,與一般的止回閥相比較,這種止回閥一般來講它的復(fù)位彈簧預(yù)緊力是比較硬的。
對(duì)于第一級(jí)止回閥來說,它的主要作用就是封住進(jìn)口背壓,然后利用復(fù)位彈簧自身的預(yù)緊力,首先克服△P對(duì)閥瓣的壓差作用力,然后再提供閥瓣與閥座之間的密封力,一般來說,第一級(jí)止回閥的復(fù)位彈簧預(yù)緊力是要能夠產(chǎn)生2倍以上的△P值的水頭損失時(shí),才能夠更好地保證泄水閥的關(guān)閉密封性能是最佳的。所以說,第一級(jí)止回閥的復(fù)位彈簧是保證其密封性的關(guān)鍵部件,而且它的預(yù)緊力也是較大的,但如果是在流通過程中把產(chǎn)生0.04—0.055MPa的水頭損壞,那么該水頭的損失越大,也就說明泄水閥的密封性就越好。對(duì)于第二級(jí)止回閥來說,減壓型倒流防止器是完全依賴彈簧來實(shí)現(xiàn)防止回流污染功能的,也就是說,當(dāng)彈簧越硬時(shí),也就說明其安全性與密封性也就越好,但同時(shí)耗損也是越大的。而當(dāng)其回流時(shí),隔斷的安全性與流通時(shí)水頭的損失卻是一對(duì)矛盾體。
2.1.3減壓型倒流防止器的水頭損失測(cè)試
在測(cè)試介質(zhì)為常溫水,流速為3M/S時(shí),減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大。
低阻力型倒流防止器的結(jié)構(gòu)與工作原理
3.1低阻力型倒流防止器的工作原理
這種倒流防止器發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有的倒流防止器作業(yè)不穩(wěn)定,安全性能差,能量消耗大,以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題,它的原理主要就是利用水力控制原理,在閥門的進(jìn)水口和出水口位置分別設(shè)有單向閥,而且還在閥體的中部位置設(shè)置有套筒與單向閥的組合而進(jìn)行回流泄水,其安全性高,流阻小,而且介質(zhì)通過時(shí)的水頭損失只有2—3米的水柱,流速為3m/s。它的控制原理與減壓型倒流防止器相比還是有一些區(qū)別的,它是主要在第一級(jí)止回閥和泄水閥的啟閉時(shí)都是為水力控制的。
3.2泄水閥的工作原理
低阻力型倒流防止器的泄水閥主要是利用進(jìn)出口的壓差來控制排水器閥瓣的啟閉的,當(dāng)啟閉狀態(tài)與倒流防止器中的兩個(gè)止回閥相反時(shí),其設(shè)置是在中間腔上的,主要作用就是在回流條件發(fā)生時(shí),也就是P3≥P1時(shí),泄水閥會(huì)自動(dòng)進(jìn)行開啟,從而使中間腔內(nèi)的壓力排空,并且還會(huì)自動(dòng)增強(qiáng)兩個(gè)止回閥的關(guān)閉力,如果止回閥發(fā)生了泄漏,所漏介質(zhì)都是會(huì)自動(dòng)流向中間腔的,然后在經(jīng)過泄水閥直接將其排到閥外,同時(shí)達(dá)到防止回流污染的目的。
3.3止回閥的工作原理
止回閥也分為第一級(jí)和第二級(jí)止回閥,他們的作用都是在回流條件發(fā)生時(shí)封住進(jìn)口端和出口端的壓力水,不讓其漏到中間腔,當(dāng)出口壓力小于進(jìn)口壓力時(shí),自動(dòng)開啟通水功能。
低阻力倒流防止器的第一止回閥主要是采用水力控制,也就是說,第一級(jí)止回閥的閥瓣上連接有一個(gè)截面積大于閥瓣的活塞,以便于用來感應(yīng)出口壓力,當(dāng)出現(xiàn)回流,該活塞的第一級(jí)止回閥能夠第一時(shí)間收到出口壓力直接關(guān)閉的消息,只有關(guān)閉力足夠強(qiáng)大時(shí),才能夠克服進(jìn)口壓力時(shí)對(duì)止回閥瓣的作用力和關(guān)閉密封力,進(jìn)口端的壓力水也只有此時(shí)才能夠封住。
第二級(jí)止回閥與減壓型防止器的原理是相同的,但有一點(diǎn)是不同的,低阻力倒流防止器的止回閥上會(huì)設(shè)置復(fù)位彈簧,其主要功效是為了讓兩級(jí)止回閥關(guān)閉時(shí)的正向壓差滿足△P1和△P2的要求,從而確保止回閥在關(guān)閉的同時(shí)時(shí)不至于瞬間回流的產(chǎn)生。
通過以上的分析與比較可以發(fā)現(xiàn),流速為3M/S時(shí),減壓型倒流防止器的水頭損失為10M-H2O。水頭損失較大,低阻力型倒流防止器的水頭損失只有3M-H2O,水頭損失較小。兩種倒流防止器都具有一樣的防回流性能,而且低阻力型的安全性指標(biāo)和密封性要比減壓型的更勝一籌,所以說,在以后的使用過程中,低阻力型倒流防止器會(huì)越來越廣泛的得到使用。