解析單閥板多程液封閥門的工作原理及設(shè)計
介紹了新型單閥板多程液封閥門的結(jié)構(gòu)特點, 該閥通過閥板與獨立液封腔的組合可以在閥板關(guān)閉后向獨立液封腔注液, 形成可靠的隔斷裝置, 從而避免盲板的抽堵作業(yè)。
1、概述
目前, 可靠隔斷氣體管道輸送的氣流通常采用在密封蝶閥或閘閥后用盲板、插板、眼睛閥和扇形閥之一組合成隔斷裝置, 或使用雙板切斷閥作為隔斷裝置。本文介紹一種新型單閥板多程液封閥門,以替代眼睛閥、扇形閥和雙板切斷閥。
2、分析
組合式隔斷裝置均在閥體法蘭或管道法蘭之間使用剛性堵板, 在插入或抽出剛性堵板時必須采用人工或機械方法松開- 夾緊密封副, 實現(xiàn)介質(zhì)的隔斷。管道投用后, 密封蝶閥、閘閥或插板的閥座內(nèi)可能有沉積物, 影響閥門關(guān)閉時閥板的密封副與閥座之間緊密貼合。因而, 在抽堵盲板作業(yè)或啟閉眼睛閥或扇形閥時, 會有危害氣體逸出, 造成作業(yè)強度大, 危險性高。另外, 組合式隔斷裝置的密封部位多, 機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
雙板切斷閥隔斷裝置在管道投用后閥座內(nèi)可能有沉積物, 影響閥門關(guān)閉時閥板的密封副與閥座之間緊密貼合, 此時, 通過連續(xù)向由兩側(cè)閥板與閥體形成的腔體內(nèi)注液, 來保證密封副處的液體靜壓大于氣體介質(zhì)壓力, 從而確保氣體介質(zhì)不泄漏到被隔斷的一側(cè)。雙板切斷閥制造難度大, 尤其兩塊閥板同心的裝配精度和密封面的研磨。閥門的兩塊閥板由聯(lián)桿傳動機構(gòu)同步翻轉(zhuǎn)或升降, 單塊出現(xiàn)故障就影響閥門閥板開閉, 故障排除較難。
為了克服組合式和雙板切斷式隔斷裝置存在的缺點, 設(shè)計了新型單閥板多程液封閥門(簡稱液封閥,下同),該閥門已申請國家發(fā)明專利(申請?zhí)枮?009103037153) 。
3、工作原理
液封閥主要由閥體、閥板、閥座、閥板傳動機構(gòu)、上隔板和上隔板傳動機構(gòu)等(圖1)組成。獨立的液封腔設(shè)置在閥體內(nèi),由上隔板和閥體的下底板相互嵌套構(gòu)成。上隔板為倒置的杯形, 整體可上下定向移動, 上隔板上設(shè)有環(huán)形多層隔板。閥體的下底板為杯形, 固定不動, 下底板上也設(shè)有環(huán)形多層隔板。
閥門關(guān)閉時, 首先關(guān)閉閥板, 然后上隔板由傳動機構(gòu)帶動, 使上隔板的環(huán)形多層隔板由上向下運動插入下底板上的環(huán)形多層隔板之間, 上隔板的環(huán)形多層隔板與下底板上的環(huán)形多層隔板相互嵌套,形成多程液封內(nèi)腔。打開閥體上放散口/液封高度觀察口后的放散閥向大氣放散, 可以通過觀察是否有氣體介質(zhì)連續(xù)逸出, 判斷閥座與閥板的密封副是否緊密貼合。即使閥座與閥板的密封副未能緊密貼合, 隨后打開注液閥門向液封腔內(nèi)注液, 液體沿內(nèi)側(cè)環(huán)形隔板漸次向外側(cè)溢流, 直至液體從放散口/液封高度觀察口溢出后, 即可停止注液。液封腔內(nèi)的液封高度保證了氣體介質(zhì)不泄漏到被隔斷的一側(cè)。
打開閥門時, 首先打開閥體上排液口處的各排液閥門, 將液封內(nèi)腔各程內(nèi)的液體排凈后再依次關(guān)閉各排液閥門, 隨后關(guān)閉放散口/液封高度觀察口后的閥門。接著由傳動機構(gòu)帶動上隔板移動至閥體上部, 使上隔板的環(huán)形多層隔板與下底板上的環(huán)形多層隔板形成的嵌套結(jié)構(gòu)分離, 閥體即可變?yōu)轫槙车臍怏w流動通道, 最后打開閥板。
(a) 閥門開啟狀態(tài) (b) 閥門關(guān)閉狀態(tài)
1.閥板 2.閥體 3.上隔板傳動裝置 4.上隔板 5.閥板傳動機構(gòu) 6.閥座
a-氣體入口 b-注液口 c-液位計口 d-氣體出口 e-放散口、液封高度觀察口 fn-排液口
圖1 單閥板多程液封閥
4、結(jié)構(gòu)設(shè)計
依據(jù)不同的設(shè)計及安裝要求, 液封閥門有豎直型、水平型和水平- 豎直型3種結(jié)構(gòu)(圖2) 。對應(yīng)安裝于管道的豎直段、水平段和轉(zhuǎn)彎段。豎直型以氣體進口高度方向的軸線為準, 氣體出口高度方向的軸線可根據(jù)安裝實際需求調(diào)整, 即在實際應(yīng)用時, 可節(jié)省管道上的1～2個彎管。水平型以氣體進口水平方向的軸線為準, 氣體出口水平方向的軸線可以在±90°范圍內(nèi)任意布置。水平- 豎直型在水平方向的氣體進/出口水平軸線可以在±180°范圍內(nèi)任意布置, 水平方向的氣體進/出口高度可根據(jù)安裝實際需求調(diào)整, 實際應(yīng)用時, 也可節(jié)省管道上的1～2個彎管。
按氣體的流向設(shè)定, 液封腔布置在閥板后。閥體內(nèi)任一處氣體流道截面積不小于管道截面積。由于液封腔是可上下分離的嵌套結(jié)構(gòu), 閥門關(guān)閉后液封腔內(nèi)的氣體流動通道不是閥門開啟時正常的氣體流動通道, 使得閥體體積大為縮小。
液封腔的程數(shù)可為任意多程, 通常為2～6程。對應(yīng)于上隔板和下底板上的環(huán)形多層隔板也為任意多層, 通常為2～6層隔板。液封腔內(nèi)設(shè)計的有效液封高度必須符合對應(yīng)不同的氣體介質(zhì)的規(guī)范、規(guī)定的要求。以煤氣為例, 必須符合gb 6222 - 2005對有效液封高度的規(guī)定, 即有效液封高度為煤氣計算壓力至少加5 000pa。由于液封腔的多程設(shè)計,實際注液高度為
式中hi ———實際注液高度, mm
hs ———有效液封高度(即煤氣計算壓力至少加5 000pa /液封液密度) , mm
n———多程液封閥門的程數(shù)
s———上隔板與下底板嵌套時, 上隔板下緣與下底板之間的間隙, mm
(a) 豎直型 (b) 水平型 (c) 水平- 豎直型
圖2 不同類型的單閥板多程液封閥
多程液封使得實際注液高度大大降低, 在保證有效液封高度的前提下, 減少了閥門的操作質(zhì)量。選用的液封液應(yīng)是在常溫常壓下不揮發(fā)或低揮發(fā)的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的液體, 不與被隔斷的氣體介質(zhì)及液封腔母材發(fā)生反應(yīng), 并應(yīng)具有較好的阻燃性。常見的液封液有水和氟油等。如選用密度更高的氟油,則可進一步減小閥門的體積。
液封閥的閥體壁厚不小于對應(yīng)安裝管道的壁厚。閥體的材質(zhì)與對應(yīng)安裝管道的材質(zhì)一致或優(yōu)于管道的材質(zhì)。由于液封腔設(shè)計在閥體內(nèi), 維修或更換不方便, 因此, 構(gòu)成液封腔內(nèi)件的中央管、隔板等部件的材質(zhì)均要優(yōu)于閥體的材質(zhì), 如采用304、316或316l等不銹鋼, 各部件厚度也要大于閥體壁厚。
5、結(jié)語
液封閥用于隔斷氣體管道輸送的氣流具有很多特點。
①采用獨立液封腔, 避免了使用過程中, 閥座內(nèi)的沉積物妨礙閥板的密封副與閥座之間緊密貼合所帶來的氣體介質(zhì)泄漏的影響。
②在液封腔內(nèi)采用可上下分離的嵌套結(jié)構(gòu)設(shè)計,形成多程液封, 在較小的空間內(nèi)保證足夠的液封高度, 縮小了閥門體積, 降低閥門自身質(zhì)量和操作質(zhì)量。
③閥門適合安裝在管道的不同部位, 如水平段、豎直段或彎管處, 滿足不同的設(shè)計及安裝需求, 特別適合大口徑的氣體管道以及在狹小空間內(nèi)布置應(yīng)用。
④機械結(jié)構(gòu)簡單, 制造成本降低。
⑤運行時故障率低, 檢修維護簡單方便。
