CN101586552B - 高压往复泵组合阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高压往复泵组合阀，改善阀板与阀杆配合的导向性能和阀组的过流性能，泵体与阀座间构成低压进液腔、工作腔和高压排液腔，阀座上有进液阀板、排液阀板，阀杆的杆端分别设置进液阀盖和排液阀盖，阀杆上设置的供进液阀板、排液阀板移动导向的配合面中至少一组为弧面和柱面的配合，这种配合面满足了导向可靠的基本要求的同时又能有效避免卡死现象。本发明提供的组合阀是专为反渗透海水淡化高压往复泵的液力端而设计的阀组，适用于大流量往复式高压泵。

Description

高压往复泵组合阀

技术领域

本发明涉及组合阀，具体讲就是高压往复泵组合阀。

背景技术

在反渗透海水淡化生产装置中提供反渗透压力的高压泵的耗电量占整过产水流程中耗电量的70％，因此，高压泵效率的高低直接影响海水淡化吨产水价格，且生产装置绝大部分是无人看管和无专业设备维护和维修人员，这样一来，对泵的效率要求、可靠性和维修性方面要求都非常高。往复式高压泵具有效率高(η≥85％)，可采用变频节能技术进行变工况调节等特点，适合于中小型反渗透海水淡化工程。不同规模的工程反渗透压力大致相当，日产水量不同，对应的高压泵流量不同，对于大流量高压往复泵，泵阀组设计是一个难题，它的过流性能好坏、余隙容积大小以及泵阀组的关闭滞后，都直接影响泵的使用寿命和工作性能。现有的往复泵组合阀组主要是针对高压、小流量工况设计，因此阀组过流面积小，大流量时阀隙流速升高，泵的吸入性能变差，若想加大过流面积，需提高阀板升程，这样阀板的关闭速度、加速度、冲击力、噪声以及关闭滞后角都会加大，严重影响阀组使用寿命和容积效率；传统的组合阀阀板导向是圆柱配合面，存在导向差、易卡死等问题。

名称为“往复泵用双流道组合阀”(ZL200510050387.2)的中国专利，技术方案中的进口阀板4的中心孔与导向杆10构成的轴孔配合是柱面接触式配合，由进口阀流道2进入的大部分液体只能经由进口阀板4的外圆周边进入阀体1上的进口阀板4所在位置处的液腔中，导向杆10上的开槽仅能有很小的过流，这样一方面，阀组的进液过流面积小，进液流速大；另一方面，由于进口阀板4、出口阀板5与导向杆10构成的轴孔配合是柱面接触，存在导向差、易卡死等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高压往复泵的组合阀，改善阀板与阀杆配合的导向性能和阀组的过流性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高压往复泵组合阀，泵体与其内设置的阀座之间构成低压进液腔、工作腔和高压排液腔，阀座上设有进液流道连通低压进液腔、工作腔，阀座上设有出液流道连通工作腔和高压排液腔，阀座上的进液流道、出液流道出口处分别设置环盘状的进液阀板、排液阀板，阀杆的杆端分别设置进液阀盖和排液阀盖，进液阀盖与进液阀板之间设置有进液阀弹簧，排液阀盖与排液阀板之间设置有排液阀弹簧，其特征在于：阀杆上设置的供进液阀板、排液阀板移动导向的配合面中至少一组为弧面和柱面的配合。

上述技术方案中，进液阀弹簧提供的弹力与进液阀板两侧的压差共同作用控制进液阀板的启闭动作以及排液阀弹簧提供的弹力与排液阀板两侧的压差共同作用控制排液阀板的启闭动作，进液阀板和排液阀板的启闭移动的可靠性依赖于进液阀板、排液阀板的移动导向配合工作面的稳定与可靠，本发明提供的解决方案就是将起导向作用的配合面设计成至少一组为弧面和柱面的配合，也就是说进液阀板与其引导部件之间的结合面中一个是柱面，一个是弧面，两者配合移动过程中，接触部位为线接触，此处所述的线接触并非是严格要求满足数学意义上的线的概念，实质含义就是要求接触部位在移动方向上的区域要尽量地小或窄，这种配合面满足了导向可靠的基本要求的同时又能有效避免卡死现象。本发明提供的组合阀是专为反渗透海水淡化高压往复泵的液力端而设计的阀组，适用于大流量往复式高压泵。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图中虚线部分还包含低压进液腔90、工作腔30和高压排液腔130；

图2进液阀盖的结构示意图；

图3进液阀板的结构示意图；

图4排液阀板的结构示意图；

图5是图1中的A-A截面剖视图，上半部为向左吸入端视图，下半部为向右排出端视图；

图6排液阀盖的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，高压往复泵组合阀，泵体与其内设置的阀座80构成低压进液腔90、工作腔30和高压排液腔130，阀座80上设有进液流道连通低压进液腔90、工作腔30，阀座80上设有出液流道连通工作腔30和高压排液腔130，阀座80上的进液流道、出液流道出口处分别设置环盘状的进液阀板50、排液阀板100，阀杆60的杆端分别设置进液阀盖20和排液阀盖120，进液阀盖20与进液阀板50之间设置有进液阀弹簧40，排液阀盖120与排液阀板100之间设置有排液阀弹簧110，阀杆60上设置的供进液阀板50、排液阀板100移动导向的配合面中至少一组为弧面和柱面的配合。此处的配合面涉及的部件可以是进液阀板50直接与阀杆60的配合面，也可以是进液阀板50与阀杆60的上设置的部件之间构成的配合面，如进液阀板50与进液阀盖20之间构成的配合面。优选的方案是所述的阀杆60上设置的供进液阀板50和排液阀板100移动导向的配合面为弧面和柱面的配合，就是说供进液阀板50和排液阀板100移动导向的配合面均采用弧面和柱面的配合，这样可以确保进液阀板50和排液阀板100移动导向的稳定可靠，避免组合阀工作时出现卡死现象。上述技术方案中，所有过流通道的设计均考虑了流速的均匀变化，阀板内外侧能均匀过流，提高了阀组的过流性能。

如图1、2、3所示，图中给出了一种具体的优选配合面的实例，进液阀盖20与进液阀板50彼此相对的一面相向设置一段套管21、51，套管21、51彼此套接并构成导向移动配合；排液阀盖120与排液阀板100彼此相对的一面相向设置一段套管121、101彼此套接并构成导向移动配合。

所述的进液阀板50、排液阀板100中部的通孔直径大于阀杆60的直径，这种结构形式就是要保证进液阀板50、排液阀板100与阀杆60之间形成液体过流通路，这样就确保了在进液阀板50、排液阀板100的环形工作面的径向方向上内外均能实施过流，形成了双流通路，从而加倍了过流面积，此时无需加大阀板升程，这样阀板的关闭速度、加速度、冲击力、噪声以及关闭滞后角、阀组使用寿命和容积效率等性能指标均得以改善。

结合图1、5说明阀座80的基本构造，阀座80本体基本为圆柱体，进液流道是由6个过流孔81和环形流道82连通构成的通路，环形流道82的出口位于阀座80的位于工作腔30所在的一侧端面上，环形流道82的入口位于阀座80的位于低压进液腔90一侧端面上；出液流道是由6个过流孔83和环形流道84连通构成的通路，环形流道84的出口位于阀座80的位于高压排液腔130所在的一侧端面上；过流孔83位于环形流道82围成的区域内部；进液阀板50上设置内外两道环形工作面52、53，工作面52、53之间为环形凹槽，工作面52、53分别位于环形流道82出口处的内外边沿处并构成结合与分离配合，采用这种双工作面的结构，有利于进液阀口关闭的可靠性；如图4所示，排液阀板100上设置内外两道环形工作面102、103，工作面102、103之间为环形凹槽，工作面102、103分别位于环形流道84出口处的内外边沿处并构成结合与分离配合，这种双工作面的结构，有利于排液阀口关闭的可靠性。

在阀座80上合理布置过流通路是十分必要的，由于低压进液腔90要与阀座80上的通路连通方可输入流液并输送到工作腔30，然后再输送到高压排液腔130，将过流孔83布置在环形流道82围成的区域内部的构造方式，可以避免通路布置时出现交叉或干涉现象，方便加工。

如图1、2、3所示，套管51套设在套管21上，套管51的内管壁为圆柱面，套管21的端面处的外管壁上设置一圈凸台22，凸台22的截面为弧形，优选的方案是凸台22的截面为半圆或小于半圆的圆弧形，选择这种形状，既能满足便于在打开和关闭时具有更好的导向、避免卡死的基本要求又便于加工。

如图1所示，进液阀盖20被固定在阀杆60上，起导向、过流、支撑弹簧的作用，进液阀弹簧40与进液阀板50两侧液体的压差共同作用控制进液阀板50启闭。排液阀盖120固定在另一侧的阀杆上，起导向、过流、支撑弹簧的作用。排液阀弹簧110与排液阀板100两侧液体压差的共同作用控制排液阀板100的启闭。如图1、6所示，套管121套设在套管101上，套管101端面处的外管壁上设置

一圈凸台102的截面为弧形，优选方案是半圆弧面，凸台102与套管121的圆柱面内管壁配合。凸台102的形状、作用与上述的凸台22相同。

结合图1、4、5、6，选择在排液阀板100上布置截面为弧形或半圆弧形的凸台102，而没有选择在排液阀盖120设置相应凸台，这是配合阀座80上过流通路的布置而优选的方案。

实质上，凸台102和凸台22的作用就是要求起到球面导向的作用，旨在提高进、排液阀板20、100的导向性能，避免动作时出现卡死现象。

所述的进液阀板50上有锥形孔54自工作面一侧向套管21的管腔一侧过渡，锥形孔54的小直径口与套管21的孔径吻合，这样有利于减少流阻并确保过流面积，套管21的孔径为阀杆60的2～3倍，这样可以合理分配进液阀板50的工作面52、53径向方向内外侧的的过流流量，套管21上设置连通管壁内外的通孔23，就是让套管21的管壁内外构成连通的工作腔30整体。

排液阀板100中部的通孔103的直径为阀杆60的2～3倍，这种孔、轴直径比也是基于过流流量分配的考虑，套管121上设置连通管壁内外的通孔122，通孔122的作用就是让套管121的管壁内外构成连通的高压排液腔130整体。

所述的阀杆60有两根，两阀杆60分别固定在位于工作腔30和高压排液腔130所在的阀座80上，两阀杆60轴芯重合，阀杆60的悬置端有连接螺母10分别将进液阀盖20、排液阀盖120固定在阀杆60的杆端。阀杆60主要是来安装固定进液阀盖20、排液阀盖120，选择两根阀杆60的结构形式，可以避免现有技术中一根阀杆60要穿透阀座80的结构形式，减少了工作腔30和高压排液腔130的泄漏点，避免了泄压的可能，并且加工及装配工艺得以简化。

阀组的双环流道设计使阀隙的过流面积大，过流性能好，气蚀性能好，水力效率高，可靠性高，在保证阀在有足够使用寿命的同时又能有较高的容积效率。

Claims (10)

1.一种高压往复泵组合阀，泵体与其内设置的阀座(80)构成低压进液腔(90)、工作腔(30)和高压排液腔(130)，阀座(80)上设有进液流道连通低压进液腔(90)、工作腔(30)，阀座(80)上设有出液流道连通工作腔(30)和高压排液腔(130)，阀座(80)上的进液流道、出液流道的出口处分别设置环盘状的进液阀板(50)、排液阀板(100)，阀杆(60)的杆端分别设置进液阀盖(20)和排液阀盖(120)，进液阀盖(20)与进液阀板(50)之间设置有进液阀弹簧(40)，排液阀盖(120)与排液阀板(100)之间设置有排液阀弹簧(110)，其特征在于：阀杆(60)上设置的供进液阀板(50)、排液阀板(100)移动导向的配合面中至少一组为弧面和柱面的配合。

2.根据权利要求1所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：所述的阀杆(60)上设置的供进液阀板(50)和排液阀板(100)移动导向的配合面为弧面和柱面的配合。

3.根据权利要求1或2所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：进液阀盖(20)与进液阀板(50)彼此相对的一面均相向设置一段套管(21、51)，套管(21、51)彼此套接并构成弧面和柱面的配合的导向移动配合；排液阀盖(120)与排液阀板(100)彼此相对的一面也均相向设置一段套管(121、101)彼此套接并构成弧面和柱面的配合导向移动配合。

4.根据权利要求1或2所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：所述的进液阀板(50)、排液阀板(100)中部的通孔直径大于阀杆(60)的直径，进液阀板(50)和排液阀板(100)内外侧均匀过流。

5.根据权利要求3所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：进液流道是由6个进液过流孔(81)和进液环形流道(82)连通构成的通路，进液环形流道(82)的出口位于阀座(80)的位于工作腔(30)所在的一侧端面上，进液环形流道(82)的入口位于阀座(80)的位于低压进液腔(90)一侧端面上；出液流道是由6个出液过流孔(83)和出液环形流道(84)连通构成的通路，出液环形流道(84)的出口位于阀座(80)的位于高压排液腔(130)所在的一侧端面上；出液过流孔(83)位于进液环形流道(82)围成的区域内部；进液阀板(50)上设置内外两道环形工作面(52、53)，工作面(52、53)之间为环形凹槽，工作面(52、53)分别位于进液环形流道(82)出口处的内外边沿处并构成结合与分离配合；排液阀板(100)上设置内外两道环形工作面(102、103)，排液阀板(100)上的内外两道工作面(102、103)之间为环形凹槽，且排液阀板(100)上的内外两道工作面(102、103)分别位于出液环形流道(84)出口处的内外边沿处并构成结合与分离配合。

6.根据权利要求3所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：进液阀板(50)上的套管(51)套设在进液阀盖(20)的套管(21)上，进液阀板(50)上的套管(51)的内管壁为圆柱面，进液阀盖(20)的套管(21)的端面处的外管壁上设置一圈第一凸台(22)，第一凸台(22)的截面为弧面。

7.根据权利要求3所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：排液阀盖(120)的套管(121)套设在排液阀板(100)的套管(101)上，排液阀板(100)的套管(101)的端面处的外管壁上设置一圈截面为弧面的第二凸台(104)，第二凸台(104)与排液阀盖(120)的套管(121)的圆柱面内管壁配合。

8.根据权利要求6所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：所述的进液阀板(50)上有锥形孔(54)，所述的锥形孔(54)自阀座(80)的位于工作腔(30)所在的一侧向进液阀盖(20)的套管(21)的管腔一侧过渡，锥形孔(54)的小直径口与进液阀盖(20)的套管(21)的孔径吻合，进液阀盖(20)的套管(21)的孔径为阀杆(60)的2～3倍，进液阀盖(20)的套管(21)上设置连通管壁内外的通孔(23)。

9.根据权利要求7所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：排液阀板(100)中部的通孔(103)的直径为阀杆(60)的2～3倍，排液阀盖(120)的套管(121)上设置连通管壁内外的通孔(122)。

10.根据权利要求9所述的高压往复泵组合阀，其特征在于：所述的阀杆(60)有两根，两阀杆(60)分别固定在工作腔(30)和高压排液腔(130)所在的阀座(80)上，两阀杆(60)轴芯重合，阀杆(60)的悬置端有连接螺母分别将进液阀盖(20)、排液阀盖(120)固定在杆端。

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