CN103994054B - 一种自吸阀的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自吸阀的设计方法，利用几个关系式来确定自吸阀的浮球直径D、阀孔开口面积s、浮球壁厚a。本发明所述设计方法设计的自吸阀不仅降低了自吸泵的水力损失提高了自吸性能，同时提高泵效率和可靠性。

Description

一种自吸阀的设计方法
技术领域
本发明属于机械领域，尤其是一种自吸阀的设计方法。
背景技术
一般的自吸泵不附带其他专门的自吸装置，例如内混式和外混式自吸泵，该类自吸泵由于带有回流孔、储液室等泵效率偏低且汽蚀性能也差些。而带有自吸装置的自吸泵需要附带有抽真空的容积泵等抽气装置，容积泵一般采用隔膜泵等，通过自吸阀控制容积泵抽真空，在带有自吸装置的自吸泵的设计中，很大程度上自吸阀决定着泵的自吸性能和泵的真空度，因此，在该类自吸泵中自吸阀的设计在整个自吸泵自吸性能设计中起着关键作用。
目前，国内很少有关于该类自吸泵的设计方法，特别是该类自吸泵的自吸阀的设计，缺乏系统的设计方法，对于在一般的自吸控制阀中普通浮球式控制阀经常被使用，虽然其原理结构简单，对泵自吸控制方便，但也存在着一个比较突出的问题，即阀门关闭不严，渗漏较重，无法保证水泵在变工况运转处于正常水位，当容积泵失效或者抽真空停止时，自吸阀不能有效工作，这既造成了自吸泵的水力损失和自吸性能的降低，同时也造成了泵效率和可靠性的降低。
发明内容
为解决现有自吸泵的自吸阀结构设计方法上的不足，本发明提供了一种自吸阀的设计方法。
用本发明设计的自吸阀保证了在泵正常运转时抽真空容积泵停止工作或者失效状态下自吸泵仍然能够正常工作，不仅改善了自吸泵内的流动情况，同时提高了自吸泵的性能和运行可靠性，满足了自吸阀设计要求。
实现上述目的所采用的的技术方案:
一种自吸阀的设计方法，其特征在于，利用以下几个关系式来确定自吸阀的浮球直径D，浮球壁厚a，阀孔开口面积s：
a＝4.17σD/E+C1+C2+C3；
式中：D-浮球直径，米；
a-浮球壁厚，米；
s-阀孔开口面积；
Fx-重量修正数，顶杆、密封橡胶板、橡胶板紧固螺母的重量，牛；
κ-焊缝强度系数；
ρ0-浮球密度，千克/立方米；
ρ-工质液体密度，千克/立方米；
σ-材料的许用应力，千克/平方米；
C1-材料加工时的厚度偏差值；
C2-腐蚀裕度；
C3-冲压拉伸加工材料的减薄；
-阀门闭门力的门重修正系数；
P0-真空泵失效压力，牛/平方米；
P1-自吸泵进口压力，牛/平方米；
E-材料的弹性模量。
优选地，焊缝强度系数κ的取值范围为0.8～1。
优选地，冲压拉伸甲供材料的减薄C3的取值范围为0.1～0.2a。
优选地，阀门闭门力的门重修正系数的取值范围为1.1～1.2。
优选地，当浮球的材质为不锈钢时，腐蚀裕度C2取0厘米。
本发明所述的自吸阀设计方法所设计的自吸阀，在抽真空容积泵停止工作时，浮球浮力能够克服阀门外部压力以及顶杆阀门重力，压紧阀门防止气体泄漏，使自吸泵能正常工作，不仅降低了自吸泵的水力损失和提高了自吸性能，而且还提高泵效率和可靠性。
附图说明
图1是本发明所述自吸阀的结构示意图。
图中：1-阀体，2-浮球，3-顶杆活动套，4-顶杆，5-气阀口盖，6-阀体盖，7-密封橡胶
板，8-橡胶板紧固螺母，9-阀孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
图1为自吸阀的结构示意图，主要由阀体1、浮球2、顶杆活动套3、顶杆4、气阀口盖5、阀体盖6、密封橡胶板7、橡胶板紧固螺母8组成，气阀口盖5上设有阀孔9。阀体盖6连接真空泵进气口，阀体2连接于自吸泵进口的上方，浮球2通过顶杆4连接密封橡胶板7，顶杆4可在顶杆活动套3中上下活动。在自吸泵正常运转前，在浮球2的重力作用下，密封橡胶板7与气阀口盖5分离，从而使气阀口盖5上的阀孔9处于打开状态。通过容积泵进行吸气，气体通过阀孔9进入真空泵，使自吸泵进口抽真空，继而使自吸泵进口充满液体，真空泵正常工作，当液体上升到一定程度时液体对浮球2产生向上浮力，最终水位上升到一定高度时，浮球2上升推动密封橡胶板7压紧阀孔9，阀门关上。
本发明所述设计方法的设计目标是：在真空泵停止工作时，真空泵压力升高，阀门外部压力增大，使浮球2的浮力能够克服阀门外部压力以及顶杆阀门重力，以压紧阀门，防止气体泄漏，使自吸泵能正常工作。使自吸阀的主要结构参数浮球直径D、阀孔开口面积s、浮球壁厚a满足以下目标关系式：
式中：D—浮球直径，米；
ρ0—浮球密度，千克/立方米；
ρ—工质液体密度，千克/立方米；
Fx—重量修正数，顶杆、密封橡胶板等重量，牛；
—阀门闭门力的门重修正系数，取1.1～1.2；
P0—真空泵失效压力，牛/平方米；
P1—自吸泵进口压力，牛/平方米；
s—阀孔9开口面积，平方米。
根据以上目标关系式，确定自吸阀的浮球直径D、阀孔开口面积s、浮球壁厚a：
a＝4.17σD/E+C1+C2+C3
式中：D—浮球直径，米；
a—浮球壁厚，米；
s—阀孔开口面积；
Fx—重量修正数，牛；
κ—焊缝强度系数，取0.8～1；
ρ0—浮球密度，千克/立方米；
ρ—工质液体密度，千克/立方米；
σ—材料的许用应力，千克/平方米；
C1—材料加工时的厚度偏差值，取0.135厘米；
C2—腐蚀裕度，不锈钢材料取0厘米；
C3—冲压拉伸甲供材料的减薄，取0.1～0.2a；
—阀门闭门力的门重修正系数，取1.1～1.2；
P0—真空泵失效压力，牛/平方米；
P1—自吸泵进口压力，牛/平方米
E—材料的弹性模量。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种自吸阀的设计方法，其特征在于，利用以下几个关系式来确定自吸阀的浮球直径D，浮球壁厚a，阀孔开口面积s：
a＝4.17σD/E+C1+C2+C3；
式中：D-浮球直径，米；
a-浮球壁厚，米；
s-阀孔开口面积；
Fx-重量修正数，顶杆、密封橡胶板、橡胶板紧固螺母的重量，牛；
k-焊缝强度系数；
ρ0-浮球密度，千克/立方米；
ρ-工质液体密度，千克/立方米；
σ-材料的许用应力，千克/平方米；
C1-材料加工时的厚度偏差值，取0.135厘米；
C2-腐蚀裕度；
C3-冲压拉加工供材料的减薄；
-阀门闭门力的门重修正系数；
P0-真空泵失效压力，牛/平方米；
P1-自吸泵进口压力，牛/平方米；
E-材料的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的自吸阀的设计方法，其特征在于，焊缝强度系数k的取值范围为0.8～1。
3.根据权利要求1所述的自吸阀的设计方法，其特征在于，冲压拉伸加工材料的减薄C3的取值范围为0.1～0.2a。
4.根据权利要求1所述的自吸阀的设计方法，其特征在于，阀门闭门力的门重修正系数的取值范围为1.1～1.2。
5.根据权利要求1所述的自吸阀的设计方法，其特征在于，浮球的材质为不锈钢，腐蚀裕度C2取0厘米。
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