CN107559467B - 一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀 - Google Patents

Abstract

一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，包括：机械密封外圈、阀杆、弹簧、下盖、上盖、阀体、锁紧环、振膜、限位罩、限位套、调节顶杆、顶杆套；阀体为空心结构，由上层凸起和下层凸起分隔为上部腔体、中部腔体和下部腔体；阀体上部腔体的上表面开有上阀孔；所述的上盖安装于上阀孔内；中部腔体的侧面开有通流孔；上层凸起的上表面有环形圈槽，振膜置于环形圈槽上，由锁紧环固定；锁紧环与阀体上层凸起连接；限位罩固定于上层凸起的下表面；所述的阀杆一端通过机械密封外圈固定于于下层凸起上，阀杆的另一端与限位套连接，阀杆外套有弹簧。本发明装置通过振膜形变减小三螺杆泵出口压力脉动，提升降低三螺杆泵的振动和噪声，延长三螺杆泵的运行寿命。

Description

一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀

技术领域

本发明属于阀技术领域，尤其涉及一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀。

背景技术

螺杆泵是一种容积式转子泵，依靠螺杆相互啮合将介质从入口输送至出口。三螺杆泵以其可靠性高、体积小、低噪声等优势广泛应用于船舶及石油化工等行业。在船舶的润滑油和燃料油系统已基本取代了活塞泵和齿轮泵。为了替代现有的齿轮泵与活塞泵，由于三螺杆泵高效、低噪声的特性，追求舒适与低噪声的现代船舶也对三螺杆泵进一步降低噪声提出了挑战。

在三螺杆泵运转过程中，由于螺杆的卷吸会形成螺杆转动频率整数倍的流体脉冲激励。流体脉冲会作用于螺杆泵泵体及衬套等部件发生强迫振动，当强迫振动频率与螺杆泵固有频率相同时将产生共振。产生共振会造成螺杆泵强迫振动振幅增大引起泵组的剧烈振动，导致传动机构磨损加剧，噪音增强，螺杆泵共作效率下降，机械抖动。如果振动与螺杆泵某一零件固有频率一致，并且引起的振动附加应力超过一定限度时，还会使螺杆泵零件发生疲劳断裂。

为了消减三螺杆泵的流体脉冲引起的泵体振动，目前针对降低三螺杆泵流体脉冲的解决手段较少，主要通过螺杆泵型线改进和螺杆泵流道改进降低流体脉冲对三螺杆泵振动的影响。螺杆泵型线改进以及流道改进往往具有很大的局限性。其基本原理在于减少压力波动的幅值从而从对产生脉冲的激励源进行治理，但由于压力波动是由三螺杆泵主动螺杆、从动螺杆、衬套之间的密封腔的周期开启与关闭导致的，所以为了降低压力波动量而修改型线往往会导致原有的密封结构性能下降，对三螺杆泵的性能产生影响，并且往往作用有限。而采用适当的蓄能稳压装置则可以在不改变三螺杆泵性能的情况下，实现对出口腔压力脉动的有效控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消减三螺杆泵出口的流体脉冲，提升三螺杆泵的振动噪声性能三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀。

本发明的目的通过以下技术方案来实现，一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，包括：机械密封外圈、阀杆、弹簧、下盖、上盖、阀体、锁紧环、振膜、限位罩、限位套、调节顶杆、顶杆套；

阀体为空心结构，由上层凸起和下层凸起分隔为上部腔体、中部腔体和下部腔体；阀体上部腔体的上表面开有上阀孔；所述的上盖安装于上阀孔内；中部腔体的侧面开有通流孔；上层凸起的上表面有环形圈槽，振膜置于环形圈槽上，由锁紧环固定；锁紧环与阀体上层凸起连接；限位罩固定于上层凸起的下表面；所述的阀杆一端通过机械密封外圈固定于于下层凸起上，阀杆的另一端与限位套连接，阀杆外套有弹簧；下部腔体的下底面开有下阀孔；所述下盖的中心处有下盖孔，下盖安装于下阀孔内；所述的调节顶杆安装在下盖上，经下盖孔抵住限位套；下盖外侧安装有顶杆套。

本发明还可以包括：

1.阀体上部腔体的侧表面开有侧面阀孔，气压表与侧面阀孔连接；

2.振膜下表面与限位罩之间有间隙；

3.限位套的下表面有凹槽，凹槽与调节顶杆的上端匹配；

本发明具有如下有益效果：

1.当三螺杆泵出口端产生压力波动时，会驱动本发明装置的振膜产生形变，此时三螺杆出口腔的压力脉动将会转化为本发明装置的形变势能，从而使得三螺杆泵出口压力脉动减小，进而提升三螺杆泵输出流体压力的平稳性，大幅降低三螺杆泵的振动和噪声，延长三螺杆泵的运行寿命。

2.阀体下部通过阀杆、弹簧、调节顶杆等装置用于压力调节，保障装置的安全性。

附图说明

图1为本发明装置的主剖视图

图2为本发明装置的运行原理示意图。

具体实施方式

下面根据说明书附图对本发明的技术方案进一步详细描述：

一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其原理是通过预先填充高压空气的气囊，利用气囊内气体可压缩的特性吸收三螺杆泵出口腔的流体脉冲，并借助空气气囊高阻尼特性对脉动压力的能量进行消耗，达到稳定三螺杆泵出口腔压力，降低三螺杆泵振动的目的。其中振膜优选为鼓形振膜。

结合图1，本发明装置包括：气压表1，机械密封外圈2，阀杆3，弹簧4，下盖5，上盖6，阀体7，锁紧环8，鼓形振膜9，限位罩10，限位套11，调节顶杆12，顶杆套13。

阀体7为空心结构，由上层凸起和下层凸起分隔为上部腔体、中部腔体和下部腔体；阀体上部腔体的上表面开有上阀孔；所述的上盖6安装于上阀孔内；中部腔体的侧面开有通流孔，通过通流孔与三螺杆泵的出口端相连，如图2所示；上层凸起的上表面有环形圈槽，鼓形振膜9置于环形圈槽上，由锁紧环8固定；锁紧环与阀体上层凸起连接；限位罩固定于上层凸起的下表面，鼓形振膜9的下表面与限位罩10之间有间隙；所述的阀杆3一端通过机械密封外圈2固定于于下层凸起上，阀杆3的另一端与限位套11连接，阀杆3外套有弹簧4；下部腔体的下底面开有下阀孔；所述的下盖5中心处有下盖孔，下盖5安装于下阀孔内；所述的调节顶杆12安装在下盖5上，经下盖孔抵住限位套11；下盖5外侧安装有顶杆套13。

流体脉动蓄能安全阀通过螺栓与螺杆泵泵体连接，并通过密封垫片进行螺杆泵工质的密封。锁紧环8与阀体7采用螺纹连接将鼓形振膜9压紧并对螺杆泵工质进行密封。鼓形振膜9上沿具有环型圈结构与阀体7上的环型圈槽配合。

一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其原理如下：阀体上部腔体内充满高压空气，形成高压空气腔体，当三螺杆泵出口端压力低于设定的安全压力时阀杆3与机械密封外圈2保持密封状。由于鼓形振膜9内填充了一定压力的高压空气，高压空气压力设计值与三螺杆泵出口端的液体压力平衡，当出口端产生压力波动时，会驱动鼓形振膜9产生振动。鼓形振膜9的振动会造成压缩空气的压力变化，三螺杆出口腔的压力脉动将会转化为压缩空气的吸、放能从而使得三螺杆泵出口压力脉动减小。

鼓形振膜9材料的选择需要根据介质类别进行选择，保证鼓形振膜9材料与输送介质之间无化学反应，防止化学腐蚀与老化的产生。同时鼓形振膜9应该具有合适的弹性与强度，以保证鼓形振膜9对压力变化的反应迅速并且不会损坏。

气压表1与阀体上部腔体相连，由于阀体上部腔体内充满高压空气形成了高压空气腔体，气压表将显示高压空气腔内的空气压力，空气压力值取决于三螺杆泵的出口端压力，由于流体脉动蓄能安全阀其高压空气的填充应该是在实际使用时进行的，所以可以通过三螺杆泵的出口压力进行实际调整，在一定范围内针对不同的出口压力安全阀本身的设计不需要改变。

所述的限位罩10焊接在阀体7上，鼓形振膜9在自然放松状态下其前端不应与限位罩10相接触。限位罩10用于限制鼓形振膜9的最大变形，以起到保护鼓形振膜9的作用，限位罩10的位置不需要通过螺杆泵的工作工况进行确定，其设计应该与安全阀压力设计匹配。

阀体7、上盖6、鼓形振膜9组成的压缩空气腔充满一定压力的压缩气体。压缩气体需要在使用时进行填充，同时应该定期检查压力表1读数，当数值过低时需要再次进行压缩气体的填充。

流体脉动蓄能安全阀的上盖6对高压空气腔进行密封，同时在安全阀组装时，锁紧环8、鼓形振膜9通过上盖6开口位置进行安装，完成锁紧环8、鼓形振膜9安装后，再进行上盖6的安装，上盖6外圈装有O型密封圈，保证良好的气体密封性。安全阀组件机械密封外圈2、阀杆3、弹簧4、下盖5、限位套11、调节顶杆12、顶杆套13依次安装，设计时保证阀杆3与限位罩10具有一定间隔，以防止距离过近使得阀体7中间与出口腔连接的腔体内结构过于紧凑，从而产生隧道效应影响设备性能。

流体脉动蓄能安全阀通过螺钉与三螺杆泵泵体进行连接，安全阀上部开口腔与三螺杆泵出口腔连通，安全阀下部开口腔与三螺杆泵入口腔连通。根据三螺杆泵的具体尺寸调整零件尺寸。三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀的蓄能性能由压缩空气腔容积决定，蓄能性能选择参考三螺杆泵出口腔容积及压力脉动的幅值。

蓄能安全阀在设备运行前需要进行压缩空气的填充，而在长期停用情况下需要将压缩空气排出，以防止危险的产生。在三螺杆泵未开始工作的状态下，出口腔压力会低于实际工作的状态，这使得压缩空气压力会大于出口腔液体压力，这会导致鼓形振膜9涨鼓，故在鼓形振膜9前端安装限位罩10。

Claims (5)

1.一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，包括：机械密封外圈、阀杆、弹簧、下盖、上盖、阀体、锁紧环、振膜、限位罩、限位套、调节顶杆、顶杆套；其特征在于，

阀体为空心结构，由上层凸起和下层凸起分隔为上部腔体、中部腔体和下部腔体；阀体上部腔体的上表面开有上阀孔；所述的上盖安装于上阀孔内；中部腔体的侧面开有通流孔；上层凸起的上表面有环形圈槽，振膜置于环形圈槽上，由锁紧环固定；锁紧环与阀体上层凸起连接；限位罩固定于上层凸起的下表面；所述的阀杆一端通过机械密封外圈固定于下层凸起上，阀杆的另一端与限位套连接，阀杆外套有弹簧；下部腔体的下底面开有下阀孔；所述下盖的中心处有下盖孔，下盖安装于下阀孔内；所述的调节顶杆安装在下盖上，经下盖孔抵住限位套；下盖外侧安装有顶杆套。

2.如权利要求1所述的一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其特征在于，所述阀体上部腔体的侧表面开有侧面阀孔，气压表与侧面阀孔连接。

3.如权利要求1或2所述的一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其特征在于，所述振膜的下表面与限位罩之间有间隙。

4.如权利要求1或2所述的一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其特征在于，所述限位套的下表面有凹槽，凹槽与调节顶杆的上端匹配。

5.如权利要求3所述的一种三螺杆泵流体脉动蓄能安全阀，其特征在于，所述限位套的下表面有凹槽，凹槽与调节顶杆的上端匹配。