微阻缓闭蝶式止回阀工作特性动态分析同结构原理

(一)、止回阀工作特性动态分析

阀门作为控制装置在流体管路中大量使用，通过接通或切断，控制介质的流通，阀门分类较多，如接通、截断介质动的截断阀，控制介质流向的方向阀，控制介质压力、流量的调节阀，阻止介质倒流的微阻缓闭蝶式止回阀，分离、混合介质的分流阀，超压保护的阀等，管路、设备正常运行，是管路体系中重要的元件之一。

止回阀是借助单向动介质的压力来打开、关闭阀瓣，防止介质回流，保护管路设备不受到水锤破坏的阀。在有压系统管路中，由于意外情况，如事故停车等，引起介质流速短时间内产生急剧变化，产生压力剧烈下降或上升，并以波的形式沿管道，不停传播和反射的现象，称为水锤。止回阀关闭瞬间的水击压力增值，是系统工作压力的好几倍，破坏管路系统，引起水泵倒转，严重时泵站被淹没，水的供应中断，造成的损失重大，动态分析止回阀工作特性，对管道系统产生重要作用。

介质流经止回阀时流速随流道的改变而发生变化，介质质点间及与局部流道间发生碰撞，介质的动受到阻碍，可能会产生涡流、死水区、气穴和水锤等水流现象，很大程度影响、危害系统；发生的管路振动、水锤压力冲击、漩涡噪音和水头及能量的损失，影响系统运行工况和性能。产生涡流的主要原因是由介质动惯性作用及流线特性决定的，由于流道方向转变，介质不能直接发生直角拐弯或掉头动，导致阀瓣后的介质被主流带动而旋转，形成涡旋，涡旋持续旋转消耗主流能量，有时引起噪声。

因为系统水锤波动过程由于边界条件不同，引起微阻缓闭蝶式止回阀关闭过程出现数次重复的水击现象，对流体管路系统造成的危害较大，水击现象是止回阀失效的其中一个原因。水锤压力与流速是成正比例变化的，选用缓冲油缸实现止回阀快关缓闭，以两阶段不同速度缓冲关闭，把水锤压力升值限定在可控范围内，减小关闭时的水锤压力，保护泵及管路系统。在止回阀运行过程中，其强度也是影响性能的重要因素，针对较大运行压力条件下对止回阀原结构和优化后结构进行强度分析，止回阀在强度符合要求的情况下，阀体依然会出现裂纹等现象，静态强度分析不能满足需要，因此进行动刚度分析研究。

对止回阀动态特性分析研究，结构优化，减弱停泵水锤，降低能量损失，尤其是元件运行时消耗少的能量，利用率，积极响应“两会”节能减排的号召，利用率是以后阀门发展的一个重要方向。

(二)、止回阀结构及原理

静音式止回阀锤原理区别于微阻缓闭止回阀，是一种导流式速闭止回阀，亦称喷管式止回阀(NozzleCheckValve)。静音式止回阀锤原理是采用关闭的理念设计，依靠阀瓣的关闭，在停泵瞬间，系统介质还没有产生倒流加速度之前，阀门己经关闭，从而使系统没有产生破坏性水锤的加速度。

静音式止回阀主要由阀体、阀座、导流扩散体、阀瓣及簧片弹簧组件等主要零部件组成。

静音式止回阀的原始设计源于德国，现己引进到国内，经过对产品吸收改进和的工程实践，己证明其具有良好的预锤功能；流线型设计，降低了阀门流阻，节约能源；同时，该阀门具有免维护特征，节约了客户使用成本。其结构具有阀瓣轻、关闭行程短、弹簧加速关闭等特点。下面具体介绍其设计特点。

(1)无轴承浮动阀瓣设计。无轴承浮动阀瓣设计，环形阀瓣用弹簧和簧片组件在环形阀瓣周向均匀支撑，簧片实现导向，使阀瓣移动无摩擦，处于浮动状态，动作灵敏，并有利于达到关闭的目的，了由此引起的内件磨损及水头损失。

(2)环形阀瓣重量轻。阀瓣的环形结构减轻阀瓣重量，水流可从阀瓣内、外侧同时通过。设计时主要考虑的是力求阀瓣质量轻、惯性低、行程短，且有加速关闭的复位弹簧及后端导流体，一般阀的设计关闭时间为0.15s以内。相对于传统的止回阀，如旋启式、升降式、蝶式等由于结构上的原因均达不到关闭的能力。

(3)导流式设计。扩散体导流式设计使流经阀门的水流经过扩散导流体，使水流几乎无紊流，使阀门水头损失，节约能源。静音式止回阀全开后流域。

(4)免维护设计。阀门内部活动零部件少，阀门全开后阀瓣贴合在扩散导流体上，水流不会冲击其他活动零部件。阀瓣和阀座采用金属对金属密封，密封面耐冲蚀。

安装在水泵出口的静音式止回阀，采用扩散体导流式可以实现低流阻，节约使用成本。公称尺寸DN800静音式止回阀实测水头损失，在供水系统2.sm/s经济流速下，静音式止回阀的水头损失不超过15cmH2O。需要说明的是，微阻缓闭止回阀全开一般需要1.0~1.5m/s的流速，阀瓣才能全开，形成导流效果，所以水头损失曲线在低流速下有拐点。