止回阀几乎是所有泵站不可缺少的机械元件,其种类也是很多的。
(1)按结构型式分类 根据止回阀结构及其关闭件与阀座的相对位移方式,止回阀可分为:
1)旋启式止回阀。这类止回阀的关闭件—阀瓣绕置于阀座外的销轴旋转,如图4-187所示。图4-187a为最普遍的单瓣式止回阀,公称尺寸一般为DN50~DN500;图4-187b为大口径的多瓣式止回阀,公称尺寸一般为≥DN600。
图4-187 旋启式止回阀
a)单瓣旋启式止回阀 b)多瓣旋启式止回阀
旋启式止回阀是目前国内使用最普遍的止回阀之一。
2)升降式止回阀。这类止回阀的关闭件—阀瓣沿着阀体中腔轴线移动,如图4-188~图4-196所示。图4-188和图4-189系只能用于水平管道安装的升降式止回阀;图4-190为专门用于泵吸入管底部的升降式止回阀;图4-191和图4-192系用于垂直管道的升降式止回阀;图4-193和图4-194系兼用于水平管道和垂直管道的升降式止回阀,图4-195和图4-196系多环形流道升降式止回阀,该类止回阀具有最小的阀瓣行程,因此关闭更为迅速;图4-191所示的是弹簧载荷环形阀瓣升降式止回阀,它与通常结构的升降式止回阀相比,阀瓣行程更小,加之弹簧载荷的作用,使阀门关闭迅速,因此更利于降低水锤压力;图4-192所示的阀门系特别设计,用于介质倒流十分迅速的系统,它采用了减速阻尼装置,在关闭的最后阶段起作用,另外还采用了一定形状的关闭件,因而这种止回阀的冲击压力很小;图4-193所示的阀门,其关闭件可以在提升起的阀杆上自由升降,因此既可用作止回阀,也可用作截止阀;图4-189所示的球型阀瓣升降式止回阀,在球状阀瓣与其导轨之间存在较大的间隙,因而适用于有脏物的场合,即使脏物进入关闭件的运动导轨,关闭件也不会卡死或关闭缓慢。
图4-188 升降式止回阀
图4-189 球型阀瓣升降式止回阀
图4-190 底阀
图4-191 弹簧载荷环形阀瓣升降式止回阀
图4-192 角式升降式止回阀
图4-193 倾斜式柱塞阀瓣升降式止回阀
图4-194 止回截止阀
图4-195 多环形流道升降式止回阀
图4-196 多环形流道对夹式止回阀
图4-197 内压自紧密封式阀盖升降式止回阀
用于高压系统的内压自紧密封式阀盖的升降式止回阀如图4-197所示。它主要用于高压系统,压力越高,阀盖的密封性能越好。
3)蝶式止回阀。蝶式止回阀是阀瓣围绕阀座内的销轴旋转的止回阀,如图4-198和图4-199所示。该种止回阀结构相对比较简单,但只能安装在水平管道上,密封性能较差。
4)管道式止回阀,如图4-200所示,为阀瓣沿着阀体中心线滑动的止回阀,这种止回阀体积较小、重量较轻、加工工艺性好,但流体阻力系数比旋启式止回阀略大。
5)空排止回阀,如图4-201所示。这是一种特殊用途的止回阀,用于锅炉给水泵的出口,以防介质倒流及空排作用。
图4-198 蝶式止回阀
6)缓闭式止回阀,在某些特殊情况下,如管路压力经常发生变化,或有特殊要求时,在蝶形止回阀上、旋启式止回阀上、升降式止回阀上设置缓冲装置,形成缓闭式止回阀。图4-192所示是带缓闭装置的角式升降式止回阀。这种阀适用于介质倒流十分迅速的系统,它能大大减小水击压力。图4-202所示为旋启式带缓闭装置的止回阀。这种形式的止回阀有两种。一种是摇杆穿出阀体外,摇杆固定在阀盖上(上支式);一种是摇杆固定在阀体上(阀体内凸台式),但不穿出体外。另一种形式的旋启式带缓闭装置的止回阀如图4-203a所示。图4-203b是它缓闭装置的放大剖面图,图4-203c是另一种结构的缓闭装置。在这种止回阀中,主阀的快速关闭相当于常规缓闭式止回阀的快关阶段,而副阀的缓慢关闭,则相当于常规缓闭式止回阀的慢关阶段。因此,这种止回阀能有效地防止水击产生。
图4-199 双板蝶式止回阀
1—阀体 2、3—蝶板 4—蝶板固定块 5—转轴 6—扭力簧销 7、11—阀体支承 8、13—扭力弹簧 9、17—轴套 10、18—堵头 12、14—蝶板支承 15—垫圈 16—套
图4-200 管道式止回阀
图4-201 空排止回阀
图4-202 旋启式带缓闭装置的止回阀
图4-203 旋启式带缓闭装置的止回阀
a)阀门本体 b)缓闭装置 c)另一种缓闭装置
图4-204所示为带缓闭装置的蝶式止回阀。该阀安装在管路上,以防止介质逆流及由于逆流关闭而产生过大的压力上升(水击)。当介质正向流动时,在介质压力作用下,蝶板开启,随即平衡锤助开,使阀处在微阻情况下工作;当介质逆向流动时,由于反向介质的作用,使蝶板从全开位置开始关闭。蝶板的前三分之二行程为快关段,后三分之一行程为缓冲减振关闭段。减振关闭过程为:蝶板上的触销推动避振缸上的活塞,缸内介质(避振缸内存有介质)通过节流口流出,调节活塞可以改变避振缸内介质排出的速度,即改变避振缸内活塞和蝶板向关闭方向移动的快慢,也就是蝶板两阶段关闭,且关闭时间可调,从而达到消除水击、减轻振动、保护管路和防止泵倒转的目的。
7)隔膜式止回阀。隔膜式止回阀是一种新的结构型式,尽管它的使用受到温度和压力的限制,但由于防水击性能好,近年发展较快。
图4-205所示为隔膜式止回阀的几种结构型式。图4-205a适用于各种不同流量与流速的系统,水击压力比传统的旋启式止回阀小得多;图4-205b是锥形隔膜式止回阀,这种阀门是对夹在管道两法兰之间。该阀的关闭极为迅速;图4-205c是环形编织隔膜式止回阀,这种止回阀采用了褶皱的环状橡胶隔膜,关闭速度极快,但其使用范围通常受压差(Δp<1MPa)和温度(t<70℃)的限制;图4-205d所示的隔膜式止回阀,其关闭件是一个一端为扁平形的弹性套管,当介质逆流时,套管的扁平端闭合。
图4-204 带缓闭装置的蝶式止回阀
图4-205 隔膜式止回阀
a)隔膜式止回阀 b)锥形隔膜式止回阀 c)环形编织隔膜式止回阀 d)梭形隔膜式止回阀
8)无磨损球形止回阀,如图4-206所示。该阀有单球与多球之分,DN200~DN400为单球;DN450~DN1000为多球。阀球体内部是钢,外部包裹一层橡胶,左右阀体、隔板、导柱均为钢制。阀门靠腔体的(橡胶)球实现开启和关闭。开启时球体在介质压力作用下沿导柱滚动,关闭时也在介质压力作用下沿导柱滚动实现密封。但对于多球的阀门,不可能关闭时球体都密封,球体密封有先后之分,这就起到缓闭和降低水击的作用。该止回阀的水击值仅为旋启式止回阀的45%,因此适用于水击值要求严格的地方。
图4-206 无磨损球形止回阀
1—左阀体 2—右阀体 3—导向柱 4—球体
9)浮球式衬氟塑料止回阀,如图4-207所示。该阀在阀体内有一浮球,靠介质压力打开和关闭止回阀。在阀体内衬有氟塑料、FEP、ETFE和PVDE,适用于强酸、强碱及各种溶剂。阀体本体材料为铸铁,适用于工作温度150C、公称压力PN6的管道。
10)浮球式衬氟塑料Y形止回阀,如图4-208所示。该阀在阀体内有一浮球,靠介质压力开启止回阀,靠浮球自重和介质压力关闭止回阀。在阀体内衬有氟塑料、FEP、ETFE和PVDE,适用于强酸、强碱及各种溶剂;阀体本体材料为铸铁,适用于工作温度150℃、公称压力为PN6的管道。
图4-207 浮球式衬氟塑料止回阀
图4-208 浮球式衬氟塑料Y形止回阀
11)高效无声止回阀,如图4-209所示。该阀具有阀瓣重量轻、动作灵敏、行程较短、结构长度短、压力损失在可允许的范围内、关闭时无冲击、无噪声等特点。阀门只有阀瓣一个零件动作,动作时压缩螺旋弹簧,但螺旋弹簧不与介质直接接触,因而寿命长。阀门所有零件均为碳钢和不锈钢制造,阀座和阀瓣密封面为不锈钢。因此可在高温下使用。阀门的设计制造符合API6D或DIN标准,结构长度符合API594和API6D,因此可以使用到长输管线上。阀门的介质流动方向如图4-209中箭头所示。靠介质压力压阀瓣,压缩弹簧2,即可开启。开启行程较短,最快开启时间仅为0.15s,而且关闭时冲击和噪声都较小。阀门结构长度短,可安装于管道任何位置,垂直安装与水平安装均可。
该阀可设计成各种压力等级,公称尺寸的范围是DN300~DN1000。法兰连接尺寸可按DIN、ASME、API、MSS、BS制造。
12)调流缓冲止回阀,如图4-210所示。该阀主要用于介质为水的管道上和泵的出口处,能完成调节流量、止回、截止三种功能。阀门可全流量范围内调节,调节时水流平稳,摩擦小,噪声低;止回时在阀门上设有缓冲缸,利用管路内介质进行缓冲,从而达到消除或减小水击、保护管路和防止泵倒转的作用。
该阀适用于公称压力PN10、工作温度小于或等于80℃、工作介质为水或油的管路上;公称尺寸DN250~DN1000。
13)带气动关闭装置的旋启式止回阀,如图4-211所示。该阀气动关闭装置在主管线中既没有压力也没有流体的情况下也能可靠地关闭阀门,它是为安全起见先行关闭的。二位五通电磁阀4通电,使压缩空气进入活塞3的底部,从而压缩弹簧6,使顶杆2向上与连接件分离,所以阀瓣1处于完全自由状态,可以自由开启。在断电的情况下,二位五通电磁阀使压缩空气进入活塞3的上部,这时活塞下部的空气完全排出。活塞上部的压缩空气与受压弹簧将使活塞和顶杆2推摇臂杆,使阀门处于关闭位置。利用这种简单的运动,使顶杆2和摇臂固定在一起,使阀门在关闭状态发挥其最大的能力。二位五通电磁阀通常安装在环境温度不超过50℃的条件下。阀盖和阀体的连接仍然采用内压自封式,利用密封环、压紧环、对开环、螺栓和螺母把阀盖拉紧在拉紧盖上,内部压力越高,密封性能越好。支架焊接在阀盖上,阀体和阀瓣密封面堆焊硬质材料,保证阀门的耐磨、耐冲刷和耐蚀性能。
图4-209 高效无声止回阀
1—阀体 2—螺旋弹簧 3—行程限位 4—阀瓣圆环 5—导向套 6—阀座
图4-210 调流缓冲止回阀
14)带气动装置的旋启式止回阀,如图4-212所示。该阀可有两种作用,当活塞与活塞杆处于缸体上部的时候,阀门可作为旋启式止回阀用,靠介质的作用力就可开启阀门,介质反向流动时阀门就自动关闭;当活塞与活塞杆处于缸体下部时,就可关闭止回阀,阀门可作为闭止阀使用。阀门的阀体与阀盖连接靠螺栓与螺母,密封靠垫片。但阀门的阀体与阀盖除用螺栓连接外,还有焊接凸台。为了保证中法兰绝对密封,一般都焊死。这样,用于电站非常安全。阀门的阀座与阀瓣密封面均堆焊司太利硬质合金。
图4-211 带气动关闭装置的旋启式止回阀(www.xing528.com)
1—阀瓣 2—顶杆 3—活塞 4—二位五通电磁阀 5—螺钉 6—弹簧 7—行程挡块 8—行程开关
图4-212 带气动装置的旋启式止回阀
1—阀盖 2—阀盖垫片 3—阀体 4—阀瓣 5—阀体密封圈 6—销钉
图4-213 内压自封式阀盖直流式旋启式止回阀
1—阀盖 2—阀盖拉紧盖板 3—六角头螺栓 4—阀盖密封环压紧环 5—对开圆环 6—杠杆螺钉 7—阀盖密封环 8—杠杆 9—销轴 10—阀座密封环 11—阀瓣 12—阀体
15)内压自封式阀盖直流式旋启式止回阀,如图4-213所示。该阀的阀体为铸造而成。内压自封式阀盖靠阀盖密封环7、压紧环4、对开圆环5、拉紧盖板2用六角头螺栓3拉紧预密封,阀体内介质压力越高,密封性能越好。阀座和阀瓣密封面均焊硬质合金,使阀门耐冲刷、耐磨损、耐腐蚀。当介质从阀瓣下方流过时,靠介质压力打开阀瓣,使介质通过;反之,当介质逆流时,靠介质压力和阀瓣自重关闭阀门,阻止介质流动。阀门和管路的连接为对接焊连接。
16)带最小流量喷嘴的旋启式止回阀,如图4-214所示。该阀喷嘴的尺寸通常是主管线公称尺寸的1/3,所以公称尺寸DN300的主管应该使用公称尺寸DN100的最小流量喷嘴。喷嘴的长度通常等于喷嘴的外径,法兰连接也适用同样的长度。止回阀的结构长度可以改变。自封式阀盖靠密封环、密封压环、对开环用螺栓、螺母拉紧在拉紧盖上,压力越高密封越好。阀体密封面、阀瓣密封面堆焊硬质材料,并经过仔细地研磨,使关闭时密封良好又耐磨、耐冲蚀、耐腐蚀。阀瓣靠连接杆和销轴连接在阀体内,使阀门不致于从销轴处渗漏。
17)对夹式消声止回阀,如图4-215所示。该阀除具有结构长度短、结构合理、重量轻、密封性能好和流阻比同类进口产品小等优点外,还可有效地消除噪声、防止水击发生,并能采取水平或垂直方向安装。阀体材料为可锻铸铁,阀杆为不锈钢,阀瓣密封面为聚四氟乙烯,靠弹簧和介质压力关闭阀门。
图4-214 带最小流量喷嘴的旋启式止回阀
该阀适用于公称压力PN16、工作温度小于或等于100℃、介质为水的管路上。
18)对夹薄型止回阀,如图4-216所示。该阀利用在阀体上的槽、穿销钉来固定阀瓣,靠介质的压力开启和关闭。阀体材质为碳钢或不锈钢,密封面为铬不锈钢或钴铬钨硬质合金。
该阀适用于公称压力PN20~PN50,工作温度小于或等于425℃的液体、气体、蒸汽及腐蚀性液体的管道上;公称尺寸DN50~DN350,结构长度L仅为20~46mm。
图4-215 对夹式消声止回阀
图4-216 对夹薄型止回阀
19)用于气体的双板止回阀,如图4-217所示。该止回阀的控制系统是由使用水平器、一个附加轴3和阀板8连接。当翻转时,在阀门入口处,控制介质的压力。强制阀板8去转轴3克服弹簧4的阻力而保持流通部分的开启。当压力减少时,弹簧4强制阀板转到它原来关闭的位置。阀门由使其偏离掣子来实行检查,并用动力头转动阀板,水平器附加到轴3上,使之阀板8连续开启。当转动该轴在两端方向时,弹簧4肯定是自动转动阀板8及动力头到常规位置。
20)双蝶板缓冲止回阀,如图4-218所示。该止回阀安装在泵出口的管道上,以防止介质逆流关闭而产生过大的压力上升(水击)。当泵开启后,管路内正向流动介质压力推动蝶板开启,使介质通过阀门。自泵关闭后,管路内介质停止流动或产生逆流,蝶板(偏心)靠自重力和逆流介质压力自行关闭,切断介质主流。同时,部分介质通过旋启式阀瓣逆向流动,从而减少了逆流介质对蝶板的冲击。调节缓冲装置上的节流阀杆和重锤,控制缓冲性能,使旋启式阀瓣和蝶板按一定的速度和程序关闭。
该阀适用于水和海水,最高工作压力为1.0MPa。阀体材料为灰铸铁和耐蚀铸铁,蝶板材料为球墨铸铁和耐蚀铸铁,阀杆材料为不锈钢;最大公称尺寸可达DN2200。
21)电动缓闭式蝶形止回阀,如图4-219所示。该止回阀在阀瓣的下游侧设有抵抗体,以防止流体逆流时对止回阀的冲击。该抵抗体在顺流情况下抵抗小,而在逆流情况下抵抗增大。抵抗体即是摆动式阀瓣,它是由各种形式的墙状体和许多摆动式小阀瓣式圆孔组成的。当逆流量很少时,可使止回阀闭锁,并减少压力上升,防止冲击现象的产生。即使在吐出管路比较短的场合,也可防止由于止回阀的闭锁迟缓而引起的压力上升及冲击现象,进而也能有效地保护泵及联动装置的安全。
图4-217 用于气体的双板止回阀
1—阀体 2—转轴支撑 3—转轴 4—扭力弹簧 5—蝶板支撑 6—限位块 7—限位支柱 8—阀板
图4-218 双蝶板缓冲止回阀
(2)按公称压力分类 根据止回阀的公称压力可分为:
1)真空止回阀。止回阀的工作压力低于标准大气压的止回阀。绝对压力小于0.1MPa的阀门,习惯上常用毫米水柱(mmH2O)或毫米汞柱(mmHg)表示压力。
图4-219 电动缓闭式蝶形止回阀
1—电动装置 2—离合器轴 3—电动装置离合器 4、6—左轴承 5—左支架 7、8—蝶板 9—右支架 10—阀门离合器 11—右轴承 12—右轴套 13—限位块 14—阀体 15—蝶板限位块 16—阀座
2)低压止回阀。公称压力≤PN16的止回阀。
3)中压止回阀。公称压力PN25~PN63的止回阀。
4)高压止回阀。公称压力PN100~PN800的止回阀。
5)超高压止回阀。公称压力≥PN1000的止回阀。
(3)按介质工作温度分类
1)常温止回阀。止回阀的工作温度在-29℃≤t≤120℃的阀门。
2)高温止回阀。止回阀的工作温度t>450℃的阀门。
3)中温止回阀。止回阀的工作温度在120℃<t≤450℃的阀门。
4)低温止回阀。止回阀的工作温度在-100℃≤t<-29℃的阀门。
5)超低温止回阀。止回阀的工作温度t<-100℃的阀门。
(4)按阀体材料分类
1)非金属材料止回阀。止回阀的阀体、阀盖材料为陶瓷、玻璃钢、工程塑料等的阀门。
2)金属材料止回阀。止回阀的阀体、阀盖材料为铜合金、铝合金、钛合金、镍合金、蒙乃尔合金、铸铁、碳素钢、低合金钢、高合金钢、不锈钢的阀门。
3)金属材料衬里止回阀。止回阀的阀体、阀盖内衬铅、衬工程塑料、衬搪瓷、衬陶瓷等的阀门。
(5)按公称尺寸分类
1)小口径止回阀。止回阀的公称尺寸≤DN40的阀门。
2)中口径止回阀。止回阀的公称尺寸DN50~DN300的阀门。
3)大口径止回阀。止回阀的公称尺寸DN350~DN1200的阀门。
4)特大口径止回阀。止回阀的公称尺寸≥DN1400的阀门。
(6)按与管道的连接方式分类
1)法兰连接止回阀。阀体上带有法兰,与管道采用法兰连接的止回阀,如图4-202、图4-206、图4-218、图4-219所示。
2)螺纹连接止回阀。阀体上带有内螺纹或外螺纹,与管道采用螺纹连接的止回阀,如图4-212所示。
3)焊接连接止回阀。阀体上带有焊口,与管道采用焊接连接的止回阀,如图4-211、图4-213、图4-214所示。
4)对夹连接止回阀。阀体上既没有法兰也没有螺纹,与管道连接采用对夹在管道两法兰之间的止回阀,如图4-199、图4-215所示。
5)夹箍连接止回阀。阀体上带有夹口,与管道采用夹箍连接的止回阀。
6)卡套连接止回阀。阀体上带有外螺纹,与管道采用卡套连接的止回阀。
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