微阻緩閉蝶式止回閥的工作原理和研究現狀

[一]、止回閥的工作原理

微阻緩閉蝶式止回閥啟閉件靠介質動和力量自行開啟或關閉，以防止介質倒流的閥門叫止回閥。止回閥屬于自動閥類，主要用于介質單向動的管道上，只允許介質向一個方向動，以防止發生事故。止回閥又稱單向閥或逆止閥，水泵吸水關的底閥也屬于止回閥類。止回閥是能自動阻止流體倒流的閥門。止回閥的閥瓣在流體壓力作用下開啟，流體從側流向出口側。當側壓力低于出口側時，閥瓣在流體壓差、本身重力等因素作用下自動關閉以防止流體倒流。止回閥關閉時，會在管路中產生水錘壓力，嚴重時會導致閥門、管路或設備的損壞，尤其對于大口管路或高壓管路，故應引起止回閥選用者的高度注意。在管線中不要使止回閥承受重量，大型的止回閥應支撐，使之不受管系產生的壓力的影響。安裝時注意介質動的方向應與閥體所票箭頭方向一致。止回閥的形式種類止回閥按結構劃分，可分為升降式止回閥、旋啟式止回閥和微阻緩閉蝶式止回閥三種。升降式止回閥可分為立式和臥式兩種。旋啟式止回閥分為單瓣式、雙瓣式和多瓣式三種。蝶式止回閥為直通式、以上幾種止回閥在連接形式上可分為螺紋連接、法蘭連接和焊接三種。1、升降式止回閥的結構一般與截止閥相似，其閥瓣沿著通道中以線作升降運動，動作，但流體阻力較大，適用于輕小口徑的場合。升降式止回閥可直通式和立式兩種。直通式升降止回閥一般只能安裝在水平管路，而立式升降止回閥一般就安裝在垂直管路。

2、旋啟式止回閥的閥瓣繞轉軸作旋轉運動。其流體阻力一般小于升降式止回閥，它適用于較大口徑的場合。旋啟式止回閥根據閥瓣的數目可分為單瓣旋啟式、雙瓣旋啟式及多瓣旋啟式三種。單瓣旋啟式止回閥一般適用于中等口徑的場合。大口徑管路選用單瓣旋啟式止回閥時，為減少水錘壓力，較好采用能減小水錘壓力的緩閉止回閥。雙瓣旋啟式止回閥適用于大中口徑管路。對夾雙瓣旋啟式止回閥結構小、重量輕，是一種發展較快的止回閥；多瓣旋啟式止回閥適用于大口徑管路。

3、隔膜式止回閥有多種結構形式，均采用隔膜作為啟閉件，由于其錘性能好，結構簡單，成本低，近年來發展較快。但隔膜式止回閥的使用溫度和壓力受到隔膜材料的限制。

4、球型污水止回閥：閥體采用全通道結構，具有流量大、阻力小之優點。采用圓球做閥瓣，適用于高粘度、有懸浮物的工業及生活污水管網。

5、蝶式止回閥的結構類似于蝶閥。其結構簡單、流阻較小，水錘壓力亦較小。升降式止回閥結構升降式止回閥是指依靠介質本身動而自動開、閉閥瓣，用來防止介質倒流的閥門，又稱逆止閥、單向閥、逆流閥、和背壓閥。止回閥屬于一種自動閥門，其主要作用是防止介質倒流、防止泵及驅動電動機反轉，以及容器介質的泄放。止回閥還可用于給其中的壓力可能升至超過系統壓的輔助系統提供補給的管路上。止回閥主要可分為旋啟式止回閥(依重心旋轉)與升降式止回閥(沿軸線移動)。這種類型的閥門的作用是只允許介質向一個方向動，而且阻止方向動。通常這種閥門是自動工作的，在一個方向動的流體壓力作用下，閥瓣打開；流體反方向動時，由流體壓力和閥瓣的自重合閥瓣作用于閥座，從而切斷動。升降式止回閥的閥瓣呈圓盤狀，繞閥座通道的轉軸作旋轉運動，因閥內通道成流線形，動阻力比升微阻緩閉蝶式止回閥小，適用于低流速和動不常變化的大口徑場合，但不宜用于脈動流，其密封性能不及升降式。蝶式止回閥分單瓣式、雙瓣式和多半式三種，這三種形式主要按閥門口徑來分，目的是為了防止介質停止動或倒流時，減弱水力沖擊。安裝時注意介質動的方向應與閥體所票箭頭方向一致。

[二]、止回閥研究現狀

微阻緩閉止回閥應用范圍很廣，作為流體控制工程基本元件，隨密封材料的發展，使用范圍也在漸漸擴大。國內閥門企業也積極地參與在止回閥研究、中，從外國引進技能，消化、汲取并發展，得出不同的、優化的設計思路，可到目前為止還是沒有一套成熟的設計技術，許多關于對夾式止回閥結構優化設計方案，利用相對簡化的計算方法和經驗數據，來確定止回閥基本數據，很多情況下不能很好地滿足動態特性要求。大多數分析無法直接應用理論計算獲得設計結果，都依賴數值模擬計算，可為設計和性能優化提供的參考依據。

H76型對夾式止回閥結構簡單，主要由閥體、閥瓣、扭簧、定位軸、轉軸等部件組成，體積小、重量輕，結構簡單緊湊、性高，行程短，響應高，可以好地滿足管道系統的要求。蘭州理工大學楊國來教授，為旋啟式止回閥錘緩沖油缸，在大型工程中取得成功，利用可變阻尼，關閉過程實現止回閥兩階段緩沖關閉，將水錘壓力限制在允許的范圍內，減弱了意外停泵水錘，了管路系統的隱患。止回閥的結構優化設計，就降低水錘壓力和流阻損失，提高止回閥密封性能和工作性能。隨國內重型水利工程的增多，工程工況運行問題，越來越引起關注，相關研究也日益增多，在理論研究、實際工程防護等方面，水錘的鉆研也深入和完整。

核電站邊界條件變化時，造成的不同程度的水擊現象，對對沖式止回閥工作原理、工作性能，造成的瞬時沖擊壓力進行分析，針對破壞壓力邊界，引起止回閥失效，獲得的解決措施；傳統止回閥啟閉時伴有水錘破壞現象，為減弱這一破壞，設計了一種功能止回閥，即對沖式止回閥，通過分析和實驗，了解對沖式止回閥解決系統水錘現象時效果良好，很大程度上防止介質的逆流。

以三種不同開口的節流滑閥為研究對象，在流道、節流口、閥腔以及出口流道，進行計算和試驗的可視化研究；采用連續性方程和N-S方程，離散方程時采用有限元法，用戶自定義函數計算渦量流函數和區域內離散點的數據，根據各變量間關系求出各節點上的速度矢量，從數值計算得出，滑閥開度對內流場結構產生影響，并分析閥內壓降的大小，為結構優化提供參考依據，數值計算與試驗結合的方法在研究課題中值得學習應用。

介質運動狀況，研究閥口幾何尺寸對閥流量大小、能量損失的影響。管路系統的性能受微阻緩閉止回閥的工作性能的影響，閥瓣的啟閉過程，會受系統瞬變流狀態的影響，進一步閥瓣的啟閉特性，又對介質動狀態產生影響。