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液压阀块设计技术与泵组流量的关系

由余压能量回收装置的工作原理图可知,换向阀块和先导阀块是装置进行换向完成往复运动的控制部分。在陆地海水淡化厂中使用的余压能量回收装置由于工作流量较大,缸筒的直径和长度也会比船用装置大很多了,因此陆地用余压能量回收装置的控制虽然也会选择换向阀完成换向,但是换向阀的控制一般依靠PLC和传感器等元器件辅助完成。而本次水泵流量和尺寸受到限制,因此ca88手机版厂采用液压阀块技术,将换向阀、先导阀以及单向阀集成到液压阀块中。


集成阀块是一个在其内部钻有多个连接的孔道的阀块体,用其内部的孔道代替液压系统的管路,然后根据工程需要在阀块内集成换向阀阀芯、阀套、密封等插件,通过水泵工作介质在孔道内的流动来完成集成阀块需要完成的工作,所以液压阀块可以作为各类插件的载体。而在一个较复杂的液压系统中,液压集成阀块的孔道有着上百个孔道,这些孔道主要包括主孔道、安装孔道、工艺孔道等等。它们被集中在一个体积较小的长方体阀块内,因此插件的多样性和液压系统的复杂性导致了液压阀块的布局紧凑和孔道网络的错综复杂。所以液压集成阀块内部孔道网络的设计是液压集成阀块的重点和难点。虽然集成阀块在设计上有着很大的难度,但是液压集成阀块自20世纪70年代问世以来,就得到了推广和发展,主要是因为液压集成阀比传统的常规阀有许多的优点:

1、液阻小,通流量可调范围大;

2、响应快,静态、动态特性好,水泵稳定性好、性能调节方便;

3、密封性好,孔道可以实现无泄漏或者轻微泄漏;

4、集成化高、液压阀块体积小;

5、较低的压降,发热量小,水泵系统效率高。


集成块是液压集成阀块系统的核心零件。它的设计难点为阀块内部进行孔道的设计和校核以及视图的绘制。自20世纪70年代以来,科研人员就开始利用计算机的CAD/CAM技术以及各类制图软件的二次开发,来解决孔道的安装布局、自动优化设计和校核。同时近年来由于新的理论、算法以及技术的发展,来越来越重视在结构化设计时运用算法在液压集成阀块上所起到的重要作用。特别是一些智能优化算法的出现,例如图论法、模拟退火算法以及遗传算法等等,更加方便了液压阀块和ca88会员登录的设计。

图1:集成阀块

集成阀块.jpg

液压集成阀块的复杂程度与其本身所参与的液压系统的复杂程度有着密切关系。本次设计的能量回收装置的液压系统中液压阀块系统主要完成的工作有低压原料海水的流入、高压原料海水的排出、高压浓海水的流入、高压浓海水通过水泵的排出、先导阀和换向阀的换向工作以及单向阀的正向流通和反向截止控制工作。此外按照本文第一节中所说,控制海水流径的单向阀也应被集成到阀块当中。综上所述,虽然在本次设计的集成阀块需要完成的工作较多。但经过ca88手机版厂分析,集成阀块的主要孔道包括三个:原海水孔道、浓海水孔道以及阀控制孔道,相对一些需要完成工艺更加复杂的液压集成阀块来说孔道相对较少,也不涉及其它工艺的设计。所以本次设计是针对船用反渗透海水淡化工艺的一对一设计,决定采用Creo三维制图软件进行孔道的设计。


集成阀块设计前应当先确定其安全壁厚。集成阀块安全壁厚的大小和缸筒的壁厚一样和它块所选的材料有着密切的联系,应当保证孔道在受压后不能发生破损,更不能发生变形。在孔道之间壁厚应当距离应当大于阀块之间的最小壁厚,否则会使孔道之间因壁厚过薄,而无法承受孔道和水泵之间的静态拉应力。


材料的弹性变形也是必须要考虑的因素,液压集成阀块内的孔道受到液压力会发生弹性变形,使孔道发生膨胀变形。如果孔道的变形量在密封环允许范围内,是不会发生泄漏问题,否则将会发生泄漏问题。而一般密封环的允许范围为50pm左右。


根据对液压原理图结合先导阀以及换向阀的工作原理进行分析,就可以大致确定孔道在阀块表面的大致位置,而集成块内孔道的相交问题就是必须应当要考虑的。由于液压集成阀块的体积较小,所以液压集成阀块的能量损失主要为压力损失,而导致这一损失的主要因素为液体在泵内流动速度大小以及液体流动方向(孔道相交方式)。


根据液压阀块孔道相交和液压原理图,先导阀块和换向阀块的结构。原料海水的孔道的孔径是15mm,浓海水的孔径是12mm。液压阀块内孔网的相交结构采用的是邻面相交型。在阀块的下边应设有四个原料海水孔道,按照水泵工作原理可知,孔道的联通的关系为两两想接通,在阀块的最外侧应设有安装单向阀位置。按照对单向阀的要求,单向阀的工作原理依然是满足正向流通,反向截止的工作原理。同时所选择的弹簧的刚度应该较小一些,阀芯和阀体的材质强度和耐腐蚀性能应该稍好一些。同时换向阀被集成在换向阀块内,因此阀芯应该具有切换时无背压、响应时间快、换向力小、动作灵敏、无泄漏量、抗介质敏感程度强等优点,因此可以选择较常用的滑柱式结构。


根据ca88手机版厂设计的能量回收装置的主要零部件,并结合能量回收装置工作原理。可以得知能量回收装置的实际外形主要展示的是缸筒、端盖、原料海水的进出管路、换向阀块以及先导阀块(中心阀块)。两个缸筒通过四个贯穿先导阀块的螺栓被分别安装在先导阀块的左右两侧,并且通过两个无缝钢管通过端盖与先导阀块进行连接,其中无缝钢管也装置连接方式采用的是卡套式连接方式。而换向阀块的左右两侧还应当配有控制换向阀芯左右换向的液压阀块,它的安装方式也采用四个贯穿换向阀块的螺栓进行固定。同时先导阀块和换向阀块的安装固定方式是采用四个自上而下的螺栓贯穿先导阀块和换向阀块。


能量回收装置的总体结构如图所示。原料海水的进口和出口被分别安放在先导阀块的前后两侧,而海水则沿着左右安装的水泵管路的流入和流出缸筒。浓盐水的进口和出口则被安放换向阀块的邻面,沿着孔道内的流径流入和流出缸筒。而浓海水和原料海水在阀块左右两侧的缸筒内完成能量交换工作,然后分别沿着换向阀块和先导阀块流出装置。装置的结构简单紧凑以及尺寸外形较小,符合最初的设计原则。


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点击次数:  更新时间:2018-01-31 11:07:13  【打印此页】  【关闭