紀(jì)振海

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

一種新型隔膜計(jì)量泵單向閥

紀(jì)振海

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東德州 253000）

設(shè)計(jì)一種新型隔膜計(jì)量泵單向閥，解決傳統(tǒng)單向閥在固體顆粒流體介質(zhì)中頻繁損壞的問(wèn)題。3球并列的結(jié)構(gòu)形式、蓮花型閥罩、氧化鋯材料的閥座和閥球、哈氏合金彈簧、閥座與閥球采用線密封結(jié)構(gòu)；閥罩內(nèi)部圓周每隔120°開(kāi)一個(gè)彈簧座及通孔，均勻分布；閥罩通過(guò)彈簧控制閥球的軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高進(jìn)低出的出料方式，使單向閥達(dá)到密封嚴(yán)密、使用周期長(zhǎng)、精度高、反應(yīng)速度快、輸送介質(zhì)能力強(qiáng)的效果。

計(jì)量泵 ；3球并列；氧化鋯；單向閥

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.10.34

0 引言

某裝置再生催化劑輸送泵主要輸送含有大量固體顆粒、高溫、高壓的流體介質(zhì)，主要應(yīng)用于催化劑再生工段。催化劑再生運(yùn)行情況及再生效果直接影響系統(tǒng)反應(yīng)，工藝要求必須保證催化劑再生的連續(xù)運(yùn)行。催化劑再生漿液循環(huán)泵因物料溫度高，含有氧化鋯硬質(zhì)顆粒，出口壓力高等工況一直運(yùn)行較差，頻繁檢修，影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

1 傳統(tǒng)單向閥在催化劑再生工段的使用缺陷

目前催化劑再生工段的隔膜計(jì)量泵單向閥主要采用單球及低進(jìn)高出結(jié)構(gòu)（圖1），這種傳統(tǒng)的單向閥有4個(gè)缺點(diǎn)。

（1）采用低進(jìn)高出的進(jìn)料方式，由于介質(zhì)中含有大量固體硬質(zhì)顆粒，易在管道進(jìn)口的水平段堵塞，同時(shí)，閥球卡澀，閥罩堵塞嚴(yán)重，固體顆粒介質(zhì)在計(jì)量泵運(yùn)行過(guò)程中抱團(tuán)積聚，導(dǎo)致進(jìn)料不暢、流量下降。

（2）采用單球單座的形式，由于介質(zhì)中含有氧化鋯顆粒，在高溫高壓環(huán)境下，閥座和閥球磨損嚴(yán)重，使原有密封面失效，造成單向閥泄漏、流量下降，一套單向閥僅能維持3～5 d的生產(chǎn)周期。

（3）采用哈氏合金，材料昂貴，使用周期短，增加了生產(chǎn)成本。由于該泵為進(jìn)口設(shè)備，備品備件采購(gòu)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。

（4）回座緩慢，閥球靠自身重力及介質(zhì)壓力回座，沒(méi)有其他輔助力，同時(shí)，大量固體顆粒積聚在閥罩閥座周圍，導(dǎo)致回座時(shí)間長(zhǎng)，降低了隔膜泵輸送介質(zhì)的能力。

圖1 傳統(tǒng)單向閥結(jié)構(gòu)

2 新型單向閥

2.1 新型單向閥結(jié)構(gòu)

改進(jìn)后的高效單向閥采用3球并列的結(jié)構(gòu)形式，由哈氏合金底座、哈氏合金閥罩、哈氏合金彈簧、陶瓷閥座、陶瓷閥球、定位銷、安裝頂絲及密封墊片組成。哈氏合金底座與陶瓷閥座間隙配合，偏差控制在0.08～0.1 mm，防止閥球出現(xiàn)偏移，造成密封失效。閥罩內(nèi)端部開(kāi)有行程限制孔，用于限制閥球在閥罩中的軸向位移，閥罩內(nèi)部加工有彈簧座，彈簧支撐閥球，控制閥球的軸向行程，軸向位移控制在6～8 mm；閥罩的另一側(cè)開(kāi)有橢圓形流道；在彈簧及計(jì)量泵膜片作用下，閥球進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行，控制介質(zhì)的流動(dòng)；哈氏合金閥罩帶有定位銷，固定陶瓷閥座在金屬閥罩中的位置，保證閥球與閥座及閥罩彈簧的對(duì)中性；通過(guò)頂絲將閥座及閥罩固定為整體；陶瓷閥座與閥球的接觸采用線性密封結(jié)構(gòu)。

圖2 新型閥CAD裝配圖

全新設(shè)計(jì)的新型高效單向閥，閥罩及閥座采用3孔并列方式排列，閥罩端部開(kāi)有“蓮花”形孔，限制閥球在閥罩中的軸向位移，控制閥球的軸向行程；閥罩的另一側(cè)開(kāi)有橢圓形流道，方便固體顆粒介質(zhì)進(jìn)入單向閥；在彈簧及計(jì)量泵膜片作用下，閥球進(jìn)行往復(fù)運(yùn)行，控制介質(zhì)的流動(dòng)；哈氏合金閥座帶有定位銷，固定陶瓷閥座在金屬閥座中的位置，保證閥球與閥座及閥罩彈簧的對(duì)中性，防止出現(xiàn)閥球偏移的情況；通過(guò)頂絲將閥座及閥罩固定為整體；陶瓷閥座與閥球的接觸采用線性密封結(jié)構(gòu)，保證在高溫高壓運(yùn)行環(huán)境下，密封的嚴(yán)密性。

2.2 新型單向閥特點(diǎn)

（1）單向閥外部采用哈氏合金外罩，內(nèi)部采用陶瓷閥座，3個(gè)哈氏合金彈簧，3個(gè)陶瓷閥球，閥座及閥球密封面全部采用陶瓷材料，提高了耐磨性，緩解高壓高溫固體硬質(zhì)顆粒對(duì)閥座及閥球的沖刷磨損。

（2）單向閥內(nèi)部安裝哈氏合金彈簧，改變傳統(tǒng)依靠閥球自身重力回座的模式，提高單向閥的反應(yīng)能力，使得閥球快速響應(yīng)隔膜的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

（3）單向閥采用高進(jìn)低出的方式，通過(guò)閥罩中彈簧輔助閥球進(jìn)行復(fù)位，有效地解決了隔膜泵頻繁堵塞的問(wèn)題，改變了隔膜泵的進(jìn)出料方式，改進(jìn)傳統(tǒng)隔膜泵低進(jìn)高出的介質(zhì)輸送形式，避免大量固體顆粒堵塞管線及閥座閥罩。

（4）單向閥的閥球由傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單球增加至3球，采用并列排放，3個(gè)球的球心在一個(gè)圓周上均勻分布，重量減輕，降低閥球?qū)﹂y座的沖擊，同時(shí)增大了閥座的流通面積，流量顯著提高（圖 3）。

圖3 新型閥立體圖

（5）單向閥閥罩內(nèi)設(shè)計(jì)彈簧座，彈簧與閥罩固定；閥球在彈簧的作用下與閥座緊密貼合，閥座在密封位置倒1 mm×45°的角，保證閥球與閥座在高壓狀態(tài)下密封嚴(yán)密，并隨著閥座的磨損，密封線逐漸下移，保證密封；閥座與閥球的接觸采用線密封結(jié)構(gòu)；閥罩內(nèi)部圓周每120°開(kāi)一個(gè)彈簧座及通孔，均勻分布。

（6）單向閥采用整體式設(shè)計(jì)，將閥座、閥罩、彈簧、密封墊片及閥球組裝成一體，縮短現(xiàn)場(chǎng)檢修時(shí)間。

采用上述結(jié)構(gòu)的單向閥密封嚴(yán)密、精度高、在顆粒固體介質(zhì)中使用周期長(zhǎng)，裝配簡(jiǎn)單，容易操作。

3 應(yīng)用效果

改造后的單向閥，運(yùn)行周期由原來(lái)的3～5 d延長(zhǎng)到4個(gè)月，節(jié)省備件費(fèi)用，減少催化劑的浪費(fèi)。改造前閥座、閥球8520元/套，每年用60套，加上催化劑消耗，每年費(fèi)用需要56.12萬(wàn)元，改造后閥座、閥球5170元/套，每年僅用3套，加上催化劑消耗，每年費(fèi)用僅需要1.951萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

新型單向閥屬專利技術(shù)，專利名稱：應(yīng)用于含有固體顆粒流體介質(zhì)的單向閥（專利號(hào)：201620592555.4）。主要涉及控制含有大量固體硬質(zhì)顆粒流體介質(zhì)的單向流動(dòng)，作為高溫高壓隔膜計(jì)量泵單向閥，尤其適用涉及各種化工生產(chǎn)、工民建筑等領(lǐng)域的固體催化劑顆粒介質(zhì)的管路。

［1］孫恒，陳作模.機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［2］濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，2003.

［3］余曉霞.HP2a精密計(jì)量泵單向閥改造［J］.化工生產(chǎn)與技術(shù)，2008，15（6）：61-62.

TH322

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〔編輯 李 波〕