专利名称：往复泵用阻尼式排出阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阀门，尤其是一种往复泵上用的排出阀。
排出阀是往复泵的易损部件。现有的往复泵用排出阀的阀芯在阀盖与阀座之间的运动使排出阀在很短的时间内打开和关闭，其运动部件阀芯产生很大的冲击速度和冲击力，撞击阀座、阀盖等部件而对其造成较大磨损，且通常在泵体附近的噪音较高，达到85分贝以上。所以，一般情况下排出阀的使用寿命都较低。为了延长排出阀的使用寿命和扩展往复式机械的使用范围，现在一般采用提高阀座、阀盖等接触部件(摩擦副)的材料机械性能(堆焊硬质合金，喷涂耐磨材料，进行热处理等)的方法。显然，这些方法是被动的。
本实用新型的目的在于克服上述的不足，而提供一种磨损小、噪音低、使用寿命长的往复泵用阻尼式排出阀。
本实用新型的目的通过如下技术方案来实现一种往复泵用阻尼式排出阀，包括阀盖、弹簧、导向罩、阀芯、阀座，其特征在于包括导向罩、阀芯在内的阀部件之间形成一空腔，且在与所述的空腔相接触的导向罩部分中有一能使液体流通的节流孔，导向罩的其余部分则为实心体。
所述的空腔可以是由导向罩、阀芯与阀盖之间形成的上空腔，且在与所述的上空腔相接触的导向罩部分中有一能使液体流通的上节流孔。
在导向罩与阀芯之间连接一具实心体的导向套，所述的空腔可以是由导向罩、阀芯与导向套之间形成的下空腔，且在与所述的下空腔相接触的导向罩部分中有一能使液体流通的下节流孔。
本实用新型利用流体力学原理，当阀芯在打开或关闭过程中，液体高速流经所述的节流孔时，由于节流效应将产生水力损失，使所述的空腔内压力与原液体排出压力不相等，从而产生一个和阀芯运动方向相反的力即阻尼力。该阻尼力能使阀芯在打开或关闭的后半程产生负加速度，降低了阀芯打开或关闭时的冲击速度和冲击力，减轻了对阀座、阀盖等部件的磨损。因此，该排出阀具有磨损小、噪音低、使用寿命长的优点。而这个阻尼力在阀门全开或全闭后会自动消失，并不影响该阀和往复泵的正常运行。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构示意图及打开过程工作原理示意图。
图2为本实用新型的结构示意图及关闭过程工作原理示意图。
参照
图1可知本实用新型往复泵用阻尼式排出阀，由阀盖1、弹簧2、导向罩4、阀芯5、阀座6等部件构成。实施例1为由导向罩4、阀芯5与阀盖1之间形成一上空腔3，且在与所述的上空腔3相接触的导向罩4部分中有一能使液体流通的上节流孔7，导向罩4的其余部分则为实心体。实施例2为在导向罩4与阀芯5之间连接一具实心体的导向套8，由导向罩4、阀芯5与导向套8之间形成的下空腔9，且在与所述的下空腔9相接触的导向罩4部分有一能使液体流通的下节流孔10，导向罩4的其余部分则为实心体。其中上、下节流孔的形状是任意的，包括环形间隙。此两实施例可以单独实施，也可以合并实施。现就合并实施进行详细说明。
在阀芯打开的过程中，液体的流向如
图1箭头X所示，运动部件阀芯进行如
图1箭头Y所示方向的直线运动。其所受到的力有(A)升力；由于液体在流经阀芯和阀座的缝隙时，速度的大小和方向发生了改变，有动量定理知将对阀芯产生一个升力；(B)弹簧力；(C)重力；(D)惯性力。在这四个力的作用下，阀芯将以较大的加速度向阀盖方向运动。由连续运动方程和伯努利方程，所述的上空腔3中的液体高速流经上节流孔7时，由于节流效应将产生水力损失，使上空腔3的压力P3高于排出压力Pd，由此产生一个和阀芯运动方向相反的力即阻尼力。同时，当液体流经下节流孔10进入下空腔9时，由于节流效应将产生水力损失，使下空腔9的压力P9低于排出压力Pd，由此产生一个和阀芯运动方向相反的力即阻尼力。以下通过数学式来进行分析。由于节流效应产生的损失(包括局部水力损失和沿程水力损失，其中沿程水力损失与上节流孔的长度L1成正比)，上空腔3的压力P3与排出压力Pd的压差ΔP1和阀芯速度存在下列关系ΔP1＝P3-Pd＝(∑ξ)V2，ξ为阻力系数(与上节流孔的长度L1有关)，V为液体流经上节流孔时的速度。
由连续流动方程可得到
，Vp为阀芯的运动速度，dk1为上节流孔的当量水力直径，Dp为受力面的直径，n为上节流孔的个数。
由此有ΔP1=Σ(ξ)(Dpdk1)4(1n)2Vp2----(1)]]>而下空腔9中的压力P9则要低于排出压力Pd，同理可得ΔP2=Pd-P1=Σ(ζ)Vp2----(2)]]>同样，ζ为流体流过下空腔的下节流孔水力损失对应的阻力系数，它与下节流孔的总面积和长度L2有关。
式(1)、(2)表明，上空腔3的压力P3与排出压力Pd的压差ΔP1和上节流孔的当量水力直径、上节流孔的个数、上节流孔长度有关，并和阀芯运动速度的平方成正比；下空腔9的压力P9与排出压力Pd的压差ΔP2和下节流孔的总面积和长度L2有关，并与阀芯运动速度的平方成正比。当dk1、dk2值越小时，压差ΔP1、ΔP2越大，产生的阻尼力电就越大。当Vp、Dp保持不变时，可以通过调整上、下节流孔的直径、个数和长度，产生合适的阻尼力是完全可能的。当阀芯到达全开位置时，其运动速度为0，压差ΔP1、ΔP2也就为0，故阻尼力消失，并不影响该阀和往复泵的正常运行。
在阀芯关闭过程中(阀芯向阀座方向运动)，其工作原理和各种力的形式与打开过程完全类似，而上空腔3中的压力小于排出压力，下空腔9中的压力大于排出压力，其阻尼力和升力的方向与打开过程相反，具体情况可参见图2，这里就不再进行一一说明。
又根据牛顿运动定律mpdVpdt-Fh-ΔPApv-Fs-mpg-----(2)]]>式(2)中Fh为流体流动产生的升力，Fs为弹簧力，mp为阀芯的质量，Apv为受压面积。
选取不同几何参数组合，可以用四阶Rounge-Kutta数值方法对方程(2)进行求解，求得阀芯到达阀盖的最大位移的速度及回落到阀座时的关闭速度，来控制冲击力和噪音。
综上所述，采用本实用新型可以减轻阀芯对阀座、阀盖等部件的磨损，从而降低了噪音，延长了该排出阀的使用寿命，提高了往复式机械的可靠性。还可以通过调节弹簧力来缩短阀门关闭的时间来提高泵的容积效率。
权利要求1.一种往复泵用阻尼式排出阀，包括阀盖(1)、弹簧(2)、导向罩(4)、阀芯(5)、阀座(6)，其特征在于包括导向罩(4)、阀芯(5)在内的阀部件之间形成一空腔，且在与所述的空腔相接触的导向罩(4)部分中有一能使液体流通的节流孔，导向罩(4)的其余部分则为实心体。
2.如权利要求1所述的往复泵用阻尼式排出阀，其特征在于由导向罩(4)、阀芯(5)与阀盖(1)之间形成的上空腔(3)，且在与所述的上空腔(3)相接触的导向罩(4)部分中有一能使液体流通的上节流孔(7)。
3.如权利要求1或2所述的往复泵用阻尼式排出阀，其特征在于在导向罩(4)与阀芯(5)之间连接一具实心体的导向套(8)，以使导向罩(4)、阀芯(5)与导向套(8)之间形成的下空腔(9)，且在与所述的下空腔(9)相接触的导向罩(4)部分中有一能使液体流通的下节流孔(10)。
专利摘要本实用新型公开了一种往复泵用阻尼式排出阀,其特征在于:包括导向罩4、阀芯5在内的阀部件之间形成一空腔,且在与所述的空腔相接触的导向罩4部分中有一能使液体流通的节流孔,导向罩4的其余部分则为实心体。阀芯在打开或关闭过程中,液体高速流经节流孔时,由于节流效应将产生水力损失,使空腔内压力与原液体排出压力不相等,从而产生一个和阀芯运动方向相反的力即阻尼力,这就降低了阀芯的冲击力,减轻了阀芯对阀座、阀盖等部件的磨损。因此,该阀具有磨损小、噪音低、使用寿命长的优点。
文档编号F04B53/10GK2400604SQ9925240
公开日2000年10月11日 申请日期1999年12月28日 优先权日1999年12月28日
发明者班耀涛 申请人:浙江科尔泵业股份有限公司