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BW-150泥浆泵中泵阀改进研究

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  • 发布时间:2014-10-02
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泵阀是泥浆泵中-个非常关键的部件,属于 泵的易损件。从往复泵 的基本性能可知,提高活塞的往复次数可以减小泵的体积和 重量 ,但是,阀的速 度和 阀重量引起的惯性力是随着泵次数的增加而随之增加,工作中会产生冲击,使阀的工作表面以及密封 圈在冲击载荷下遭受破坏 ,所以阀的寿命短也是影响提高往复次数的-个因素↑年来,学 者们对 泵阀的 工作理论 、阀的结 构和阀的破坏机理等作了大量研究,取得了有效成果。国产泵阀正常工作寿命较短 ,平均约为200 h,严重影响了钻井效率 ,通过研究泵阀的工作原理、失效形式分析阀箱内表面的应力分布,可为阀的结构改进提供依据。

1泵阀的工作原理泥浆泵的吸入和排 出大多为自动阀,也称 单向止回阀,它依靠阀上下的液压差开启并靠阀的自重或借 助弹簧力关闭,按结构形式分可分 为弹簧自动阀和 球阀。弹簧 阀是往复泵中较常用的泵阀结构,其零件主要包括 阀盘 、阀座、弹簧和导 向机 构等 (图1),在实际生产中,为便于维修和更换,-般在同-泵中的吸入阀和排出阀都设计成相同结构。在Bw-150泵中,由于冲次和泵压偏低,吸入阀和排出阀均采用的是自重式球阀结构 (图2),球阀与弹簧阀相比,具有以下优 点。(1)球 阀由于密封 接触面积小 ,密封性能好 ;(2)球阀在启闭过 程中伴有旋转运动,在输送泥浆时磨损均匀,同时可避免浆液 中固体颗粒契入密封面造成泄露,能保持较好的密封性能;(3)球阀结构的阀隙流道圆滑,适用于输送黏度较高的液体;(4)球阀的结构紧凑、制造简单 、互换性强、拆装方便 、便于清洗。图2所示的球阀结构简单,它依靠阀球上下的液压差将球升起,并依靠阀球的自重下落到阀座关闭流液,阀内安装有限位导向套,来限制阀球的运动轨迹。

阀座密封 圈为橡 胶材 料,能与阀球保持较好的密封性能 。因为阀的功能 比较复杂,-般简单的程序表现不出其规律,因而在实际阀运动理论研究中,作了如下假设。

(1)液体是不可压缩的;(2)泵的零部件不会产生变形,(3)泵在吸入或排出过程中,液缸内充满液体。

61- 导向杆2- 弹簧3- 阀盘4- 压板5-阀座6-导向套图1 弹簧阀结构示意图1-球 阀端盖2-限位导向套3- 阀球4-阀座密封圈5-阀座图2球阀结构示意图2阀在稳定状态下的运动规律稳定状 态是指液体流经阀隙时 的速 度恒定,同时阀处于某-固定升程 h下的工作状态。在稳 定状态下,作用在 阀上各力的平衡条件为:P1A GPiAc其中:P -球 阀上压力;P -球 阀下压力G- 球阀在液体中的自重;A - 球的截面积 。

在稳定状态下,阀靠作用在阀上、下的压力差和阀的自重保持平衡。根据流体力学及其它有 关资料得 到稳态 下曲柄转 角中和升程 h的关系式:图3 球阀工作示意图h: sind V gH其 中, -阀隙流量系数,撒于阀开启高度以及液体的黏度和流动性 ;- 阀隙直径;- 液体流经阀隙的水力损失;- 曲柄转角,中毋f。

若 u、 值保持不变 ,则阀的升程 h是曲柄转角巾的正弦函数,最大升程对应转角 /2时,即:廊 hm ax上式依次对 时间 t求导 ,得到阀球的速度和加速度方程:ARw cosO 。P.dvx/2gH: - Sl·n 口 ----- - d 2gH以上两式表明,阀的运动速度与曲柄转角中的余弦成正比,最大速 度对应于巾0或 时,而阀的加速度则按正弦规律变化,在 7c/2时,绝对值 达到最大。

3阀在非稳定状态下的运动规律实际上阀在工作时 h是不断变化的,但稳 定状态 下阀的升程 h是固定 的,当阀 上升时,阀球下面存留有-定容积的液体,因此,通过阀座内孔的液体并不是全部经阀(下转1 37页)①作者简介:秦华生 (1976-),男,安徽庐江人,就读于中南大学机电工程学院工程硕士,现在安徽工业职业技术学院机械工程系工作。

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald 1 35工 程 技 术 -201 3-NO.05Scienceend Technology Innovation Herald团匾狙圈 I瞄皇l囡-iI每方框1xl m,框高及框宽为20X20 cm,框内填土或客土,然后再进行种草。

3.2.7中央隔离带中央隔 离带 的绿化主 要 目的是分 隔车道,美化路容,并起防眩的作用。中央隔离带的绿化的栽纸式有如下几种:(1)树篱式:把树苗栽植成篱笆形的方法,和防眩网起同样作用,遮光效果最大,依靠机械进行剪枝修整,并可防止人和车辆横越分隔带。距离很长时,可在适当位置上修剪成高低起伏的形状。(2)图案式 :把树木修剪成为几何形图案的方法。该方式形式美观大方,缺点是要有专人经常修剪,管理费工。(3)平植式:在分隔带全部范围内密植低树,并加以整形的方法。这种形式便于修剪,省工。

3.3公路绿化树种的栽植形式在正确选择树种的基础上,通过合理确定栽植密度,正确选择栽植季节、栽植形式和栽纸法,以获得好的绿化效果。栽植密度撒于树木的株(间)距,而株 (间)距又取决于栽植形式,在不同的路段有不同的绿化目的和用途 ,应用不同的栽植 形式 。普通公路的栽植 多采用封闭式、半封闭式 、开放式和 自然式4种栽植形式,每种栽植形式又有单行、双行和多行之分。

3.3.1封闭式栽植多在风沙沿线和险峻路段采用,绿化 目的是防风固沙,保护路基和行车安全。特点是密植、封闭和树冠相连;以乔木为主,也可乔、灌间栽。如果线路穿越风沙线,地形空间允许多行栽植,以营造防风林带为好,保障线路和行车安全。株距与树冠直径相对应,如杨树成树后的树冠为2 m,株距也为2 m,如双行或多行栽植,行与行之 间均以三角状栽植,行距应略小于株距,以1~1.5 m为适宜。

3.3.2半封闭栽植对山区公路,或穿越城镇或村庄的路段采用。特点是单行(也可双行或多行)、疏植、树冠不相连;乔木为主,具有-定的通透性,林荫效果好。株距的确定依据树木成树后冠径的大小,-般为株距是树冠的1.5-2倍,间距(树冠间距离)与树冠直径相同时效果最佳。

3.3.3开放式栽植多在港口、码头、风景旅游区的路段采用,特点是通透性强,透视效果好,有利于观光旅游和欣赏沿线风光。以单行栽植为主,选择树形好的矮形常青乔木,间栽花冠木点缀,美化效果颇佳。

3.3.4 自然式栽植讲究不规划、不对称,绿化特点是随意、浪漫,把人工绿化与沿线的自然景观融为-体,突出自然美。关于公路绿化树种的栽植形式不拘泥于以上几种,在实践中完全可以创造出多种多样的更趋完美的绿化栽植形式。在实际使用中,可根据不同树种、不同路段和不同的绿化 目的灵活掌握。

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