除鱗噴射閥的結(jié)構(gòu)原理與改進(jìn)措施

　　介紹了氣動(dòng)控制滑閥式高壓水除鱗噴射閥的結(jié)構(gòu)、工作原理，針對(duì)使用過(guò)程中安全性能較差，密封容易損壞及檢修維護(hù)不方便等不足進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后取得了良好的效果，并提出了在高壓水除鱗噴射閥的維護(hù)及設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)。

　　在現(xiàn)代寬厚板生產(chǎn)中除鱗系統(tǒng)已經(jīng)是核心設(shè)備之一，其關(guān)系著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)產(chǎn)量。隨著產(chǎn)品質(zhì)量的要求越來(lái)越高，除鱗系統(tǒng)的壓力也越來(lái)越高，除鱗頻率也越來(lái)越高。在整個(gè)除鱗過(guò)程中除鱗噴射閥起到至關(guān)重要的作用，其質(zhì)量和性能直接影響安全、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。它要求壽命長(zhǎng)、抗污染能力強(qiáng)、密封性能好、動(dòng)作靈活等特點(diǎn)。

1、結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)

1.1、基本結(jié)構(gòu)

　　除鱗噴射閥主要由主閥、驅(qū)動(dòng)部分和控制部分組成。如圖1所示，主閥為平衡式滑閥結(jié)構(gòu)，包括閥體、柱塞(閥芯)、襯套及密封件。驅(qū)動(dòng)部分為雙作用氣缸，由缸筒、活塞、氣缸上蓋、氣缸下蓋、指示傳感器等組成�？刂撇糠植捎脷鈩�(dòng)控制，由氣動(dòng)三聯(lián)件、單向節(jié)流閥、二位五通電磁閥等元件組成，控制元件全部裝入控制箱。

1.2、工作原理

　　當(dāng)鋼板或鋼坯進(jìn)入預(yù)定工位，控制系統(tǒng)得到除鱗信號(hào)，二位五通電磁閥得電換向(見(jiàn)圖2所示氣控原理圖)壓縮空氣進(jìn)入氣缸的下腔，在氣缸的作用下柱塞克服阻力向上移動(dòng)，閥門(mén)打開(kāi)，高壓水經(jīng)過(guò)滑閥上的窗口與閥出口聯(lián)通，除鱗系統(tǒng)開(kāi)始噴射高壓水除鱗。當(dāng)鋼板或鋼坯離開(kāi)預(yù)定工位，控制系統(tǒng)得到結(jié)束除鱗信號(hào)，二位五通電磁閥斷電換向，壓縮空氣進(jìn)入氣缸的上腔，在氣缸的作用下柱塞克服阻力向下移動(dòng)，柱塞無(wú)窗口段與閥出口重合，阻斷高壓水的流動(dòng)，閥門(mén)關(guān)閉，除鱗系統(tǒng)噴射除鱗結(jié)束。

圖1 噴射閥結(jié)構(gòu)原理圖

1-氣缸;2-氣管;3、9-單向節(jié)流閥;4-二位五通電磁閥;5-消聲器; 6-氣動(dòng)三聯(lián)件;7-球閥;8-控制箱

圖2 噴射閥氣控原理圖

1.3、產(chǎn)品特點(diǎn)

　　(1)閥門(mén)采用自平衡滑閥結(jié)構(gòu)，柱塞在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)基本處于平衡狀態(tài)，使閥門(mén)的啟閉壓力大大減少。

　　(2)閥門(mén)采用雙層密封結(jié)構(gòu)，第一層為組合密封，第二層為軸用斯特封，既保證了密封可靠性又大大提高了使用壽命。

　　(3)閥蓋采用雙向密封結(jié)構(gòu)，一端封水一端封氣，兩密封中間增加了耐磨環(huán)和檢測(cè)孔。既保證了密封性能又提高了零件的耐磨性。

　　(4)閥座采用鑲套式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，拆卸維護(hù)方便;氣動(dòng)控制，閥門(mén)響應(yīng)快，切換迅速，換向頻率高，動(dòng)作靈敏。

　　(5)閥門(mén)的關(guān)鍵零部件均采用特種合金材料，經(jīng)特殊工藝處理，具有耐磨性能好、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)異性能。

2、存在問(wèn)題及改進(jìn)措施

2.1、閥芯受力

　　圖3為閥芯改進(jìn)前后的示意圖。閥門(mén)不管在任何狀態(tài)，閥芯在高壓水的作用下都受到向上的作用力(閥芯與氣缸連接桿圓柱面積產(chǎn)生)。當(dāng)在停氣的情況下，閥芯在高壓水的作用下在連桿面積上產(chǎn)生作用力，當(dāng)作用力大于密封件與閥芯的摩擦力時(shí)，閥門(mén)就會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，因此存在較大的安全隱患。若連桿面積產(chǎn)生的軸向力在關(guān)閉的方向上則閥門(mén)不可能自動(dòng)打開(kāi)，安全性能高許多。所以，將閥芯的窗口開(kāi)在上位，則閥柱塞運(yùn)行向上關(guān)閉，向下打開(kāi)。因閥桿上開(kāi)孔后有高壓水通到平衡腔，使閥桿受到向上的高壓水壓力被大部分平衡掉，故閥門(mén)(柱塞)向下開(kāi)啟的速度受不利影響小，基本符合實(shí)際生產(chǎn)使用要求。因柱塞運(yùn)行向上關(guān)閉，受高壓水向上壓力作用的影響，在出現(xiàn)斷電斷氣等緊急情況時(shí)閥門(mén)可自動(dòng)關(guān)閉，安全性好。

圖3 閥芯改進(jìn)前后圖

2.2、密封改進(jìn)

　　閥芯與襯套間的主密封采用U型密封圈密封，由于是用于高壓水密封，水質(zhì)較差，加上密封沒(méi)有潤(rùn)滑，所以U型密封件壽命較短，容易出現(xiàn)噴射閥入口出口在關(guān)閉狀態(tài)下竄水現(xiàn)象，大大增加了噴射閥的檢修故障。為了使密封性能得到改善，將閥芯與襯套間的主密封采用組合密封。圖4為密封改進(jìn)前后的示意圖。

圖4 密封改進(jìn)前后圖

2.3、增加銅套

　　為了拆卸維護(hù)方面，在氣缸總成與閥體之間增加銅套。氣缸總成卸下后，在不拆卸閥蓋的情況下，直接可以拿出檢測(cè)孔處的銅套，以便更換其中的密封件;氣缸缸桿與閥心連桿間的連接又螺紋連接改為活套連接。改進(jìn)后的噴射閥結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 改進(jìn)后噴射閥結(jié)構(gòu)原理圖

3、改進(jìn)效果

　　(1)增加了斷電斷氣關(guān)閉功能，在斷電斷氣的情況下閥門(mén)在高壓水的作用下自動(dòng)關(guān)閉，確保使用安全;

　　(2)主密封改為組合圈，較U型圈使用時(shí)間長(zhǎng)，可靠性更高;

　　(3)檢測(cè)孔處的密封結(jié)構(gòu)更趨合理，密封可靠性更高;

　　(4)氣缸部分可以作一個(gè)總成很方便的拆卸和安裝，氣缸總成卸下后，在不拆卸閥蓋的情況下，直接可以拿出檢測(cè)孔處的銅套，以便更換其中的密封件;

　　(5)閥蓋、柱塞、襯套等可以作為另一個(gè)總成來(lái)對(duì)待，檢修更換主密封時(shí)，整體吊出來(lái)即可，增加了卸壓孔，以便在停機(jī)檢修時(shí)閥內(nèi)卸壓，確保人身安全;

　　(6)改進(jìn)了內(nèi)件的材料和制作工藝，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的質(zhì)量，比如銅套采用的是綜合性能優(yōu)異的鑄銅，避免其開(kāi)裂傾向，柱塞采用雙相電鍍，確保更能耐腐耐沖刷。

4、維護(hù)

　　除鱗噴射閥的正常運(yùn)行需要日常的維護(hù)與保養(yǎng)，否則主閥與驅(qū)動(dòng)裝置容易發(fā)生故障。操作人員應(yīng)經(jīng)常觀察系統(tǒng)壓力、噪音、振動(dòng)、溫升、油位、電壓和泄漏等事項(xiàng)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)解決。適宜的維修方法可減少設(shè)備故障，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。日常維護(hù)與保養(yǎng)應(yīng)注意以下幾方面：

　　(1)定期檢查油位器中油位高度，酌情給油霧器加油，定期去除水分過(guò)慮器杯底積貯塵的冷凝水和雜質(zhì);

　　(2)檢查氣源壓力和調(diào)整單向節(jié)流閥的流量使閥門(mén)有足夠的啟閉力，動(dòng)作靈活;

　　(3)檢查檢測(cè)孔是否漏氣或漏水，有漏水漏氣則需及時(shí)更換密封件。

5、結(jié)語(yǔ)

　　高壓水除鱗噴射閥不僅要穩(wěn)定高效可控運(yùn)行，也要注意安全運(yùn)行。噴射閥在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意：

　　(1)安全性應(yīng)注意斷電或斷氣時(shí)應(yīng)使閥門(mén)能迅速關(guān)閉，確保設(shè)備處于安全狀態(tài)，從而不致發(fā)生重大傷亡事故。另外控制介質(zhì)特別是低壓控制介質(zhì)一定要與高壓工作介質(zhì)在結(jié)構(gòu)上分開(kāi)，從而避免可能發(fā)生事故的安全隱患。

　　(2)可靠性結(jié)構(gòu)形式、驅(qū)動(dòng)和控制方式的組合要使得結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單可靠，盡量減少泄漏點(diǎn)和故障點(diǎn)。

　　(3)合理性應(yīng)盡量使結(jié)構(gòu)受力平衡合理，閥門(mén)啟閉速度快，響應(yīng)時(shí)間短。閥體材料用量少，加工量少，便于加工、裝配、試壓和安裝。

　　(4)易維護(hù)性閥體應(yīng)設(shè)置必要的壓力檢測(cè)點(diǎn)和卸壓點(diǎn)，方便高壓除鱗系統(tǒng)設(shè)備的維修工作。

　　(5)可監(jiān)控性閥門(mén)應(yīng)設(shè)置啟閉信號(hào)檢測(cè)和指示裝置，便于觀察閥門(mén)運(yùn)行狀態(tài)以及電氣監(jiān)控或?qū)崿F(xiàn)PLC集中控制。

　　(6)使用壽命閥門(mén)的密封效果通常決定著閥門(mén)的質(zhì)量性能和使用壽命。