旋转阀原理与转子设计

旋转阀原理与转子设计

介绍

旋转阀是许多物料处理系统中的关键部件。从集尘器到气力输送系统,旋转气闸不仅可以控制进料速度,还可以将阀门上方和下方设备之间的空气泄漏降至最低,压力或真空水平不同。在除尘系统中,旋转气闸允许连续排放产品,而无需关闭真空以倾倒堆积的材料。旋转气闸在气力输送系统中非常重要,允许将材料引入压力或真空流中,且空气损失最小。

设计与施工

旋转阀有一个重型铸造外壳,由一个阀体和两个端盖,一个内部旋转转子和一个驱动包组成。阀体有一个进口和出口,允许物料进入和出口阀门。转子有一个带有多个叶片的轴,轴的两端通过壳体延伸到端盖支撑的外部轴承上。在机壳内部,叶片从轴向外辐射到机壳。转子叶片之间的空间创建口袋,在进口收集材料,并随着转子旋转,运输口袋的材料到出口。然后,空的口袋旋转回入口,以拾取更多的材料。驱动组件由齿轮箱和电动机组成,并通过链传动与转子轴连接或直接耦合。转子旋转相对较慢,典型速度是22转或更少。

那么旋转阀是如何提供气闸的呢?虽然阀门不能实现100%的密封,但如果设计得当,泄漏率会大大降低。阀体和端盖必须采用重型设计,以承受压差,并经过精密加工,公差非常小。端盖内侧的凸面紧密准确地嵌入阀体孔中,以确保转子和壳体之间的良好密封和正确对准。转子需要一个大轴来防止偏转,通常需要八个或更多叶片。转子也经过精密加工,紧密地安装在外壳内。转子和外壳之间的典型间隙为4至6千分之一英寸(0.004英寸至0.006英寸),或大致相当于一股粗毛的厚度。这些紧公差使空气泄漏最小化,因为它们允许转子以最小间隙旋转。间隙越紧,漏出的空气就越少。阀体设计的几何结构也很重要,因为壳体中包含的叶片和凹槽越多,且不暴露于喉部,密封就越大。

转子类型和选择

旋转气锁制造商将有几种不同的身体风格,每个工作最好的某些应用。在本文中,我们将继续讨论各种类型的转子,以及如何根据应用程序选择最佳设计。正确的转子选择是指定最适合预期应用的阀门的关键部分,这将对阀门的寿命和整体性能产生重大影响。

首先要考虑的是是否使用开口端转子或封闭端(带护罩)转子。请参考每个人的照片。当从轴端查看开放式转子时,您将看到多个叶片向外辐射,形成“V”或“U”,即凹槽。叶片的端部保持打开状态。如果把水倒进上面的口袋里,水就会从两边流出来。

封闭式或带护罩的转子具有焊接到轴和叶片端部的圆形端盘。从轴端看转子,你不会看到“V”形凹槽,而是一个圆盘。叶片的端部关闭。与开放式转子不同,注入顶部凹槽的水由端盘保留。

开式转子和闭式转子哪个更好?如上所述,旋转气锁提供了空气密封,因为转子和外壳之间的紧密公差。这种“密封”与转子叶片和外壳之间的表面积最大化。表面积越大,密封性就越大。由于开放的转子叶片一直延伸到端盖,它比封闭的转子有更多的表面积,并提供更好的空气密封。

然而,开式转子有其缺点,因为材料与端盖接触。对于研磨性产品,这会导致磨损增加,并可能缩短阀门的寿命。在更高温度的应用中,这增加了需要仔细加工的公差。如果维护不当,细小的材料往往会通过轴封泄漏出来。其他材料如薄片可能会被困在转子叶片的两侧和端盖面之间,这可能导致尖叫,甚至失速的阀门。

闭式转子主要用于重力流应用或低压差系统,但如果旋转气闸设计正确,也可用于高压差。如果允许,闭端转子是研磨和高温应用的理想选择。在研磨应用中,产品应远离磨损最严重的端盖。在高温情况下,端盖和转子之间的间隙消除了任何膨胀问题,只留下要加工的直径。产品也不能楔入转子叶片侧面和端盖面之间,因为凹槽被端盘封闭。

转子叶片设计

转子叶片可以是焊接到轴上的实心固定叶片,也可以是带有可调尖端螺栓的较短叶片。固定刀片通常比可调刀片更厚、更坚硬。由于产品可能被夹在可调叶片下,因此在食品和制药等卫生型应用中,固定叶片是首选。一些产品也有粘性或迟滞,固定叶片转子使这些产品更容易从口袋中取出。

可调尖端用于需要特殊尖端的应用。转子端头可以是刚性的,也可以是柔性的,并且可用于开放式和封闭式转子。在压差超过2 psi的所有应用中,应使用刚性转子尖端。刚性转子端头包括软钢、不锈钢、青铜和耐磨钢。处理爆炸性或易点燃的材料时,通常需要青铜尖端。耐磨头明显用于研磨材料,以延长阀门的使用寿命。

柔性端头通常仅用于重力流应用,但可用于较低压差的情况,如除尘系统。在压差较大时,柔性尖端将从壳体上拔出,并导致过度泄漏。几乎任何橡胶都可以制成柔性尖端。它们通常用于较大的颗粒尺寸或纤维产品,通常会堵塞实心叶片转子。如果一个颗粒被困在柔性尖端和外壳之间,尖端要么让路让它落入下一个口袋,要么把它拖到它掉出的出口。应根据最高温度和通过阀门的材料类型选择用于柔性尖端的橡胶。

转子叶片选件

最常见的叶片处理是斜边。一些产品往往会在外壳内部涂抹或堆积。这种涂抹会导致额外的阻力、尖叫声,甚至可能导致阀门卡滞。通过倾斜(或减轻)叶片的后缘,通过减少转子的表面积来减轻阻力。斜面叶片还允许产品在楔入转子和壳体之间时更容易逸出。对于开式转子,斜面应位于叶片的径向边缘和两侧。在过度涂抹的应用中,使用专门设计的刮刀或切割机叶片清除产品堆积。

转子袋选项

标准转子槽为“V”形。虽然这种方法在大多数应用中效果良好,但在粘性产品中可能会遇到麻烦。扇形槽转子是指转子槽底部被磨圆成“U”形并磨平或抛光的位置。这在卫生和粘性应用中都是可取的,使材料更容易从袋中排出。

减小的体积用于降低转子的容量。较小的旋转气闸可能导致物料在入口上方桥接。当您不想向设备下游过度供水时,减小体积的转子允许使用更大的阀门来消除桥接并降低排放率。当以更一致的速率精确进料时,也可使用减少的体积。材料倾向于从旋转阀中以相当于气穴数量的团块排出。体积减小的转子允许更均匀、一致的流动。

交错转子凹槽包括一个穿过转子中心的圆盘,圆盘两侧的相对凹槽偏离中心。这实际上是一个8腔转子,并将其转换为16腔转子。这有助于提供更一致的流量,以实现更准确的排放。

转子涂层和表面处理

涂层用于帮助防止磨损、腐蚀或实现更好的产品释放。涂层通常仅适用于固定叶片转子。镍具有一定的耐磨性,但主要用作不锈钢的廉价替代品,以帮助防止腐蚀。特氟隆用于容易在口袋中堆积的粘性材料。钨铬钴合金是一种高耐磨材料,焊接在转子外缘,然后加工至所需公差。转子也可以镀铬以防磨损。还有各种等离子涂层,它们提供耐磨性和低摩擦系数,以更好地释放产品。不锈钢转子几乎可以抛光到任何表面。

阀门制造商的应用专家将帮助您为系统指定正确的旋转气闸。选择最佳阀门的关键信息包括:正在处理的材料、体积密度、颗粒大小、材料特性、水分含量、温度范围、阀门上方和下方的设备、压力或真空水平以及所需的排放率。他们应该在处理各种类型系统中的所有类型的产品方面拥有丰富的经验。选择正确的旋转阀、转子和设计特征对于确保以最小的空气泄漏和停机时间以及最大的阀门寿命成功运行至关重要。

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