雙活塞電磁脈沖閥的開發(fā)研究


電磁脈沖閥是脈沖袋式除塵器清灰機(jī)構(gòu)的核心部件，其性能指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響著脈沖袋式除塵器的整體性能。隨著我國環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高，脈沖袋式除塵器的應(yīng)用已愈加廣泛，據(jù)統(tǒng)計，2011 年袋式除塵行業(yè)產(chǎn)值約為 166 億元，其中電磁脈沖閥的份額約占7 ～8 億元。因此，鑒于電磁脈沖閥在行業(yè)內(nèi)較大的市場需求，實現(xiàn)其國產(chǎn)化尤顯重要和迫切。
脈沖袋式除塵器常用的電磁脈沖閥有“雙膜片式”和“膜片 + 活塞式”2 種形式。目前，我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)雙膜片閥種類較多，而具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)活塞閥基本沒有。本文介紹的是一種新開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的 3 吋無膜片雙活塞電磁脈沖閥，該閥的成功研發(fā)實現(xiàn)了國產(chǎn)活塞式脈沖閥的新突破。

1、結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 結(jié)構(gòu)
新型雙活塞電磁脈沖閥(簡稱 B 閥)，突破傳統(tǒng)的膜片式結(jié)構(gòu)，閥體內(nèi)無需膜片，采用“兩級活塞”替代傳統(tǒng)的“雙膜片”或“膜片 + 活塞”的結(jié)構(gòu)，如圖1所示。






1.2 工作原理
B 閥開啟過程:電磁線圈 B 通電，產(chǎn)生電磁力，吸起動鐵芯，同時帶動閥桿上移離開小活塞的先導(dǎo)孔端，先導(dǎo)孔開啟，腔室 B 泄壓，小活塞受壓差影響上移，從而開啟大活塞泄壓孔 G，腔室 E 聯(lián)通泄壓通道 D，腔室 E 內(nèi)氣體經(jīng) D 處由 G 孔排出，致使大活塞內(nèi)外壓差失衡，大活塞上移，脈沖閥開啟。B 閥關(guān)閉過程:電磁線圈 B 失電，電磁力消失，復(fù)位彈簧 B 推動動鐵芯下行復(fù)位，閥桿端頭關(guān)閉小活塞先導(dǎo)孔，腔室 B 補氣，小活塞下行，從而關(guān)閉泄壓孔 G，氣包中高壓氣體通過大活塞與閥體間間隙往腔室 E 中補氣，復(fù)位彈簧 A 推動大活塞復(fù)位，脈沖閥關(guān)閉。

1.3 結(jié)構(gòu)特點
該閥的上述_結(jié)構(gòu)使其具有以下優(yōu)點。

(1)結(jié)構(gòu)新穎簡潔，使用方便可靠。
國外某知名品牌的 3 吋活塞式電磁脈沖閥(簡稱 A 閥)是“膜片 + 活塞”結(jié)構(gòu)，上部膜片控制上部腔體的排氣和補氣過程來實現(xiàn)下部大活塞的來回運動。但是由于A 閥結(jié)構(gòu)原因，其上部電磁閥部分需帶有一節(jié)氣管，通過氣管為膜片上部腔體補氣。這節(jié)氣管不僅給現(xiàn)場安裝帶來不便，同時也增加了一個故障點。通常活塞式脈沖閥要比膜片式脈沖閥易損度低，因為活塞僅由一種構(gòu)件組成，而膜片則是由橡膠膜、墊片、螺栓、墊圈和螺母所組成。膜片式脈沖閥的失效或損壞，98% 以上是由于膜片損壞以及先導(dǎo)孔堵塞所致。
B 閥采用較大的先導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)，同時小活塞、大活塞均采用新型改性工程塑料制作，耐酸堿腐蝕，使用溫度 －40 ℃ ～ 120 ℃，因此，在使用過程中_穩(wěn)定可靠。

(2)結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、節(jié)約占地。
與膜片式電磁脈沖閥相同流通截面積的條件下，B 閥的大活塞結(jié)構(gòu)使其較膜片閥的體積_小。B 閥的安裝法蘭面大外徑為Φ152． 5 mm，而 3 吋膜片式電磁脈沖閥的安裝法蘭面外徑為Φ218 mm。因此，兩相鄰 B 閥的中心間距可做到 160 mm，而兩相鄰 3 吋膜片式電磁脈沖閥的中心間距一般在 230 mm 左右。這_意味著在條件許可的前提下，濾袋行距可顯著縮小，同等條件下節(jié)約占地可達(dá) 30%左右。

2、性能參數(shù)比對試驗與分析

通過噴吹試驗，以檢驗 B 閥的噴吹性能;通過比對試驗，來評價 B 閥的性能。在脈沖試驗臺的氣包和噴吹管出口分別設(shè)置壓力傳感器，用于檢測脈沖噴吹過程中氣包和噴吹管出口氣體壓力的變化，采用電腦進(jìn)行試驗操作、參數(shù)記錄、存儲和試驗數(shù)據(jù)的處理。
脈沖閥噴吹試驗系統(tǒng)如圖 2 所示。






2.1 比對試驗樣品的選取
比對試驗樣品共選取了 2 種目前國內(nèi)外應(yīng)用較為廣泛、且閥型結(jié)構(gòu)各不相同但其性能指標(biāo)均較優(yōu)異的國外知名品牌，與 B 閥進(jìn)行比對試驗。A 閥:國外某知名品牌的 3 吋膜片活塞式電磁脈沖閥;B 閥:新型 3 吋無膜片雙活塞式電磁脈沖閥;C 閥:國外某知名品牌的 3 吋淹沒式雙膜片電磁脈沖閥。

2.2 試驗參數(shù)與結(jié)果分析
比對試驗樣品的噴吹性能數(shù)據(jù)詳見表 1、表 2。





對比分析表 1、表 2 試驗結(jié)果得出:①噴吹氣量:同種條件下，B 閥略高于 A 閥;較 C 閥優(yōu)，為 C閥的 1． 09 ～ 1． 36 倍。②出口壓力峰值:同種條件下，B 閥與 A 閥相當(dāng);較 C 閥優(yōu)，為 C 閥的 1． 08 ～1．16 倍。③出口壓力平均上升速率:同種條件下，B閥同 A 閥相當(dāng);較 C 閥優(yōu)，為 C 閥的 1． 13 ～ 1． 21倍。④閥體阻力:同種條件下，B 閥與 A 閥相當(dāng);較C 閥優(yōu)，僅為 C 閥的 66% ～78%。由此可見，_脈沖閥整體噴吹性能而言，B 閥與A 閥相當(dāng)，較 C 閥優(yōu)。

3、經(jīng)濟(jì)性分析

3.1 價格低、配套_方便經(jīng)濟(jì)
A 閥、C 閥的主要易損件為膜片，兩閥所使用的膜片均為進(jìn)口膜片，其價格一般占閥總成價格的1/6 左右。而目前國產(chǎn)膜片雖較進(jìn)口膜片價廉，但其性能、質(zhì)量卻相差很大。B 閥沒有膜片，所有部件均為國產(chǎn)，不僅使用性能與 A 閥相當(dāng)，且價格_，因而配套_換_方便與經(jīng)濟(jì)。
3.2 _少的閥數(shù)量和_小的占地面積
同等使用條件下，單個 B 閥較單個 C 閥能帶_多的濾袋，因此，在相同的過濾面積下，所需的 B 閥數(shù)量較 C 閥_少;由于 B 閥的結(jié)構(gòu)較 C 閥_緊湊，因而，在相同過濾面積下，使用 B 閥所需的占地面積較 C 閥的_小。

4、結(jié)論
(1)該閥采用“無膜片雙活塞”形式，結(jié)構(gòu)新穎，構(gòu)思巧妙，具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)，實現(xiàn)了國產(chǎn)純活塞式脈沖閥的新突破。
(2)性能對比試驗表明，同等條件下，該閥性能與國外膜片活塞閥性能相當(dāng)，而價格顯著降低;與國外純膜片閥相比，其整體噴吹清灰性能以及節(jié)約占地或減少閥門數(shù)量等方面具有_顯著的_性。
(3)該閥結(jié)構(gòu)簡單，性價比高，安裝和使用方便，運行穩(wěn)定可靠，具有很強(qiáng)的市場競爭力。