排水阀设计

排水阀设计
　　空气过滤器的排水阀种类很多，这里介绍比较常用的3种。
  弹簧式自动排水器　　1）简易的手动排水阀。这种zui简单，需要排水时用手打开阀， 排完水后关闭阀门。常用的有旋钮式小球阀、按钮式顶针阀等。这类阀设计简单，只要解决密封问题就可以了。手动阀一定要人工操作，必须定期检查水位并及时排水。如果排水不及时，会造成二次污染，起不到滤水作用。这种阀成本低，排水迅速，不影响正常工作，但人工维护成本高。
　　2）弹簧式自动排水器。无气压或极低气压时，弹簧顶起阀芯排水。有气压时，阀芯被压紧到O型密封圈上，停止排水。这种阀排水时要求必须停气，只能用在某些可以频繁停气的场所，优点是不用人工控制，制造成本低。
  常开式自动排水阀　　3）自动排水器，有常开型和常闭型2种。无气压时，排水口处于开启状 态，为常开型;排水口处于关闭状态为常闭型。这2种结构可以设计成如右图所示，当复位弹簧安装在外侧的（8）位置时，为常闭型;当复位弹簧安装在活塞内部的（9）位置时为常开型。
　　由于结构类似，只介绍常开型。当水杯内无气压时，浮子（11）靠自重落下，通过控制杆（1）用密封塞（12）将上节流口（3）关闭。活塞（4）在复位弹簧（9）作用下下移，活塞杆与密封通道脱开，水油排出。当水杯内的气压大于zui低动作压力后，活塞克服弹簧力和摩擦力上移，排水口关闭。当水杯内的水位升高到一定位置，浮子的浮力大于上节流口的密封压力时，通过控制杆将密封塞打开，气压从上节流口进入活塞内部上腔，活塞下移，排水口打开排水。当水位下降后，浮子将上节流口关闭。活塞上腔气压通过下节流孔排出，由于下节流口比上节流口小，活塞内腔的气体不能立即排尽，活塞上移将排水口关闭有一定的延迟，当排水口*关闭时，杯中的水已基本排完。自动排水器的单次蓄水量比较少，排水比手动排水频繁。
　　常开型自动排水器在设计时首先要确定2个参数：zui低动作压力和zui高工作压力；而常闭型只需要确定zui高工作压力。
　　zui低动作压力是指让排水阀关闭的zui低压力，一般为0.1～0.2MPa，zui高工作压力一般为1.0MPa，设计时放大为1.2MPa。zui低动作压力由活塞内外部的压力差、内部的复位弹簧力和活塞密封的摩擦力来决定。为尽量减少活塞密封的摩擦力，大活塞一般用摩擦力较小的Y型密封。Y型密封的唇口应向下，确保活塞外部的气压可以将活塞上移，装反则失效。
　　zui高工作压力确定后，设计的关键就在于：上节流口和下节流口的直径及浮子的浮力三者要综合考虑。要能够完成排水，必须要满足以下的关系式:
　　ρ*g*V>π*D12*P/4>π*D22*P/4
　　式中，ρ为浮子的密度/（kg·m-3）;
　　V是上节流口打开瞬间浮子浸入水中部分的体积/m3;
　　D1为上节流口的直径/m，
　　D2为下节流口的直径/m;
　　P是使用时的工作压力/MPa。
　　上节流口的直径太大，需要的浮子体积也必须大，这样会增加水杯的结构尺寸；直径太小，则在注塑时制作困难。一般情况下，上节流口的直径为0.8～1.5mm。
　　要让活塞内部能积聚足够高的压缩空气压力来移动活塞，下节流口的直径必须小于上节流口。在上节流口关闭后，活塞内的压缩空气不立即排出，可以使活塞不立即上升，从而将排水时间延长1.5～2.5s。
　　要满足上述条件，下节流口直径应在0.5～1.0mm，由于下节流口直径太小，制作非常困难，可以采用以下的解决办法：下节流口直径比上节流口直径稍小，然后再用一根稍细的不锈钢线通过下节流口，这样在满足制作工艺的同时又能大大缩小下节流口的有效通气面积。浮子在设计时要尽量大，密度要尽量小，浮子可以用实心的发泡材料，也可以用空心的POM制作，后者一定要密封好，同时要有足够的厚度来抵抗内外的压力差（内部为常压，外部为使用压力）。
　　为保证下部O型密封圈的密封效果，要在活塞外部加滤网，防止杂质污染密封面。另外，由于排水时有较大的冲击力，为防止O型密封圈被冲脱，应选用较大的线径和较低的压缩量，同时加导向槽，这样既能排水又能保护密封圈。