具有排气功能的毛管末端自动冲洗阀设计与结构优化

摘要

该研究创制一种具备自动排气功能(Auto-Exhaust function,AE)的毛管末端自动冲洗阀,以提高冲洗时长和冲洗水量。选取延时流道齿长和齿宽、上腔体容积和冲洗阀进口压力共4个因素,采用L_(18)(3^(7))正交试验设计18种规格的AE冲洗阀,并设置4种无排气装置(Non-Exhaust function,NE)的冲洗阀为对照,探究排气装置提升冲洗阀水力性能的作用机理和AE冲洗阀性能参数对试验因素的响应规律。结果表明,当进口压力为0.06~0.14 MPa时,AE冲洗阀的冲洗时长、冲洗水量和冲洗流速分别为18.2~67.7 s、3904~12367 mL和0.88~1.40 m/s。冲洗时长和水量与流道齿长、齿宽和上腔体容积均为正相关关系,与进口压力为负相关关系,冲洗流速只与进口压力有关,为正相关关系。流道齿长、齿宽和上腔体容积对冲洗时长和水量影响显著,进口压力对冲洗时长和流速影响显著(P<0.05)。AE冲洗阀能自动排出上腔体中的空气,增加蓄水容积,使其冲洗时长和水量分别比NE冲洗阀提高83.5%与75.4%以上。综合考虑延时流道抗堵塞性能、冲洗时长和水量等因素,推荐AE冲洗阀流道齿长、齿宽、上腔体容积和进口压力分别为1.2 mm、2.2 mm、19.1 mL和0.06 MPa,其冲洗时长和水量分别是NE冲洗阀的2.8和2.7倍,是进口冲洗阀的7.4和7.0倍,为67.7 s、12194 mL。研究结果可为具有排气功能的毛管末端自动冲洗阀的研发提供依据。