排水閥設計

排水閥設計
　　空氣過濾器的排水閥種類很多，這里介紹比較常用的3種。
  彈簧式自動排水器　　1）簡易的手動排水閥。這種zui簡單，需要排水時用手打開閥， 排完水后關閉閥門。常用的有旋鈕式小球閥、按鈕式頂針閥等。這類閥設計簡單，只要解決密封問題就可以了。手動閥一定要人工操作，必須定期檢查水位并及時排水。如果排水不及時，會造成二次污染，起不到濾水作用。這種閥成本低，排水迅速，不影響正常工作，但人工維護成本高。
　　2）彈簧式自動排水器。無氣壓或極低氣壓時，彈簧頂起閥芯排水。有氣壓時，閥芯被壓緊到O型密封圈上，停止排水。這種閥排水時要求必須停氣，只能用在某些可以頻繁停氣的場所，優點是不用人工控制，制造成本低。
  常開式自動排水閥　　3）自動排水器，有常開型和常閉型2種。無氣壓時，排水口處于開啟狀 態，為常開型;排水口處于關閉狀態為常閉型。這2種結構可以設計成如右圖所示，當復位彈簧安裝在外側的（8）位置時，為常閉型;當復位彈簧安裝在活塞內部的（9）位置時為常開型。
　　由于結構類似，只介紹常開型。當水杯內無氣壓時，浮子（11）靠自重落下，通過控制桿（1）用密封塞（12）將上節流口（3）關閉。活塞（4）在復位彈簧（9）作用下下移，活塞桿與密封通道脫開，水油排出。當水杯內的氣壓大于zui低動作壓力后，活塞克服彈簧力和摩擦力上移，排水口關閉。當水杯內的水位升高到一定位置，浮子的浮力大于上節流口的密封壓力時，通過控制桿將密封塞打開，氣壓從上節流口進入活塞內部上腔，活塞下移，排水口打開排水。當水位下降后，浮子將上節流口關閉。活塞上腔氣壓通過下節流孔排出，由于下節流口比上節流口小，活塞內腔的氣體不能立即排盡，活塞上移將排水口關閉有一定的延遲，當排水口*關閉時，杯中的水已基本排完。自動排水器的單次蓄水量比較少，排水比手動排水頻繁。
　　常開型自動排水器在設計時首先要確定2個參數：zui低動作壓力和zui高工作壓力；而常閉型只需要確定zui高工作壓力。
　　zui低動作壓力是指讓排水閥關閉的zui低壓力，一般為0.1～0.2MPa，zui高工作壓力一般為1.0MPa，設計時放大為1.2MPa。zui低動作壓力由活塞內外部的壓力差、內部的復位彈簧力和活塞密封的摩擦力來決定。為盡量減少活塞密封的摩擦力，大活塞一般用摩擦力較小的Y型密封。Y型密封的唇口應向下，確保活塞外部的氣壓可以將活塞上移，裝反則失效。
　　zui高工作壓力確定后，設計的關鍵就在于：上節流口和下節流口的直徑及浮子的浮力三者要綜合考慮。要能夠完成排水，必須要滿足以下的關系式:
　　ρ*g*V>π*D12*P/4>π*D22*P/4
　　式中，ρ為浮子的密度/（kg·m-3）;
　　V是上節流口打開瞬間浮子浸入水中部分的體積/m3;
　　D1為上節流口的直徑/m，
　　D2為下節流口的直徑/m;
　　P是使用時的工作壓力/MPa。
　　上節流口的直徑太大，需要的浮子體積也必須大，這樣會增加水杯的結構尺寸；直徑太小，則在注塑時制作困難。一般情況下，上節流口的直徑為0.8～1.5mm。
　　要讓活塞內部能積聚足夠高的壓縮空氣壓力來移動活塞，下節流口的直徑必須小于上節流口。在上節流口關閉后，活塞內的壓縮空氣不立即排出，可以使活塞不立即上升，從而將排水時間延長1.5～2.5s。
　　要滿足上述條件，下節流口直徑應在0.5～1.0mm，由于下節流口直徑太小，制作非常困難，可以采用以下的解決辦法：下節流口直徑比上節流口直徑稍小，然后再用一根稍細的不銹鋼線通過下節流口，這樣在滿足制作工藝的同時又能大大縮小下節流口的有效通氣面積。浮子在設計時要盡量大，密度要盡量小，浮子可以用實心的發泡材料，也可以用空心的POM制作，后者一定要密封好，同時要有足夠的厚度來抵抗內外的壓力差（內部為常壓，外部為使用壓力）。
　　為保證下部O型密封圈的密封效果，要在活塞外部加濾網，防止雜質污染密封面。另外，由于排水時有較大的沖擊力，為防止O型密封圈被沖脫，應選用較大的線徑和較低的壓縮量，同時加導向槽，這樣既能排水又能保護密封圈。