在一般行业中给管道供料最常用的设备可能是旋转阀(旋转锁气阀、旋转供料器都指同一类设备)。这种类型的供料器由一个固定壳体和一个在其中工作的叶轮组成。在许多应用中,它主要功能是充当一个气锁,所以通常称为回转式气锁。这种阀门的基本型通常适合于自由流动的物料。
低压的旋转阀,其压力上限约1 bar 表压,与容积式鼓风机的排气压力比较匹配,因此两者是正压气力输送系统的常见组合。旋转阀的压力上限主要决定于旋转阀的漏气问题。
根据旋转阀的供料机理,它更适合于非磨削性物料,特别是在供料进正压输送系统时。旋转阀上下存在压差,并且转子与壳体间要保持一定间隙,空气会通过旋转阀泄漏。因此磨损不仅是由常规的磨损机理造成,还有冲蚀磨损的问题。
通过叶片顶端间隙的漏气会产生高速流动,气流中夹带着细小的粒子,由此产生的冲蚀磨损比磨料磨损要严重的多。在处理磨料时,旋转阀可用耐磨材料来制造,再加上方便维护的活动衬板,但这些措施只能减少磨损,而不能彻底消除磨损,并且增加了制造成本。
正压气力输送系统中,旋转阀卸空隔间在转回去的时候会带有一部分空气,而且空气会经过转子叶片与壳体的间隙泄漏,还有经过叶片两端与壳体间隙的漏气。旋转阀通常的气流和漏气路径如下图所示。
漏气量将取决于旋转阀承受的压差、旋转阀的大小、转子顶端间隙、被处理物料的性质、以及旋转阀上面的物料对气流的阻力。转子顶端间隙是一个重要的变量。在使用中阀门会逐渐磨损,经过一段时间后,转子间隙会略有增加,将影响到空气流动的平衡,并因此对输送线性能有影响。这是为什么一般不建议旋转阀处理磨料的原因之一。
除非在物料进旋转阀之前,通过旋转阀的漏气已被排走,否则向上的气流将严重妨碍物料流入旋转阀。这股气流也可能导致物料容重的改变。
由于排气中会带有一些粉尘,排气通常直接返回到供料斗,或排到一个除尘器。
(a) 内部排气, (b) 外部排气, and(c) 粒料排气。
因物料是从转子单个隔间卸出,在旋转阀出口的物料流动具有脉动性;物料流动方向的改变,以及漏气流动方向与物料流动方向相逆,以上这些原因导致旋转阀下方区域尤其动荡。为了减少湍流的程度,以及因此带来的能量损失,在旋转阀下面常用到加速室。
转子间隙对阀门的性能有重大影响,为了尽量减少供料量的漏损率,制造商让间隙尽可能地小。新旋转阀的间隙通常为0.07~0.15 mm。比这更小的间隙将大大增加制造成本,甚至可能因转子的偏转或受压下轴承内的位移而导致卡住。
旋转阀的供料量与转子置换容积和转速成正比。置换容积一般是隔间大小或体积乘以转子隔间数量。如果需要知道物料的质量流量,还要乘上物料的堆积密度。这里的比例常数是旋转阀的容积效率
如果漏气阻碍了物料流动,隔间不会完全充满,因此容积效率会降低。漏气也可能引起物料容积密度减少
旋转锁气阀在正压气力输送中,卸料口压力高于进料口压力,会有内部的漏气,这部分漏气对卸料量有影响,因此需要从旁路排掉,可以在阀体上侧面开排气孔,但阀体排气孔附近有剧烈的湍流,输送磨损性物料时通常不开排气孔,而采用排气室。
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