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減壓閥的分類、工作原理

更新時(shí)間:2013-10-14      瀏覽次數(shù):1702

減壓閥是自能源(依靠管路介質(zhì)的本身能量進(jìn)行工作)壓力調(diào)節(jié)裝置中的一種形式。它能將進(jìn)口壓力降低至某一需要的出口壓力,并當(dāng)負(fù)荷(流量)及進(jìn)口壓力變動(dòng)時(shí),能自動(dòng)地保持出口壓力基本不變(僅在一個(gè)極小的允許范圍內(nèi)稍有變動(dòng))。

減壓閥可分為直接作用式和副閥式兩大類。直接作用式的敏感膜片檢測(cè)到被調(diào)壓力pc的變化量后,未經(jīng)放大便直接用來(lái)推動(dòng)閥盤;副閥式減壓閥(定壓載荷除外)則把檢測(cè)到的丸的變化量,經(jīng)放大為動(dòng)力腔壓力PU的變化,然后通過(guò)動(dòng)力活塞或膜片推動(dòng)主閥盤。

副閥式減壓閥是由任意結(jié)構(gòu)的兩只直接作用式減壓閥疊加而成的。根據(jù)動(dòng)力腔的載荷壓力變化與否, 分為定壓載荷和變壓載荷兩種。每種根據(jù)副閥向動(dòng)力腔注入介質(zhì)或從動(dòng)力腔引出介質(zhì)又可分為注入式和引流式兩種。減壓閥的各種分類方法,見(jiàn)表13-1。

如圖13-1所示,在重量載荷作用下,閥開(kāi)啟。 進(jìn)口壓力為P的介質(zhì)經(jīng)閥座節(jié)流后,壓力降為pc。 壓力A:經(jīng)反饋孔“a”引至膜片下方[圖13-1 (a)] 或者直接作用于膜片下方[圖13-1 (b)],于是在膜片上產(chǎn)生一個(gè)向上的力,使閥盤上移,阻止久繼續(xù)上升。當(dāng)此力與載荷重力平衡時(shí),閥盤停止移動(dòng)。此時(shí)閥后壓力對(duì)應(yīng)于一定的pc并且流量達(dá)某一值。調(diào)節(jié)重力的大小即可獲得所需的減壓壓力A。當(dāng)工況變動(dòng)時(shí),例如出口流量增加,將引起A:壓力降低, 平衡即遭破壞,膜片在重力的作用下下移并開(kāi)啟閥盤,使A:升至原來(lái)值[對(duì)于圖13-1 (a)]與重力重新建立平衡。所以在任何平衡工況下,A恒為常數(shù)。 這種情況稱無(wú)差調(diào)節(jié)。對(duì)于圖13-1 (b),由于閥彈簧的存在,當(dāng)閥的開(kāi)度變化時(shí),彈簧力也隨之而變。故工況變化后,在新的平衡狀態(tài)下,久不能地回至原來(lái)數(shù)值。此種情況稱為有差調(diào)節(jié)。一般減壓閥均為有差調(diào)節(jié)。

如圖13-2所示,其基本原理與重力式相同。由

 

以結(jié)構(gòu)

形式分

正作用式

介質(zhì)對(duì)截止機(jī)構(gòu)(閥盤) 的合于捷閥開(kāi)S

反作用式

介質(zhì)對(duì)截止機(jī)構(gòu)的合力 傾向于使閥關(guān)閉

卸荷式

介質(zhì)對(duì)截止機(jī)構(gòu)的合力 等于零

以載荷

形式分

重力式

以重力給閥加載

彈簧式

以彈簧力給閥加載

氣囊式

以氣體壓力給閥加載

以是否排 大氣分

封閉式

任何工況下無(wú)介質(zhì)外泄

開(kāi)放式

任何工況下有介質(zhì)外泄

半封閉式

正常工況時(shí)無(wú)介質(zhì)外泄, 零工況(流量為零)時(shí)或由 于其他原因使出口壓力高 于一定值時(shí)少量介質(zhì)外泄

以工作

介質(zhì)分

空氣減壓閥

適用于空氣介質(zhì)

蒸汽減壓閥

適用于蒸汽介質(zhì)

水用減壓閥

適用于水介質(zhì)

以載荷

形式分

定壓載荷 (主閥載 荷+變)

注人式(副閥向動(dòng)力腔注 入介質(zhì))

引流式(副閥向動(dòng)力腔引 出介質(zhì))

變壓載荷 (主閥載 荷變動(dòng))

注入式

引流式

 

于用調(diào)節(jié)彈簧代替重力給閥加載并具有閥彈簧,故屬有差調(diào)節(jié)。

13.3.3彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥

如圖13-3所示,其基本原理同前。膜片中心有一小孔與閥桿端部構(gòu)成一密封副,正常工況下,由于介質(zhì)對(duì)閥盤的作用力之和冋調(diào)節(jié)彈簧力與介質(zhì)在膜片上的作用力之和方向相反,使膜片與閥桿互相壓緊, 保證了此密封副的密封。當(dāng)出口需要的流量突然大幅 度下降,閥盤的動(dòng)作由于慣性而滯后,或出口流量為零,而閥座處的密封性欠佳以及旋松調(diào)節(jié)彈簧而降低整定壓力時(shí),均會(huì)使出口壓力過(guò)大超過(guò)整定值。此時(shí)膜片被向上抬起并與閥桿脫離接觸,從而把低壓腔的多余介質(zhì)排入大氣。這一作用類似安全閥,但不同于安全閥。因?yàn)榘踩y的動(dòng)作是當(dāng)壓力超過(guò)額定值時(shí), 閥盤驟然開(kāi)啟,其目的是保證管路或設(shè)備的安全而不保證管路被調(diào)壓力。而上述減壓閥的半封閉裝置的目的是為了獲得較為的壓力調(diào)節(jié)。

 

將變動(dòng),從而由于氣室容積的變化使外也發(fā)生變化, 故也屬有差調(diào)節(jié)。針閥b可將氣室的介質(zhì)排入大氣或如虛線所示引入低壓腔。

實(shí)際上氣囊是一個(gè)氣體彈簧。只要?dú)饽业娜莘e足夠大,氣體彈簧的剛度就足夠小。剛度越小則閥的靜態(tài)性能越好,所以氣囊式減壓閥較彈簧載荷式減壓閥具有較好的靜態(tài)性能。但氣囊式減壓閥只能用于氣體介質(zhì)并受環(huán)境溫度及氣囊漏氣的影響。為了克服這些缺點(diǎn),可以用一副閥代替針閥a,于是就構(gòu)成了定壓載荷的副閥式減壓閥。

13.3.5定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥

如圖13-5所示,所有副閥式減壓閥均由兩只直接作用式減壓閥疊加而成。其中之一作副閥,用以調(diào)節(jié)另一作主閥的減壓閥的載荷。圖13-5所示的副閥式減壓閥是以一彈簧載荷、全封閉、反作用式減壓閥作副閥,其出口壓力pc即主閥的載荷壓力。調(diào)節(jié)副 閥的調(diào)節(jié)彈簧可獲得不同的主閥載荷壓力外。副閥的作用可視為主閥的調(diào)節(jié)彈簧或氣囊式減壓閥的供氣針閥a (把動(dòng)力腔看做氣囊),則此副閥式減壓閥的工作原理與氣囊式減壓閥相同。

 

動(dòng)力腔的載荷壓力由副閥提供,動(dòng)力腔內(nèi)介質(zhì)經(jīng)節(jié)流孔J流至低壓腔,處于流動(dòng)平衡狀態(tài),所以能自動(dòng)補(bǔ)償環(huán)境溫度變化及動(dòng)力腔滲漏所造成的對(duì)外的影響,因此其動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于氣囊式。此外,動(dòng)力腔的壓力由副閥和節(jié)流孔J保證,所以也適用于蒸汽介質(zhì) 和液體介質(zhì)。

因主閥的載荷壓力僅取決于副閥的整定值,主閥出口壓力的變化并不被副閥膜片所檢測(cè),然后通過(guò)副閥反映為主閥載荷壓力外的變動(dòng),故稱為定壓載荷。但并非說(shuō)載荷壓力不變。由于A的變化將引起主閥動(dòng)力膜片的移動(dòng),從而壓縮或擴(kuò)張動(dòng)力腔的容積以及pc本身的變化都會(huì)破壞節(jié)流孔的流量平衡,并使外發(fā)生某些相應(yīng)的變化(因?yàn)楦遍y是有差調(diào)節(jié))。另外勿的變化會(huì)破壞副閥力的平衡,所以會(huì)引起Ph的變化。

 

 

如圖13-6所示,其基本原理同圖13-5。因副閥 膜片能直接感受的變化,從而通過(guò)副閥的動(dòng)作反映載荷壓力外的變化,故稱為變壓載荷。所以,副閥不僅起到主閥調(diào)節(jié)彈簧的作用,同時(shí)還具有將 的變化量(AA)變?yōu)橥獾淖兓浚ˋ外)的放大作用。例如久降低時(shí),活塞向上作用力減小,主閥開(kāi)啟(和直接作用式時(shí)情況相同)。同時(shí),副閥的敏感膜片檢測(cè)到pc的變化后,使副閥瓣開(kāi)啟,從而外增加,協(xié)助打開(kāi)主閥瓣。所以其調(diào)節(jié)性能優(yōu)于定壓載荷的副閥式減壓閥。活塞與本體間環(huán)形間隙的作用相當(dāng)于圖13-5的節(jié)流孔J。

如圖13-7所示,其基本原理同圖13-6相似。不同點(diǎn)在于:圖13-6中用副閥控制進(jìn)入動(dòng)力腔介質(zhì)的多少來(lái)控制外,稱為注入式;圖13-7中用副閥控制從動(dòng)力腔排入低壓腔的介質(zhì)的多少來(lái)控制外,故稱引流式。進(jìn)入動(dòng)力腔的介質(zhì)多少是通過(guò)節(jié)流閥定量供給的。

 

 

圖13-6在任何工況下均無(wú)介質(zhì)外泄。圖13-7在 正常工況時(shí),p、pc、ph和彈簧力相互作用,使動(dòng)力膜片中心的小孔被主閥桿的錐端所密封,無(wú)介質(zhì)外泄。當(dāng)零工況時(shí),主閥處于關(guān)閉位置,而副閥在久的作用下仍然處于開(kāi)啟狀態(tài)。于是A:逐漸升高,動(dòng) 力膜片兩邊的壓力差外一久逐漸減小,當(dāng)外一減小到一定程度時(shí),動(dòng)力膜片在彈簧的作用下向上抬起。將低壓腔中的多余介質(zhì)經(jīng)動(dòng)力膜片中心的小孔和兩片動(dòng)力膜片間的間隙排至大氣。

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