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| 減壓閥是如何工作的？ |
| 發(fā)布時間：2023-08-28 瀏覽： 次 |
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一、重力載荷、全封閉、卸荷式減壓閥 如圖1所示，在重量載荷作用下，閥開啟。進口壓力為pj的介質經(jīng)閥座節(jié)流后，壓力降為pc。壓力pc經(jīng)反饋孔“a”引至膜片下方[圖1(a)]或者直接作用于膜片下方[圖1(b)]，于是在膜片上產(chǎn)生一個向上的力，使閥盤上移，阻止pc繼續(xù)上升。當此力與載荷重力平衡時，閥盤停止移動。此時閥后壓力對應于一定的pc并且流量達某一值。調(diào)節(jié)重力的大小即可獲得所需的減壓壓力pc。當工況變動時，例如出口流量增加，將引起pc壓力降低，平衡即遭破壞，膜片在重力的作用下下移并開啟閥盤，使pc升至原來值[對于圖1(a)]與重力重新建立平衡。所以在任何平衡工況下，pc恒為常數(shù)。 這種情況稱無差調(diào)節(jié)。對于圖1(b)，由于閥彈簧的存在，當閥的開度變化時，彈簧力也隨之而變。故工況變化后，在新的平衡狀態(tài)下，pc不能絕對地回至原來數(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)。
圖1 重力載荷、全封閉、卸荷式減壓閥原理 1—重塊;2—膜片;3—平衡活塞;4—彈簧 二、彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥 如圖2所示，其基本原理與重力式相同。由于用調(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)。
圖2 彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥原理 1—調(diào)節(jié)彈簧;2—膜片;3—副動桿 三、彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥 如圖3所示，其基本原理同前。膜片中心有一小孔與閥桿端部構成一密封副，正常工況下，由于介質對閥盤的作用力之和同調(diào)節(jié)彈簧力與介質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。當出口需要的流量突然大幅度下降，閥盤的動作由于慣性而滯后，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，均會使出口壓力過大超過整定值。此時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排入大氣。這一作用類似安全閥，但不同于安全閥。因為安全閥的動作是當壓力超過額定值時，閥盤驟然開啟，其目的是保證管路或設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精確的壓力調(diào)節(jié)。
圖3 彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥原理 四、氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥 如圖4所示，其基本原理同前。其特點是以一半球形氣室的氣體壓力代替調(diào)節(jié)彈簧給閥加載。氣室的氣體來自進口高壓介質，調(diào)節(jié)針閥a和b，可以使密閉氣室獲得所需的壓力。調(diào)節(jié)結束后，針閥必須完全處于截止狀態(tài)。工況變動后，膜片的平衡位置亦將變動，從而由于氣室容積的變化使ph也發(fā)生變化，故也屬有差調(diào)節(jié)。針閥b可將氣室的介質排入大氣或如虛線所示引入低壓腔。
圖4 氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥原理 實際上氣囊是一個氣體彈簧。只要氣囊的容積足夠大，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并受環(huán)境溫度及氣囊漏氣的影響。為了克服這些缺點，可以用一副閥代替針閥a，于是就構成了定壓載荷的副閥式減壓閥。 五、定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥 如圖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ph。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。
圖5 定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理 1—調(diào)節(jié)彈簧;2—副閥彈簧; 3—動力腔;4—主閥彈簧 動力腔的載荷壓力由副閥提供，動力腔內(nèi)介質經(jīng)節(jié)流孔J流至低壓腔，處于流動平衡狀態(tài)，所以能自動補償環(huán)境溫度變化及動力腔滲漏所造成的對ph的影響，因此其動態(tài)性能優(yōu)于氣囊式。此外，動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和液體介質。 因主閥的載荷壓力僅取決于副閥的整定值，主閥出口壓力pc的變化并不被副閥膜片所檢測，然后通過副閥反映為主閥載荷壓力ph的變動，故稱為定壓載荷。但并非說載荷壓力絕對不變。由于pc的變化將引起主閥動力膜片的移動，從而壓縮或擴張動力腔的容積以及pc本身的變化都會破壞節(jié)流孔的流量平衡，并使ph發(fā)生某些相應的變化(因為副閥是有差調(diào)節(jié))。另外pj的變化會破壞副閥力的平衡，所以會引起ph的變化。 六、變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥 如圖6所示，其基本原理同圖5。因副閥膜片能直接感受pc的變化，從而通過副閥的動作反映載荷壓力ph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，同時還具有將pc的變化量(Δpc)變?yōu)閜h的變化量(Δph)的放大作用。例如pc降低時，活塞向上作用力減小，主閥開啟(和直接作用式時情況相同)。同時，副閥的敏感膜片檢測到pc的變化后，使副閥瓣開啟，從而ph增加，協(xié)助打開主閥瓣。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)形間隙的作用相當于圖5的節(jié)流孔J。
圖6 變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理 1—調(diào)節(jié)彈簧;2—膜片;3—副閥瓣;4—副閥彈簧; 5—動力活塞;6—主閥瓣;7—主閥彈簧 七、 變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥 如圖7所示，其基本原理同圖6相似。不同點在于：圖6中用副閥控制進入動力腔介質的多少來控制ph，稱為注入式;圖7中用副閥控制從動力腔排入低壓腔的介質的多少來控制ph，故稱引流式。進入動力腔的介質多少是通過節(jié)流閥定量供給的。
圖7 變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥原理 1—調(diào)節(jié)彈簧;2—膜片;3—彈簧;4—主閥彈簧 圖6在任何工況下均無介質外泄。圖7在正常工況時，pj、pc、ph和彈簧力相互作用，使動力膜片中心的小孔被主閥桿的錐端所密封，無介質外泄。當零工況時，主閥處于關閉位置，而副閥在pc的作用下仍然處于開啟狀態(tài)。于是pc逐漸升高，動力膜片兩邊的壓力差ph-pc逐漸減小，當ph-pc減小到一定程度時，動力膜片在彈簧的作用下向上抬起。將低壓腔中的多余介質經(jīng)動力膜片中心的小孔和兩片動力膜片間的間隙排至大氣。 |
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