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減壓閥是怎么工作的?
發(fā)布時(shí)間:2024-05-20 瀏覽:297 次

  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(kāi)啟。進(jìn)口壓力為pj的介質(zhì)經(jīng)閥座節流后,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(gè)向上的力,使閥盤(pán)上移,阻止pc繼續上升。當此力與載荷重力平衡時(shí),閥盤(pán)停止移動(dòng)。此時(shí)閥后壓力對應于一定的pc并且流量達某一值。調節重力的大小即可獲得所需的減壓壓力pc。當工況變動(dòng)時(shí),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(kāi)啟閥盤(pán),使pc升至原來(lái)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。

  這種情況稱(chēng)無(wú)差調節。對于圖1(b),由于閥彈簧的存在,當閥的開(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,pc不能絕對地回至原來(lái)數值。此種情況稱(chēng)為有差調節。一般減壓閥均為有差調節。

  

重力載荷、全封閉、卸荷式減壓閥原理

 

  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。由于用調節彈簧代替重力給閥加載并具有閥彈簧,故屬有差調節。

  

彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥原理

 

  圖2 彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥原理

  1—調節彈簧;2—膜片;3—副動(dòng)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(zhì)對閥盤(pán)的作用力之和同調節彈簧力與介質(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。當出口需要的流量突然大幅度下降,閥盤(pán)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節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(lèi)似安全閥,但不同于安全閥。因為安全閥的動(dòng)作是當壓力超過(guò)額定值時(shí),閥盤(pán)驟然開(kāi)啟,其目的是保證管路或設備的安全而不保證管路被調壓力。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節。

  

彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥原理

 

  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(diǎn)是以一半球形氣室的氣體壓力代替調節彈簧給閥加載。氣室的氣體來(lái)自進(jìn)口高壓介質(zhì),調節針閥a和b,可以使密閉氣室獲得所需的壓力。調節結束后,針閥必須完全處于截止狀態(tài)。工況變動(dòng)后,膜片的平衡位置亦將變動(dòng),從而由于氣室容積的變化使ph也發(fā)生變化,故也屬有差調節。針閥b可將氣室的介質(zhì)排入大氣或如虛線(xiàn)所示引入低壓腔。

  

氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥原理

 

  圖4 氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥原理

  實(shí)際上氣囊是一個(gè)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(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,用以調節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。調節副閥的調節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節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。

  

定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理

 

  圖5 定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理

  1—調節彈簧;2—副閥彈簧; 3—動(dòng)力腔;4—主閥彈簧

  動(dòng)力腔的載荷壓力由副閥提供,動(dòng)力腔內介質(zhì)經(jīng)節流孔J流至低壓腔,處于流動(dòng)平衡狀態(tài),所以能自動(dòng)補償環(huán)境溫度變化及動(dòng)力腔滲漏所造成的對ph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pc的變化并不被副閥膜片所檢測,然后通過(guò)副閥反映為主閥載荷壓力ph的變動(dòng),故稱(chēng)為定壓載荷。但并非說(shuō)載荷壓力絕對不變。由于pc的變化將引起主閥動(dòng)力膜片的移動(dòng),從而壓縮或擴張動(dòng)力腔的容積以及pc本身的變化都會(huì )破壞節流孔的流量平衡,并使ph發(fā)生某些相應的變化(因為副閥是有差調節)。另外pj的變化會(huì )破壞副閥力的平衡,所以會(huì )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(guò)副閥的動(dòng)作反映載荷壓力ph的變化,故稱(chēng)為變壓載荷。所以,副閥不僅起到主閥調節彈簧的作用,同時(shí)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(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到pc的變化后,使副閥瓣開(kāi)啟,從而ph增加,協(xié)助打開(kāi)主閥瓣。所以其調節性能優(yōu)于定壓載荷的副閥式減壓閥?;钊c本體間環(huán)形間隙的作用相當于圖5的節流孔J。

  

變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理

 

  圖6 變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理

  1—調節彈簧;2—膜片;3—副閥瓣;4—副閥彈簧; 5—動(dòng)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(diǎn)在于:圖6中用副閥控制進(jìn)入動(dòng)力腔介質(zhì)的多少來(lái)控制ph,稱(chēng)為注入式;圖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ph,故稱(chēng)引流式。進(jìn)入動(dòng)力腔的介質(zhì)多少是通過(guò)節流閥定量供給的。

  

變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥原理

 

  圖7 變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥原理

  1—調節彈簧;2—膜片;3—彈簧;4—主閥彈簧

  圖6在任何工況下均無(wú)介質(zhì)外泄。圖7在正常工況時(shí),pj、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。當零工況時(shí),主閥處于關(guān)閉位置,而副閥在pc的作用下仍然處于開(kāi)啟狀態(tài)。于是pc逐漸升高,動(dòng)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(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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