减压阀的工作原理

2020-04-25 真空技术网整理 阀门手册

正版免费资料大全挂牌网 一、重力载荷、全封闭、卸荷式减压阀

  如图1所示,在重量载荷作用下,阀开启。进口压力为pj的介质经阀座节流后,压力降为pc。压力pc经反馈孔“a”引至膜片下方[图1(a)]或者直接作用于膜片下方[图1(b)],于是在膜片上产生一个向上的力,使阀盘上移,阻止pc继续上升。当此力与载荷重力平衡时,阀盘停止移动。此时阀后压力对应于一定的pc并且流量达某一值。调节重力的大小即可获得所需的减压压力pc。当工况变动时,例如出口流量增加,将引起pc压力降低,平衡即遭破坏,膜片在重力的作用下下移并开启阀盘,使pc升至原来值[对于图1(a)]与重力重新建立平衡。所以在任何平衡工况下,pc恒为常数。

  这种情况称无差调节。对于图1(b),由于阀弹簧的存在,当阀的开度变化时,弹簧力也随之而变。故工况变化后,在新的平衡状态下,pc不能绝对地回至原来数值。此种情况称为有差调节。一般减压阀均为有差调节。

重力载荷、全封闭、卸荷式减压阀原理

图1 重力载荷、全封闭、卸荷式减压阀原理

1—重块;2—膜片;3—平衡活塞;4—弹簧

正版免费资料大全挂牌网 二、弹簧载荷、全封闭、正作用式减压阀

正版免费资料大全挂牌网   如图2所示,其基本原理与重力式相同。由于用调节弹簧代替重力给阀加载并具有阀弹簧,故属有差调节。

弹簧载荷、全封闭、正作用式减压阀原理

图2 弹簧载荷、全封闭、正作用式减压阀原理

1—调节弹簧;2—膜片;3—副动杆

三、弹簧载荷、半封闭、反作用式减压阀

正版免费资料大全挂牌网   如图3所示,其基本原理同前。膜片中心有一小孔与阀杆端部构成一密封副,正常工况下,由于介质对阀盘的作用力之和同调节弹簧力与介质在膜片上的作用力之和方向相反,使膜片与阀杆互相压紧,保证了此密封副的密封。当出口需要的流量突然大幅度下降,阀盘的动作由于惯性而滞后,或出口流量为零,而阀座处的密封性欠佳以及旋松调节弹簧而降低整定压力时,均会使出口压力过大超过整定值。此时膜片被向上抬起并与阀杆脱离接触,从而把低压腔的多余介质排入大气。这一作用类似安全阀,但不同于安全阀。因为安全阀的动作是当压力超过额定值时,阀盘骤然开启,其目的是保证管路或设备的安全而不保证管路被调压力。而上述减压阀的半封闭装置的目的是为了获得较为精确的压力调节。

弹簧载荷、半封闭、反作用式减压阀原理

图3 弹簧载荷、半封闭、反作用式减压阀原理

四、气压载荷(气囊式)、全封闭、反作用式减压阀

  如图4所示,其基本原理同前。其特点是以一半球形气室的气体压力代替调节弹簧给阀加载。气室的气体来自进口高压介质,调节针阀a和b,可以使密闭气室获得所需的压力。调节结束后,针阀必须完全处于截止状态。工况变动后,膜片的平衡位置亦将变动,从而由于气室容积的变化使ph也发生变化,故也属有差调节。针阀b可将气室的介质排入大气或如虚线所示引入低压腔。

气压载荷(气囊式)、全封闭、反作用式减压阀原理

图4 气压载荷(气囊式)、全封闭、反作用式减压阀原理

  实际上气囊是一个气体弹簧。只要气囊的容积足够大,气体弹簧的刚度就足够小。刚度越小则阀的静态性能越好,所以气囊式减压阀较弹簧载荷式减压阀具有较好的静态性能。但气囊式减压阀只能用于气体介质并受环境温度及气囊漏气的影响。为了克服这些缺点,可以用一副阀代替针阀a,于是就构成了定压载荷的副阀式减压阀。

五、定压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀

  如图5所示,所有副阀式减压阀均由两只直接作用式减压阀叠加而成。其中之一作副阀,用以调节另一作主阀的减压阀的载荷。图5所示的副阀式减压阀是以一弹簧载荷、全封闭、反作用式减压阀作副阀,其出口压力pc即主阀的载荷压力。调节副阀的调节弹簧可获得不同的主阀载荷压力ph。副阀的作用可视为主阀的调节弹簧或气囊式减压阀的供气针阀a(把动力腔看做气囊),则此副阀式减压阀的工作原理与气囊式减压阀相同。

定压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀原理

图5 定压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀原理

1—调节弹簧;2—副阀弹簧; 3—动力腔;4—主阀弹簧

  动力腔的载荷压力由副阀提供,动力腔内介质经节流孔J流至低压腔,处于流动平衡状态,所以能自动补偿环境温度变化及动力腔渗漏所造成的对ph的影响,因此其动态性能优于气囊式。此外,动力腔的压力由副阀和节流孔J保证,所以也适用于蒸汽介质和液体介质。

  因主阀的载荷压力仅取决于副阀的整定值,主阀出口压力pc的变化并不被副阀膜片所检测,然后通过副阀反映为主阀载荷压力ph的变动,故称为定压载荷。但并非说载荷压力绝对不变。由于pc的变化将引起主阀动力膜片的移动,从而压缩或扩张动力腔的容积以及pc本身的变化都会破坏节流孔的流量平衡,并使ph发生某些相应的变化(因为副阀是有差调节)。另外pj的变化会破坏副阀力的平衡,所以会引起ph的变化。

六、变压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀

  如图6所示,其基本原理同图5。因副阀膜片能直接感受pc的变化,从而通过副阀的动作反映载荷压力ph的变化,故称为变压载荷。所以,副阀不仅起到主阀调节弹簧的作用,同时还具有将pc的变化量(Δpc)变为ph的变化量(Δph)的放大作用。例如pc降低时,活塞向上作用力减小,主阀开启(和直接作用式时情况相同)。同时,副阀的敏感膜片检测到pc的变化后,使副阀瓣开启,从而ph增加,协助打开主阀瓣。所以其调节性能优于定压载荷的副阀式减压阀。活塞与本体间环形间隙的作用相当于图5的节流孔J。

变压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀原理

图6 变压载荷、注入式、全封闭、副阀式减压阀原理

1—调节弹簧;2—膜片;3—副阀瓣;4—副阀弹簧; 5—动力活塞;6—主阀瓣;7—主阀弹簧

七、 变压载荷、引流式、半封闭、副阀式减压阀

  如图7所示,其基本原理同图6相似。不同点在于:图6中用副阀控制进入动力腔介质的多少来控制ph,称为注入式;图7中用副阀控制从动力腔排入低压腔的介质的多少来控制ph,故称引流式。进入动力腔的介质多少是通过节流阀定量供给的。

变压载荷、引流式、半封闭、副阀式减压阀原理

正版免费资料大全挂牌网 图7 变压载荷、引流式、半封闭、副阀式减压阀原理

1—调节弹簧;2—膜片;3—弹簧;4—主阀弹簧

  图6在任何工况下均无介质外泄。图7在正常工况时,pj、pc、ph和弹簧力相互作用,使动力膜片中心的小孔被主阀杆的锥端所密封,无介质外泄。当零工况时,主阀处于关闭位置,而副阀在pc的作用下仍然处于开启状态。于是pc逐渐升高,动力膜片两边的压力差ph-pc逐渐减小,当ph-pc减小到一定程度时,动力膜片在弹簧的作用下向上抬起。将低压腔中的多余介质经动力膜片中心的小孔和两片动力膜片间的间隙排至大气。