活塞式減壓閥結(jié)構(gòu)

GB12244活塞式減壓閥結(jié)構(gòu) GB12245活塞式減壓閥結(jié)構(gòu) GB12246活塞式減壓閥結(jié)構(gòu) 減壓閥

之前介紹組合式減壓閥在國華惠州熱電應(yīng)用，現(xiàn)在介紹GB12244活塞式減壓閥結(jié)構(gòu)通常按GB12244～12246標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的活塞式減壓閥能夠滿足工業(yè)蒸汽管路上的需要。在高溫蒸汽介質(zhì)管路上,活塞式減壓閥采用金屬硬密封結(jié)構(gòu),在介質(zhì)流動中,減壓過程是能夠完成的。此亦稱減壓閥的動態(tài)減壓性能。但在某些場合,往往提出特殊的要求。例如,在減壓閥后某一截止閥被關(guān)閉,介質(zhì)被阻止流動,減壓閥前的壓力保持不變,而閥后設(shè)定的壓力在一定時(shí)間或相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)保持基本不變。此時(shí)在減壓閥的閥前閥后形成了一個(gè)高壓和低壓區(qū),即減壓閥的靜態(tài)減壓性能。目前按照GB12244～12246標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的活塞式減壓閥無法實(shí)現(xiàn)靜態(tài)減壓。當(dāng)減壓閥閥后的截止閥關(guān)閉時(shí),閥前閥后的壓力在短時(shí)間內(nèi)就會平衡。



GB12244活塞式減壓閥結(jié)構(gòu)

彈簧活塞式減壓閥主要由調(diào)節(jié)彈簧、膜片、活塞、閥座、閥瓣等零件組成，是彈簧薄膜式減壓的換代產(chǎn)品。利用活塞直接傳感下游壓力驅(qū)動閥瓣，控制閥瓣開度完成減壓穩(wěn)壓功能。本產(chǎn)品在城市建筑、高層建筑的冷熱供水系統(tǒng)中，可取代常規(guī)分區(qū)水管，節(jié)省設(shè)備。也可在通常的冷熱水管網(wǎng)中，起減壓穩(wěn)壓作用。
彈簧活塞式減壓閥主要由調(diào)節(jié)彈簧、膜片、活塞、閥座、閥瓣等零件組成，是彈簧薄膜式減壓的換代產(chǎn)品。利用活塞直接傳感下游壓力驅(qū)動閥瓣，控制閥瓣開度完成減壓穩(wěn)壓功能。本產(chǎn)品在城市建筑、高層建筑的冷熱供水系統(tǒng)中，可取代常規(guī)分區(qū)水管，節(jié)省設(shè)備。也可在通常的冷熱水管網(wǎng)中，起減壓穩(wěn)壓作用。 
彈簧活塞式減壓閥是氣動調(diào)節(jié)閥的一個(gè)*配件，主要作用是將氣源的壓力減壓并穩(wěn)定到一個(gè)定值，以便于調(diào)節(jié)閥能夠獲得穩(wěn)定的氣源動力用于調(diào)節(jié)控制。 
彈簧活塞式減壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 
按結(jié)構(gòu)形式可分為膜片式、彈簧薄膜式、活塞式、杠桿式和波紋管式;按閥座數(shù)目可人為單座式和雙座式;按閥瓣的位置不同可分為正作用式和反作用式。 
彈簧活塞式減壓閥的工作原理： 
彈簧活塞式減壓閥的工作由閥后壓力進(jìn)行控制。當(dāng)壓力感應(yīng)器檢測到閥門壓力指示升高時(shí)，減壓閥閥門開度減小;當(dāng)檢測到減壓閥后壓力減小，減壓閥閥門開度增大，以滿足控制要求。 
彈簧活塞式減壓閥的減壓比必須在一定程度上高于系統(tǒng)值；即使在大或者小流量時(shí)它也應(yīng)該能夠?qū)φ饔没蛘叻醋饔每刂菩盘栕龀鲰憫?yīng)。這些閥門應(yīng)該針對有用控制范圍選擇，即大流量的20%到80%。正常為等比型或者具有等性。這些類型的閥門本身具有比例控制所要求的流量特性及流量范圍。



2 結(jié)構(gòu)分析和改進(jìn)

上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(組合式減壓閥,可調(diào)式減壓閥,自力式減壓閥活塞式減壓閥靜態(tài)減壓時(shí),減壓閥要求絕 對密封,就像在高壓區(qū)和低壓區(qū)之間有一個(gè)關(guān)閉的截止閥一樣。 活塞式減壓閥的減壓原理是,順時(shí)針旋轉(zhuǎn) 調(diào)節(jié)螺釘,使減壓閥的調(diào)節(jié)彈簧產(chǎn)生一定壓縮,調(diào)節(jié)彈簧通過彈簧下座對金屬膜片施加一個(gè)向下的推力,這個(gè)推力使金屬膜片向下運(yùn)動,克服副閥瓣彈簧阻力并打開副閥瓣。這樣,當(dāng)閥前有壓力時(shí),閥前的介質(zhì)通過減壓閥的閥前控制氣路,經(jīng)過副閥瓣,進(jìn)入減壓閥的活塞上腔并形成一定壓力,推動活塞?；钊苿又鏖y瓣向下運(yùn)動,并克服活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦阻力、主閥瓣彈簧壓縮彈力、閥前介質(zhì)對主閥瓣形成的壓力,從而打開減壓閥的主閥瓣,使閥前介質(zhì)經(jīng)過主閥瓣流向閥后。



減壓閥閥后的壓力,通過閥后的控制氣路可到達(dá)膜片下方,在膜片下方形成一個(gè)壓力區(qū),對膜片形成向上的推力。當(dāng)閥后壓力升高到一定程度時(shí),這個(gè)推力與預(yù)調(diào)的彈簧力平衡。當(dāng)閥后壓力繼續(xù)升高時(shí),這個(gè)推力將大于預(yù)調(diào)的彈簧力,推動膜片向上運(yùn)動,此時(shí)已經(jīng)有了一定預(yù)壓縮的調(diào)節(jié)彈簧又增加了新的壓縮量,從而增加了新的彈簧力,總的彈簧力將與膜片下的介質(zhì)推力再一次平衡。在這個(gè)過程中,副閥瓣在閥前介質(zhì)壓力和副閥瓣彈簧力推動下產(chǎn)生一個(gè)向關(guān)閉方向運(yùn)動的位移量,這個(gè)位移量在數(shù)值上等于調(diào)節(jié)彈簧新增加的壓縮量。這個(gè)位移量也就是副閥瓣開度減小的量,它減少了流經(jīng)副閥瓣的閥前介質(zhì),因而減小了活塞上腔的介質(zhì)壓力,并導(dǎo)致主閥瓣向關(guān)閉方向運(yùn)動,減小了減壓閥閥后介質(zhì)的壓力。減壓閥膜片下的介質(zhì)壓力與調(diào)節(jié)彈簧的壓縮彈力始終處于動態(tài)平衡狀態(tài),膜片的上下運(yùn)動帶動副閥桿上下運(yùn)動,因此副閥瓣的開度也始終處于動態(tài)變化之中,通過副閥瓣的閥前介質(zhì)在活塞上腔形成的壓力也始終處于動態(tài)變化之中,終導(dǎo)致主閥瓣的開度處于動態(tài)變化狀態(tài)。這種現(xiàn)象可以歸納為,活塞式減壓閥的副閥瓣開度變化將導(dǎo)致主閥瓣開度的變化。副閥瓣開度增大,主閥瓣開度增大。副閥瓣開度減小,主閥瓣開度減小。副閥瓣關(guān)閉,主閥瓣關(guān)閉。減壓閥的閥后壓力始終在調(diào)節(jié)彈簧所設(shè)定的壓力值的附近作小范圍波動。如果流量和閥 前壓力趨于穩(wěn)定,這種波動也趨于平穩(wěn)。在介質(zhì)不流通時(shí),主副閥瓣密封面全部關(guān)閉,此時(shí)的減壓閥相當(dāng)于一個(gè)關(guān)閉的截止閥。減壓閥的副閥瓣關(guān)閉,就會導(dǎo)致主閥瓣關(guān)閉,因此減壓閥的副閥瓣在適當(dāng)時(shí)機(jī)的關(guān)閉,就是解決減壓閥靜態(tài)減壓性能的關(guān)鍵。根據(jù)市場需求,通過吸收*技術(shù),研制了一系列性能優(yōu)良的減壓閥(圖1～4)。



圖1是在標(biāo)準(zhǔn)Y43H型基礎(chǔ)上的改進(jìn)型,替代Y43H型可使用在高溫蒸汽管路中。

圖2是在標(biāo)準(zhǔn)Y43H型基礎(chǔ)上發(fā)展的平面密封式結(jié)構(gòu),亦可替代Y43H型減壓閥。

圖3是新型平衡式減壓閥,可用在各種常溫的氣體管路之中。它的優(yōu)點(diǎn)是,閥前介質(zhì)不對閥瓣形成壓力,故閥瓣啟閉更加靈活平穩(wěn)。圖4是在圖2的基礎(chǔ)上發(fā)展的用于高溫高壓氣體管路中的減壓閥,圖中接口是承插焊式。 這4種減壓閥的共同特點(diǎn)是采用了非金屬密封材料,具有很高的密封性能?；钊捎妹詫m槽替代傳統(tǒng)的活塞環(huán),減少了卡阻現(xiàn)象。主閥瓣采用雙支點(diǎn)導(dǎo)向,動作穩(wěn)定可靠,重復(fù)性好。圖3結(jié)構(gòu)的減壓調(diào)節(jié)性能比圖2好,圖2的結(jié)構(gòu)比圖1好。技術(shù)關(guān)鍵在解決耐高溫的非金屬密封材料,以及活塞和汽缸之間的合理間隙等問題。



主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)

公稱壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
殼體試驗(yàn)壓力(Mpa)*	2.4	3.75	6.0	9.6	15.0	24
密封試驗(yàn)壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
高進(jìn)口壓力(Mpa)	1.6	2.5	4.0	6.4	10.0	16.0
出口壓力范圍(Mpa)	0.1-1.0	0.1-1.6	0.1-2.5	0.5-3.5	0.5-3.5	0.5-4.5
壓力特性偏差(Mpa)△P2P	GB12246-1989
流量特性偏差(Mpa)P2G	GB12246-1989
小壓差(Mpa)	0.15	0.15	0.2	0.4	0.8	1.0
滲漏量	GB12245-1989

殼體試驗(yàn)不包括膜片、頂蓋



活塞式蒸汽減壓閥主要零件材料

零件名稱	零件材料
閥體閥蓋底蓋	WCB
閥座閥盤	2Cr13
缸套	2Cr13/25(鍍硬鉻)
活塞	2Cr13/銅合金
活塞環(huán)	合金鑄鐵
導(dǎo)閥座導(dǎo)閥桿	2Cr13
膜片	1Cr18Ni9Ti
主閥彈簧	50CrVA
導(dǎo)閥主彈簧	50CrVA
調(diào)節(jié)彈簧	60Si2Mn

3 理論分析和計(jì)算

假定活塞式減壓閥處于正常工作狀態(tài),其進(jìn)口壓力為PJ,出口壓力為PC,此時(shí)減壓閥的調(diào)節(jié)彈簧有一個(gè)預(yù)調(diào)的壓縮量S,調(diào)節(jié)彈簧的剛度為P′,副閥瓣開度設(shè)為h,受壓膜片的有效面積Fm=0.262 (D2m +Dmdm+d2m) (圖5),可得到PCFm=P′S。 如果此時(shí)減壓閥閥后壓力有了一個(gè)升高值ΔPc,膜片受到閥后壓力的升高引起調(diào)節(jié)彈簧的壓縮量也有了一個(gè)增加值ΔS,副閥桿的開度變小了,其變化值為Δh,因?yàn)榇藭r(shí)膜片和副閥桿是接觸的,故ΔS=Δh, ΔPcFm=P′Δh(1)則 Δh=ΔPcFm/P′ (2) 圖5 減壓閥膜片受力分析 當(dāng) Δh=h時(shí),副閥瓣關(guān)閉,主閥瓣也立即關(guān)閉。此時(shí)減壓閥處于靜壓密封狀態(tài)。 當(dāng)減壓閥閥后壓力繼續(xù)升高,膜片和副閥桿將脫離接觸,即ΔS>Δh。此時(shí)減壓閥的主 副密封面將達(dá)到大的密封比壓,達(dá)到*密封狀態(tài)。 從式(1)可得ΔPc=P′Δh/Fm (3)通常Δh≤1mm,由經(jīng)驗(yàn)取Δh=1則 ΔPc=P′/Fm 



4 結(jié)論

從對式(4)的定性分析可得出,ΔPc與調(diào)節(jié)彈簧的剛度P′成正比,與受壓膜片的有 效面積Fm成反比。為了盡量減小減壓閥閥后壓力的變化值ΔPc,在結(jié)構(gòu)條件允許的情況下,應(yīng)盡量降低調(diào)節(jié)彈簧的剛度,增加受壓膜片的有效面積。實(shí)際在設(shè)計(jì)減壓閥時(shí),受壓膜片面積必須選擇得當(dāng),在保證調(diào)節(jié)性能的前提下,應(yīng)盡可能減小減壓閥的受壓膜片面積。這是因?yàn)闇p壓閥的受壓膜片面積大,雖然其調(diào)節(jié)性能較好,但是調(diào)節(jié)彈簧的負(fù)荷增加,結(jié)構(gòu)也要增大與本產(chǎn)品相關(guān)論文：200X先導(dǎo)隔膜式水用減壓閥安裝要求