減壓閥是通過調節,将進口壓力減至某一需要的出口壓力,并依靠介質本身的能量,使出口壓力自動保持穩定的閥門。從流體力學的觀點看,減壓閥是一個局部阻力可以變化的節流元件,即通過改變節流面積,使流速及流體的動能改變,造成不同的壓力損失,從而達到減壓的目的。然後依靠控制與調節系統的調節,使閥後壓力的波動與彈簧力相平衡,使閥後壓力在一定的誤差範圍内保持恒定。
減壓閥是一種自動降低管路工作壓力的專門裝置,它可将閥前管路較高的液體壓力減少至閥後管路所需的水平。這裡的傳輸介質主要是水。減壓閥廣泛用于高層建築、城市給水管網水壓過高的區域、礦井及其他場合,以保證給水系統中各用水點獲得适當的服務水壓和流量。
鑒于水的漏失率和浪費程度幾乎同給水系統的水壓大小成正比,因此減壓閥具有改善系統運行工況和潛在節水作用,據統計其節水效果約為30%。減壓閥的構造類型很多,以往常見的有薄膜式、内彈簧活塞式等。
減壓閥的基本作用原理是靠閥内流道對水流的局部阻力降低水壓,水壓降的範圍由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側的進出口水壓差自動調節。
定比減壓原理是利用閥體中浮動活塞的水壓比控制,進出口端減壓比與進出口側活塞面積比成反比,這種減壓閥工作平穩無振動,使得國内減壓閥生産技術進一步提高;閥體内無彈簧,故無彈簧鏽蝕、金屬疲勞失效之慮;密封性能良好不滲漏,因而既減動壓(水流動時)又減靜壓(流量為0時);特别是在減壓的同時不影響水流量。減壓閥通常有DN15~DN100等多種規格,閥前、後的工作壓力分别為<1MPa和0.1~0.5MPa,調壓範圍誤差為±5%~10%。
JB/T2203-1999《減壓閥結構長度》為主的通用類。目前國内大多數減壓閥生産廠家均按本标準設計生産,但本标準也不盡完美,規格不全。如氣體減壓閥最大公稱通徑為DN500,水用減壓閥最大公稱通徑DN1000。根據廠家所生産的減壓閥規格及掌握的資料來看,各廠家連接尺寸也不盡統一,如DN500氣體減壓閥,建議通用機械研究所對JB/T2203-1999《減壓閥結構長度》進行修訂。建議設計院及用戶按标準選用,減壓閥生産廠家按标準設計制造。
工作原理:
減壓閥是氣動調節閥的一個必備配件,主要作用是将氣源的壓力減壓并穩定到一個定值,以便于調節閥能夠獲得穩定的氣源動力用于調節控制。 按結構形式可分為薄膜式、彈簧薄膜式、活塞式、杠杆式和波紋管式;按閥座數目可分為單座式和雙座式;按閥瓣的位置不同可分為正作用式和反作用式。
直動式減壓閥所示為直動式帶溢流閥的減壓閥(簡稱溢流減壓閥)的結構圖。
壓力為P1的壓縮空氣,由左端輸入經閥口10節流後,壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧2、3進行調節。順時針旋轉旋鈕1,壓縮彈簧2、3及膜片5使閥芯8下移,增大閥口10的開度使P2增大。若反時針旋轉旋鈕1,閥口10的開度減小,P2随之減小。
若P1瞬時升高,P2将随之升高,使膜片氣室6内壓力升高,在膜片5上産生的推力相應增大,此推力破壞了原來力的平衡,使膜片5向上移動,有少部分氣流經溢流孔12、排氣孔11排出。在膜片上移的同時,因複位彈簧9的作用,使閥芯8也向上移動,關小進氣閥口10,節流作用加大,使輸出壓力下降,直至達到新的平衡為止,輸出壓力基本又回到原來值。若輸入壓力瞬時下降,輸出壓力也下降、膜片5下移,閥芯8随之下移,進氣閥口10開大,節流作用減小,使輸出壓力也基本回到原來值。逆時針旋轉旋鈕1。使調節彈簧2、3放松,氣體作用在膜片5上的推力大于調壓彈簧的作用力,膜片向上曲,靠複位彈簧的作用關閉進氣閥口10。再旋轉旋鈕1,進氣閥芯8的頂端與溢流閥座4将脫開,膜片氣室6中的壓縮空氣便經溢流孔12、排氣孔11排出,使閥處于無輸出狀态。
總之,溢流減壓閥是靠進氣口的節流作用減壓,靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用穩壓;調節彈簧即可使輸出壓力在一定範圍内改變。為防止以上溢流式減壓閥徘出少量氣體對周圍環境的污染,可采用不帶溢流閥的減壓閥(即普通減壓閥)。
内部先導式減壓閥當減壓閥的輸出壓力較高或通徑較大時,用調壓彈簧直接調壓,則彈簧剛度必然過大,流量變化時,輸出壓力波動較大,閥的結構尺寸也将增大。為了克服這些缺點,可采用先導式減壓閥。先導式減壓閥的工作原理與直動式的基本相同。先導式減壓閥所用的調壓氣體,是由小型的直動式減壓閥供給的。若把小型直動式減壓閥裝在閥體内部,則稱為内部先導式減壓閥;若将小型直動式減壓閥裝在主閥體外部,則稱為外部先導式減壓閥。與直動式減壓閥相比,增加了由噴嘴4、擋闆3、固定節流孔9及氣室B所組成的噴嘴擋闆放大環節。當噴嘴與擋闆之間的距離發生微小變化時,就會使B室中的壓力發生更明顯的變化,從而引起膜片10有較大的位移,去控制閥芯6的上下移動,使進氣閥口8開大或關小、提高了對閥芯控制的靈敏度,即提高了穩壓精度。
在主閥體外部還有一個小型直動式減壓閥由它來控制主閥。此類閥适于通徑在20mm以上,遠距離(30m以内)、高處、危險處、調壓困難的場合。
種類:
(一)直接作用式減壓閥
最簡單的減壓閥,直接作用式減壓閥,帶有平膜片或波紋管。因為它是獨立結構,因此無需在下遊安裝外部傳感線。它是三種減壓閥中體積最小、使用最經濟的一種,專為中低流量設計。直接作用式減壓閥的精确度通常為下遊設定點的 /-10%。
(二)活塞式減壓閥
該類型的減壓閥集兩種閥―導閥和主閥―于一體。導閥的設計與直接作用式減壓閥類似。來自導閥的排氣壓力作用在活塞上,使活塞打開主閥。如果主閥較大,無法直接打開時,這種設計就會利用入口壓力打開主閥。因此,這種類型的減壓閥,與直接作用式減壓閥相比,在相同的管道尺寸下,容量和精确度( /-5%)更高。與直接作用式減壓閥相同的是,減壓閥内部感知壓力,無須外部安裝傳感線。
(三)薄膜式減壓閥
在這種類型的減壓閥中,雙膜片代替了内導式減壓閥中的活塞。這個增大的膜片面積能夠打開更大的主閥,并且在相同的管道尺寸下,其容量比内導式活塞減壓閥更大。另外,膜片對壓力變化更為敏感,精确度可達 /-1%。精确性更高是由于下遊傳感線的定位(閥的外部),其所在位置氣體或液體動蕩更少。該減壓閥非常靈活,可以采用不同類型的導閥(例如壓力閥、溫度閥、空氣裝載閥、電磁閥或幾種閥同時配套使用)。
主要作用:
減壓閥的作用原理是靠閥内流道對水流的局部阻力降低水壓,水壓降的範圍由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側的進出口水壓差自動調節。近年來又出現一些新型減壓閥,如定比式減壓閥。定比減壓原理是利用閥體中浮動活塞的水壓比控制,進出口端減壓比與進出口側活塞面積比成反比。這種減壓閥工作平穩無振動;閥體内無彈簧,故無彈簧鏽蝕、金屬疲勞失效之慮;密封性能良好不滲漏,因而既減動壓(水流動時)又減靜壓(流量為0時);特别是在減壓的同時不影響水流量。
水流通過減壓閥雖有很大的水頭損失,但由于減少了水的浪費并使系統流量分布合理、改善了系統布局與工況,因此總體上講仍是節能的。減壓閥的每一檔彈簧隻在一定的出口壓力範圍内使用,超出範圍應更換彈簧。在介質工作溫度比較高的場合,一般選用先導活塞式減壓閥或先導波紋管式減壓閥。介質為空氣或水(液體)的場合,一般宜選用直接作用薄膜式減壓閥或先導薄膜式減壓閥。介質為蒸汽的場合,宜選用先導活塞式減壓閥或先導波紋管式減壓閥。為了操作、調整和維修的方便,減壓閥一般應安裝在水平管道上。
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