自力式微压控制器的研制和应用

　　0 引言

　　压力测量传感器都具有一定的量程和精确度[1]。通常大量程的压力传感器在测量低压力时，精确度无法保证，而高精确度的低压传感器因量程有限而无法满足大量程的需要，这使得在大压力量程内，高精确度的低压测量难以开展。对此，我们开发了一种自力式微压控制器，将其置于压力传感器连接管路中，利用介质自身压力变化，在介质压力超过压力传感器量程时，自动切断介质与传感器连接管路，避免压力传感器由于超压而破坏; 当介质压力回到压力传感器量程内后，自动打开与传感器连接管路，传感器即可恢复测量工作。自力式微压控制器的运用可以扩展高精确度低压仪表的实际使用场合，即让量程为 0 ～0.1 MPa 的压力仪表能使用在压力高达20 MPa 的设备上，从而改变了我国没有大压力( 0 ～20 MPa) 背压下进行低压力( 0 ～0.1MPa) 控制与切断调节器的局面。自力式微压控制器目前已申请国家发明专利( 申请号为201010225468.2) 。

　　1 工作原理

　　自力式微压控制器部分结构和强度等是参考相关的阀门标准设计与制造的，如 GB12224-2005、GB8105-1987 等[2 -3]。自力式微压控制器结构如图 1 所示。

　　图 1 自力式微压控制器

　　Fig. 1 Structure of the self-eperatal micro pressure lontroller

　　由图 1 可知，控制器由控制器和切断阀两部分构成，特征在于控制器由支架座、端盖与推杆、固定连接的托盘和压盘以及安置在托盘下的旋转弹簧座构成。

　　旋转弹簧座上设有调节弹簧，压盘和托盘之间设有膜片和 O 型密封圈，切断阀阀杆与推杆由一连接套组合在一起，连接套上设有缓冲弹簧。切断阀由阀体、O 型圈密封、压套、压环和阀杆 Stem 组成。

　　流体介质分两路同时进入切断阀进口和控制器膜片上腔。当流体介质压力小于控制器设定的切断压力时，控制器和切断阀均不动作，流入切断阀的介质经过阀座由阀门出口流出。当流体介质内压大于控制器设定的切断压力后，介质在控制器的上腔内对膜片所产生的作用力大于调节弹簧的预压缩力，而小于缓冲弹簧预压缩力，膜片带动托盘和推杆压缩调节弹簧向下位移，直到与推杆相连的阀杆达到关闭位置。随着介质的压力继续增大，作用在膜片上的作用力也继续增大，当作用力大于调节弹簧和缓冲弹簧预压缩力时，膜片带动推杆、调节弹簧和缓冲弹簧一起向下位移。推杆的位移是在连接套内，不带动阀杆做动作，直到膜片的托盘到位。此后，控制器内压力继续增大至20 MPa，但膜片已完全贴合控制器下腔不做动作。切断阀的阀杆对阀座密封 O 型圈的密封力为调节弹簧和缓冲弹簧的全行程压缩力。