浅谈减压阀的结构设计

　　国标GB 12244--89关于减压阀的定义是:通过启闭件的节流,将进口压力降至某一个需要的出口压力,并能在进口压力及流量变动时,利用本身介质能量保持出口压力基本不变的阀门。就是说这样的一句话已经说明了减压阀的两个基本功能。一是减压,即将进口压力降至某一个需要的出口压力;二是稳压,即能在进口压力及流量变动时,利用本身介质能量保持出口压力基本不变。两个基本功能缺一不可。而节流阀虽有减压功能,通过启闭件的节流来实现,但是它没有稳压功能。

　　1 减压阀的工作原理(如图1)

　　减压阀的工作原理简而言之就是:A:减压;B:稳压。减压的原理是节流,气体流经活门与活门座之间的缝隙时,压力减小,达到减压的目的。

　　稳压的原理是力的平衡,因为弹簧的行程是设定的,要达到平衡,出口腔的压力必须跟弹簧力平衡,当进口压力及流量变动时,利用弹簧力与出口腔的压力平衡保持出口压力基本不变。这是一个动平衡过程,并不是瞬间完成的。因为弹簧、活塞、门等有一定的质量,在移动中与阀体等一些其他零件都有摩擦。

　　2 减压阀的分类以及基本结构性能

　　气体减压阀按其结构主要分为弹簧活塞式、弹簧膜片式、气腔控制活塞式和气腔控制膜片式。

　　2.1 弹簧活塞式

　　通过弹簧来设定出口压力,弹簧力的传递通过活塞来实现,分为普通型和改进型。普通型的优点是结构简单、制造方便、价格便宜;缺点是主活门的密封力始终随着进出口气体压力的压差变化而变化。密封力过大会损坏密封面,久之会产生内漏,密封力过小则达不到密封比压要求,也会产生内漏,从而导致出口压力不稳定;同时单一主弹簧存在弹力的不稳定,导致减压阀工作后出口端静压复位的重复性差,且在额定大流量供气情况下会产生减压阀出口端的压力波动大。

　　改进型增设了平衡腔结构,保证主活门的密封力不会随进出口气体压力的压差变化而变化,由于密封力始终不变,从而使主活门的密封可靠;同时增加了复合弹簧,弥补了单一主弹簧力不稳定的缺陷,提高了减压阀出口端静压复位的重复性,使额定大流量供气情况下减压阀出口端的压力达到稳定。增设了超压自排气功能(如图2),保证由于某些特殊因素影响出口气体升高时自动排气降压(把活塞顶开,从活门杆上方的小孔处排出);也可以保证由于设定压力过高时自动排气降压,而不必在出口端排气降压。

　　2.2 弹簧膜片式

　　通过弹簧来设定出口压力,弹簧力的传递通过膜片来实现。分为普通型和改进型,结构与弹簧活塞式差不多。由于膜片墩压力变化的灵敏度高于活塞对压力变化的灵敏度,因此弹簧膜片式气体减压阀性能优于弹簧活塞式气体减压阀,满足了要求较高的气路系统的使用。