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| 真空設備中減壓閥的工作原理 |
| 發布時間：2024-09-23 瀏覽： 次 |
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一、重力載荷、全封閉、卸荷式減壓閥 如圖1所示，在重量載荷作用下，閥開啟。進口壓力為pj的介質經閥座節流后，壓力降為pc。壓力pc經反饋孔“a”引至膜片下方[圖1(a)]或者直接作用于膜片下方[圖1(b)]，于是在膜片上產生一個向上的力，使閥盤上移，阻止pc繼續上升。當此力與載荷重力平衡時，閥盤停止移動。此時閥后壓力對應于一定的pc并且流量達某一值。調節重力的大小即可獲得所需的減壓壓力pc。當工況變動時，例如出口流量增加，將引起pc壓力降低，平衡即遭破壞，膜片在重力的作用下下移并開啟閥盤，使pc升至原來值[對于圖1(a)]與重力重新建立平衡。所以在任何平衡工況下，pc恒為常數。 這種情況稱無差調節。對于圖1(b)，由于閥彈簧的存在，當閥的開度變化時，彈簧力也隨之而變。故工況變化后，在新的平衡狀態下，pc不能絕對地回至原來數值。此種情況稱為有差調節。一般減壓閥均為有差調節。
圖1 重力載荷、全封閉、卸荷式減壓閥原理 1—重塊;2—膜片;3—平衡活塞;4—彈簧 二、彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥 如圖2所示，其基本原理與重力式相同。由于用調節彈簧代替重力給閥加載并具有閥彈簧，故屬有差調節。
圖2 彈簧載荷、全封閉、正作用式減壓閥原理 1—調節彈簧;2—膜片;3—副動桿 三、彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥 如圖3所示，其基本原理同前。膜片中心有一小孔與閥桿端部構成一密封副，正常工況下，由于介質對閥盤的作用力之和同調節彈簧力與介質在膜片上的作用力之和方向相反，使膜片與閥桿互相壓緊，保證了此密封副的密封。當出口需要的流量突然大幅度下降，閥盤的動作由于慣性而滯后，或出口流量為零，而閥座處的密封性欠佳以及旋松調節彈簧而降低整定壓力時，均會使出口壓力過大超過整定值。此時膜片被向上抬起并與閥桿脫離接觸，從而把低壓腔的多余介質排入大氣。這一作用類似安全閥，但不同于安全閥。因為安全閥的動作是當壓力超過額定值時，閥盤驟然開啟，其目的是保證管路或設備的安全而不保證管路被調壓力。而上述減壓閥的半封閉裝置的目的是為了獲得較為精確的壓力調節。
圖3 彈簧載荷、半封閉、反作用式減壓閥原理 四、氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥 如圖4所示，其基本原理同前。其特點是以一半球形氣室的氣體壓力代替調節彈簧給閥加載。氣室的氣體來自進口高壓介質，調節針閥a和b，可以使密閉氣室獲得所需的壓力。調節結束后，針閥必須完全處于截止狀態。工況變動后，膜片的平衡位置亦將變動，從而由于氣室容積的變化使ph也發生變化，故也屬有差調節。針閥b可將氣室的介質排入大氣或如虛線所示引入低壓腔。
圖4 氣壓載荷(氣囊式)、全封閉、反作用式減壓閥原理 實際上氣囊是一個氣體彈簧。只要氣囊的容積足夠大，氣體彈簧的剛度就足夠小。剛度越小則閥的靜態性能越好，所以氣囊式減壓閥較彈簧載荷式減壓閥具有較好的靜態性能。但氣囊式減壓閥只能用于氣體介質并受環境溫度及氣囊漏氣的影響。為了克服這些缺點，可以用一副閥代替針閥a，于是就構成了定壓載荷的副閥式減壓閥。 五、定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥 如圖5所示，所有副閥式減壓閥均由兩只直接作用式減壓閥疊加而成。其中之一作副閥，用以調節另一作主閥的減壓閥的載荷。圖5所示的副閥式減壓閥是以一彈簧載荷、全封閉、反作用式減壓閥作副閥，其出口壓力pc即主閥的載荷壓力。調節副閥的調節彈簧可獲得不同的主閥載荷壓力ph。副閥的作用可視為主閥的調節彈簧或氣囊式減壓閥的供氣針閥a(把動力腔看做氣囊)，則此副閥式減壓閥的工作原理與氣囊式減壓閥相同。
圖5 定壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理 1—調節彈簧;2—副閥彈簧; 3—動力腔;4—主閥彈簧 動力腔的載荷壓力由副閥提供，動力腔內介質經節流孔J流至低壓腔，處于流動平衡狀態，所以能自動補償環境溫度變化及動力腔滲漏所造成的對ph的影響，因此其動態性能優于氣囊式。此外，動力腔的壓力由副閥和節流孔J保證，所以也適用于蒸汽介質和液體介質。 因主閥的載荷壓力僅取決于副閥的整定值，主閥出口壓力pc的變化并不被副閥膜片所檢測，然后通過副閥反映為主閥載荷壓力ph的變動，故稱為定壓載荷。但并非說載荷壓力絕對不變。由于pc的變化將引起主閥動力膜片的移動，從而壓縮或擴張動力腔的容積以及pc本身的變化都會破壞節流孔的流量平衡，并使ph發生某些相應的變化(因為副閥是有差調節)。另外pj的變化會破壞副閥力的平衡，所以會引起ph的變化。 六、變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥 如圖6所示，其基本原理同圖5。因副閥膜片能直接感受pc的變化，從而通過副閥的動作反映載荷壓力ph的變化，故稱為變壓載荷。所以，副閥不僅起到主閥調節彈簧的作用，同時還具有將pc的變化量(Δpc)變為ph的變化量(Δph)的放大作用。例如pc降低時，活塞向上作用力減小，主閥開啟(和直接作用式時情況相同)。同時，副閥的敏感膜片檢測到pc的變化后，使副閥瓣開啟，從而ph增加，協助打開主閥瓣。所以其調節性能優于定壓載荷的副閥式減壓閥。活塞與本體間環形間隙的作用相當于圖5的節流孔J。
圖6 變壓載荷、注入式、全封閉、副閥式減壓閥原理 1—調節彈簧;2—膜片;3—副閥瓣;4—副閥彈簧; 5—動力活塞;6—主閥瓣;7—主閥彈簧 七、 變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥 如圖7所示，其基本原理同圖6相似。不同點在于：圖6中用副閥控制進入動力腔介質的多少來控制ph，稱為注入式;圖7中用副閥控制從動力腔排入低壓腔的介質的多少來控制ph，故稱引流式。進入動力腔的介質多少是通過節流閥定量供給的。
圖7 變壓載荷、引流式、半封閉、副閥式減壓閥原理 1—調節彈簧;2—膜片;3—彈簧;4—主閥彈簧 圖6在任何工況下均無介質外泄。圖7在正常工況時，pj、pc、ph和彈簧力相互作用，使動力膜片中心的小孔被主閥桿的錐端所密封，無介質外泄。當零工況時，主閥處于關閉位置，而副閥在pc的作用下仍然處于開啟狀態。于是pc逐漸升高，動力膜片兩邊的壓力差ph-pc逐漸減小，當ph-pc減小到一定程度時，動力膜片在彈簧的作用下向上抬起。將低壓腔中的多余介質經動力膜片中心的小孔和兩片動力膜片間的間隙排至大氣。 本文由愛加真空收集整理自真空技術網，僅供學習和參考! |
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