高压空气减压阀国产化研究.pdf

《高压空气减压阀国产化研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、GM高端裳备制造【摘要】阐述了高压空气减压阀的工作原理，介绍了对原进口减压阀进行改进并国产化的情况，试验和使用情况都证明该国产化是成功的。【关键词】减压阀国产化研究合肥通用机械研究院(安徽230031)张志恒朱宝庆毛京兵秦滨康丰年邢志胜一、前言减压阀的功能就是将高压气体减压，向用户提供压力和流量都相对稳定的气体的一种装置。在向一用户提供的压缩空气站中，有一路15／0．9MPa减压站，其中减压阀为进口德国产品，在原先的使用过程中性能很稳定。后来根据需要，用户提出将该路流量增加50％，且出口压力不变。如果继续从德国进口，价格

2、昂贵，且以后维修不便，于是决定对其进行改进并国产化。经过分析，在不改变原阀整体结构的前提下，将其流通面(即平衡活塞上密封面)直径以由原来的16mm增大到20mm，这样流通面积就增大到原来的1．56倍，流量也就增加了56％，可以满足用户要求。按上述方案优化改进以后，满足了用户要求。但在后来的实际工作过程中，当进口压力变化比较大时，发现减压阀的出口压力变化较大(当进口压力由15MPa降到l1MPa时，出口压力由0．9MPa升至0．964MPa)，虽然用户没有提出要改进，但还是对该问题进行了认真研究。通过对减压阀的结构和工作原

3、理认真分析，对减压阀的结构进行了小的局部改进，改进后效果极佳，减压阀性能一直非常稳定。=、减压阀的结构和工作原理众所周知，减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的特殊阀门。从流体力学的观点看，减压阀是一个局部阻力可以变化的节流元件，即通过改变节流面积，使流速发生改变，造成不同的压力损失，从而达到减压目的。然后依靠调节，使阀的出口压力的波动和弹簧力相平衡，是出口压力在一定的误差范围内保持恒定。减压阀的结构如图l所示。高压气体进入高压腔，顺时针旋转调节手柄，调节弹簧受

4、压，通过膜片推开活塞体，气体便从活塞体与阀}彳儿JL虫．】图1减压阀结构示意复位弹簧2高压腔3升程限制器4葺女紧螺母5手柄6．调节弹簧7膜片8阀体9低压腔10．活塞体11．密封圈：嘶伸期黑黑慧苎332叭6年第8期、、ww．el、!jx“)mUU体(座)的间隙通过低压腔而输出，同时低压腔内气压作用于膜片上，抵消调节弹簧部分作用力，活塞开度减小，直至平衡。故通过调节弹簧的作用力，可以产生相应的输出压力。顺时针旋转调节手柄，输出压力增加；逆时针旋转调节手柄，输出压力减小；若调节弹簧完全松开，作用力为零，这时输出压力为零。减压阀

5、活塞受力分析如图2所示，这里特别需要指出的是：调节减压阀的出口压力时，应关闭减压阀的出口截止阀，调节到需要的出口压力时，要用锁紧螺母将调节手柄锁死。在出口截止阀打开供气之前，高压腔和低压腔是相互密封的，不能串通。他们之间的密封是靠密封圈以及活塞体的软密封垫来实现，活塞体与阀座之间的密封压力由复位弹簧和高压气体作用力凡来提供。图2减压阀活塞受力分析l，2．低压腔3．高压腔当减压阀的出口截止阀打开时，出口压力下降，调节弹簧自动推开活塞体，使高压腔与低压腔连通，减压阀开始供气。停止供气时，关闭出口截止阀，出口压力上升，推动膜片

6、压缩调节弹簧，使活塞体复位，并在复位弹簧和高压气体的作用下，通过活塞体使高压腔和低压腔之间密封。34黑鬈然：嘶年糊矾高端装备制造m1心*一v、+、0：t*}{q^、≈*∞N{÷㈧x、{}■㈣帐～÷{一{{“女黼#÷阱}。tH、，}、j“'、、舯、一：*㈤㈣㈣㈣xK}．蝴#}≮撇船、t*时’“t蝴：{}删x{÷耕“、■诎忡三、减压阀的工作特性题：分析受力分析如图2所示。1．膜片的受力分析1)向下的弹簧力为E；2)向上的气体力为F2。R=丌(矾2一如2)P0。／4(1)2．活塞体受力分析1)向下的低压腔气体压力为F3。B=丌

7、(砰一如2)P叫／4(2)2)向下的组合弹簧力分力即弹簧力减去膜片抵消力，为只一疋。Fl—R=Fl一丌(d12一必2)尸ou。，4(3)3)向上的高压腔气体压力为凡。R=丌(出2一哦2)Pj。／4(假定以>以)(4)4)向上的低压气体力为F5。R=丌比2P0u／4(5)5)向上的复位弹簧作用力为F6。3．活塞受力平衡分析活塞受力平衡式如下：R+R+F6=Fl—F2+B(6)将式(1)一式(5)代入，可得：丌(d42一d62)尸i。／4+丌d62P。。I／4+F6=Fl一7r(dl2一d22)P0。。／4+丌(出2一如2)

8、P0。／4由上式可得到减压阀的输出压力为：P。。。=4(Fl一，6)／(丌A)(出2哦2)Pi。／A(7)式(7)中A=d。2一cf22+以2aj七矗；4．工作性能分析从式(7)可以看出如下问1)d。决定膜片大小的同时，也决定主弹簧的刚度。2)如、如对减压阀性能影响不大，只对弹簧力的调整稍有影响。3)决定减压阀性能稳