本發(fā)明涉及一種波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥。

背景技術(shù)：
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自力式壓差調(diào)節(jié)閥是一種無(wú)需外加能源，僅利用被調(diào)介質(zhì)自身能量為動(dòng)力源引入執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥芯位置的裝備。它通過(guò)改變兩端的壓差和流量使閥前(或閥后)壓力穩(wěn)定，具有動(dòng)作靈敏、密封性好、壓力設(shè)定點(diǎn)波動(dòng)力小等優(yōu)點(diǎn)，它是集檢測(cè)、控制、執(zhí)行諸多功能于一體的調(diào)節(jié)閥，自成一個(gè)獨(dú)立的儀表控制系統(tǒng)。按閥后、閥前控制分為兩類(lèi)，即自力式調(diào)節(jié)閥后(減壓)調(diào)節(jié)閥和自力式閥前(泄壓)調(diào)節(jié)閥。目前己被廣泛的用于城市集中供熱、供水、供氣等民用行業(yè)及石油、化工、電力、冶金、輕紡等工業(yè)領(lǐng)域，可對(duì)蒸汽、液體、氣體及燃?xì)獾冉橘|(zhì)進(jìn)行減壓穩(wěn)壓或泄壓穩(wěn)壓的自動(dòng)控制。為了方便自力式壓差調(diào)節(jié)閥的選型與維護(hù)，需要深入的探究其基本原理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是提供一種波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥。

上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥，由閥體、閥桿、閥芯、波紋管平衡件、閥座、彈簧、膜片、引壓管組成，所述的閥桿一端與所述的膜片連接，所述的閥桿另一端與所述的閥芯連接，所述的閥芯套在所述的閥座內(nèi)，所述的閥桿外套有所述的波紋管平衡件，所述的波紋管平衡件外套有彈簧；波紋管平衡件內(nèi)腔與閥出口連接，而波紋管平衡件外腔則通過(guò)引壓管與閥入口連接，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片一端與閥桿連接，另一端則通過(guò)引壓管與閥出口連接；

閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后，減為閥后壓力P2，P2經(jīng)過(guò)管道輸入上膜室內(nèi)反饋?zhàn)饔玫秸{(diào)節(jié)閥的執(zhí)行元件膜片上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置，控制閥后壓力P2；當(dāng)P2升高時(shí)，P2作用在膜片上的作用力也隨之增加；此時(shí)，膜片上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯向關(guān)向閥座的位置移動(dòng)；這時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P2降低，直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，閥芯便停留在新的平衡位置上，從而使P2降低，壓力達(dá)到設(shè)定值，閥后壓力得到穩(wěn)定。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明無(wú)平衡元件自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及其靜態(tài)力平衡分析，當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)定好以后，彈簧的預(yù)載一直增加，直到達(dá)到能夠控制系統(tǒng)所要求的設(shè)定值：

式中　FF———彈簧力；

kF———彈簧剛度；

x———彈簧壓縮量；

FM———作用于膜片上的力；

FK———作用于閥芯上的力；

AM———膜片面積；

ΔP———上下游壓差；

AS———閥座面積。

由式(1)可知，系統(tǒng)的擾動(dòng)變量是上下游壓力差ΔP，流體通過(guò)閥體部件，上下游壓力分別作用于閥芯閥桿上，閥芯受到靜壓和動(dòng)壓所產(chǎn)生的作用力，如果壓力差很大或閥座直徑大由此產(chǎn)生的閥芯力也就很大，將會(huì)增加閥體內(nèi)閥芯與閥座之間的靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。

由于沒(méi)有采取壓力平衡措施，無(wú)平衡元件自力式壓差調(diào)節(jié)閥的性能受調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓力變化影響較大，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度和適用壓力范圍受到限制。對(duì)于單座調(diào)節(jié)閥，其不平衡力較大，特別在高壓差大口徑場(chǎng)合不平衡力則更大。為了減少不平衡力的不利影響，提高調(diào)節(jié)閥性能，在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了壓力平衡系統(tǒng)，即波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥，通過(guò)引壓管將調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓力引入到壓力平衡元件———波紋管的內(nèi)外表面，波紋管將相應(yīng)的伸長(zhǎng)或縮短，從而平衡了閥門(mén)進(jìn)出口壓差對(duì)閥芯的擾動(dòng)作用力，使調(diào)節(jié)閥的性能有較大提高。

本發(fā)明波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥具有以下特點(diǎn)：

(1)無(wú)需外加驅(qū)動(dòng)能源的節(jié)能型自控系統(tǒng)，設(shè)備費(fèi)用低，適用于爆炸性環(huán)境。

(2)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小。

(3)設(shè)定點(diǎn)可調(diào)，且范圍較寬，便于用戶(hù)在設(shè)定范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整。

由于其具有波紋管壓差平衡機(jī)構(gòu)，關(guān)閉時(shí)閥泄漏量小，并且系統(tǒng)的擾動(dòng)變量是閥前、閥后壓力差，對(duì)閥芯的作用力大大減小，作用在波紋管上的力用來(lái)補(bǔ)償閥芯力，使得調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏、控制精度較高、允許壓差較大。適用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種氣體、蒸汽進(jìn)行精密穩(wěn)壓的場(chǎng)合，特別適用于城市供熱、供暖及無(wú)外界供電、供氣且又需控制流體及氣體壓力的場(chǎng)合。據(jù)報(bào)道，城市供熱、供暖系統(tǒng)采用自力式壓差調(diào)節(jié)閥，節(jié)能效率比以前提高30%～40%，節(jié)能效果顯著。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥，由閥體、閥桿、閥芯、波紋管平衡件、閥座、彈簧、膜片、引壓管組成，所述的閥桿一端與所述的膜片連接，所述的閥桿另一端與所述的閥芯連接，所述的閥芯套在所述的閥座內(nèi)，所述的閥桿外套有所述的波紋管平衡件，所述的波紋管平衡件外套有彈簧；波紋管平衡件內(nèi)腔與閥出口連接，而波紋管平衡件外腔則通過(guò)引壓管與閥入口連接，作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)膜片一端與閥桿連接，另一端則通過(guò)引壓管與閥出口連接；

閥前壓力P1經(jīng)過(guò)閥芯、閥座后，減為閥后壓力P2，P2經(jīng)過(guò)管道輸入上膜室內(nèi)反饋?zhàn)饔玫秸{(diào)節(jié)閥的執(zhí)行元件膜片上，產(chǎn)生的作用力與彈簧的反作用力相平衡，決定了閥芯、閥座的相對(duì)位置，控制閥后壓力P2；當(dāng)P2升高時(shí)，P2作用在膜片上的作用力也隨之增加；此時(shí)，膜片上的作用力大于彈簧的反作用力，使閥芯向關(guān)向閥座的位置移動(dòng)；這時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積減少，流阻變大，P2降低，直到膜片上的作用力與彈簧反作用力相平衡為止，閥芯便停留在新的平衡位置上，從而使P2降低，壓力達(dá)到設(shè)定值，閥后壓力得到穩(wěn)定。

實(shí)施例2：

實(shí)施例1所述的波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥，波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥與無(wú)平衡元件的自力式壓差調(diào)節(jié)閥的比較可知，波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥反應(yīng)靈敏，控制精度相對(duì)較高，允許壓差較大，但是波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥相對(duì)于普通自力式壓差調(diào)節(jié)閥造價(jià)較高，使用壽命由于有波紋管平衡件原因而相對(duì)較低，管理維護(hù)也較為復(fù)雜。波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥符合一般自力式壓差調(diào)節(jié)閥的安裝要求。自力式壓差調(diào)節(jié)閥安裝方式原則上宜采用氣體介質(zhì)正立安裝(執(zhí)行機(jī)構(gòu)在上、閥體在下)，液體與蒸汽介質(zhì)倒裝。氣體介質(zhì)溫度高于70℃，低于140℃、液體介質(zhì)溫度高于140℃時(shí)，自力式壓力調(diào)節(jié)閥除采用倒裝外，還應(yīng)在引壓管路上加裝隔離罐，并應(yīng)在引壓管路、隔離罐、膜頭處注滿(mǎn)冷媒，以防膜片受高溫老化。