一種大流量氣控波紋管式減壓閥的制作方法
【專利摘要】一種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內(nèi)從上至下包括入口腔（2）、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)和卸荷腔(9)，其特征在于，從閥門入口腔(2)的前端外置旁通管路(23)與卸荷腔連通(9)，平衡介質(zhì)對(duì)節(jié)流閥芯(13)的作用力。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：1）用金屬波紋管作為減壓閥的敏感元件：剛度小、靈敏度好、有效面積大、質(zhì)量小，因此該類閥門出口壓力控制精度高、壓力穩(wěn)定、流量大、動(dòng)靜壓差小、動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)；2）卸荷腔可以抵消高壓氣體介質(zhì)對(duì)節(jié)流閥芯的作用力，改善了節(jié)流閥芯的開啟條件，降低了敏感元件的負(fù)荷，提高了金屬波紋管的使用壽命。
【專利說(shuō)明】
一種大流量氣控波紋管式減壓閥
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及氣體減壓閥領(lǐng)域，具體是一種大流量氣控波紋管式減壓閥。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體減壓閥是通過調(diào)節(jié)，將進(jìn)口壓力減到系統(tǒng)需要的出口壓力，并利用閥門本身彈性元件及流體介質(zhì)本身的能量，使閥門的出口壓力不隨進(jìn)口壓力及流量變化而變化，自動(dòng)保持某一相對(duì)穩(wěn)定值的閥門。從流體力學(xué)的觀點(diǎn)看，減壓閥通過改變閥座部位的節(jié)流面積，使介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的流速及動(dòng)能發(fā)生改變，造成不同的壓降，從而達(dá)到并保持出口側(cè)不同的壓力。氣體管路系統(tǒng)中廣泛使用氣體減壓閥把高壓氣體減壓至所需壓力，來(lái)滿足系統(tǒng)的需要。
[0003]目前國(guó)內(nèi)制造的氣體減壓閥主要有兩類:直接作用式減壓閥是通過彈簧的預(yù)緊力或者杠桿上重錘的重力來(lái)平衡出口壓力，優(yōu)點(diǎn)是出口壓力不受敏感元件承壓能力的影響，但是彈簧的預(yù)緊力與重錘的重力提供的平衡力小，閥門的通徑不能做大；間接作用式減壓閥是通過旁路介質(zhì)壓力來(lái)平衡出口壓力，優(yōu)點(diǎn)是提供的平衡力大，敏感性高，但是敏感元件的承壓能力差，不適合出口壓力高的場(chǎng)合。流量與通徑、壓力成正比，綜上常規(guī)氣體減壓閥的流量小，對(duì)于要求氣體流量大的場(chǎng)合，常規(guī)氣體減壓閥就不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明專利解決了常規(guī)氣體減壓閥流量小的問題，提供了一種新型的大流量氣控波紋管式減壓閥。
[0005]這種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內(nèi)從上至下包括入口腔2、出口腔4、阻尼腔6、控制腔7和卸荷腔9，其特征在于，從閥門入口腔2的前端外置旁通管路23與卸荷腔9連通，平衡介質(zhì)對(duì)節(jié)流閥芯13的作用力。
閥體15從上往下依次安裝有導(dǎo)流筒11、復(fù)位彈簧12、節(jié)流閥芯13、節(jié)流閥座14，導(dǎo)流筒11上端設(shè)有錐形凸臺(tái)，錐形凸臺(tái)往外有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于閥蓋10的入口截面積，錐形凸臺(tái)正下方設(shè)有復(fù)位彈簧12的定位凸臺(tái)，導(dǎo)流筒11內(nèi)下端的圓筒形腔體稱為入口腔2，節(jié)流閥座14上端有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)中間開圓孔，節(jié)流閥芯13放入圓孔中，沿圓孔作軸向運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯13與節(jié)流閥座14之間形成一個(gè)大小可調(diào)的節(jié)流環(huán)縫22;節(jié)流閥座14中部徑向方向開有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于節(jié)流閥座14內(nèi)部中間直段圓孔截面積;節(jié)流閥座14內(nèi)部下端是一個(gè)擴(kuò)張的錐形孔。
[0006]閥體15中部為出口腔4，出口腔4下端設(shè)有一個(gè)錐形凸臺(tái)，凸臺(tái)中心開一個(gè)圓孔，活動(dòng)頂桿16放入圓孔中，沿圓孔作軸向運(yùn)動(dòng);活動(dòng)頂桿16是一個(gè)中空的回轉(zhuǎn)體零件，他將金屬波紋管18的動(dòng)作傳遞給節(jié)流閥芯13;出口腔4左側(cè)中部開一個(gè)圓形出口孔5。
[0007]閥體15下部為控制腔7，控制腔7中安裝有金屬波紋管18，控制腔7與金屬波紋管18外側(cè)形成的腔體稱為阻尼腔6;控制腔7與出口腔4之間設(shè)有圓周均布的孔，孔的下端有節(jié)流孔板，起阻尼作用；金屬波紋管18內(nèi)側(cè)與控制腔底蓋19形成的腔體稱為控制腔7，金屬波紋管18外側(cè)為阻尼腔6。
[0008]本發(fā)明專利的工作原理:
當(dāng)控制腔通入某一壓力值的控制氣體介質(zhì)，控制腔壓力升高，金屬波紋管拉伸推動(dòng)活動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯打開一定高度，入口腔的高壓氣體通過節(jié)流閥芯與節(jié)流閥座形成的環(huán)縫節(jié)流后壓力降低。
降壓后的高壓氣體進(jìn)入出口腔建立出口壓力，并輸出額定流量。另外出口腔的壓力通過節(jié)流孔板傳遞到阻尼腔，阻尼腔內(nèi)的氣體壓力作用在敏感元件金屬波紋管外側(cè)，與金屬波紋管內(nèi)側(cè)即控制腔的壓力相平衡，這就完成了調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力的工作，隨著氣體消耗，儲(chǔ)罐壓力不斷降低，若節(jié)流閥芯開度不變，則出口壓力將隨進(jìn)口壓力降低而降低，這樣作用在金屬波紋管外側(cè)的力就相應(yīng)減小，力的平衡破壞，結(jié)果使金屬波紋管拉伸更長(zhǎng)，節(jié)流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，從而保持出口壓力穩(wěn)定在調(diào)整值。如果下游流量增大，則導(dǎo)致減壓閥流出的流量大于流入減壓閥的流量，出口壓力將會(huì)降低，作用在金屬波紋管外側(cè)的力相應(yīng)減小，結(jié)果使節(jié)流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，反之出口壓力隨之降低，從而保持出口壓力穩(wěn)定在調(diào)整值。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，零件少，工作可靠；
2)用金屬波紋管作為減壓閥的敏感元件:剛度小、靈敏度好、有效面積大、質(zhì)量小，因此該類閥門出口壓力控制精度高、壓力穩(wěn)定、流量大、動(dòng)靜壓差小、動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)；
3)所有活動(dòng)件均為間隙配合，需要安置密封圈的位置少，降低了運(yùn)動(dòng)件的摩擦系數(shù)，遲滯??；
4 )卸荷腔可以抵消高壓氣體介質(zhì)對(duì)節(jié)流閥芯的作用力，改善了節(jié)流閥芯的開啟條件，降低了敏感元件的負(fù)荷，提高了金屬波紋管的使用壽命；
5)啟動(dòng)過程不產(chǎn)生自激振蕩，工作穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；
6)活動(dòng)件質(zhì)量輕，運(yùn)動(dòng)時(shí)慣性力小，動(dòng)作響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)精度高；
7)對(duì)零部件的加工精度要求低，工藝性與經(jīng)濟(jì)性較好；
8)在氣體管路系統(tǒng)應(yīng)用中，因?yàn)榫邆渫◤酱?、壓力高、流量大的特點(diǎn)，可以用一個(gè)大管路替代多個(gè)小管路，在系統(tǒng)施工時(shí)可以節(jié)省空間，縮短工期，降低成本，符合節(jié)能環(huán)保的要求。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖圖2是本發(fā)明的剖面圖
圖中，1:高壓氣體入口；2:入口腔;3:活門組件(是導(dǎo)流筒11和復(fù)位彈簧12的總稱);4:出口腔;5:整定氣體出口；6:阻尼腔;7:控制腔;8:控制氣入口 ；9:卸荷腔；10:閥蓋；11:導(dǎo)流筒；12:復(fù)位彈簧;13:節(jié)流閥芯；14:節(jié)流閥座15:閥體;16:活動(dòng)頂桿;17:節(jié)流孔板;18:金屬波紋管；19:控制腔底蓋;20:安裝支座，21、定位導(dǎo)桿，22、節(jié)流環(huán)縫，23、旁通管路。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]在圖1中:高壓氣體從高壓氣體入口I流入，經(jīng)活門組件3減壓與穩(wěn)壓后從整定氣體出口 5流出，出口通徑大于入口通徑。
[0013]閥體由入口腔2、出口腔4、阻尼腔6、控制腔7、卸荷腔9組成，這些腔體對(duì)高壓氣體介質(zhì)起積存緩沖的作用，入口腔2積存減壓閥上游的高壓氣體介質(zhì)；出口腔4積存節(jié)流降壓后的氣體介質(zhì);阻尼腔6積存經(jīng)出口腔節(jié)流過來(lái)的氣體介質(zhì)，阻尼腔6與出口腔4的氣體壓力相等，但建壓時(shí)間比出口腔滯后一些，這就增加阻尼，改善動(dòng)態(tài)特性;控制腔7積存控制氣體介質(zhì)，控制腔7與出口腔4的壓力相當(dāng)，一般用惰性氣體作為控制氣，主要是因?yàn)槎栊詺怏w穩(wěn)定;卸荷腔9積存減壓閥上游的高壓氣體介質(zhì)，卸荷腔9與入口腔2的氣體壓力相等；
高壓氣體通過外置管路引到閥門底部的卸荷腔9產(chǎn)生向上的作用力，抵消高壓氣體介質(zhì)對(duì)活門組件3向下的作用力，改善活門組件3的開啟條件，使控制氣體壓力與整定氣體壓力更接近，降低了敏感元件的負(fù)荷，提高了使用壽命。
[0014]在圖2中:當(dāng)控制腔底蓋19與金屬波紋管18間通入某一壓力值的控制氣，金屬波紋管18內(nèi)側(cè)壓力升高，金屬波紋管18拉伸推動(dòng)活動(dòng)頂桿16向上運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯13打開，閥體15上腔的高壓氣體通過節(jié)流閥芯13與節(jié)流閥座14形成的環(huán)縫節(jié)流后壓力降低，降壓后的氣體流入閥體15中腔分成兩路:一路由節(jié)流孔板17進(jìn)入閥體15的下腔，此時(shí)金屬波紋管18內(nèi)、夕卜壓力形成動(dòng)態(tài)平衡，降壓后的氣體得到穩(wěn)壓；另一路由閥體15中腔左側(cè)中部的圓形出口孔流出，系統(tǒng)得到壓力穩(wěn)定的氣體。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內(nèi)從上至下包括入口腔(2)、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)和卸荷腔(9)，其特征在于，從閥門入口腔(2)的前端外置旁通管路(23)與卸荷腔連通(9)，平衡介質(zhì)對(duì)節(jié)流閥芯(13)的作用力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)從上往下依次安裝有導(dǎo)流筒(11)、復(fù)位彈簧(12)、節(jié)流閥芯(13)、節(jié)流閥座(14)，導(dǎo)流筒(11)上端設(shè)有錐形凸臺(tái)，錐形凸臺(tái)往外有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于閥蓋(10)的入口截面積，錐形凸臺(tái)正下方設(shè)有復(fù)位彈簧(12)的定位凸臺(tái)，導(dǎo)流筒(11)內(nèi)下端的圓筒形腔體稱為入口腔(2)，節(jié)流閥座(14)上端有一個(gè)凸臺(tái)，凸臺(tái)中間開圓孔，節(jié)流閥芯(13)放入圓孔中，沿圓孔作軸向運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯(13)與節(jié)流閥座(14)之間形成一個(gè)大小可調(diào)的節(jié)流環(huán)縫(22);節(jié)流閥座(14)中部徑向方向開有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于節(jié)流閥座(14)內(nèi)部中間直段圓孔截面積;節(jié)流閥座(14)內(nèi)部下端是一個(gè)擴(kuò)張的錐形孔。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)中部為出口腔(4)，出口腔(4)下端設(shè)有一個(gè)錐形凸臺(tái)，凸臺(tái)中心開一個(gè)圓孔，活動(dòng)頂桿(16)放入圓孔中，沿圓孔作軸向運(yùn)動(dòng);活動(dòng)頂桿(16)是一個(gè)中空的回轉(zhuǎn)體零件，它將金屬波紋管(18)的動(dòng)作傳遞給節(jié)流閥芯(13 );出口腔(4)左側(cè)中部開一個(gè)圓形出口孔(5 )。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)下部為控制腔(7)，控制腔(7)中安裝有金屬波紋管(18)，控制腔(7)與金屬波紋管(18)外側(cè)形成的腔體稱為阻尼腔(6);控制腔(7)與出口腔(4)之間設(shè)有圓周均布的孔，孔的下端有節(jié)流孔板(17)，起阻尼作用;金屬波紋管(18)內(nèi)側(cè)與控制腔底蓋(19)形成的腔體稱為控制腔(7)，金屬波紋管(18)外側(cè)為阻尼腔(6)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調(diào)壓方法，其特征在于，當(dāng)控制腔通入某一壓力值的控制氣體介質(zhì)，控制腔壓力升高，金屬波紋管拉伸推動(dòng)活動(dòng)頂桿運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯打開一定高度，入口腔的高壓氣體通過節(jié)流閥芯與節(jié)流閥座形成的環(huán)縫節(jié)流后壓力降低;降壓后的高壓氣體進(jìn)入出口腔建立出口壓力，并輸出額定流量;另外出口腔的壓力通過節(jié)流孔板傳遞到阻尼腔，阻尼腔內(nèi)的氣體壓力作用在敏感元件金屬波紋管外偵U，與金屬波紋管內(nèi)側(cè)即控制腔的壓力相平衡，這就完成了調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力的工作，隨著氣體消耗，儲(chǔ)罐壓力不斷降低，若節(jié)流閥芯開度不變，則出口壓力將隨進(jìn)口壓力降低而降低，這樣作用在金屬波紋管外側(cè)的力就相應(yīng)減小，力的平衡破壞，結(jié)果使金屬波紋管拉伸更長(zhǎng)，節(jié)流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，從而保持出口壓力穩(wěn)定在調(diào)整值;如果下游流量增大，則導(dǎo)致減壓閥流出的流量大于流入減壓閥的流量，出口壓力將會(huì)降低，作用在金屬波紋管外側(cè)的力相應(yīng)減小，結(jié)果使節(jié)流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，反之出口壓力隨之降低，從而保持出口壓力穩(wěn)定在調(diào)整值。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調(diào)壓方法，其特征在于，閥體由入口腔(2)、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)、卸荷腔(9)組成，這些腔體對(duì)高壓氣體介質(zhì)起積存緩沖的作用，入口腔(2)積存減壓閥上游的高壓氣體介質(zhì)；出口腔(4)積存節(jié)流降壓后的氣體介質(zhì);阻尼腔(6)積存經(jīng)出口腔節(jié)流過來(lái)的氣體介質(zhì)，阻尼腔(6)與出口腔(4)的氣體壓力相等，但建壓時(shí)間比出口腔滯后一些，這就增加阻尼，改善動(dòng)態(tài)特性;控制腔(7)積存控制氣體介質(zhì)，控制腔(7)與出口腔(4)的壓力相當(dāng)，用惰性氣體作為控制氣，因?yàn)槎栊詺怏w穩(wěn)定;卸荷腔(9)積存減壓閥上游的高壓氣體介質(zhì)，卸荷腔(9)與入口腔(2)的氣體壓力相等;高壓氣體通過外置管路引到閥門底部的卸荷腔(9)產(chǎn)生向上的作用力，抵消高壓氣體介質(zhì)對(duì)活門組件(3)向下的作用力，改善活門組件(3)的開啟條件，使控制氣體壓力與整定氣體壓力更接近。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調(diào)壓方法，其特征在于，當(dāng)控制腔底蓋(19)與金屬波紋管(18)間通入某一壓力值的控制氣，金屬波紋管(18)內(nèi)側(cè)壓力升高，金屬波紋管(18)拉伸推動(dòng)活動(dòng)頂桿(16)向上運(yùn)動(dòng)，節(jié)流閥芯(13)打開，閥體(15)上腔的高壓氣體通過節(jié)流閥芯(13)與節(jié)流閥座(14)形成的環(huán)縫節(jié)流后壓力降低，降壓后的氣體流入閥體(15)中腔分成兩路:一路由節(jié)流孔板(17)進(jìn)入閥體(15)的下腔，此時(shí)金屬波紋管(18)內(nèi)、外壓力形成動(dòng)態(tài)平衡，降壓后的氣體得到穩(wěn)壓;另一路由閥體(15)中腔左側(cè)中部的圓形出口孔流出，系統(tǒng)得到壓力穩(wěn)定的氣體。
【文檔編號(hào)】F16K17/04GK106090403SQ201610756852
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月30日
【發(fā)明人】夏海軍, 徐萬(wàn)武, 王先舫, 王昌國(guó)
【申請(qǐng)人】常德翔宇設(shè)備制造有限公司