CN1052540A - 可调式静止减压阀 - Google Patents

Abstract

一种可调式静止减压阀，可用于气压或液压装置 中，它由阀体、阀嘴、阀芯组件、阀架等组成，阀嘴安放 在阀体轴向孔内，阀芯组件由上下滑芯、上下密封橡 皮膜等组成，架设在阀架上使下滑芯的下端面与阀嘴 孔的上端面形成随进口压力可自动调定的相对间隔， 在用户要求调节压力范围，即确定的进口压力下出口 压力减压的百分数或倍数，可稳定地获得，特别在静 止时也能实现，还可静止保压，不产生气流回流，具有 准确灵敏、可靠安全，节约能源和工程成本。

Description

本发明涉及一种用于气压或液压装置中对气体或液体进行压力调节和控制的常开减压阀，特别是一种可根据用户所要求或规定的进口压力和出口压力之减压比值，即最佳调节压力范围使出口压力基本上稳定地保持在所需的减压值内，在进口压力小于或接近最佳调节压力时出口压力能较大地靠近要求的减压比值，在因冲击而进口压力大于最佳调节压力时使进、出口压力减压比值愈大的可调式静止减压阀。

常规的减压阀的一类是将来自进口的商压介质流经主阀的主阀芯和先导阀的阀锥通过弹簧受压大小打开主阀芯下的主阀口的开度大小使压力稳定至调定压力，另一类是使高压介质流入带有活塞、膜片和主副阀瓣的阀的进口，通过介质作用且利用介质作用在这些部件上面积不同所构成的压力差和弹簧力平衡关系，可打开主阀瓣的主阀瓣口，使介质流到出口，同时将此平衡再与已流到出口介质压力，即出口压力比较，再调节主阀瓣开口大小，达到调定压力。这些阀缺点除了结构复杂，工作灵敏度差外，而且出口压力变化范围大。另外，一般减压阀都需控制出口压力，故要求出口压力在调定压力之上，进口压力超过调定压力愈大，出口压力受进口压力影响愈大，出口压力偏差也愈大，无法达到最佳的调节范围和稳定的减压比值。同时，这种出口压力的不稳定将引起对管道和有关工作部件的冲击、振动是十分有害和危险的。此外，常规的减压阀在流体静止时，不能工作及不产生减压作用，而在因意外而失去进口压力时不可避免地使出口介质返回到进口输入管道加剧事故危害。

本发明的目的在于克服以上所述常规减压阀的缺点，而提供一种阀嘴和下滑芯的相对位置可通过减压阀中设置的浮动阀芯组件、弹簧以及其它调节件的作用使进口压力在规定范围， 最佳的调节压力内变化时，出口压力可达到所需减压比值，在进口压力小于规定压力下出口压力可达到不变和接近所需减压比值，在进口压力大于规定压力时进、出口压力的减压比值，随进口压力增大而越大，同时又可在流体静止时继续保持最佳减压的一种可调式静止减压阀。

根据上述目的，本发明的可调式静止减压阀具有一阀体，该阀体具有介质的进口孔和出口孔及与其相连通的轴向孔，一阀嘴、一阀芯、一阀盖、一弹簧以及一阀架。该阀架设有一阶梯形的孔和一与阶梯形孔相连通的周面径向孔。所述的阀体轴向孔的下部设有螺纹。所述的阀嘴呈杆状，滑动密封地安放在阀体的轴向孔内，其腰部或中部的周面上设有1个或多个交错的径向透孔并与阀体的进口孔相连通，其内有一与所述的径向透孔相贯通且向上可与阀体的出口方向连通的垂直孔，其下部设有螺纹部，该螺纹部与所述的阀体轴向通孔所设置的螺纹相啮合连接。所述的阀芯为阀芯组件，包括上下滑芯，上下密封橡皮膜和若干紧固件，所述的上滑芯具有中心孔和凸肩，所述的下滑芯在靠近下端面处设有一径向透孔或孔，在内部设有一与所述的径向透已贯通且与上滑芯直径相等的轴向孔，所述的上滑芯上端面的面积比下滑芯下端面的大1.5倍以上，所述的上下密封橡皮膜带有中心孔，分别安放在上滑芯的上表面和上下滑芯之间且上下滑芯及密封橡皮膜通过紧固件固定在一起而使得上下滑芯的中心孔相连通，所述的阀盖呈帽形，所述的阀芯组件安放在阀架阶梯形孔内，而其上下密封橡皮膜的边缘通过螺栓分别固定在阀盖和阀架及阀架和阀体之间，所述的弹簧安放在阀架阶梯形孔的阶肩和上滑芯的凸肩之间，所述的上滑芯的下部滑动地位于两架阶梯形孔的下孔内，所述的下滑芯的下部滑动地位于阀体的中心孔内且使下滑芯的下端面与阀嘴垂直孔的上端面间隔相对，在下滑芯下移时可与阀嘴上端面相对合。

所以，在可调式静止减压阀被安装到气压或液压装置的管道上后，可按照用户所要求的最佳压力调节范围达到最佳进口压力与出口压力的比值及流量;调节过程是先选择阀的常开压力，并着手调整阀嘴下部螺纹部，调节下滑芯与阀嘴相对表面的形成通道的间隔距离，得到理想的调节压力比值。此后，当气体或液体从减压阀的进口经阀嘴径向透孔和垂直孔流入下滑芯与阀嘴相对表面的通道，并且继续向上流径下滑芯径向通孔和上下滑芯轴向孔，流到上滑芯的上表面，此时，进入的气体或液体作用在上滑芯的上表面和下滑芯的下表面，由于面积不同，形成压差使阀组件产生振荡并有着下压的趋向，但受到弹簧的和橡皮膜的弹性力的反作用，阀组件要末仍处于平衡，要末克服弹簧弹力和橡皮膜的弹性力而下移使减少或关闭下滑芯与阀嘴相对表面间的通道。一般来说，当进口压力小于或等于常开压力时，出口压力可基本上等于进口压力，而在常开压力以上和调节压力以下时，由于进口介质作用在上滑芯上表面和下滑芯下表面的压差增加，随着进口压力加大，这种压差愈大，阀芯件的振荡将克服弹簧和皮膜的弹性阻力，而使阀组件更靠近阀嘴，逐渐减少它们之间通道的尺寸，进出口压力减压比也逐步增大。在进口压力再增加进入用户所要求调节压力的范围内，上滑芯和下滑芯在介质作用下表面压差继续增加，使阀组件再下移，使下滑芯的下端面处于对阀嘴垂直孔的上端面上浮动或轻压状态，使下滑芯和阀嘴相对面的通道进一步关闭或关小。这时来自进口的介质在克服阀组件的下压力情况下只能振动地从阀嘴口顶开阀组件而从通道的缝隙流向出口孔，但这时的出口压力是经调定的，是所需要的进口和出口压力的最佳减压比，也是最稳定的静止减压状态，出口压力波动极小，压力偏差值也小。

然而，如果进口压力受到外来输送源的冲击而继续上升，超过调节压力范围，减压阀中上下滑芯的表面受介质作用形成压差会进一步增加，其更能增加阀组件下移的力量，主要表现出减弱在阀嘴上的浮动和增加对阀嘴件的下压力关闭所述相对通道，使进出口压力的减压比急骤增加从而使出口压力上升幅度小。而当这种进口冲击消失后，阀仍能以上述规律正常地工作。

此外，在输入容器处于静止保压的情况下阀组件的浮动和轻压转变为相对静止封住阀嘴的垂直孔口，可使出口方向的介质不会例流入进口，产生所谓倒流现象，从而保证出口压力的稳定。所以使用本阀无需关闭或使用输向容器管道中的阀门。

本发明的可调式静止减压阀的部件可用塑料或金属材料制，为此可用于油田、化工、水利、发电、矿业、矿井、锅炉、冶金以及市政、消防和生活等凡需采用管道又要求稳定减压的一切企业和工程中，而这种减压不需要任何动力和外界机械作用即能达到减压目的，又能自行调节一个用户所要求的最佳减压比值，而且在气体或液体流动或静止时都能实现。此外，在同一压力下流体流动时的进出口减压比值始终小于静止时的比值，以及能在介质静止时保持容器的压力恒定和因发生意外而进口（孔）中断供气或供液时出口（孔）的气或液不会返回，所以也不会造成对阀件或管件的损坏和对环境的危害作用。本可调式静止减压阀具有使用范围广，调节稳定，动作灵敏、可靠、安全，并且在结构上合理，紧凑，耐用和耐腐蚀，可使用在各种气油、水、化工原料等的减压管道上，不仅可节约大量能源，也可减少许多阀门件从而降低工程的建设成本。

下面将结合附图加以详细说明：

图1是本发明的最佳实施例的剖视图;

图2是图1的侧视图。

请参阅图1和2，本发明的可调式静止减压阀包括一阀体1、一阀嘴2，一阀架3，一阀盖5，一阀芯组件6以及一阀体1、阀架3和阀盖5与阀芯组件6紧密连接并把阀芯组件6密封在里的若干紧固螺栓件4。所述的阀体1具有一进口孔11一出口孔12，一与进出口孔11，12相连通的轴向孔13，轴向孔13可以象图1中所画的阶梯状的，也可以不是。在轴向孔13的下部车制有螺纹，而轴向孔13与进口孔11和出口孔12的交接位置则不在同一水平面上。以及在该阀体1的上端为平坦的阀台20。

所述的阀嘴2安装在阀体的轴向孔13内，具有与该孔相滑配合的阶梯形周面，还有二个位于其中部的十字交错且直径相等的径向透孔14，14′，一个位于其上部与径向透孔14，14′相连通的垂直孔15，一位于其下部的螺纹部10，使其与阀体1下部的螺纹啮合连接，最好阀咀2的下部较长，有部分螺纹伸出阀体1的下端面，以可以用螺母9固定，一位于其上部且外径较小的凸部17以及二个设置在阀嘴外表面上的圆环形槽。所述的阀体进口孔11的孔径一般设计为阀嘴的径向透孔14，14′的二倍，因为在本发明中阀嘴2可通过拧开螺母9，然后用起子旋动其底端上的旋槽来调节阀嘴2与阀体1的相对位置从而调节减压比值（以下将详细说明）<但为保证从进口孔11来的气体或液体进入阀嘴的径向透孔14，14′具有足够的流量和压力，一般该径向透孔上下位置的调节范围希望在进口孔11的孔径范围内，以保持进口介质全部通过径向透孔14，14′，而处于最大流量的情况下。而所述的圆环形槽最好设置在相对于所述的阀体进口孔11的上下阀嘴的壁上且在所述的圆环形槽中放置密封圈6、16，这样，在阀嘴有效的调节距离中可始终保持对流动介质规定的密封条件。

所述的阀架3安置在阀体1的阀台20上，它有一阶梯形的轴向孔21，一开设在该轴向孔阶肩23上的环形槽22和一设置在其周壁上且与阶梯形轴向孔22连通的径向孔24，径向孔24在本减压阀中作为排气及吸气孔，在阀芯组件6因压差而下行时能自然出气，有利下移，在上行时很快补气，及时（瞬时）回复，灵敏度高，可以对阀的流量起保证作用。

所述阀芯组件6包括上下两滑芯28，25，上下两密封橡皮30、26以及一垫圈31和一螺母32。所述的上滑芯28有一中心孔，以及在其上部具有台肩29，该台肩29上周缘车制有倒角。所述的下滑芯25的外表面呈阶梯形，在其上部设有螺纹部，其靠近下端处设有一径向孔19，一与径向孔相连通且由此向上的中心孔33，在其下端部开有圆槽，嵌放一橡皮18，一般圆的橡皮18的直径比阀嘴的凸部的大。在设计中，为保证对气流或液流的减压压力控制，要求下滑芯25的下端面和阀咀2凸部的上表面基本上平行，并各自与所述中心轴线垂直，以维持减压状态转换中严密调节关系。所述的下滑芯25的阶梯形上部或一部分可以滑动地穿过上滑芯28的中心孔。所述的上密封橡皮膜30为圆形中间有中心孔可让下滑芯25穿过并安放在上滑芯的上表面上。所述的下密封橡皮膜26呈帽形，帽顶设有中心孔，它通过下滑芯25上部可套在下滑芯的外表面上且位于下上滑芯28、25之间，通过垫圈31和螺母32与下滑芯25上部的螺纹部把它们固定在一起，并且，这样固定在一起的阀芯组件，因部件少可十分牢固。

一弹簧27为圈弹簧，它可根据调节压力值的大小及附加阻力因素加以选定，弹簧2放置在阀架3的环形凹槽中。

所述的阀盖7呈帽状，帽身有倾斜的内周面，使其与所述的上滑芯28上表面周缘上所设置倒角基本相等。

在所述的阀芯组件6通过上下密封橡皮膜30、26和螺栓4被架设在阀架3与阀盖7和阀架3与阀体1结合部后，弹簧27顶在上滑芯26的凸肩29上，在弹簧力作用下，可使上密封橡皮膜30一部分贴压在阀盖7的倾斜面和上滑芯28的周缘例角的相对面间。另外阀芯组件6在安装有情况下，上滑芯28在弹簧作用下处于最高位置，而上滑芯28的下部则滑动地位于阀架3的阶梯形轴向孔21的下孔内，下滑芯25则穿过阀架3的下孔部滑动地位于阀体1的径向孔13的上部内，而所述的下密封橡皮膜26的帽身外壁则与阀架3的下孔孔壁间留有一定间隙，以保证在液体或气体进入上滑芯上部的室内后，上下滑芯28、25因表面压力差而引起振动时可易于滑移和减小阻力，使反应灵敏，调节稳定。此外，下滑芯25的下端面和阀嘴2的上端面可形成介质流向出口孔12的本阀最佳调节压力范围限流通道，通道的间隔距离一般选择在前述的阀嘴2的可调范围内。

综上所述本可调式静止减压阀根据流体动力学的原理，利用各个压力面差、以及流量和流速的需要并考虑运动部件磨擦耗损等综合因素设计而成，使可利用水、油气体等自身的压力转换，实现阀芯组件振动或向下浮动，包括，在与阀嘴上相对一定距离上浮动或几乎相合的位置上的浮动（例如在用户要求的减压比的情况下），从而达到对进口压力的减压目的。

本发明的减压阀可设计成具有调定常开压力0.1～10公斤/厘米²，进口压力和出口压力之比可设计在1～20倍，并根据用户对流量的需要制造各种尺寸规格的可调式静止减压阀。

下面例举两个本发明的可调式静止减压阀应用案例。

实例1∶1号可调式静止减压阀

用户要求调节压力范围内，既进口压力4～6公斤/厘米²，出口压力在2.5公斤/厘米²左右，根据计算平均出口压力为进口压力的50%，而选用常开压力为0.9公斤/厘米²，在各个进口压力下测得的出口压力的大小及其比值见表1

表1

常开压力  进口压力  出口压力  进出口压力比值  减压比值

公斤/厘米²公斤/厘米²公斤/厘米²%

0.9  0.9  等于进口压力  -  -

2  1.6  1.25  20

3  2.0  1.5  33

4  调节压力  2.3  1.74  43

范围

5  调节压力  2.5  2  50

范围

6  调节压力  2.8  2.15  53.3

范围

7  2.8  2.5  60

8  3.0  2.7  62.5

实例2，2号可调式静止减压阀

用户要求调节压力范围内，即进口压力5～7公斤/厘米²内，出口压力在3.5公斤左右，由计算得到平均进口压力为出口压力的37%，而选用常开压力为2公斤/厘米²，在各个进口压力下所测得的出口压力大小及其比值见表2。

表2

常开压力  进口压力  出口压力  进出口压比值  减压比值

公斤/厘米²公斤/厘米²公斤/厘米²%

2  2  等于进口压力  -  -

3  2.85  1.05  5

4  3.40  1.17  15

5  调节压力  3.50  1.43  30

范围

6  调节压力  3.75  1.6  37

范围

7  调节压力  3.85  1.82  45

8  3.90  2.05  51

9  3.95  2.27  56

从上述表1和表2对比可以看到，如果用户要求在进口压力为4～6公斤，减压30%，这时不能使用0.9公斤/厘米²常开压力的减压阀，而应改用调大常开压力为2公斤/厘米²的可调式静止减压阀，见表2，可达到用户要求。所以一旦用户选定最佳的调节压力范围的进口压力及减压百分比，就可从中选择满意的本发明的阀为气压或液压装置的正常，安全，精确的控制和工作创造了条件。

Claims (8)

1、一种可调式静止减压阀，包括阀体，该阀体具有介质的进口孔、出口孔及与其相连通的轴向孔，阀嘴、阀芯、弹簧、阀盖、其特征在于还有一阀架，该阀架设有一阶梯形的孔和一与阶梯形孔相连通的周面径向孔，所述的阀体轴向孔的下部设有螺纹，所述的阀咀呈杆状，滑动密封地安放在阀体的轴向孔内，其腰部或中部的周面上设有一个或多个交错的经向透孔且与阀体的进口孔相连通，其内有一与所述的径向通孔相贯通且向上可与阀体的出口方向连通的垂直孔，其下部设有螺纹部与所述的阀体轴向孔的设置的螺纹相啮合连接，所述的阀芯为阀芯组件，包括上下滑芯，上下密封橡皮膜和紧固件，所述的上滑芯具有中心孔和凸肩，所述的下滑芯在靠近下端面处设有一径向透孔或孔，在内部设有一与所述的径向通孔贯通且与上滑芯直径相等的轴向孔，所述的上滑芯上端面的面积比下滑芯下端面的大1.5倍以上，所述上下密封橡皮膜带有中心孔分别安放在上滑芯的上表面上和上下滑芯之间且上下滑芯及密封橡皮膜通过紧固件固定在一起而使得上下滑芯的中心孔相连通，所述的阀盖呈帽形，所述的阀盖呈帽形，所述的阀芯组件安放在阀架阶梯形孔内，而其上下密封橡皮膜的边缘通过螺栓分别固定在阀盖和阀架及阀架和阀体之间，所述的弹簧安放在阀架阶梯形孔的阶肩和上滑芯的凸肩之间，所述的上滑芯的下部滑动地位于两阶梯形孔的下孔内，所述的下滑芯的下部滑地位于阀体的中心孔内且使下滑芯的下端面与阀咀垂直孔的上端面间隔相对，在下滑芯下移时可与阀咀上端面相对合。

2、根据权利要求1所述的减压阀，其特征在于所述的下滑芯的外表面呈阶梯形，其上部设有螺纹部，所述的下滑芯的阶梯形一部分可滑动穿过上滑芯的中心孔，所述的上、下滑芯及密封橡皮膜通过垫圈和螺帽与下滑芯上部的螺纹部螺纹连接而固定在一起。

3、根据权利要求2所述的减压阀，其特征在于所述的阀体进口孔的孔径为阀咀径向透孔的孔径的二倍，该径向透孔上下位置调节范围在进口孔的孔径范围内。

4、根据权利要求3所述的减压阀，其特征在于所述阀嘴的外表面上设有两圆环形槽，而该圆环形槽最好设置在相对于所述的阀体进口孔上下的阀咀壁上，其内装有密封圈。

5、根据权利要求4所述的减压阀，其特征在于所述的上滑芯的上表面周缘设置倒角与所述的阀盖内表面的倾角基本上相等，使上密封橡皮膜可压贴在该倒角和倾角相对面间。

6、根据权利要求5所述的减压阀，其特征在于所述的下密封橡皮膜呈帽状，其帽身部的外壁和阀架阶梯形孔的下孔孔壁之间留有间隙。

7、根据权利要求6所述的减压阀，其特征在于所述的下阀芯下表面与阀嘴的上表面之间的间隔通道的距离选择在阀嘴的可调范围内。

8、根据权利要求7所述的减压阀，其特征在于所述的下阀芯的下端面设有圆槽，在其里放置橡皮。

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