CN106885024A - 波纹管平衡型自力式压差调节阀 - Google Patents

Abstract

波纹管平衡型自力式压差调节阀 。自力式压差调节阀是一种无需外加能源，仅利用被调介质自身能量为动力源引入执行机构控制阀芯位置的装备。本发明由阀体、阀杆、阀芯、波纹管平衡件、阀座、弹簧、膜片、引压管组成，所述的阀杆一端与所述的膜片连接，所述的阀杆另一端与所述的阀芯连接，所述的阀芯套在所述的阀座内，所述的阀杆外套有所述的波纹管平衡件，所述的波纹管平衡件外套有弹簧；波纹管平衡件内腔与阀出口连接，而波纹管平衡件外腔则通过引压管与阀入口连接，作为执行机构膜片一端与阀杆连接，另一端则通过引压管与阀出口连接。本发明应用于波纹管平衡型自力式压差调节阀。

Description

波纹管平衡型自力式压差调节阀

技术领域：

本发明涉及一种波纹管平衡型自力式压差调节阀。

背景技术：

自力式压差调节阀是一种无需外加能源，仅利用被调介质自身能量为动力源引入执行机构控制阀芯位置的装备。它通过改变两端的压差和流量使阀前 ( 或阀后 ) 压力稳定，具有动作灵敏、密封性好、压力设定点波动力小等优点，它是集检测、控制、执行诸多功能于一体的调节阀，自成一个独立的仪表控制系统。按阀后、阀前控制分为两类，即自力式调节阀后 ( 减压 ) 调节阀和自力式阀前 ( 泄压 ) 调节阀。目前己被广泛的用于城市集中供热、供水、供气等民用行业及石油、化工、电力、冶金、轻纺等工业领域，可对蒸汽、液体、气体及燃气等介质进行减压稳压或泄压稳压的自动控制。为了方便自力式压差调节阀的选型与维护，需要深入的探究其基本原理。

发明内容：

本发明的目的是提供一种波纹管平衡型自力式压差调节阀。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种波纹管平衡型自力式压差调节阀，由阀体、阀杆、阀芯、波纹管平衡件、阀座、弹簧、膜片、引压管组成，所述的阀杆一端与所述的膜片连接，所述的阀杆另一端与所述的阀芯连接，所述的阀芯套在所述的阀座内，所述的阀杆外套有所述的波纹管平衡件，所述的波纹管平衡件外套有弹簧；波纹管平衡件内腔与阀出口连接，而波纹管平衡件外腔则通过引压管与阀入口连接，作为执行机构膜片一端与阀杆连接，另一端则通过引压管与阀出口连接；

阀前压力 P1 经过阀芯、阀座后，减为阀后压力 P2 ， P2 经过管道输入上膜室内反馈作用到调节阀的执行元件膜片上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力 P2 ；当 P2 升高时， P2 作用在膜片上的作用力也随之增加；此时，膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向关向阀座的位置移动；这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大， P2 降低，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，阀芯便停留在新的平衡位置上，从而使 P2 降低，压力达到设定值，阀后压力得到稳定。

本发明的有益效果：

本发明无平衡元件自力式压力调节阀的结构及其静态力平衡分析，当工作点设定好以后，弹簧的预载一直增加，直到达到能够控制系统所要求的设定值：

式中　 FF ———弹簧力；

kF ———弹簧刚度；

x ———弹簧压缩量；

FM ———作用于膜片上的力；

FK ———作用于阀芯上的力；

AM ———膜片面积；

Δ P ———上下游压差；

AS ———阀座面积。

由式 (1) 可知，系统的扰动变量是上下游压力差Δ P ，流体通过阀体部件，上下游压力分别作用于阀芯阀杆上，阀芯受到静压和动压所产生的作用力，如果压力差很大或阀座直径大由此产生的阀芯力也就很大，将会增加阀体内阀芯与阀座之间的静摩擦力和滑动摩擦力。

由于没有采取压力平衡措施，无平衡元件自力式压差调节阀的性能受调节阀进出口压力变化影响较大，导致调节阀的调节精度和适用压力范围受到限制。对于单座调节阀，其不平衡力较大，特别在高压差大口径场合不平衡力则更大。为了减少不平衡力的不利影响，提高调节阀性能，在设计中设计了压力平衡系统，即波纹管平衡型自力式压差调节阀，通过引压管将调节阀进出口压力引入到压力平衡元件———波纹管的内外表面，波纹管将相应的伸长或缩短，从而平衡了阀门进出口压差对阀芯的扰动作用力，使调节阀的性能有较大提高。

本发明波纹管平衡型自力式压差调节阀具有以下特点：

(1) 无需外加驱动能源的节能型自控系统，设备费用低，适用于爆炸性环境。

(2) 结构简单，维护工作量小。

(3) 设定点可调，且范围较宽，便于用户在设定范围内连续调整。

由于其具有波纹管压差平衡机构，关闭时阀泄漏量小，并且系统的扰动变量是阀前、阀后压力差，对阀芯的作用力大大减小，作用在波纹管上的力用来补偿阀芯力，使得调节阀反应灵敏、控制精度较高、允许压差较大。适用于工业生产过程中对各种气体、蒸汽进行精密稳压的场合，特别适用于城市供热、供暖及无外界供电、供气且又需控制流体及气体压力的场合。据报道，城市供热、供暖系统采用自力式压差调节阀，节能效率比以前提高 30% ～ 40% ，节能效果显著。

附图说明：

图 1 是本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例 1 ：

一种波纹管平衡型自力式压差调节阀，由阀体、阀杆、阀芯、波纹管平衡件、阀座、弹簧、膜片、引压管组成，所述的阀杆一端与所述的膜片连接，所述的阀杆另一端与所述的阀芯连接，所述的阀芯套在所述的阀座内，所述的阀杆外套有所述的波纹管平衡件，所述的波纹管平衡件外套有弹簧；波纹管平衡件内腔与阀出口连接，而波纹管平衡件外腔则通过引压管与阀入口连接，作为执行机构膜片一端与阀杆连接，另一端则通过引压管与阀出口连接；

阀前压力 P1 经过阀芯、阀座后，减为阀后压力 P2 ， P2 经过管道输入上膜室内反馈作用到调节阀的执行元件膜片上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力 P2 ；当 P2 升高时， P2 作用在膜片上的作用力也随之增加；此时，膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向关向阀座的位置移动；这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大， P2 降低，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，阀芯便停留在新的平衡位置上，从而使 P2 降低，压力达到设定值，阀后压力得到稳定。

实施例 2 ：

实施例 1 所述的波纹管平衡型自力式压差调节阀，波纹管平衡型自力式压差调节阀与无平衡元件的自力式压差调节阀的比较可知，波纹管平衡型自力式压差调节阀反应灵敏，控制精度相对较高，允许压差较大，但是波纹管平衡型自力式压差调节阀相对于普通自力式压差调节阀造价较高，使用寿命由于有波纹管平衡件原因而相对较低，管理维护也较为复杂。波纹管平衡型自力式压差调节阀符合一般自力式压差调节阀的安装要求。自力式压差调节阀安装方式原则上宜采用气体介质正立安装 ( 执行机构在上、阀体在下 ) ，液体与蒸汽介质倒装。气体介质温度高于 70 ℃，低于 140 ℃、液体介质温度高于 140 ℃时，自力式压力调节阀除采用倒装外，还应在引压管路上加装隔离罐，并应在引压管路、隔离罐、膜头处注满冷媒，以防膜片受高温老化。

Claims (1)

1.一种波纹管平衡型自力式压差调节阀，由阀体、阀杆、阀芯、波纹管平衡件、阀座、弹簧、膜片、引压管组成，其特征是：所述的阀杆一端与所述的膜片连接，所述的阀杆另一端与所述的阀芯连接，所述的阀芯套在所述的阀座内，所述的阀杆外套有所述的波纹管平衡件，所述的波纹管平衡件外套有弹簧；波纹管平衡件内腔与阀出口连接，而波纹管平衡件外腔则通过引压管与阀入口连接，作为执行机构膜片一端与阀杆连接，另一端则通过引压管与阀出口连接；

阀前压力P1经过阀芯、阀座后，减为阀后压力P2，P2经过管道输入上膜室内反馈作用到调节阀的执行元件膜片上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力P2；当P2升高时，P2作用在膜片上的作用力也随之增加；此时，膜片上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯向关向阀座的位置移动；这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到膜片上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，阀芯便停留在新的平衡位置上，从而使P2降低，压力达到设定值，阀后压力得到稳定。