CN108087611A

CN108087611A - 一种输出压力响应流量变化的新型减压阀

Info

Publication number: CN108087611A
Application number: CN201711448370.1A
Authority: CN
Inventors: 柴为民; 陈永新
Original assignee: HANGZHOU CHUNJIANG VALVE CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU CHUNJIANG VALVE CO Ltd
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2018-05-29

Abstract

本发明公开了一种输出压力响应流量变化的新型减压阀，包括减压阀主阀，减压阀主阀上设有控制腔，还包括节流阀和双作用先导阀，双作用先导阀上设有节流阀压差输入部，节流阀的高压端和低压端通过管路与双作用先导阀上节流阀压差输入部的相应接口连接。本发明可根据管道的流量自行调节输出压力，大幅降低平均输出压力，避免管道和阀门无论在用水峰、谷时段始终承受高压，降低管道系统漏水和爆管的几率，节约能源、资源，减少维护费用。

Description

一种输出压力响应流量变化的新型减压阀

技术领域

本发明涉及一种减压阀输出压力的控制装置，更具体地说，它涉及一种输出压力响应流量变化的新型减压阀。

背景技术

当室外给水管网中的高压水利用减压阀减压后向建筑物供水时，为了确保最远、最高的最不利配水点的用水，减压后的水压必须等于或大于用水高峰时的水压。根据流体力学计算，流体在管道内流动时的阻力损失与流量的平方成正比，即ΔP＝SQ²，式中S为阻力系数。用水高峰时，流量很大，水在管道内的流速高，流阻就大，所需供水压力高；反之，所需供水压力低。由于一天内流量波动很大，因此供水压的差别很大。图1所示为一种普通的200X型减压阀的结构，由减压阀主阀100、先导阀11等部件组成。其控制输出压力P₂的工作原理是：介质从减压阀进水口A经节流针阀10进入控制腔13；减压先导阀11感应输出压力P₂。当P₂上升超过减压先导阀11的设定值时，减压先导阀11的阀口缓闭，导致控制腔13压力上升，使减压阀主阀阀口V₁缓闭，输出压力P₂随之降低至减压先导阀11的设定值；当P₂低于减压先导阀11的设定值时，减压先导阀11的阀口缓开，释放控制腔13内的压力，使减压阀主阀阀口V₁缓开，输出压力P₂随之上升至减压先导阀11的设定值，如此保证减压阀的输出压力保持不变。截止阀15在减压阀工作时是始终打开的。减压先导阀11的工作原理与普通可调式减压阀的工作原理相同，用以调节减压阀的输出压力P₂。可见普通减压阀的结构决定了减压后的水压不受流量的大小而变化，因此当总用水量处于低谷时，例如清晨或深夜，整个管道系统都承受着用水高峰时的这个高水压，这样就增加了管道系统，尤其是低层管道和阀门的漏水及爆管几率，承受水压越高，漏水量越大，爆管几率越高。有资料介绍，漏水量一般占总用水量的20％以上，对于使用日久、材质较差、施工质量不高的管道，漏水量甚至达到总用水量的40％以上，这样既浪费了能源、资源，又增加了维护费用。因此“建筑给水排水设计规范”的国标规定，最低配水点的静水压力不宜大于0.45MPa。因此有必要研究如何使减压阀的输出压力根据管道流量而适当调节，避免管道系统无论流量大小始终承受高压。

发明内容

现有的减压阀只能通过预先设定压力值进行输出压力控制，输出压力基本不变，不随流量大小而变化，导致管道无论在供水峰、谷时段始终承受高压，为克服这一缺陷，本发明提供了一种使减压阀的输出压力随流量变化，大幅降低平均输出压力，从而降低管道系统漏水和爆管几率的输出压力响应流量变化的新型减压阀。

本发明的技术方案是：一种输出压力响应流量变化的新型减压阀，包括减压阀主阀，减压阀主阀上设有控制腔，还包括节流阀和双作用先导阀，双作用先导阀上设有节流阀压差输入部，节流阀的高压端和低压端通过管路与双作用先导阀上节流阀压差输入部的相应接口连接。本输出压力响应流量变化的新型减压阀是为解决普通减压阀的不足而设计的，其在普通减压阀主阀的进口端串联了一个节流阀，利用流量增大，节流阀二端压差增大的原理，控制双作用先导阀阀口的开度，从而控制减压阀主阀阀口的开度，以控制减压阀的输出压力，使输出压力随流量而变化。

作为优选，双作用先导阀包括阀体、上膜片、下膜片和阀杆；阀体内固设有上隔墙和下隔墙，上膜片位于上隔墙上方，下膜片位于上隔墙和下隔墙之间；上膜片、下膜片固连在阀杆上，阀杆与上隔墙和下隔墙的中心孔滑配并配置O型密封圈；上隔墙上方的腔体被上膜片分隔为上腔和下腔；上隔墙、下隔墙之间的腔体被下膜片分隔为第一中间空腔和第二中间空腔；下隔墙下方设有左腔和右腔，右腔通过下隔墙上的小孔与第二中间空腔连通；第一中间空腔与大气相通。

作为优选，通过管路，上腔与节流阀的高压端连接，下腔与节流阀的低压端连接，左腔与控制腔连接，右腔与减压阀主阀的出口连接。上腔、下腔获取节流阀两端的压差；左腔、右腔则实施对减压阀的控制。这样，双作用先导阀工作时就可以通过节流阀两端压差控制双作用先导阀阀口的开度，进而控制减压阀主阀阀口的开度，以控制减压阀的输出压力，使输出压力随流量而变化。

作为优选，双作用先导阀还包括调节螺杆、螺套和先导阀弹簧，调节螺杆动配在阀体顶部的阀盖的中心孔中，螺套的内螺纹与调节螺杆螺纹旋合；上膜片上方设有具有上凸肩的压板，螺套下端面设有下凸肩，先导阀弹簧的两端分别套在所述压板的上凸肩和螺套的下凸肩上，并抵接在相应平面上。调节螺杆和螺套的旋合深度可改变先导阀弹簧的压力大小，从而改变减压阀输出压力的设定值。

作为优选，节流阀为闸阀、截止阀、球阀及蝶阀中的任一种。

本发明的有益效果是：

将减压阀主阀、节流阀和双作用先导阀合理地组成一体，运用新的工作机理，实现减压阀的输出压力随流量的要求而变化，大幅降低了平均输出压力，避免管道无论在用水峰、谷时段始终承受高压，降低管道系统漏水和爆管的几率，节约能源、资源，减少维护费用，并保证管道系统的正常使用寿命。

附图说明

图1为200X型普通减压阀的结构示意图；

图2为本发明的一种结构示意图；

图3为本发明中双作用先导阀的一种结构示意图。

图中，10-节流针阀，100-减压阀主阀，11-减压先导阀，12-出口压力表，13-控制腔，15-第三截止阀，20-节流阀，30-双作用先导阀，31-调节螺杆，32-螺套，33-先导阀弹簧，34-上膜片，35-阀体，36-上隔墙，37-下膜片，38-下隔墙，39-阀杆，40-第一截止阀，50-第二截止阀，a₁-上腔，a₂-下腔，a₃-第一中间空腔，a₄-第二中间空腔，a₅-左腔，a₆-右腔，b₁-第一管道，b₂-第二管道，b₃-第三管道，b₄-第四管道，d-小孔，V₁-减压阀主阀阀口，V₂-阀口。

具体实施方式

下面结合附图、具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例：

如图2所示，一种输出压力响应流量变化的新型减压阀，包括200X型普通减压阀主阀100、节流阀20、双作用先导阀30及各连接管道，减压阀主阀100上设有控制腔13，双作用先导阀30上设有节流阀压差输入部，节流阀20的高压端和低压端通过管路与双作用先导阀上节流阀压差输入部的相应接口连接。双作用先导阀30的结构示意图如图3所示，包括阀体35、调节螺杆31、螺套32、先导阀弹簧33、上膜片34、下膜片37和阀杆39，阀体35内固设有上隔墙36和下隔墙38，上隔墙36将先导阀分隔成上下两部分，各不相通。上膜片34位于上半部，将上半部分隔为上腔a₁和下腔a₂，上腔a₁通过第一管道b₁等与节流阀20的高压端P₀连接；下腔a₂通过第二管道b₂等与节流阀20的低压端P₁连接。下膜片37位于上隔墙36和下隔墙38之间，上隔墙36、下隔墙38之间的腔体被下膜片37分隔为第一中间空腔a₃和第二中间空腔a₄。下半部的结构与普通可调式减压阀的结构基本相同，其中下隔墙38下方又分为左腔a₅和右腔a₆，左腔a₅通过第三管道b₃与减压阀主阀100的控制腔13连接；右腔a₆通过第四管道b₄等与减压阀100的出口连接，并通过下隔墙38上的小孔d与第二中间空腔a₄连通，用以利用输出压力P₂来调节双作用先导阀30的阀口V₂的开度。第一中间空腔a₃与大气相通，以免下膜片37上下运动时产生气闭现象。上膜片34的面积可比下膜片37的面积大或小，以放大或缩小节流阀20的两端的压差ΔP。上膜片34、下膜片37固连在阀杆39上，三者连成一体并联动，当上、下膜片上下运动带动阀杆上下运动时，改变双作用先导阀30的阀口V₂开度大小。阀杆39与上隔墙36和下隔墙38的中心孔滑配，并由O形密封圈防止介质内泄。调节螺杆31动配在阀体35顶部阀盖的中心孔中，螺套32的内螺纹与调节螺杆31螺纹旋合；上膜片34上方设有具有上凸肩的压板，螺套32下端面设有下凸肩，先导阀弹簧33的两端分别抵接在所述压板的上凸肩和螺套32的下凸肩上，并抵接在相应平面上。双作用先导阀30中的其它零件及在阀体35内的设置及安装要求已在图2中清楚表述，不再详述。减压阀主阀100为标准阀门，其结构此处亦不作赘述。

节流阀20与减压阀主阀100的进水端串接，目的是在水流经过节流阀时在其进、出口两端产生压差，即产生压降；并能调节压差，即能调节阀口开度。可以选择闸阀、截止阀、球阀或蝶阀作为节流阀。就压降而言，截止阀较大，球阀一般，蝶阀较小，闸阀最小。如果P₂＝f(Q)曲线的斜率较大，应该选择截止阀或球阀；如果斜率较小，应该选择蝶阀或闸阀。在必要时，节流阀20可自行设计。

本输出压力响应流量变化的新型减压阀工作时，调试第一步是打开节流阀20，使其具有一定的开度，并打开第一截止阀40、第二截止阀50及第三截止阀15；通水后，在流量较小的工况下，将双作用先导阀30的弹簧33压力按最低所需压力进行设定，这个压力一般为总用水量最小时，最远最高处的最不利配水点所需的输出压力P_2min，因为此时总流量较小，节流阀20两端的压差几乎为零，本输出压力响应流量变化的新型减压阀的功能与普通减压阀相同。加大流量时，随着流量的增大，在节流阀20两端的压差也增大，流量越大，压差越大。这个压差通过相应管道作用在双作用先导阀30的上膜片34上，推动阀杆39向下运动，使双作用先导阀30的阀口V₂开度增大，压差越大，阀口V₂开度越大；阀口V₂开度增大后，减压阀主阀100的控制腔13内的压力得到释放，致使减压阀主阀阀口V₁缓开，输出压力P₂随之升高，P₂升高后，作用在双作用先导阀30的下膜片37下方的推力增大，这就带动上膜片34、下膜片37及阀杆39上升，阀口V₂开度减小；当上、下膜片的受力达到新的平衡后，阀口V₂开度保持不变，此时减压阀的输出压力即为该流量下的压力。当流量发生变动时，节流阀20两端的压差减小或增大，阀杆39向上或向下运动，阀口V₂开度减小或增大，随之减压阀主阀阀口V₁减小或增大，输出压力降低或升高，如此实现输出压力随流量而变化。节流阀20的开度会直接影响到流量变化时输出压力P₂的变化率，开度越小，P₂的变化率越大，具体取多大为宜，由管道系统的供水量和供水压P₂的关系P₂＝f(Q)而定，这个关系可根据前期大量的统计数据初步确定，然后在试用时进行修正。一般当上、下膜片面积的比例和节流阀20的型式确定后，在调试时，首先如前所述设定最低水压P_2min，然后调节节流阀20的开度，使开度基本上满足最大流量时，最远、最高的最不利配水点所需的水压P_2max即可。

高速流体经过节流阀20时会产生一定的压降，但这个压降不会影响输出压力P₂，因为减压阀的工作原理就是利用节流实现减压，而本发明只是将减压分布在减压阀主阀阀口V₁和节流阀二处而已。如前所述，通过节流阀型式的选择、节流阀20开度的调节及双作用先导阀30上、下膜片面积的合适比例，一般能使本发明中输出压力P₂与流量Q的关系比较接近供水系统所需的P₂＝f(Q)关系。

此外，为了减小流体经过减压阀主阀100时的流阻，以降低能耗，可将主阀阀杆4和水平通道设计成有一定的角度，即阀座密封面与水平进出口通道有一定的夹角，使流体经过阀门时几乎不改变流动方向。

Claims

1.一种输出压力响应流量变化的新型减压阀，包括减压阀主阀，减压阀主阀上设有控制腔（13），其特征是还包括节流阀（20）和双作用先导阀（30），双作用先导阀（30）上设有节流阀压差输入部，节流阀（20）的高压端和低压端通过管路与双作用先导阀上节流阀压差输入部的相应接口连接。

2.根据权利要求1所述的输出压力响应流量变化的新型减压阀，其特征是双作用先导阀（30）包括阀体（35）、上膜片（34）、下膜片（37）和阀杆（39）；阀体（35）内固设有上隔墙（36）和下隔墙（38），上膜片（34）位于上隔墙（36）上方，下膜片（37）位于上隔墙（36）和下隔墙（38）之间；上膜片（34）、下膜片（37）固连在阀杆（39）上，阀杆（39）与上隔墙（36）和下隔墙（38）的中心孔滑配并配置O型密封圈，上隔墙（36）上方的腔体被上膜片（34）分隔为上腔（a₁）和下腔（a₂）；上隔墙（36）、下隔墙（38）之间的腔体被下膜片（37）分隔为第一中间空腔（a₃）和第二中间空腔（a₄）；下隔墙（38）下方设有左腔（a₅）和右腔（a₆），右腔（a₆）通过下隔墙（38）上的小孔（d）与第二中间空腔（a₄）连通；第一中间空腔（a₃）与大气相通。

3.根据权利要求2所述的输出压力响应流量变化的新型减压阀，其特征是通过管路，上腔（a₁）与节流阀（20）的高压端连接，下腔（a₂）与节流阀（20）的低压端连接，左腔（a₅）与控制腔（13）连接，右腔（a₆）与减压阀主阀（100）的出口连接。

4.根据权利要求2所述的输出压力响应流量变化的新型减压阀，其特征是双作用先导阀（30）还包括调节螺杆（31）、螺套（32）和先导阀弹簧（33），调节螺杆（31）动配在阀体（35）顶部的阀盖的中心孔中，螺套（32）的内螺纹与调节螺杆（31）螺纹旋合；上膜片（34）上方设有具有上凸肩的压板，螺套（32）下端面设有下凸肩，先导阀弹簧（33）的两端分别套在所述压板的上凸肩和螺套（32）的下凸肩上，并抵接在相应平面上。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的输出压力响应流量变化的新型减压阀，其特征是节流阀（20）为闸阀、截止阀、球阀及蝶阀中的任一种。