CN117948452A - 一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法 - Google Patents

一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法，一方面，公开了一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，包括调压器阀体、阀筒、膜片组件、调压器本体、弹性部件和执行机构；另一方面，还公开了一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器的参数获取方法，包括分别获取阀筒向上的合力F1和阀筒向下的合力F2，当F1=F2时，得到膜片组件的有效受力面直径D；根据膜片组件的有效受力面直径D，得到调压器的最大阀口开度h。本发明通过上述技术方案，打破传统调压器的供气路径，启动压差减少至轴流间接作用式调压器的十分之一左右，适用于低压调压，以更有针对性的流量系数，来匹配城市中‑低压区域供气系统的流量特性。

Description

一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法
技术领域
本发明涉及调压器的技术领域，具体而言，涉及一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法。
背景技术
直埋式地下调压系统因比传统地面设施的占地面积更小，且直埋于地下后对城市面貌以及环境布局不会造成影响，随着一线城市的广泛应用，已逐渐成为解决城市管理中燃气设备放置难题的优选方案。
现有技术直埋式地下调压系统中采用的关键核心元件设备调压器采用轴流式间接作用式调压器，轴流式调压器的外形利于做“抽芯”的安装方式，可实现调压器内置于地下调压系统承压腔中，进一步减小空间占用。然而现有技术轴流式调压器均为间接作用式工作原理，由调压器主体和指挥器组成，其工作原理和性能特点更适合做高-中压或中-中压调压控制，在目前已应用的各大城市直埋式地下调压系统使用情况中，实际应用参数通常为中-低压调压，上述现有技术轴流式间接作用式调压器存在以下问题：
1.启动压差较高
间接作用式调压器为指挥器加载结构，调压器主体为常闭型，需通过指挥器不断加载气压方能使调压器主体阀口打开，且阀口开启压差通常在30~50KPa。而常见中-低压供气系统中，出口低压通常在2.5~20KPa之间。这就造成间接作用式调压器应用于中-低压调压时灵敏性不足，开启、调节等动作反应迟钝，容易引起压力波动，甚至造成安全隐患。
2.安装方式
间接作用式调压器本质上是为针对地面调压系统设计的产品，地面调压系统通常采用压力管道形式以法兰和螺栓连接作为紧固方式；在目前地下调压系统技术中，为了减少设备埋地后的不可查漏点，在其内部连接中已不再使用法兰连接方式，因此现有技术地下调压系统在采用地面传统调压器时必须对调压器连接方式进行二次改造，安装方式并不适用于直埋地下调压箱。
同时，由于间接作用式调压器需要与指挥器配套使用，而指挥器必须安装于顶部非承压腔才能便于人工调节，因此在应用于直埋式调压系统中时，需要先将调压器主体埋入调压系统承压腔，再将指挥器安装于顶部非承压腔，二者之间的P1、P2及加载气压则需要通过管道跨承压腔和非承压腔进行连接，安装较为复杂，且存在更多漏点。
3.气路问题
现有技术轴流间接作用式调压器在做直埋式调压系统的“调压芯”时，无论按“上进下出”还是“下进上出”的气路结构，其进、出口气体均按直线向上或向下的方向流动，而直埋式调压系统的低压气体侧设有低压缓冲区，是需要出口低压气体先向缓冲区扩散，再汇流到水平的出口管道中，因此现有技术调压器的直线出口气流并不适合地埋式调压系统的内部流道结构，需要在系统内部增加导流装置方能获得引流的作用，但由于调压器出口气体被动引流仍会产生较大的流态变化，故会造成一定压力波动和噪音增加。
4.工况匹配问题
现有技术间接作用式调压器的设计初衷是以同样的口径获得更大的流量，因此该类调压器流量系数设计值均偏高，这种流量特性实际上更适合门站、分输站等上游供气系统。而城市地下调压系统除了部分为分输站性质外，更多是以民用或商用的小型区域型供气为主，所需要的供气流量很小，这就造成在采用现有技术间接作用式调压器时其流量特性与实际工况流量需求不匹配的问题。
从流量特性这个方面而言，直接作用式工作原理的调压器实际上更适合城市中-低压区域供气应用，以传统地面调压系统为例，90%以上的中-低区域调压设备中均采用了直接作用式调压器。然而现有技术直接作用式调压器均非轴流式结构，其外形无法以“抽芯”的安装方式内置于地下调压系统承压腔中，则无法避免空间占用和免法兰安装等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器及参数获取方法，无需使用指挥器，适用于低压调压，匹配城市中-低压区域供气系统的流量特性。
本发明的实施例通过以下技术方案实现：
一方面，本发明公开了一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，包括：
调压器阀体，所述调压器阀体贯穿安装有可沿所述调压器阀体轴向滑动设置的阀筒，所述阀筒内形成进气流道，所述调压器阀体内安装有膜片组件，所述膜片组件套设于所述阀筒的外周并将所述调压器阀体分为上腔室和下腔室；所述上腔室和所述下腔室分别设有接口；
调压器本体，所述调压器本体具有周向扩散的排气流道，所述排气流道与进气流道连通；
其中，所述阀筒的滑动与所述调压器本体形成阀口开度；
执行机构，所述执行机构通过弹性部件与所述阀筒连接，用于调节所述阀口开度大小。
在本发明的一实施例中，所述膜片组件包括：
膜片本体，所述膜片本体套设于所述阀筒的外周；
弹簧片，所述弹簧片与所述膜片本体和所述调压器阀体连接。
在本发明的一实施例中，所述执行机构包括：
调节板，所述调节板与所述调压器本体螺纹连接，所述调节板设有多边形通孔，其底部通过弹性部件与所述阀筒连接；
锁帽，所述锁帽转动设置在所述调压器本体的顶部；
调节杆，所述调节杆转动设置在所述调压器本体上，其一端穿过所述调压器本体并与所述锁帽转动连接，另一端呈多边形并穿过所述多边形通孔；
其中，所述锁帽具有第一连接孔，所述调节杆具有第二连接孔；所述执行机构还包括销钉，当所述销钉插入所述第一连接孔和所述第二连接孔时，所述调节杆跟随所述锁帽转动。
在本发明的一实施例中，所述调压器阀体包括从上自下依次可拆卸连接的后阀体、前阀体和抽芯座；所述接口分别设置在所述后阀体和所述前阀体上。
在本发明的一实施例中，所述调压器本体包括从上至下依次连接的检修盖板、上承架和下承架，所述下承架具有周向扩散的排气流道，并与所述后阀体可拆卸连接；
所述调压器本体还包括阀口垫和压垫，所述阀口垫可拆卸设置在所述上承架的底部，所述压垫设置在所述阀口垫和所述上承架之间；
所述阀筒的滑动与所述阀口垫形成阀口开度。
在本发明的一实施例中，还包括消音环，所述消音环套设在所述排气流道上。
在本发明的一实施例中，还包括地下调压箱壳体，所述地下调压箱壳体与所述调压器阀体之间形成低压缓冲区；所述低压缓冲区通过所述接口与所述下腔室连通。
在本发明的一实施例中，所述阀筒的顶部具有刃口，其直径从底部向顶部逐渐变大。
另一方面，本发明还公开了一种参数获取方法，包括直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，还包括以下步骤：
分别获取阀筒向上的合力F1和阀筒向下的合力F2，当F1=F2时，得到膜片组件的有效受力面直径D；
根据膜片组件的有效受力面直径D，得到调压器的最大阀口开度h；
其中，获取阀筒向上的合力F1的方法如下：
根据阀筒外径d1与阀筒内径d0之间的受力面积，得到向上的推力FP1；
根据膜片组件有效受力面直径D与阀筒外径d1之间的受力面积，得到向上的受力FP2；
根据FP1和FP2，得到合力F1；
获取阀筒向下的合力F2的方法如下：
根据阀筒刃口最大直径d与阀筒内径d0之间的受力面积，得到向下的压力FP1＇；
测得弹性部件的压缩量Δl，得到向下的压力FKX；
测得弹性部件、阀筒和膜片组件的重量，得到重力G；
根据FP1＇、FKX和G，得到合力F2。
在本发明的一实施例中，计算膜片组件的有效受力面直径D的公式如下：
计算调压器的最大阀口开度h的公式如下：
上述公式中，D为膜片组件的有效受力面直径，P1为进气流道处的气压，P2为排气流道处的气压，d为阀筒刃口最大直径，d1为阀筒外径，k为弹簧系数，Δl为弹性部件的压缩量，G为重力，AC为稳压精度等级，h为阀口开度，π为圆周率。
本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
1、本发明的直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，将上腔室连接大气，将下腔室连接低压缓冲区，使得低压缓冲区的气压P2进入下腔室中，并对膜片组件产生一个向上的推力，同时，弹性部件对阀筒产生一个向下的压力，当弹性部件的压力大于气压的推力时，膜片组件带动阀筒向下运动，增大阀口开度，使得气体通过量上升；当弹性部件的压力小于气压的推力时，膜片组件带动阀筒向上运动，减小阀口开度，使得气体通过量减少；同时，还可以根据执行机构改变弹性部件对阀筒的压力大小；本发明通过上述技术方案，打破传统调压器的供气路径，启动压差减少至轴流间接作用式调压器的十分之一左右，适用于低压调压，以更有针对性的流量系数，来匹配城市中-低压区域供气系统的流量特性。
2、本发明的直埋用直接作用式轴流抽芯调压器的参数获取方法，通过获得膜片组件的有效受力面直径D，准确的计算省掉了大量反复测试和反复开模具制作膜片的过程和成本，是调压器数字化设计发展的基础；通过获得调压器的最大阀口开度h，可以在稳压精度等级AC设计值前提条件下，计算出阀口开度与弹簧压缩量变化值之间的对应关系，只需要适当调整阀口开度值即可达到预设的稳压精度等级AC，大大节省了反复测试和制作样本所花费的时间和成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的爆炸视图；
图3为调压器本体爆炸视图；
图4为本发明的工作状态示意图；
图5为调压器与地下调压箱壳体的连接示意图；
图6为阀筒内平衡时的示意图；
图7为弹性部件、阀筒和膜片组件的受力关系示意图；
图8为阀筒的结构示意图；
图9为调节板的结构示意图；
图10为调压器静特性曲线的示意图。
图标：1-调压器阀体，1a-上腔室，1b-下腔室，1c-接口，11-后阀体，12-前阀体，13-抽芯座，2-阀筒，2a-进气流道，21-刃口，3-膜片组件，31-膜片本体，32-弹簧片，4-调压器本体，41-检修盖板，42-上承架，43-下承架，43a-排气流道，44-压垫，45-阀口垫，5-弹性部件，6-执行机构，61-调节板，61a-多边形通孔，62-锁帽，63-调节杆，7-消音环，8-地下调压箱壳体，8a-低压缓冲区。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相正对地重要性。仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
实施例1：
请参照图1-图9，一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，包括调压器阀体1、调压器本体4、阀筒2、膜片组件3、执行机构6、弹性部件5、消音环7和地下调压箱壳体8。
如图1-图3所示，调压器本体4包括从上至下依次连接的检修盖板41、上承架42和下承架43，调压器本体4还包括阀口垫45和压垫44，阀口垫45可拆卸设置在上承架42的底部，压垫44设置在阀口垫45和上承架42之间；其中，下承架43具有周向扩散的排气流道43a。
如图1、图2和图8所示，调压器阀体1包括从上自下依次可拆卸连接的后阀体11、前阀体12和抽芯座13，下承架43还与后阀体11可拆卸连接；阀筒2沿调压器阀体1的轴向方向滑动于后阀体11和前阀体12中，并与阀口垫45形成阀口开度；阀筒2内形成进气流道2a，进气流道2a与排气流道43a连通，气体沿进气流道2a-阀口开度-排气流道43a的方向流动，如图4所示。
如图1-图2所示，后阀体11和前阀体12之间形成一空腔，膜片组件3包括膜片本体31和弹簧片32，膜片本体31设置在空腔中，并套设在阀筒2的外周圆面上；膜片本体31通过弹簧片32与空腔的内壁连接；其中，膜片组件3将空腔分隔为上腔室1a和下腔室1b。
如图5所示，地下调压箱壳体8与调压器阀体1之间形成低压缓冲区8a，后阀体11对应上腔室1a、前阀体12对应下腔室1b分别设有接口1c，使得上腔室1a连接大气，下腔室1b连接低压缓冲区8a；气体从排气流道43a排出后，进入低压缓冲区8a内，气体先在低压缓冲区8a中汇集，一小部分气体进入下腔室1b中，绝大部分气体向下游管道供应；通过设置低压缓冲区8a，从而多出了一个固定体积的存气空间，对供气和用气之间的不平衡提供了有效的缓冲作用；同时，通过上腔室1a连接大气，下腔室1b连接低压缓冲区8a，使得本实施例的调压器具有较低的启动压差，无需使用现有技术中的指挥器。
目前，现有技术的调压器的排气流道43a采用与进气流道2a相同的管道结构，气体在调压器调压过程中是按下进上出或上进下出的直线行程，因调压器的排气流道43a的气体最终会扩散到地下调压箱壳体8的低压缓冲区8a内，最后进入水平管道，故在采用现有技术调压器做直埋调压芯时，需要在地下调压箱壳体8内部增加导流装置，而本实施例将排气流道43a设置在下承架43的外周圆面，未采用现有技术调压器的排气流道43a与进气流道2a相同的管道结构，而是采用直接向地下调压箱壳体8的低压缓冲区8a扩散导流的形式，气体经过排气流道43a直接转变成向四周扩散的流态，减少了调压器的排气流道43a的气体向直埋调压系统缓冲区过渡的中间过程，更进一步减小空间占用的同时，更有效降低了流态变化引起的各种问题。
本实施例中，阀筒2的顶部具有刃口21，刃口21的直径从底部向顶部逐渐变大；设置刃口21，当阀筒2接触到阀口垫45时，即刃口21压紧在阀口垫45时有更小的接触面积，在力相等的情况下，有更大的压强，从而获得更好的压紧力。
如图1、图2和图5所示，检修盖板41、上承架42、下承、后阀体11、前阀体12和抽芯座13从上至下依次可拆卸连接；检修盖板41可拆卸设置在地下调压箱壳体8的顶部，阀口垫45可拆卸设置上承架42的底部，压垫44设置在所述阀口垫45和所述上承架42之间；各个零件模块化设计，便于整体拆装，方便对调压器进行维护；在维护时，只需要拧掉检修盖板41的紧固螺栓，即可轻松将上承架42、下承架43、阀口垫45和压垫44从低压缓冲区8a中抽出。
如图1-图3所示，消音环7可拆卸套设在下承架43上，消音环7实际上并非易损件，日常使用中不需要常规维护，但在经年使用后可能存在因杂质或气蚀作用造成的堵塞或损坏，因此，本实施例采用消音环7与下承架43可拆卸连接的方式。
如图1和图2所示，执行机构6通过弹性部件5与阀筒2连接，用于调节阀口开度大小；低压缓冲区8a的气压P2进入下腔室1b中，并对膜片组件3产生一个向上的推力；同时，弹性部件5对阀筒2产生一个向下的压力，当弹性部件5的压力大于气压的推力时，膜片组件3带动阀筒2向下运动，增大阀口开度，使得气体通过量上升；当弹性部件5的压力小于气压的推力时，膜片组件3带动阀筒2向上运动，减小阀口开度，使得气体通过量减少。
需要说明的是，弹簧片32具有一定的形变能力，从而使得膜片本体31受到气压向上的推力时向上运动，或受到弹性部件5向下的压力时向下运动。
具体的，执行机构6包括调节板61、锁帽62、调节杆63和销钉；调节板61与上承架42螺纹连接，且调节板61的中部设有多边形通孔61a；锁帽62转动设置在检修盖板41的顶部，调节杆63转动设置在检修盖板41上，其一端穿过检修盖板41与锁帽62转动连接，另一端呈多边形并穿过多边形通孔61a；锁帽62具有第一连接孔，调节杆63具有第二连接孔，且第一连接孔和第二连接孔的高度相同，当第一连接孔和第二连接孔对齐时，销钉插入第一连接孔和第二连接孔，使得锁帽62和调节杆63固定，转动锁帽62，使得调节杆63带动调节板61在上承架42内上下运动，从而改变弹性部件5对阀筒2的压力；当销钉从第一连接孔和第二连接孔上取出，锁帽62转动，由于锁帽62与调节杆63转动连接，因此，调节杆63不会随着锁帽62转动，对调节杆63起到保护的作用，避免因误碰导致调节杆63转动的情况发生。
本实施例中，多边形通孔61a为六角孔，如图9所示；调节杆63的另一端也为六边形。
本实施例中，弹性部件5优选为弹簧。
本实施例的工作原理为：
低压缓冲区8a的气压P2进入下腔室1b中，并对膜片组件3产生一个向上的推力，同时，弹性部件5对阀筒2产生一个向下的压力，当弹性部件5的压力大于气压的推力时，膜片组件3带动阀筒2向下运动，增大阀口开度，使得气体通过量上升；当弹性部件5的压力小于气压的推力时，膜片组件3带动阀筒2向上运动，减小阀口开度，使得气体通过量减少；同时，还可以根据执行机构6改变阀口开度。实施例2：
一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器的参数获取方法，包括以下步骤：
100、分别获取阀筒2向上的合力F1和阀筒2向下的合力F2，当F1=F2时，得到膜片组件3的有效受力面直径D；
200、根据膜片组件3的有效受力面直径D，得到调压器的最大阀口开度h。
具体的，步骤100中，获取阀筒2向上的合力F1的方法如下：
根据阀筒2外径d1与阀筒2内径d0之间的受力面积，得到向上的推力FP1；
根据膜片组件3有效受力面直径D与阀筒2外径d1之间的受力面积，得到向上的受力FP2；
根据FP1和FP2，得到合力F1；
步骤100中，获取阀筒2向下的合力F2的方法如下：
根据阀筒2刃口最大直径d与阀筒2内径d0之间的受力面积，得到向下的压力FP1＇；
测得弹性部件5的压缩量Δl，得到向下的压力FKX；
测得弹性部件5、阀筒2和膜片组件3的重量，得到重力G；
根据FP1＇、FKX和G，得到合力F2。
再具体的，步骤100中，计算膜片组件3的有效受力面直径D的公式如下：
步骤200中，计算调压器的最大阀口开度h的公式如下：
上述公式中，D为膜片组件3的有效受力面直径，P1为进气流道2a处的气压，P2为排气流道43a处的气压，d为阀筒2刃口最大直径，d1为阀筒2外径，k为弹簧系数，Δl为弹性部件5的压缩量，G为重力，AC为稳压精度等级，h为阀口开度，π为圆周率。
实施例3：
本实施例是对实施例2的进一步说明。
本实施例的直埋用直接作用式轴流抽芯调压器在工作的过程中，对弹性部件5、膜片组件3和阀筒2进行受力分析，找到阀筒2受到向上的合力F1和阀筒2受到向下的合力F2，详情请参照图6和图7。
其中，阀筒2受到向上的合力F1有进气流道2a气压P1作用在阀筒2底部的推力FP1、排气流道43a处气压P2作用在膜片组件3受力面上的推力FP2；阀筒2受到向下的合力F2有进气流道2a处的气压P1作用在阀筒2刃口最大直径处的推力FP1＇、弹性部件5对阀筒2的推力FKX和弹性部件5、阀筒2和膜片组件3的重力G。
根据阀筒2外径d1与阀筒2内径d0之间的受力面积，得到：
即阀筒2受到向上的推力FP1为：
根据膜片组件3有效受力面直径D与阀筒2外径d1之间的受力面积，得到：
即膜片组件3受到向上的推力FP2为：
根据阀筒2刃口最大直径d与阀筒2内径d0之间的受力面积，得到：
即阀筒2受到向下的推力FP1＇为：
测得弹性部件5的压缩量Δl，得到向下的压力FKX为：
当F1=F2时，阀筒2位于静止状态，可得：
-公式一
即-公式二
上述关系式中，D为膜片组件3的有效受力面直径，P1为进气流道2a处的气压，P2为排气流道43a处的气压，d为阀筒2刃口最大直径，d0为阀筒2内径，d1为阀筒2外径，k为弹簧系数，Δl为弹性部件5的压缩量，G为重力，h为阀口开度，π为圆周率。
根据公式二，可直观的计算出有效膜片组件3的受力面直径D，准确的计算省掉了大量反复测试和反复开模具制作膜片的过程和成本，是调压器数字化设计发展的基础。
需要说明的是，在研发埋地调压器时，首先能够主观确认的参数就是进气流道2a处的压力P1、排气流道43a处的压力P2和流量Q，这是需求参数，是调压器需要满足的参数，属于已知条件；而调压器本身需要设计的关键参数是：阀筒2刃口最大直径d、膜片组件3的有效受力面直径D，属于未知参数，需要通过设计进行确认的数据。
其中，阀筒2刃口最大直径d关系到调压器的流量供应水平，而膜片组件3的有效受力面直径D则是决定调压器能应用的排气流道处的压力P2的调节范围；阀筒2刃口最大直径d是可以通过通道面积进行估算的，而膜片组件3的有效受力面直径D则没有特定计算方法，同时没有准确的D值就无法确认调压器的排气流道43a处的压力水平；在传统调压器设计中，D值在不能准确计算的前提下，只能通过预设参数制作出橡胶膜片后进行反复测试和修正才能慢慢获得准确值，而橡胶膜片需要制作模具，反复重新定制必然造成成本增加；因此，通过本实施例的公式二，可以有效解决上述问题。
实施例4：
本实施例是对实施例3的进一步说明。
本实施例的直埋用直接作用式轴流抽芯调压器在启动后即进入降压和供气状态，随着供气需求增加，阀口开度逐渐增大，在阀口开度增大时，弹性部件5高度随之伸长；反之阀口开度减小时，弹性部件5高度随之缩短；调压器中的弹性部件5一直处于压缩状态故可产生推力，但其随阀口开度变化而引起的弹性部件5高度变化会影响弹性部件5推力值。
在调压器设计中，还有一个关键参数，即为调压器在稳压精度下可维持的最大阀口开度，这关系到调压器满足稳压精度的同时，还能满足预设的最大流量（阀口开度直接影响流量）；在调压器最大阀口开度时，弹性部件5伸长量最大，则弹性部件5推力最小，在其它参数不变的前提下，排气流道43a处的气压P2将随之减小，若此时P2减小的值超过稳压精度的比例则调压器稳压精度不达标，反之则为达标。
稳压精度下限对应的最小排气流道处的气压P2的值是：
此时调压器为全开状态，则弹性部件5伸长量为最大值，即压缩量Δl为最小值，本发明调压器阀口开度与弹性部件5伸长关系为正比，故当最大阀口开度为h时，弹性部件5当前压缩量为Δl-h。
稳压精度下限时排气流道43a处的气压P2与弹性部件5推力变化的关系为：
即-公式三
上述关系是中，D为膜片组件3的有效受力面直径，P1为进气流道2a处的气压，P2为排气流道43a处的气压，d为阀筒2刃口最大直径，d1为阀筒2外径，k为弹簧系数，Δl为弹性部件5的压缩量，G为重力，AC为稳压精度等级，h为阀口开度，π为圆周率
根据公式三可计算出在所需稳压精度下限时排气流道43a处的气压P2的最小的值的情况下，调压器可达到的最大阀口开度。
如图10的静特性曲线所示，调压器实际工作时排气流道处的气压P2是在一定的精度偏差范围内波动的，精度偏差的范围大小决定了调压器的稳压精度等级AC，如何在调压器设计时保证实际工作时的精度偏差范围是关键技术水平。
通过本发明的调压器的工作原理图可以看出，如图4所示，供气流量是随阀口开度增大而提高的，而阀口开度在发生变化时，弹性部件5会随阀筒2上下移动，当阀口开度增加时，阀筒2向下移动远离阀口垫45，此时弹性部件5上端固定不动，下端处于伸长状态，导致弹性部件5压缩量减小，则弹性部件5加载力变小；同时，膜片组件3下侧气压加载力为了保持与弹性部件5的加载力的平衡也会跟着变小，从而导致调压器排气流道43a处的气压P2减小；反之流量减小则阀口开度减小，阀筒2向上接近阀口垫45，弹性部件5上端仍然固定不动，而下端则随阀筒2向上移动，导致弹性部件5压缩量增加，则弹性部件5加载力变大，膜片组件3下侧气压加载力为了保持与弹性部件5加载力的平衡也会跟着变大，从而导致调压器排气流道43a处的P2增大，从而造成调压器出口压力的实际精度偏差。
为了让调压器获得更好的精度偏差，就需要准确获得阀口开度的极限值，即满足稳压精度等级条件下最大能获得的开度，此开度极限值正好是弹性部件5工作过程中压缩量变化的最大值，由此可见调压器稳压精度等级的水平与开度极限和弹性部件5加载力变化相关；弹性部件5刚度是其压缩量每变化1mm所产生的力的变化，知道最大阀口开度的值就能计算出弹性部件5总的加载力变化，就能通过膜片组件3的有效受力面直径D的加载面积计算出弹性部件5加载力变化值所造成的排气流道43a处的P2的变化值，即可计算出调压器的出口压力精度偏差。
因此，通过本实施例的公式三，可以在稳压精度等级AC设计值前提条件下，计算出阀口开度与弹性部件5压缩量变化值之间的对应关系，只需要适当调整阀口开度的值即可达到预设的稳压精度等级AC，大大节省了反复测试和制作样本所花费的时间和成本。
实施例5
本实施例是对实施例2和实施例4中的AC的详细解释，稳压精度等级AC引用自GB27790-2020《城镇燃气调压器》标准。
GB 27790-2020标准中调压器的静特性下曲线示例，如图9所示；其中，P2为排气流道处的压力，P2S为实测设定压力，AC为稳压精度等级，SG为关闭压力等级，Q为流量，Qmax,p1为P1下的最大流量，Qmin，p1为P1下的最小流量。
图10中，调压器的实测设定压力为P2s，它在设定完成后为不变的额定值，故在曲线中P2s随Q坐标方向是一条直线；然而调压器在工作时因机械结构的传动损失、反应速度、弹性部件压缩量变化、摩擦干预等等原因，实际的出口压力是波动的。
调压器处于关闭状态时，排气流道43a的压力最高，其值为P2s(1+SG/100)>P2s，此时流量为0；随着测试装置的出口阀门慢慢打开，调压器前P1逐渐向调压器后流动，流量Q随之逐渐增大，从图9中的曲线可看出P2随流量Q增大是呈下降趋势，直到流量Q最大时，P2出现更大幅下降。
在Qmin-Qmax之间的曲线段中，P2实际压力是在P2s上下浮动的，上偏差为P2s(1+AC/100)，下偏差为P2s(1-AC/100)；上、下偏差的绝对值越大则调压器精度越差，反之上、下偏差绝对值越小则调压器精度越高。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，包括：
调压器阀体，所述调压器阀体贯穿安装有可沿所述调压器阀体轴向滑动设置的阀筒，所述阀筒内形成进气流道，所述调压器阀体内安装有膜片组件，所述膜片组件套设于所述阀筒的外周并将所述调压器阀体分为上腔室和下腔室；所述上腔室和所述下腔室分别设有接口；
调压器本体，所述调压器本体具有周向扩散的排气流道，所述排气流道与进气流道连通；
其中，所述阀筒的滑动与所述调压器本体形成阀口开度；
执行机构，所述执行机构通过弹性部件与所述阀筒连接，用于调节所述阀口开度大小。
2.根据权利要求1所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，所述膜片组件包括：
膜片本体，所述膜片本体套设于所述阀筒的外周；
弹簧片，所述弹簧片与所述膜片本体和所述调压器阀体连接。
3.根据权利要求1所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，所述执行机构包括：
调节板，所述调节板与所述调压器本体螺纹连接，所述调节板设有多边形通孔，其底部通过弹性部件与所述阀筒连接；
锁帽，所述锁帽转动设置在所述调压器本体的顶部；
调节杆，所述调节杆转动设置在所述调压器本体上，其一端穿过所述调压器本体并与所述锁帽转动连接，另一端呈多边形并穿过所述多边形通孔；
其中，所述锁帽具有第一连接孔，所述调节杆具有第二连接孔；所述执行机构还包括销钉，当所述销钉插入所述第一连接孔和所述第二连接孔时，所述调节杆跟随所述锁帽转动。
4.根据权利要求1所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，所述调压器阀体包括从上自下依次可拆卸连接的后阀体、前阀体和抽芯座；所述接口分别设置在所述后阀体和所述前阀体上。
5.根据权利要求4所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，所述调压器本体包括从上至下依次连接的检修盖板、上承架和下承架，所述下承架具有周向扩散的排气流道，并与所述后阀体可拆卸连接；
所述调压器本体还包括阀口垫和压垫，所述阀口垫可拆卸设置在所述上承架的底部，所述压垫设置在所述阀口垫和所述上承架之间；
所述阀筒的滑动与所述阀口垫形成阀口开度。
6.根据权利要求5所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，还包括消音环，所述消音环套设在所述排气流道上。
7.根据权利要求1所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，还包括地下调压箱壳体，所述地下调压箱壳体与所述调压器阀体之间形成低压缓冲区；所述低压缓冲区通过所述接口与所述下腔室连通。
8.根据权利要求1所述的一种直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，所述阀筒的顶部具有刃口，其直径从底部向顶部逐渐变大。
9.一种参数获取方法，包括权利要求1-8任一项所述的直埋用直接作用式轴流抽芯调压器，其特征在于，还包括以下步骤：
分别获取阀筒向上的合力F1和阀筒向下的合力F2，当F1=F2时，得到膜片组件的有效受力面直径D；
根据膜片组件的有效受力面直径D，得到调压器的最大阀口开度h；
其中，获取阀筒向上的合力F1的方法如下：
根据阀筒外径d1与阀筒内径d0之间的受力面积，得到向上的推力FP1；
根据膜片组件有效受力面直径D与阀筒外径d1之间的受力面积，得到向上的受力FP2；
根据FP1和FP2，得到合力F1；
获取阀筒向下的合力F2的方法如下：
根据阀筒刃口最大直径d与阀筒内径d0之间的受力面积，得到向下的压力FP1＇；
测得弹性部件的压缩量Δl，得到向下的压力FKX；
测得弹性部件、阀筒和膜片组件的重量，得到重力G；
根据FP1＇、FKX和G，得到合力F2。
10.根据权利要求9所述的一种参数获取方法，其特征在于，计算膜片组件的有效受力面直径D的公式如下：
计算调压器的最大阀口开度h的公式如下：
上述公式中，D为膜片组件的有效受力面直径，P1为进气流道处的气压，P2为排气流道处的气压，d为阀筒刃口最大直径，d1为阀筒外径，k为弹簧系数，Δl为弹性部件的压缩量，G为重力，AC为稳压精度等级，h为阀口开度，π为圆周率。
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