减压阀的工作原理及选用

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1、减压阀的工作原理及选用一、减压阀的工作原理 直 动 式 减 压 阀 图 141a 所 示 为 直 动 式 带 溢 流 阀 的 减 压 阀 (简 称 溢 流 减 压 阀 )的 结 构 图 。 压 力 为 P1 的 压 缩 空 气 ， 由 左 端 输 入 经 阀 口 10 节 流 后 ， 压 力 降 为 P2 输 出 。P2 的 大 小 可 由 调 压 弹 簧 2、 3 进 行 调 节 。 顺 时 针 旋 转 旋 钮 1， 压 缩 弹 簧 2、 3 及 膜片 5 使 阀 芯 8 下 移 ， 增 大 阀 口 10 的 开 度 使 P2 增 大 。 若 反 时 针 旋 转 旋 钮 1， 阀 口10 的

2、 开 度 减 小 ， P2 随 之 减 小 。 若 P1 瞬 时 升 高 ， P2 将 随 之 升 高 ， 使 膜 片 气 室 6 内 压 力 升 高 ， 在 膜 片 5 上产 生 的 推 力 相 应 增 大 ， 此 推 力 破 坏 了 原 来 力 的 平 衡 ， 使 膜 片 5 向 上 移 动 ， 有 少 部分 气 流 经 溢 流 孔 12、 排 气 孔 11 排 出 。 在 膜 片 上 移 的 同 时 ， 因 复 位 弹 簧 9 的 作 用 ，使 阀 芯 8 也 向 上 移 动 ， 关 小 进 气 阀 口 10， 节 流 作 用 加 大 ， 使 输 出 压 力 下 降 ， 直 至达 到 新

3、 的 平 衡 为 止 ， 输 出 压 力 基 本 又 回 到 原 来 值 。 若 输 入 压 力 瞬 时 下 降 ， 输 出 压 力也 下 降 、 膜 片 5 下 移 ， 阀 芯 8 随 之 下 移 ， 进 气 阀 口 10 开 大 ， 节 流 作 用 减 小 ， 使输 出 压 力 也 基 本 回 到 原 来 值 。 逆 时 针 旋 转 旋 钮 1。 使 调 节 弹 簧 2、 3 放 松 ， 气 体作 用 在 膜 片 5 上 的 推 力 大 于 调 压 弹 簧 的 作 用 力 ， 膜 片 向 上 曲 ， 靠 复 位 弹 簧 的 作 用 关闭 进 气 阀 口 10。 再 旋 转 旋 钮 1， 进

4、 气 阀 芯 8 的 顶 端 与 溢 流 阀 座 4 将 脱 开 ， 膜 片 气室 6 中 的 压 缩 空 气 便 经 溢 流 孔 12、 排 气 孔 11 排 出 ， 使 阀 处 于 无 输 出 状 态 。 总 之 ， 溢 流 减 压 阀 是 靠 进 气 口 的 节 流 作 用 减 压 ， 靠 膜 片 上 力 的 平 衡 作 用 和 溢 流孔 的 溢 流 作 用 稳 压 ； 调 节 弹 簧 即 可 使 输 出 压 力 在 一 定 范 围 内 改 变 。 为 防 止 以 上 溢 流式 减 压 阀 徘 出 少 量 气 体 对 周 围 环 境 的 污 染 ， 可 采 用 不 带 溢 流 阀 的 减

5、 压 阀 (即 普 通减 压 阀 )， 其 符 号 如 图 141c 所 示 。 先 导 式 减 压 阀当 减 压 阀 的 输 出 压 力 较 高 或 通 径 较 大 时 ， 用 调 压 弹 簧 直 接 调 压 ， 则 弹 簧 刚 度 必然 过 大 ， 流 量 变 化 时 ， 输 出 压 力 波 动 较 大 ， 阀 的 结 构 尺 寸 也 将 增 大 。 为 了 克 服 这 些缺 点 ， 可 采 用 先 导 式 减 压 阀 。 先 导 式 减 压 阀 的 工 作 原 理 与 直 动 式 的 基 本 相 同 。 先 导式 减 压 阀 所 用 的 调 压 气 体 ， 是 由 小 型 的 直 动 式

6、 减 压 阀 供 给 的 。 若 把 小 型 直 动 式 减 压阀 装 在 阀 体 内 部 ， 则 称 为 内 部 先 导 式 减 压 阀 ； 若 将 小 型 直 动 式 减 压 阀 装 在 主 阀 体 外部 ， 则 称 为 外 部 先 导 式 减 压 阀 。 图 142 所 示 为 内 部 先 导 式 减 压 阀 的 结 构 图 ，与 直 动 式 减 压 阀 相 比 ， 该 阀 增 加 了 由 喷 嘴 4、 挡 板 3、 固 定 节 流 孔 9 及 气 室 B 所组 成 的 喷 嘴 挡 板 放 大 环 节 。 当 喷 嘴 与 挡 板 之 间 的 距 离 发 生 微 小 变 化 时 ， 就 会

7、 使B 室 中 的 压 力 发 生 根 明 显 的 变 化 ， 从 而 引 起 膜 片 10 有 较 大 的 位 移 ， 去 控 制 阀 芯6 的 上 下 移 动 ， 使 进 气 阀 口 8 开 大 或 关 小 、 提 高 了 对 阀 芯 控 制 的 灵 敏 度 ， 即 提 高 了稳 压 精 度 。 图 143 所 示 为 外 部 先 导 式 减 压 阀 的 主 阀 ， 其 工 作 原 理 与 直 动 式 相 同 。 在 主 阀体 外 部 还 有 一 个 小 型 直 动 式 减 压 阀 (图 中 末 示 出 )， 由 它 来 控 制 主 阀 。 此 类 阀 适 于通 径 在 20mm 以 上

8、， 远 距 离 (30m 以 内 )、 高 处 、 危 险 处 、 调 压 困 难 的 场 合 。 定 值 器 定 值 器 是 一 种 高 精 度 的 减 压 阀 ， 主 要 用 于 压 力 定 值 。 目 前 有 两 种 压 力 规 格 的 定值 器 ： 其 气 源 压 力 分 别 为 0 14MPa 和 0 35MPa， 输 出 压 力 范 围 分 别 为 00 1MPa 和 0 一 0 25MPa。 其 输 出 压 力 波 动 不 大 于 最 大 输 出 压 力 的 1 ， 常 用 于需 要 供 给 精 确 气 源 压 力 和 信 号 压 力 的 场 合 ， 如 气 动 实 验 设 备

9、、 气 动 自 动 装 置 等 。 图 144 所 示 为 定 值 器 的 工 作 原 理 图 。 它 由 三 部 分 组 成 ： 1 是 直 动 式 减 压 阀的 主 闭 部 分 ； 2 是 恒 压 降 装 置 ， 相 当 于 一 定 差 减 压 阀 。 主 要 作 用 是 使 喷 嘴 得 到 稳 定气 源 流 量 ； 3 是 喷 嘴 挡 板 装 置 和 调 压 部 分 ， 起 调 压 和 压 力 放 大 作 用 ， 利 用 被 它 放 大了 的 气 压 去 控 制 主 阀 部 分 。 由 于 定 值 器 具 有 调 定 、 比 较 和 放 大 的 功 能 ， 因 而 稳 压 精 度 高 。

10、 定 值 器 处 于 非 工 作 状 态 时 ， 由 气 源 输 入 的 压 缩 空 气 经 过 滤 器 1 过 滤 后 进 入A 室 和 正 室 。 主 阀 芯 19 在 弹 簧 20 和 气 源 压 力 作 用 下 压 在 阀 座 上 ， 使 A 室 与 B室 断 开 。 进 入 A 室 的 气 流 经 由 阀 口 (又 称 为 活 门 )12 至 F 室 ， 再 通 过 恒 节 流 孔 13降 压 后 ， 分 别 进 入 G 室 和 D 室 。 由 于 这 时 尚 未 对 膜 片 8 加 力 ， 挡 板 5 与 喷 嘴 4之 间 的 间 距 较 大 ， 气 体 从 喷 嘴 4 流 出 时

11、 的 气 流 阻 力 较 小 ， G 室 及 D 室 的 气 压 较 低 ，膜 片 3 及 15 保 持 原 始 位 置 。 进 入 只 室 的 微 量 气 体 主 要 经 B 室 通 过 阀 口 2 从 排 气口 排 出 ； 另 有 一 部 分 从 输 出 口 排 空 。 此 时 输 出 口 无 气 流 输 出 ， 由 喷 嘴 流 出 而 排 空 微量 气 体 是 维 持 喷 嘴 挡 板 装 置 工 作 所 必 须 的 ， 因 其 为 无 功 耗 气 量 ， 所 以 希 望 其 耗 量 越小 越 好 。 定 值 器 处 于 工 作 状 态 时 ， 转 动 手 柄 7， 压 下 弹 簧 6 并

12、 推 动 膜 片 8 连 同 挡 板5 一 同 下 移 、 挡 板 5 与 喷 嘴 4 的 间 距 缩 小 ， 气 流 阻 力 增 加 ， 使 G 室 和 D 室 的 气 压升 高 。 膜 片 16 在 D 室 气 压 的 作 用 下 下 移 ， 将 阀 口 2 关 闭 ， 并 向 下 推 动 主 阀 芯19， 打 开 阀 口 ， 压 缩 空 气 经 B 室 和 H 室 由 输 出 口 输 出 。 与 此 同 时 ， H 室 压 力 上 升并 反 馈 到 膜 片 8 上 ， 当 膜 片 8 所 受 反 馈 作 用 力 与 弹 簧 力 平 衡 时 ， 定 值 器 便 输 出 一 定压 力 的 气

13、 体 。 当 输 入 压 力 波 动 时 ， 如 压 力 上 升 ， B 室 和 H 室 气 压 瞬 时 增 高 、 使膜 片 8 上 移 ， 导 致 挡 板 5 与 喷 嘴 4 之 间 的 间 距 加 大 ， G 室 和 D 室 的 气 压 下 降 。 由于 B 室 压 力 增 高 ， D 室 压 力 下 降 ， 膜 片 15 在 压 差 的 作 用 下 向 上 移 动 ， 使 主 阀 口 减小 ， 输 出 压 力 下 降 ， 直 到 稳 定 到 调 定 压 力 上 。 此 外 ， 在 输 入 压 力 上 升 时 ， E 室 压力 和 F 室 瞬 时 压 力 也 上 升 ， 膜 片 3 在

14、上 下 差 压 的 作 用 下 上 移 ， 关 小 稳 压 阀 口12。 由 于 节 流 作 用 加 强 ， F 室 气 压 下 降 ， 始 终 保 持 节 流 孔 13 的 前 后 压 差 恒 定 ，故 通 过 节 流 孔 13 的 气 体 流 量 不 变 ， 使 喷 嘴 挡 板 的 灵 敏 度 得 到 提 高 。 当 输 入 压 力 降低 时 ， B 室 和 H 室 的 压 力 瞬 时 下 降 ， 膜 片 8 连 同 挡 板 5 由 于 受 力 平 衡 破 坏 而 下 移 ，喷 嘴 4 与 挡 板 5 间 间 距 减 小 ， G 室 和 D 室 压 力 上 升 ， 膜 片 3 和 15 下

15、 移 。 膜 片 15下 移 使 主 阀 口 开 度 加 大 ， 使 B 室 及 H 室 气 压 回 升 ， 直 到 与 调 定 压 力 平 衡 为 止 。 而膜 片 3 下 移 ， 使 稳 压 口 12 开 大 ， F 室 气 压 上 升 ， 始 终 保 持 恒 节 流 孔 13 前 后 压 差恒 定 。 同 理 ， 当 输 出 压 力 波 动 时 ， 将 与 输 入 压 力 波 动 时 得 到 同 样 的 调 节 。 由 于 定 值 器 利 用 输 出 压 力 的 反 馈 作 用 和 喷 嘴 挡 板 的 放 大 作 用 控 制 主 阀 ， 使 其 能对 较 小 的 压 力 变 化 作 出

16、反 应 ， 从 而 使 输 出 压 力 得 到 及 时 调 节 ， 保 持 出 口 压 力 基 本 稳定 ， 即 定 值 稳 压 精 度 较 高 。二 、 减 压 阀 的 基 本 性 能 (1) 调 压 范 围 ： 它 是 指 减 压 阀 输 出 压 力 P2 的 可 调 范 围 ， 在 此 范 围 内 要 求 达到 规 定 的 精 度 。 调 压 范 围 主 要 与 调 压 弹 簧 的 刚 度 有 关 。 (2) 压 力 特 性 ： 它 是 指 流 量 g 为 定 值 时 ， 因 输 入 压 力 波 动 而 引 起 输 出 压 力 波动 的 特 性 。 输 出 压 力 波 动 越 小 ， 减 压 阀 的 特 性 越 好 。 输 出 压 力 必 须 低 于 输 入 压 力 定 值 才 基 本 上 不 随 输 入 压 力 变 化 而 变 化 。 (3) 流 量 特 性 ： 它 是 指 输 入 压 力 定 时 ， 输 出 压 力 随 输 出 流 量 g 的 变 化 而