減壓閥的工作原理及選用

    直動(dòng)式減壓閥

    圖14—1a所示為直動(dòng)式帶溢流閥的減壓閥簡(jiǎn)稱(chēng)溢流減壓閥的結構圖。

    壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經(jīng)閥口10節流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由調壓彈簧2、3進(jìn)行調節。順時(shí)針旋轉旋鈕1，壓縮彈簧2、3及膜片5使閥芯8下移，增大閥口10的開(kāi)度使P2增大。若反時(shí)針旋轉旋鈕1，閥口10的開(kāi)度減小，P2隨之減小。

    若P1瞬時(shí)升高，P2將隨之升高，使膜片氣室6內壓力升高，在膜片5上產(chǎn)生的推力相應增大，此推力破壞了原來(lái)力的平衡，使膜片5向上移動(dòng)，有少部分氣流經(jīng)溢流孔12、排氣孔11排出。在膜片上移的同時(shí)，因復位彈簧9的作用，使閥芯8也向上移動(dòng)，關(guān)小進(jìn)氣閥口10，節流作用加大，使輸出壓力下降，直至達到新的平衡為止，輸出壓力基本又回到原來(lái)值。若輸入壓力瞬時(shí)下降，輸出壓力也下降、膜片5下移，閥芯8隨之下移，進(jìn)氣閥口10開(kāi)大，節流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來(lái)值。 逆時(shí)針旋轉旋鈕1。使調節彈簧2、3放松，氣體作用在膜片5上的推力大于調壓彈簧的作用力，膜片向上曲，靠復位彈簧的作用關(guān)閉進(jìn)氣閥口10。再旋轉旋鈕1，進(jìn)氣閥芯8的頂端與溢流閥座4將脫開(kāi)，膜片氣室6中的壓縮空氣便經(jīng)溢流孔12、排氣孔11排出，使閥處于無(wú)輸出狀態(tài)。

    總之，溢流減壓閥是靠進(jìn)氣口的節流作用減壓，靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用穩壓；調節彈簧即可使輸出壓力在一定范圍內改變。為防止以上溢流式減壓閥徘出少量氣體對周?chē)h(huán)境的污染，可采用不帶溢流閥的減壓閥即普通減壓閥，其符號如圖14—1c所示。

    先導式減壓閥

    當減壓閥的輸出壓力較高或通徑較大時(shí)，用調壓彈簧直接調壓，則彈簧剛度必然過(guò)大，流量變化時(shí)，輸出壓力波動(dòng)較大，閥的結構尺寸也將增大。為了克服這些缺點(diǎn)，可采用先導式減壓閥。先導式減壓閥的工作原理與直動(dòng)式的基本相同。先導式減壓閥所用的調壓氣體，是由小型的直動(dòng)式減壓閥供給的。若把小型直動(dòng)式減壓閥裝在閥體內部，則稱(chēng)為內部先導式減壓閥；若將小型直動(dòng)式減壓閥裝在主閥體外部，則稱(chēng)為外部先導式減壓閥。  圖14—2所示為內部先導式減壓閥的結構圖，與直動(dòng)式減壓閥相比，該閥增加了由噴嘴4、擋板3、固定節流孔9及氣室B所組成的噴嘴擋板放大環(huán)節。當噴嘴與擋板之間的距離發(fā)生微小變化時(shí)，就會(huì )使B室中的壓力發(fā)生根明顯的變化，從而引起膜片10有較大的位移，去控制閥芯6的上下移動(dòng)，使進(jìn)氣閥口8開(kāi)大或關(guān)小、提高了對閥芯控制的靈敏度，即提高了穩壓精度。

    圖14—3所示為外部先導式減壓閥的主閥，其工作原理與直動(dòng)式相同。在主閥體外部還有一個(gè)小型直動(dòng)式減壓閥圖中末示出，由它來(lái)控制主閥。此類(lèi)閥適于通徑在20mm以上，遠距離30m以?xún)取⒏咛帯⑽ｋU處、調壓困難的場(chǎng)合。 

    定值器 

    定值器是一種高精度的減壓閥，主要用于壓力定值。目前有兩種壓力規格的定值器：其氣源壓力分別為0．14MPa和0．35MPa，輸出壓力范圍分別為0—0．1MPa和0一0．25MPa。其輸出壓力波動(dòng)不大于zui大輸出壓力的1％，常用于需要供給氣源壓力和信號壓力的場(chǎng)合，如氣動(dòng)實(shí)驗設備、氣動(dòng)自動(dòng)裝置等。

    圖14—4所示為定值器的工作原理圖。它由三部分組成：1是直動(dòng)式減壓閥的主閉部分；2是恒壓降裝置，相當于一定差減壓閥。主要作用是使噴嘴得到穩定氣源流量；3是噴嘴擋板裝置和調壓部分，起調壓和壓力放大作用，利用被它放大了的氣壓去控制主閥部分。

    由于定值器具有調定、比較和放大的功能，因而穩壓精度高。 

    定值器處于非工作狀態(tài)時(shí)，由氣源輸入的壓縮空氣經(jīng)過(guò)濾器濾后進(jìn)入A室和正室。主閥芯19在彈簧20和氣源壓力作用下壓在閥座上，使A室與B室斷開(kāi)。進(jìn)入A室的氣流經(jīng)由閥口又稱(chēng)為活門(mén)12至F室，再通過(guò)恒節流孔13降壓后，分別進(jìn)入G室和D室。由于這時(shí)尚未對膜片8加力，擋板5與噴嘴4之間的間距較大，氣體從噴嘴4流出時(shí)的氣流阻力較小，G室及D室的氣壓較低，膜片3及15保持原始位置。進(jìn)入只室的微量氣體主要經(jīng)B室通過(guò)閥口2從排氣口排出；另有一部分從輸出口排空。此時(shí)輸出口無(wú)氣流輸出，由噴嘴流出而排空微量氣體是維持噴嘴擋板裝置工作所必須的，因其為無(wú)功耗氣量，所以希望其耗量越小越好。

    定值器處于工作狀態(tài)時(shí)，轉動(dòng)手柄7，壓下彈簧6并推動(dòng)膜片8連同擋板5一同下移、擋板5與噴嘴4的間距縮小，氣流阻力增加，使G室和D室的氣壓升高。膜片16在D室氣壓的作用下下移，將閥口2關(guān)閉，并向下推動(dòng)主閥芯19，打開(kāi)閥口，壓縮空氣經(jīng)B室和H室由輸出口輸出。與此同時(shí)，H室壓力上升并反饋到膜片8上，當膜片8所受反饋作用力與彈簧力平衡時(shí)，定值器便輸出一定壓力的氣體。 當輸入壓力波動(dòng)時(shí)，如壓力上升，B室和H室氣壓瞬時(shí)增高、使膜片8上移，導致?lián)醢?與噴嘴4之間的間距加大，G室和D室的氣壓下降。由于B室壓力增高，D室壓力下降，膜片15在壓差的作用下向上移動(dòng)，使主閥口減小，輸出壓力下降，直到穩定到調定壓力上。此外，在輸入壓力上升時(shí)，E室壓力和F室瞬時(shí)壓力也上升，膜片3在上下差壓的作用下上移，關(guān)小穩壓閥口12。由于節流作用加強，F室氣壓下降，始終保持節流孔13的前后壓差恒定，故通過(guò)節流孔13的氣體流量不變，使噴嘴擋板的靈敏度得到提高。當輸入壓力降低時(shí)，B室和H室的壓力瞬時(shí)下降，膜片8連同擋板5由于受力平衡破壞而下移，噴嘴4與擋板5間間距減小，G室和D室壓力上升，膜片3和15下移。膜片15下移使主閥口開(kāi)度加大，使B室及H室氣壓回升，直到與調定壓力平衡為止。而膜片3下移，使穩壓口12開(kāi)大，F室氣壓上升，始終保持恒節流孔13前后壓差恒定。同理，當輸出壓力波動(dòng)時(shí)，將與輸入壓力波動(dòng)時(shí)得到同樣的調節。

    由于定值器利用輸出壓力的反饋作用和噴嘴擋板的放大作用控制主閥，使其能對較小的壓力變化作出反應，從而使輸出壓力得到及時(shí)調節，保持出口壓力基本穩定，即定值穩壓精度較高。

    二、減壓閥的基本性能 

    1 調壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力P2的可調范圍，在此范圍內要求達到規定的精度。調壓范圍主要與調壓彈簧的剛度有關(guān)。 

    2 壓力特性：它是指流量g為定值時(shí)，因輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)的特性。輸出壓力波動(dòng)越小，減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。

    3 流量特性：它是指輸入壓力—定時(shí)，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發(fā)生變化時(shí)，輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低，它隨輸出流量的變化波動(dòng)就越小。

    三、減壓閥的選用

    根據使用要求選定減壓閥的類(lèi)型和調壓精度，再根據所需zui大輸出流量選擇其通徑。決定閥的氣源壓力時(shí)，應使其大于zui高輸出壓力0．1MPa。減壓閥一般安裝在分水濾氣器之后，油霧器或定值器之前，并注意不要將其進(jìn)、出口接反；閥不用時(shí)應把旋鈕放松，以免膜片經(jīng)常受壓變形而影響其性能。