双级氧气减压阀的改良
说明了双级氧气减压阀的性能及受力状况。综合了绷簧刚度和膜片形态及膜片无效面积对阀门流量的莫须有。阐述了阀门构造改良的步骤及动机。1、概述
双级氧气减压阀(型号YQJ11)的额外压力为15MPa,Ⅰ级入口压力3MPa,Ⅱ级入口压力0～1.6MPa可调。因为双级减压,保险牢靠,该阀积年来受到辽阔存户的欢送。然而其在公称压力116MPa时的100m3/h额外流量使不得满足日益停滞的生产须要,为此经过改良阀门构造普及了减压阀的流量。2、性能2.1、作业原理
双级氧气减压阀(图1)是一种容易的双级压力调节器。因为阀门下部受进气压力作用,阀门上部受出气压力作用,阀门上受到不失调的作使劲,故称背压式减压阀。该阀在原始状态时,进气缸在复位绷簧的作用下在于开放状态,输出和输入不通,输入口无气压输入。若顺时针缭绕调节螺丝,调压绷簧压缩,激发阀杆下移,进气缸门被翻开,在输入口有气压输入。若顺时针缭绕调节螺丝,调压绷簧抓紧,作用在膜片上的气压力大于绷簧力,进气缸鄙人部进气压力和复位绷簧的作用下随膜片向上挪动,气体流通面积缩小,减压作用增强,输入压力上升。该阀右侧是低压级,左侧是工业气压级。额外15MPa的气源压力p1从进气口通过铜粉末冶金滤网进入低压级减压阀,经减压后的入口压力p2调节到3MPa,低压级入口的气体又进入工业气压级减压阀,通过第二次减压后压力降为p3从入口输入,入口压力的调节规模为0～1.6MPa。
1.调节螺丝 2.调节绷簧 3.碟形膜片 4.阀杆 5.进气缸门 6.复位绷簧
图1 YQJ11双极氧气减压阀
2.2、受力综合
减压阀的受力综合如图2所示。阀在于失调状态时,力的失调方程为
F1+A0p2=A1p2+A0p1+F2(1)
式中p1、p2———输出、输入压力,MPa
A1———膜片无效面积,mm2
A2———阀瓣无效面积,mm2
F1———调压绷簧力,N
F2———复位绷簧力,N
图2 减压阀受力综合
那末阀的输出压力一成不变,输入流质变动△qv所对应的进气缸门开度稳定为△s,导致输入压力变动△p2,当达成新的失调状态时,力的失调方程为
式中k1———调压绷簧刚度,N/mm
k2———复弹绷簧刚度,N/mm
△s———阀门开度变迁量,mm
C———阀门开度与流量的对比关系
式(2)示意了减压阀的流量特点,它指出了改善流量特点有两种步骤。一是减小绷簧刚度之和,二是增大膜片的无效面积。
3、改良措施3.1、减小工业气压级减压器调压绷簧刚度
从式(2)看出减小绷簧刚度之和,能够普及减压阀的流量。YQJ11双级减压阀的低压级额外输出压力16MPa,输入压力3MPa,调压绷簧直径8mm、刚度750N/mm,绷簧载荷5620N。工业气压级的输出压力3MPa,输入压力1.6MPa,绷簧载荷2800N,仅为低压级绷簧载荷的1/2,可是选用的绷簧硬度却与低压级绷簧相反,复位绷簧的刚度也是相反为13.5N/mm。依据综合能够看到,工业气压级调压绷簧的刚度过硬,重大莫须有了双级减压阀的输入流量。为此,依据理论工况条件设计了相反直径和刚度的绷簧用来工业气压级减压阀,并将工业气压级的入口压力分为0～0.6MPa、0.6～1.0MPa和1.0～1.6MPa三身材衔,依据相反的压力级设计相反的调压绷簧,压力高的绷簧硬,压力低的绷簧软。通过测试,入口压力低时输入流量显然普及(表1)。随着绷簧尺寸的改观,阀门型号改为YQJ11A、YQJ11B和YQJ11C。
表1 双级减压阀大气流量测试
3.2、调整膜片形态
从式(2)看出,膜片的无效面积A1越大,减压阀的流量也就越大。通过重复的测试和钻研确定,碟形膜片的无效面积比平膜片小(表2、表3)。但原有的低压减压阀采纳无效面积小的碟形膜片,是为了满足入口压力高和构造紧凑的务求,那样能力在入口压力高的状况下减小曲节绷簧的载荷,也就减小了调节绷簧的构造尺寸和减压阀的构造尺寸。
表2 YQJ11B型δ014膜片无效面积表3 YQJ11C型δ0125膜片无效面积
减压阀的入口通径Dn与活门通径Dz的正当比值关于大气介质为0.6,即减压阀的入口通流面积An与活门通流面积Az的正当比值为2.78。YQJ11工业气压级减压器Dz=7,Dn=8,(An/Az)=1.6(活门通道中顶杆直径3mm),An/Az小于2.78。YQJ11B输入压力降到了1.0MPa,在确认出气口强度容许的状况下,将出气口的通径由8mm增大到10mm,An/Az由1.6增大到2.5,这项改良,进一步普及了阀门输入流量。4、煞笔
输入流量是减压阀的一个不足道参数,在满足输入压力的前提下,无须尽可能的普及输入流量,以最大水平的满足用户须要。经过对YQJ11型减压阀设计正当的绷簧,减小曲压绷簧的刚度、运用适合的膜片,加大膜片无效面积,加大入口通径等措施,普及了减压阀的输入流量,改善了减压阀的流量特点,扩充了减压阀的运用规模。
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