可調(diào)式薄膜水用減壓閥工作原理

一、靜壓減壓工作原理

可調(diào)式薄膜水用減壓閥構(gòu)造如圖1示，當(dāng)下游不用水(Q=0) 時(shí)，減壓閥處于靜壓狀態(tài)，其中心閥瓣活動(dòng)體受力為：

彈簧對(duì)隔膜的作用力: Fs↓

出口壓強(qiáng)P2作用在隔膜上的作用力：F2=P2.S2↑

出口壓強(qiáng)P2作用在閥瓣上的作用力：F3=P2.S1↑

進(jìn)口壓強(qiáng)P1作用在閥瓣上的作用力：F1=P1.S1↓

閥口周邊對(duì)閥瓣的反作用力: N(下降，開(kāi)啟后N變?yōu)?/span>0)

列平衡方程: F2+F3=Fs+N+F1 即: P2(S2+S1) =Fs+N+P1.S1

方程中，S1、S2為常數(shù)，Fs調(diào)定后也為一定數(shù)。因此在可調(diào)式薄膜水用減壓閥關(guān)閉前，當(dāng)上游壓強(qiáng)P1處于某一定值，隨著下游P2增加到設(shè)定值(此值可通過(guò)彈簧預(yù)先調(diào)定)時(shí)，閥瓣與閥口接觸。將產(chǎn)生N力(N大小以保證閥口關(guān)閉為限)時(shí)，使閥口保持關(guān)閉狀態(tài)；反之當(dāng) P2降低時(shí)，因水力作用，閥口自動(dòng)打開(kāi)，從而保證下游P2不受上游P1影響，而維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力值。只要正確選定S2和S1，并調(diào)定Fs，即可確定P2值的大小及其與P1的關(guān)系，這就是所謂的減靜壓原理。

從上述的工作原理看，通常所說(shuō)的“減靜壓”從嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)是不準(zhǔn)確的，因?yàn)?/span>“減”字含有能量損失之意，而在上述靜止?fàn)顟B(tài)下并無(wú)能量損失。因此，實(shí)際上這種減壓閥減靜壓是利用水力平衡原理使可調(diào)式薄膜水用減壓閥處于關(guān)閉狀態(tài)來(lái)隔斷上下游聯(lián)系并維持(或控制)一個(gè)較低的、穩(wěn)定的下游壓力值，而不同于比例式減壓閥由閥門(mén)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定其減靜壓的比例。

二、動(dòng)壓減壓工作原理

由靜壓狀態(tài)列平衡方程：P2(S2+S1) =F2+N+P1. S1

知：當(dāng)下游用水Q＞0 時(shí)，下游壓力P2將下降，而上游P1仍為一定數(shù)，因此Ｎ將減少至消失，減壓閥開(kāi)啟，由此得到動(dòng)態(tài)減壓狀態(tài)下的力平衡(積分)方程(假定P1與P2分界線仍為閥口圓周)：

P2(S2+S1)=Fs+P1. S1 .S1↑.S1↓.S1

在此狀況下，取上游水流斷面A1-A1和下游水流斷面A2-A2 列出能量方程：H1+P1/Y+V12 /2g=H2+P2/Y+V22/2g+∑h

上式中：H1=H2，V1=V2 此入、出口流速≤閥口流速

從圖2可以看出，在減壓閥開(kāi)啟狀態(tài)下，可調(diào)式薄膜水用減壓閥的壓力損失主要是在閥口過(guò)流斷面處，水流通過(guò)閥口從圓周縫隙向外流，產(chǎn)生了能量的損失。減壓閥所減的壓力即是水流通過(guò)減壓閥口所造成的能量損失。因此，動(dòng)壓減壓原理是使水用減壓閥處于一個(gè)能量損失過(guò)流件的狀態(tài)。對(duì)減壓閥而言，該縫隙是自動(dòng)可調(diào)的，不像減壓孔板那樣(孔口固定不變)，這也是可調(diào)式減壓閥的可調(diào)之處，也是在使用減壓閥時(shí)，設(shè)定的閥前、閥后壓力并不可過(guò)大的原因。

三、閥后壓力P2隨閥前壓力P1變化關(guān)系

由動(dòng)壓減壓平衡方程式：P2(S2+S1) =Fs+P1.S1

得：P2=S1/(S1+S2).P1+Fs/(S1+S2)

因：Fs=kx

式中：k-彈簧彈性模量

x-彈簧的位移

故: P2=S1/(S1+S2).P1+kx/(S1+S2)

兩邊取微分:△P2=S1/(S1+S2)△P1+k/(S1+S2)△x

∵P1、P2變化△P1、△P2時(shí)，△x 很小

∵S2≥S1 ∴值很小，實(shí)際上大約為8%。即△P2＝△P1×8%

即閥前P1變化△P1后，閥后P2的變化只有0. 08△P1。

由此可見(jiàn)：閥前壓力P1變化對(duì)閥后壓力P2影響很小，穩(wěn)壓效果明顯，可調(diào)式薄膜水用減壓閥實(shí)際上又起到了穩(wěn)壓閥的作用。