雙級氧氣減壓閥的改良
說明了雙級氧氣減壓閥的性能及受力狀況。綜合了繃簧剛度和膜片形態及膜片無效面積對閥門流量的莫須有。闡述了閥門構造改良的步驟及動機。1、概述
雙級氧氣減壓閥(型號YQJ11)的額外壓力為15MPa,Ⅰ級入口壓力3MPa,Ⅱ級入口壓力0～1.6MPa可調。因為雙級減壓,保險牢靠,該閥積年來受到遼闊存戶的歡送。然而其在公稱壓力116MPa時的100m3/h額外流量使不得滿足日益停滯的生產須要,為此經過改良閥門構造普及了減壓閥的流量。2、性能2.1、作業原理
雙級氧氣減壓閥(圖1)是一種容易的雙級壓力調節器。因為閥門下部受進氣壓力作用,閥門上部受出氣壓力作用,閥門上受到不失調的作使勁,故稱背壓式減壓閥。該閥在原始狀態時,進氣缸在復位繃簧的作用下在于開放狀態,輸出和輸入不通,輸入口無氣壓輸入。若順時針繚繞調節螺絲,調壓繃簧壓縮,激發閥桿下移,進氣缸門被翻開,在輸入口有氣壓輸入。若順時針繚繞調節螺絲,調壓繃簧抓緊,作用在膜片上的氣壓力大于繃簧力,進氣缸鄙人部進氣壓力和復位繃簧的作用下隨膜片向上挪動,氣體流通面積縮小,減壓作用增強,輸入壓力上升。該閥右側是低壓級,左側是工業氣壓級。額外15MPa的氣源壓力p1從進氣口通過銅粉末冶金濾網進入低壓級減壓閥,經減壓后的入口壓力p2調節到3MPa,低壓級入口的氣體又進入工業氣壓級減壓閥,通過第二次減壓后壓力降為p3從入口輸入,入口壓力的調節規模為0～1.6MPa。
1.調節螺絲 2.調節繃簧 3.碟形膜片 4.閥桿 5.進氣缸門 6.復位繃簧
圖1 YQJ11雙極氧氣減壓閥
2.2、受力綜合
減壓閥的受力綜合如圖2所示。閥在于失調狀態時,力的失調方程為
F1+A0p2=A1p2+A0p1+F2(1)
式中p1、p2———輸出、輸入壓力,MPa
A1———膜片無效面積,mm2
A2———閥瓣無效面積,mm2
F1———調壓繃簧力,N
F2———復位繃簧力,N
圖2 減壓閥受力綜合
那末閥的輸出壓力一成不變,輸入流質變動△qv所對應的進氣缸門開度穩定為△s,導致輸入壓力變動△p2,當達成新的失調狀態時,力的失調方程為
式中k1———調壓繃簧剛度,N/mm
k2———復彈繃簧剛度,N/mm
△s———閥門開度變遷量,mm
C———閥門開度與流量的對比關系
式(2)示意了減壓閥的流量特點,它指出了改善流量特點有兩種步驟。一是減小繃簧剛度之和,二是增大膜片的無效面積。
3、改良措施3.1、減小工業氣壓級減壓器調壓繃簧剛度
從式(2)看出減小繃簧剛度之和,能夠普及減壓閥的流量。YQJ11雙級減壓閥的低壓級額外輸出壓力16MPa,輸入壓力3MPa,調壓繃簧直徑8mm、剛度750N/mm,繃簧載荷5620N。工業氣壓級的輸出壓力3MPa,輸入壓力1.6MPa,繃簧載荷2800N,僅為低壓級繃簧載荷的1/2,可是選用的繃簧硬度卻與低壓級繃簧相反,復位繃簧的剛度也是相反為13.5N/mm。依據綜合能夠看到,工業氣壓級調壓繃簧的剛度過硬,重大莫須有了雙級減壓閥的輸入流量。為此,依據理論工況條件設計了相反直徑和剛度的繃簧用來工業氣壓級減壓閥,并將工業氣壓級的入口壓力分為0～0.6MPa、0.6～1.0MPa和1.0～1.6MPa三身材銜,依據相反的壓力級設計相反的調壓繃簧,壓力高的繃簧硬,壓力低的繃簧軟。通過測試,入口壓力低時輸入流量顯然普及(表1)。隨著繃簧尺寸的改觀,閥門型號改為YQJ11A、YQJ11B和YQJ11C。
表1 雙級減壓閥大氣流量測試
3.2、調整膜片形態
從式(2)看出,膜片的無效面積A1越大,減壓閥的流量也就越大。通過重復的測試和鉆研確定,碟形膜片的無效面積比平膜片小(表2、表3)。但原有的低壓減壓閥采納無效面積小的碟形膜片,是為了滿足入口壓力高和構造緊湊的務求,那樣能力在入口壓力高的狀況下減小曲節繃簧的載荷,也就減小了調節繃簧的構造尺寸和減壓閥的構造尺寸。
表2 YQJ11B型δ014膜片無效面積表3 YQJ11C型δ0125膜片無效面積
減壓閥的入口通徑Dn與活門通徑Dz的正當比值關于大氣介質為0.6,即減壓閥的入口通流面積An與活門通流面積Az的正當比值為2.78。YQJ11工業氣壓級減壓器Dz=7,Dn=8,(An/Az)=1.6(活門通道中頂桿直徑3mm),An/Az小于2.78。YQJ11B輸入壓力降到了1.0MPa,在確認出氣口強度容許的狀況下,將出氣口的通徑由8mm增大到10mm,An/Az由1.6增大到2.5,這項改良,進一步普及了閥門輸入流量。4、煞筆
輸入流量是減壓閥的一個不足道參數,在滿足輸入壓力的前提下,無須盡可能的普及輸入流量,以最大水平的滿足用戶須要。經過對YQJ11型減壓閥設計正當的繃簧,減小曲壓繃簧的剛度、運用適合的膜片,加大膜片無效面積,加大入口通徑等措施,普及了減壓閥的輸入流量,改善了減壓閥的流量特點,擴充了減壓閥的運用規模。
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