氣動三聯(lián)件設(shè)計淺析——減壓閥

摘 要： 介紹氣動減壓閥的設(shè)計原理和設(shè)計重點。

 在氣動技術(shù)中，空氣過濾器、減壓閥和油霧器稱為氣動三大件，減壓閥是其中不可缺少的一部分。本文主要介紹設(shè)計心得，關(guān)于設(shè)計理論、計算公式等方面由于有眾多書籍詳細介紹，因此本文并不過多涉及。

    氣動減壓閥也叫調(diào)壓閥，是將較高的進口壓力調(diào)節(jié)并降低到要求的出口壓力，并能保證出口壓力穩(wěn)定，即起到減壓和穩(wěn)壓作用。氣動減壓閥按壓力調(diào)節(jié)方式，有直動式減壓閥和先導式減壓閥，后者適用在較大通徑的場合，兩者的調(diào)壓原理相似，因此這里只介紹直動式減壓閥。

    1.直動式減壓閥的工作原理

    直動式減壓閥是用調(diào)節(jié)鈕直接調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧來改變閥的出口壓力，有活塞式和膜片式兩種。這里只介紹常用的膜片式減壓閥。膜片式減壓閥適合通徑小于20毫米，輸出壓力為0～0.63MPa的情況下，較大通徑或較大輸出壓力由于需要調(diào)壓彈簧的剛性太大，調(diào)節(jié)比較困難，一般采用先導式減壓閥。

    圖1所示為帶溢流功能的膜片式直動減壓閥的結(jié)構(gòu)圖。

    壓力為P1的壓縮空氣，由左端輸入經(jīng)閥口節(jié)流后，壓力降為P2輸出。P2的大小可由主調(diào)壓彈簧4進行調(diào)節(jié)。拉起并順時針旋轉(zhuǎn)主調(diào)壓旋鈕6，主調(diào)壓彈簧4被壓縮，推動膜片組合3和調(diào)壓柱8下移，推動閥芯10，增大閥口開度使P2增大。出口壓力氣體經(jīng)反饋導管2進入膜片室，在膜片組合3上產(chǎn)生一個向上推力。當此推力與主調(diào)壓彈簧力平衡時，出口壓力便穩(wěn)定在一定值。若反時針旋轉(zhuǎn)主調(diào)壓旋鈕6，閥口的開度減小，P2隨之減小。

    若進口壓力有波動，例如P1瞬時升高，則出口壓力P2也隨之升高，通過反饋導管2使膜片室內(nèi)壓力升高，在膜片組合3上產(chǎn)生的推力相應增大，此推力破壞了原來力的平衡，使膜片組合3向上移動，溢流孔打開，有少部分溢流氣體經(jīng)溢流孔、排氣孔排出。在膜片組合3上移的同時，靠復位彈簧1的作用，使調(diào)壓柱8上移，閥口開度減小，節(jié)流作用增大，使出口壓力回降，溢流孔關(guān)閉，達到新的平衡，輸出壓力基本又恢復原值。若輸入壓力瞬時下降，輸出壓力也下降、膜片組合3和調(diào)壓柱8隨之下移，閥口開度加大，節(jié)流作用減小，使輸出壓力也基本回到原來值。

    若進口壓力不變，輸出流量變化，使出口壓力P2發(fā)生波動(增高或降低)時，依靠溢流孔的溢流作用和膜片組合3上力的平衡作用推動調(diào)壓柱8上下移動，仍能起到穩(wěn)壓作用。

    當輸出流量為零時，出口壓力經(jīng)過反饋導管2進入膜片室，推動膜片組合3上移，調(diào)壓柱8在復位彈簧1的推動下上移，閥口關(guān)閉，保證出口壓力恒定。當輸出流量很大時，高速氣流使反饋導管2處產(chǎn)生負壓，吸出膜片室內(nèi)的部分氣體使膜片室壓力下降，閥口開度加大，仍然可以保持膜片上的力平衡。

    如果逆時針旋轉(zhuǎn)主調(diào)壓旋鈕6，使主調(diào)壓彈簧4的變形不斷減小，氣體作用在膜片組合3上的推力大于調(diào)壓彈簧的作用力，膜片組合3上移，靠復位彈簧1的作用逐漸關(guān)閉閥口。膜片室中的壓縮空氣經(jīng)溢流孔、排氣孔不斷排出，直至閥處于無輸出狀態(tài)，出口壓力降為零。