彈簧式減壓閥計算分析

安裝在浮囊上的減壓閥即要有好的密封性能還要有靈敏的排氣功能，這樣減壓閥中彈簧力的選擇一定要合理，參照某產(chǎn)品減壓閥的結(jié)構(gòu)形式及使用情況，結(jié)合本產(chǎn)品的實際及上浮過程中的排氣通徑，估算出保證減壓閥密封性能的彈簧預(yù)緊壓力。根據(jù)減壓閥的指標要求，在進行彈簧設(shè)計時，要求彈簧預(yù)緊力可調(diào)。

一、彈簧式減壓閥減壓排氣計算

試驗彈在上浮的過程中，回收浮囊的背壓不斷減小，需要開啟減壓閥泄掉多余的氣體，以平衡內(nèi)外壓差，保持浮囊穩(wěn)定工作，減壓閥打開時的氣體流量q：

式中，S：有效截面積；P₁：上游絕對壓力；△P：壓差；T：上游熱力學(xué)溫度。

減壓閥開口截面積：S₀=md²/4，有效截面積S=aS₀，查表可知：a=0.676，則當(dāng)上浮到水面位置，浮囊內(nèi)的絕對壓力值P₁最小，此時流量q最小。

假設(shè)回收浮囊內(nèi)氣體的初始狀態(tài)為：P₁.T₁.V₁；上浮后減壓閥會排出部分氣體，此時浮囊內(nèi)氣體的狀態(tài)為：P₂.T₂.V₂；排出的氣體狀態(tài)為：P₂.T₂.△V，則有：

顯然V₁=V₂，在上浮過程中由于水介質(zhì)的作用，回收浮囊內(nèi)的氣體會降溫，T₂會減小，在此為簡化計算，假設(shè)溫度不下降，T₁=T₂，此時排出的氣體△V最大，所以：

試驗彈勻速上浮時，速度達到最大值，環(huán)境壓力也變化最快，此時的△P最大，當(dāng)上浮到水面時環(huán)境背壓最小，即P₂最小，則此時需要排出的氣體△V最大。

有以上分析可知：在設(shè)計必須保證減壓閥的流量大于回收浮囊需要排出的氣體量，即：q≥△V時，才能可靠保證浮囊安全工作。

二、彈簧式減壓閥彈簧計算

彈簧作為減壓閥的壓力調(diào)節(jié)重要零件，用來平衡減壓閥內(nèi)外壓差并使其密封。在該減壓閥彈簧力計算中，進行以下簡化：

1、閥芯與閥體的接觸面之間涂敷潤滑脂，不考慮其摩擦力影響；

2、閥芯質(zhì)量較小，不考慮閥芯的重量影響。

根據(jù)上述簡化計算條件并結(jié)合減壓閥的各項指標要求并根據(jù)其排氣通徑尺寸，進行彈簧的設(shè)計計算，詳細設(shè)計可參考《機械設(shè)計手冊（四）》，并結(jié)合《普通圓柱螺旋壓縮彈簧尺寸及參數(shù)》（GB/T 2089-2009）對設(shè)計進行調(diào)整，使之符合相關(guān)規(guī)范。