可調式薄膜水用減壓閥工作原理

一、靜壓減壓工作原理

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

彈簧對隔膜的作用力: Fs↓

出口壓強P2作用在隔膜上的作用力：F2=P2.S2↑

出口壓強P2作用在閥瓣上的作用力：F3=P2.S1↑

進口壓強P1作用在閥瓣上的作用力：F1=P1.S1↓

閥口周邊對閥瓣的反作用力: N(下降，開啟后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調定后也為一定數(shù)。因此在可調式薄膜水用減壓閥關閉前，當上游壓強P1處于某一定值，隨著下游P2增加到設定值(此值可通過彈簧預先調定)時，閥瓣與閥口接觸。將產生N力(N大小以保證閥口關閉為限)時，使閥口保持關閉狀態(tài)；反之當 P2降低時，因水力作用，閥口自動打開，從而保證下游P2不受上游P1影響，而維持一個穩(wěn)定的壓力值。只要正確選定S2和S1，并調定Fs，即可確定P2值的大小及其與P1的關系，這就是所謂的減靜壓原理。

從上述的工作原理看，通常所說的“減靜壓”從嚴格意義上來說是不準確的，因為“減”字含有能量損失之意，而在上述靜止狀態(tài)下并無能量損失。因此，實際上這種減壓閥減靜壓是利用水力平衡原理使可調式薄膜水用減壓閥處于關閉狀態(tài)來隔斷上下游聯(lián)系并維持(或控制)一個較低的、穩(wěn)定的下游壓力值，而不同于比例式減壓閥由閥門的結構參數(shù)決定其減靜壓的比例。

二、動壓減壓工作原理

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

知：當下游用水Q＞0 時，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，減壓閥開啟，由此得到動態(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，在減壓閥開啟狀態(tài)下，可調式薄膜水用減壓閥的壓力損失主要是在閥口過流斷面處，水流通過閥口從圓周縫隙向外流，產生了能量的損失。減壓閥所減的壓力即是水流通過減壓閥口所造成的能量損失。因此，動壓減壓原理是使水用減壓閥處于一個能量損失過流件的狀態(tài)。對減壓閥而言，該縫隙是自動可調的，不像減壓孔板那樣(孔口固定不變)，這也是可調式減壓閥的可調之處，也是在使用減壓閥時，設定的閥前、閥后壓力并不可過大的原因。

三、閥后壓力P2隨閥前壓力P1變化關系

由動壓減壓平衡方程式：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，△x 很小

∵S2≥S1 ∴值很小，實際上大約為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：閥前壓力P1變化對閥后壓力P2影響很小，穩(wěn)壓效果明顯，可調式薄膜水用減壓閥實際上又起到了穩(wěn)壓閥的作用。