一種大流量氣控波紋管式減壓閥的制作方法
【專利摘要】一種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內從上至下包括入口腔（2）、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)和卸荷腔(9)，其特征在于，從閥門入口腔(2)的前端外置旁通管路(23)與卸荷腔連通(9)，平衡介質對節流閥芯(13)的作用力。本發明與現有技術相比，其顯著優點：1）用金屬波紋管作為減壓閥的敏感元件：剛度小、靈敏度好、有效面積大、質量小，因此該類閥門出口壓力控制精度高、壓力穩定、流量大、動靜壓差小、動態特性好等特點；2）卸荷腔可以抵消高壓氣體介質對節流閥芯的作用力，改善了節流閥芯的開啟條件，降低了敏感元件的負荷，提高了金屬波紋管的使用壽命。
【專利說明】
一種大流量氣控波紋管式減壓閥
技術領域
[0001]本發明涉及氣體減壓閥領域，具體是一種大流量氣控波紋管式減壓閥。
【背景技術】
[0002]氣體減壓閥是通過調節，將進口壓力減到系統需要的出口壓力，并利用閥門本身彈性元件及流體介質本身的能量，使閥門的出口壓力不隨進口壓力及流量變化而變化，自動保持某一相對穩定值的閥門。從流體力學的觀點看，減壓閥通過改變閥座部位的節流面積，使介質質點的流速及動能發生改變，造成不同的壓降，從而達到并保持出口側不同的壓力。氣體管路系統中廣泛使用氣體減壓閥把高壓氣體減壓至所需壓力，來滿足系統的需要。
[0003]目前國內制造的氣體減壓閥主要有兩類:直接作用式減壓閥是通過彈簧的預緊力或者杠桿上重錘的重力來平衡出口壓力，優點是出口壓力不受敏感元件承壓能力的影響，但是彈簧的預緊力與重錘的重力提供的平衡力小，閥門的通徑不能做大；間接作用式減壓閥是通過旁路介質壓力來平衡出口壓力，優點是提供的平衡力大，敏感性高，但是敏感元件的承壓能力差，不適合出口壓力高的場合。流量與通徑、壓力成正比，綜上常規氣體減壓閥的流量小，對于要求氣體流量大的場合，常規氣體減壓閥就不能滿足要求。
【發明內容】
[0004]本發明專利解決了常規氣體減壓閥流量小的問題，提供了一種新型的大流量氣控波紋管式減壓閥。
[0005]這種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內從上至下包括入口腔2、出口腔4、阻尼腔6、控制腔7和卸荷腔9，其特征在于，從閥門入口腔2的前端外置旁通管路23與卸荷腔9連通，平衡介質對節流閥芯13的作用力。
閥體15從上往下依次安裝有導流筒11、復位彈簧12、節流閥芯13、節流閥座14，導流筒11上端設有錐形凸臺，錐形凸臺往外有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于閥蓋10的入口截面積，錐形凸臺正下方設有復位彈簧12的定位凸臺，導流筒11內下端的圓筒形腔體稱為入口腔2，節流閥座14上端有一個凸臺，凸臺中間開圓孔，節流閥芯13放入圓孔中，沿圓孔作軸向運動，節流閥芯13與節流閥座14之間形成一個大小可調的節流環縫22;節流閥座14中部徑向方向開有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于節流閥座14內部中間直段圓孔截面積;節流閥座14內部下端是一個擴張的錐形孔。
[0006]閥體15中部為出口腔4，出口腔4下端設有一個錐形凸臺，凸臺中心開一個圓孔，活動頂桿16放入圓孔中，沿圓孔作軸向運動;活動頂桿16是一個中空的回轉體零件，他將金屬波紋管18的動作傳遞給節流閥芯13;出口腔4左側中部開一個圓形出口孔5。
[0007]閥體15下部為控制腔7，控制腔7中安裝有金屬波紋管18，控制腔7與金屬波紋管18外側形成的腔體稱為阻尼腔6;控制腔7與出口腔4之間設有圓周均布的孔，孔的下端有節流孔板，起阻尼作用；金屬波紋管18內側與控制腔底蓋19形成的腔體稱為控制腔7，金屬波紋管18外側為阻尼腔6。
[0008]本發明專利的工作原理:
當控制腔通入某一壓力值的控制氣體介質，控制腔壓力升高，金屬波紋管拉伸推動活動頂桿運動，節流閥芯打開一定高度，入口腔的高壓氣體通過節流閥芯與節流閥座形成的環縫節流后壓力降低。
降壓后的高壓氣體進入出口腔建立出口壓力，并輸出額定流量。另外出口腔的壓力通過節流孔板傳遞到阻尼腔，阻尼腔內的氣體壓力作用在敏感元件金屬波紋管外側，與金屬波紋管內側即控制腔的壓力相平衡，這就完成了調節減壓閥出口壓力的工作，隨著氣體消耗，儲罐壓力不斷降低，若節流閥芯開度不變，則出口壓力將隨進口壓力降低而降低，這樣作用在金屬波紋管外側的力就相應減小，力的平衡破壞，結果使金屬波紋管拉伸更長，節流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，從而保持出口壓力穩定在調整值。如果下游流量增大，則導致減壓閥流出的流量大于流入減壓閥的流量，出口壓力將會降低，作用在金屬波紋管外側的力相應減小，結果使節流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，反之出口壓力隨之降低，從而保持出口壓力穩定在調整值。
[0009]本發明與現有技術相比，其顯著優點:
1)結構簡單，零件少，工作可靠；
2)用金屬波紋管作為減壓閥的敏感元件:剛度小、靈敏度好、有效面積大、質量小，因此該類閥門出口壓力控制精度高、壓力穩定、流量大、動靜壓差小、動態特性好等特點；
3)所有活動件均為間隙配合，需要安置密封圈的位置少，降低了運動件的摩擦系數，遲滯小；
4 )卸荷腔可以抵消高壓氣體介質對節流閥芯的作用力，改善了節流閥芯的開啟條件，降低了敏感元件的負荷，提高了金屬波紋管的使用壽命；
5)啟動過程不產生自激振蕩，工作穩定，使用壽命長；
6)活動件質量輕，運動時慣性力小，動作響應速度快，調節精度高；
7)對零部件的加工精度要求低，工藝性與經濟性較好；
8)在氣體管路系統應用中，因為具備通徑大、壓力高、流量大的特點，可以用一個大管路替代多個小管路，在系統施工時可以節省空間，縮短工期，降低成本，符合節能環保的要求。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明的結構原理圖圖2是本發明的剖面圖
圖中，1:高壓氣體入口；2:入口腔;3:活門組件(是導流筒11和復位彈簧12的總稱);4:出口腔;5:整定氣體出口；6:阻尼腔;7:控制腔;8:控制氣入口 ；9:卸荷腔；10:閥蓋；11:導流筒；12:復位彈簧;13:節流閥芯；14:節流閥座15:閥體;16:活動頂桿;17:節流孔板;18:金屬波紋管；19:控制腔底蓋;20:安裝支座，21、定位導桿，22、節流環縫，23、旁通管路。
【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖，對本發明專利的技術方案作進一步說明。
[0012]在圖1中:高壓氣體從高壓氣體入口I流入，經活門組件3減壓與穩壓后從整定氣體出口 5流出，出口通徑大于入口通徑。
[0013]閥體由入口腔2、出口腔4、阻尼腔6、控制腔7、卸荷腔9組成，這些腔體對高壓氣體介質起積存緩沖的作用，入口腔2積存減壓閥上游的高壓氣體介質；出口腔4積存節流降壓后的氣體介質;阻尼腔6積存經出口腔節流過來的氣體介質，阻尼腔6與出口腔4的氣體壓力相等，但建壓時間比出口腔滯后一些，這就增加阻尼，改善動態特性;控制腔7積存控制氣體介質，控制腔7與出口腔4的壓力相當，一般用惰性氣體作為控制氣，主要是因為惰性氣體穩定;卸荷腔9積存減壓閥上游的高壓氣體介質，卸荷腔9與入口腔2的氣體壓力相等；
高壓氣體通過外置管路引到閥門底部的卸荷腔9產生向上的作用力，抵消高壓氣體介質對活門組件3向下的作用力，改善活門組件3的開啟條件，使控制氣體壓力與整定氣體壓力更接近，降低了敏感元件的負荷，提高了使用壽命。
[0014]在圖2中:當控制腔底蓋19與金屬波紋管18間通入某一壓力值的控制氣，金屬波紋管18內側壓力升高，金屬波紋管18拉伸推動活動頂桿16向上運動，節流閥芯13打開，閥體15上腔的高壓氣體通過節流閥芯13與節流閥座14形成的環縫節流后壓力降低，降壓后的氣體流入閥體15中腔分成兩路:一路由節流孔板17進入閥體15的下腔，此時金屬波紋管18內、夕卜壓力形成動態平衡，降壓后的氣體得到穩壓；另一路由閥體15中腔左側中部的圓形出口孔流出，系統得到壓力穩定的氣體。
【主權項】
1.一種大流量氣控波紋管式減壓閥，該閥體內從上至下包括入口腔(2)、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)和卸荷腔(9)，其特征在于，從閥門入口腔(2)的前端外置旁通管路(23)與卸荷腔連通(9)，平衡介質對節流閥芯(13)的作用力。2.根據權利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)從上往下依次安裝有導流筒(11)、復位彈簧(12)、節流閥芯(13)、節流閥座(14)，導流筒(11)上端設有錐形凸臺，錐形凸臺往外有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于閥蓋(10)的入口截面積，錐形凸臺正下方設有復位彈簧(12)的定位凸臺，導流筒(11)內下端的圓筒形腔體稱為入口腔(2)，節流閥座(14)上端有一個凸臺，凸臺中間開圓孔，節流閥芯(13)放入圓孔中，沿圓孔作軸向運動，節流閥芯(13)與節流閥座(14)之間形成一個大小可調的節流環縫(22);節流閥座(14)中部徑向方向開有一圈圓周均布的圓孔，所有圓孔截面積之和大于節流閥座(14)內部中間直段圓孔截面積;節流閥座(14)內部下端是一個擴張的錐形孔。3.根據權利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)中部為出口腔(4)，出口腔(4)下端設有一個錐形凸臺，凸臺中心開一個圓孔，活動頂桿(16)放入圓孔中，沿圓孔作軸向運動;活動頂桿(16)是一個中空的回轉體零件，它將金屬波紋管(18)的動作傳遞給節流閥芯(13 );出口腔(4)左側中部開一個圓形出口孔(5 )。4.根據權利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥，其特征在于，閥體(15)下部為控制腔(7)，控制腔(7)中安裝有金屬波紋管(18)，控制腔(7)與金屬波紋管(18)外側形成的腔體稱為阻尼腔(6);控制腔(7)與出口腔(4)之間設有圓周均布的孔，孔的下端有節流孔板(17)，起阻尼作用;金屬波紋管(18)內側與控制腔底蓋(19)形成的腔體稱為控制腔(7)，金屬波紋管(18)外側為阻尼腔(6)。5.根據權利要求1所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調壓方法，其特征在于，當控制腔通入某一壓力值的控制氣體介質，控制腔壓力升高，金屬波紋管拉伸推動活動頂桿運動，節流閥芯打開一定高度，入口腔的高壓氣體通過節流閥芯與節流閥座形成的環縫節流后壓力降低;降壓后的高壓氣體進入出口腔建立出口壓力，并輸出額定流量;另外出口腔的壓力通過節流孔板傳遞到阻尼腔，阻尼腔內的氣體壓力作用在敏感元件金屬波紋管外偵U，與金屬波紋管內側即控制腔的壓力相平衡，這就完成了調節減壓閥出口壓力的工作，隨著氣體消耗，儲罐壓力不斷降低，若節流閥芯開度不變，則出口壓力將隨進口壓力降低而降低，這樣作用在金屬波紋管外側的力就相應減小，力的平衡破壞，結果使金屬波紋管拉伸更長，節流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，從而保持出口壓力穩定在調整值;如果下游流量增大，則導致減壓閥流出的流量大于流入減壓閥的流量，出口壓力將會降低，作用在金屬波紋管外側的力相應減小，結果使節流閥芯開度增加，出口壓力隨之升高，反之出口壓力隨之降低，從而保持出口壓力穩定在調整值。6.根據權利要求5所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調壓方法，其特征在于，閥體由入口腔(2)、出口腔(4)、阻尼腔(6)、控制腔(7)、卸荷腔(9)組成，這些腔體對高壓氣體介質起積存緩沖的作用，入口腔(2)積存減壓閥上游的高壓氣體介質；出口腔(4)積存節流降壓后的氣體介質;阻尼腔(6)積存經出口腔節流過來的氣體介質，阻尼腔(6)與出口腔(4)的氣體壓力相等，但建壓時間比出口腔滯后一些，這就增加阻尼，改善動態特性;控制腔(7)積存控制氣體介質，控制腔(7)與出口腔(4)的壓力相當，用惰性氣體作為控制氣，因為惰性氣體穩定;卸荷腔(9)積存減壓閥上游的高壓氣體介質，卸荷腔(9)與入口腔(2)的氣體壓力相等;高壓氣體通過外置管路引到閥門底部的卸荷腔(9)產生向上的作用力，抵消高壓氣體介質對活門組件(3)向下的作用力，改善活門組件(3)的開啟條件，使控制氣體壓力與整定氣體壓力更接近。7.根據權利要求5所述的一種大流量氣控波紋管式減壓閥的調壓方法，其特征在于，當控制腔底蓋(19)與金屬波紋管(18)間通入某一壓力值的控制氣，金屬波紋管(18)內側壓力升高，金屬波紋管(18)拉伸推動活動頂桿(16)向上運動，節流閥芯(13)打開，閥體(15)上腔的高壓氣體通過節流閥芯(13)與節流閥座(14)形成的環縫節流后壓力降低，降壓后的氣體流入閥體(15)中腔分成兩路:一路由節流孔板(17)進入閥體(15)的下腔，此時金屬波紋管(18)內、外壓力形成動態平衡，降壓后的氣體得到穩壓;另一路由閥體(15)中腔左側中部的圓形出口孔流出，系統得到壓力穩定的氣體。
【文檔編號】F16K17/04GK106090403SQ201610756852
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月30日
【發明人】夏海軍, 徐萬武, 王先舫, 王昌國
【申請人】常德翔宇設備制造有限公司