一种减压阀的设计与优化

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一
种 减 压 阀 的设计 与优 化
中国船舶重 工集团公 司； ｇ ￣－ ｏ研 究所 王华 明 陈 霞
【 摘要 】介 绍 了一种减压 阀的总体结构 形式，并对其在使用过程 中发现 的问题进行改进优 化，提 高 了其使用可 靠性。通过 对 比分析发现 ，减 压阀的密封形式与导
向轴的导 向方 武对减压 阀的性 能影响较大。 【 关键词】减压 闽；密封 ；导 向
减 压 阀开 口截 面积 ：Ｓ ０ ＝ ／ ４ ，有效 截 多 余 的 气 体 排 掉 ， 保 持 浮 囊 内外 压 差 恒 定 ，从 而 保持 浮 囊 的安 全 。减 压 阀关 闭时 面 积 ＝ ，查表 可知 ： 口：Ｏ ． ６ ７ ６ ，则 当上 能 要 能可 靠 的密 封 ，开 启 时要 有 灵敏 的 排 浮 到 水 面位 置 ，浮 囊 内 的绝对 压 力值 ｐ ｔ 最 气功 能 ，将 多余 的气 体排 出 。 小 ，此 时流量 ｑ 最小。 ２ ． 总体结 构 假 设 回收 浮囊 内气体 的 初始 状 态 为 ： 如 图２ 所示 ，减压 阀采 用简单 的机械 压 ｐ Ｌ ， Ｔ Ｉ ， ；上浮 后减 压 阀会排 出部分 气体 ，此 差 式 控制 阀结构 ，压 力控 制通 道 与 流量 控 时浮 囊 内气 体 的状态 为 ： Ｐ １ １ ， ；排 出的气 制 通 道合 二 为 一 ，通过 弹 簧 的压 缩 控制 浮 体状态 为： Ｐ ２ ＇ ， Ａ Ｖ，则有 ： 囊 内外 的压 差 ， 当压 差小 与 设 定压 力时 ， 盟 ：Ｐ ２ Ｖ ２ 墨 减 压 阀 阀芯 关 闭 ，保证 浮 囊 密封 ：当压 差 行。 显然 ＝ ，在上 浮过程 中 由于水介质 大 于 设定 压 力 时 ；减压 阀阀 芯 打开 ，排 掉 的 作用 ，回 收浮 囊 内 的气 体 会 降温 ， 会 如 图１ 所示 ，某产 品浮 囊在充 气展 开 以 气 体 ，平 衡压力 。 及 回 收上 浮 过程 中，环 境 压力 逐 渐 减小 ， 减 压 阀的 压力 设 定值 主 要 受到 两方 面 减 小 ，在 此 为 简 化 计 算 ，假 设 温 度 不 下 浮 囊 内的压 力会 增 大 ， 由减压 阀将浮 囊 内 因素 的影 响： 浮囊 的强度 和 充 气后 浮囊 的 降 ， ＝ ，此 时 排 出 的气 体 △ 最 大 ，所 展 开 状态 。设 定压 差 大 则浮 囊 展开 后 “ 硬 以 ： 度 ”大 ， 能较 好保 持 浮囊 圆 柱状 的外 形 ， △ ： 二 ： ㈤ 从 而 保 持设 计 要求 的浮 力 ，但对 浮 囊 的 强 度 要 求 也越 高 ；设 定 压 差小 ，浮囊 的 强度 试 验 弹 匀 速 上 浮 时 ，速 度 达 到 最 大 要 求 低 ，但 浮 囊 膨 胀 后 偏 “ 软 ” ，上 浮 值 ，环 境 压 力 也 变 化 最 快 ，此 时 的 △ ｕ Ｐ最 到水 面后 若 温 度 降低 ，没有 相应 的压 力 储 大 ， 当上 浮 到 水面 时 环境 背 压 最 小 ， 即 备 ，浮力 会减小 。 最小 ，则此时 需要排 出的气体 Ａ Ｖ最大 。 ３ ． 计 算分析 有 以上分 析 可知 ：在设 计 必须 保 证减 安 装 在 浮 囊 上 的 减 压 阀 即要 有 好 的 压 阀 的流 量大 于 回收 浮 囊 需要 排 出的 气体 密 封 性 能还 要 有灵 敏 的排 气 功 能 ，这 样 减 量 ， 即 ： ｇ △ 时 ，才 能可 靠 保 证 浮 囊 安 压 阀中 弹簧 力 的选 择 一 定要 合 理 ，参 照某 全工作 。 １ 一 减压阀 。２ 一 浮囊 产 品减压 阀的 结构 形 式及 使 用 情况 ，结 合 ３ ． ２弹簧 计算 图１总体结构示意 图 本 产 品 的实 际 及上 浮 过程 中的 排气 通 径 ， 弹 簧 作 为 减 压 阀 的 压 力 调 节 重 要 零 Ｆｉ ｇ．１ Ｓｋ ｅｔ ｃｈ ｍ ａｐ ｆ ｏｒ ｔ ｈｅ ｇ ｅｎ ｅｒ ａ 估 算 出 保证 减 压 阀密 封 性能 的 弹簧 预 紧 压 件 ，用 来 平 衡 减 压 阀 内外 压 差 并 使 其 密 力 。根据 减 压 阀 的指 标要 求 ，在进 行 弹 簧 封 。在 该减 压 阀 弹簧 力 计算 中。进 行 以下 设计时 ，要求弹 簧预 紧力可调 。 简化 ： ３ ． ｉ减压排 气计算 １ ）阀芯与 阀体 的接 触面之 间涂 敷润滑 试 验 弹在 上浮 的过 程 中 ，回收 浮 囊 的 脂 ，不考虑其 摩擦力 影响 ； 背压 不 断减 小 ，需要 开 启减 压 阀泄 掉 多 余 ２ ）阀芯质量 较小 ，不考 虑 阀芯的重量 的气 体 ， 以平 衡 内外 压 差 ，保 持浮 囊 稳 定 影 响 。 工作 ，减压 阀打开时 的气体流 量 ｑ： 根 据 上 述 简 化 计 算 条 件 并 结 合 减 压 阀 的 各 项 指 标 要 求 并 根 据 其 排 气 通 径 尺 ３ ４ √ （ １ ） 寸 ，进 行 弹 簧 的设计 计 算 ，详 细 设计 可 参 式 中， ：有效截 面积 ； ：上游绝 对 考 《 机 械 设 计手 册 （ 四 ）》 ，并 结合 《 普 压力 ； ：压差 ；ｒ：上游 热力学温度 。 通 圆柱 螺 旋压 缩 弹簧 尺 寸及 参数 》 （ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ０ ８ ９ － ２ ０ ０ ９ ）对 设计进 行调整 ，使 之符合 相
１ ． 引 葺
减 压 阀是 一 种 目前 被 广 泛 采 用 的 安 全 泄压 装 置 。而 弹簧 式 减 压 阀是 其 中 比较 典 型 的一 种 。它 是采 用 弹簧 的压 力作 用 为 加 压载 荷Leabharlann Baidu，并通 过调 节 弹簧 压 力 的大 小 来 调 整减 压 阎 的开 启 压力 。当系 统 中压 力 超 过 允许 值 后 ，它 能够 自动 开启 并 把过 剩 的 系 统 介质 排 到大 气 或低 压 系统 中，从 而 达 到 泄 压 的 目的 。 当压 力降 到某 一 数值 时 ， 它 又 能 自动 迅速 关 闭 ，维 持 系统 的 正常 运