無(wú)平衡元件自力式壓力調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)及其靜態(tài)力平衡分析見(jiàn)圖2,當(dāng)工作點(diǎn)設(shè)定好以后,彈簧的預(yù) 載一直增加,直到達(dá)到能夠控制系統(tǒng)所要求的設(shè)定值:
FF=FM-FK=kF・x=P2AM-ΔPAS
(1) ΔP=P1-P2式中
FF———彈簧力;
kF———彈簧剛度;
x———彈簧壓縮量;
FM———作用于膜片上的力;
FK ———作用于閥芯上的力;
AM———膜片面積;
ΔP———上下游壓差;
AS———閥座面積。
由式(1)可知,系統(tǒng)的擾動(dòng)變量是上下游壓力差ΔP,流體通過(guò)閥體部件,上下游壓力分別作用于閥芯閥桿上,閥芯受到靜壓和動(dòng)壓所產(chǎn)生的作用力,如果壓力差很大或閥座直徑大由此產(chǎn)生的閥芯力也就很大,將會(huì)增加閥體內(nèi)閥芯與閥座之間的靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力。
由于沒(méi)有采取壓力平衡措施,無(wú)平衡元件自力 式壓差調(diào)節(jié)閥的性能受調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓力變化影響較大,導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度和適用壓力范圍受到 限制。對(duì)于單座調(diào)節(jié)閥,其不平衡力較大,特別在高壓差大口徑場(chǎng)合不平衡力則更大。為了減少不平衡力的不利影響,提高調(diào)節(jié)閥性能,在設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了壓力平衡系統(tǒng),即波紋管平衡型自力式壓差調(diào)節(jié)閥(見(jiàn)圖3),通過(guò)引壓管將調(diào)節(jié)閥進(jìn)出口壓力引入到壓力平衡元件———波紋管的內(nèi)外表面,波紋管將相應(yīng)的伸長(zhǎng)或縮短,從而平衡了閥門進(jìn)出口壓差對(duì)閥芯的擾動(dòng)作用力,使調(diào)節(jié)閥的性能有較大提高。
