可调式薄膜水用减压阀工作原理

一、静压减压工作原理

可调式薄膜水用减压阀构造如图1示，当下游不用水(Q=0) 时，减压阀处于静压状态，其中心阀瓣活动体受力为：

弹簧对隔膜的作用力: Fs↓

出口压强P2作用在隔膜上的作用力：F2=P2.S2↑

出口压强P2作用在阀瓣上的作用力：F3=P2.S1↑

进口压强P1作用在阀瓣上的作用力：F1=P1.S1↓

阀口周边对阀瓣的反作用力: N(下降，开启后N变为0)

列平衡方程: F2+F3=Fs+N+F1 即: P2(S2+S1) =Fs+N+P1.S1

方程中，S1、S2为常数，Fs调定后也为一定数。因此在可调式薄膜水用减压阀关闭前，当上游压强P1处于某一定值，随着下游P2增加到设定值(此值可通过弹簧预先调定)时，阀瓣与阀口接触。将产生N力(N大小以保证阀口关闭为限)时，使阀口保持关闭状态；反之当 P2降低时，因水力作用，阀口自动打开，从而保证下游P2不受上游P1影响，而维持一个稳定的压力值。只要正确选定S2和S1，并调定Fs，即可确定P2值的大小及其与P1的关系，这就是所谓的减静压原理。

从上述的工作原理看，通常所说的“减静压”从严格意义上来说是不准确的，因为“减”字含有能量损失之意，而在上述静止状态下并无能量损失。因此，实际上这种减压阀减静压是利用水力平衡原理使可调式薄膜水用减压阀处于关闭状态来隔断上下游联系并维持(或控制)一个较低的、稳定的下游压力值，而不同于比例式减压阀由阀门的结构参数决定其减静压的比例。

二、动压减压工作原理

由静压状态列平衡方程：P2(S2+S1) =F2+N+P1. S1

知：当下游用水Q＞0 时，下游压力P2将下降，而上游P1仍为一定数，因此Ｎ将减少至消失，减压阀开启，由此得到动态减压状态下的力平衡(积分)方程(假定P1与P2分界线仍为阀口圆周)：

P2(S2+S1)=Fs+P1. S1 .S1↑.S1↓.S1

在此状况下，取上游水流断面A1-A1和下游水流断面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≤阀口流速

从图2可以看出，在减压阀开启状态下，可调式薄膜水用减压阀的压力损失主要是在阀口过流断面处，水流通过阀口从圆周缝隙向外流，产生了能量的损失。减压阀所减的压力即是水流通过减压阀口所造成的能量损失。因此，动压减压原理是使水用减压阀处于一个能量损失过流件的状态。对减压阀而言，该缝隙是自动可调的，不像减压孔板那样(孔口固定不变)，这也是可调式减压阀的可调之处，也是在使用减压阀时，设定的阀前、阀后压力并不可过大的原因。

三、阀后压力P2随阀前压力P1变化关系

由动压减压平衡方程式：P2(S2+S1) =Fs+P1.S1

得：P2=S1/(S1+S2).P1+Fs/(S1+S2)

因：Fs=kx

式中：k-弹簧弹性模量

x-弹簧的位移

故: P2=S1/(S1+S2).P1+kx/(S1+S2)

两边取微分:△P2=S1/(S1+S2)△P1+k/(S1+S2)△x

∵P1、P2变化△P1、△P2时，△x 很小

∵S2≥S1 ∴值很小，实际上大约为8%。即△P2＝△P1×8%

即阀前P1变化△P1后，阀后P2的变化只有0. 08△P1。

由此可见：阀前压力P1变化对阀后压力P2影响很小，稳压效果明显，可调式薄膜水用减压阀实际上又起到了稳压阀的作用。