膜式閥

初始狀態(tài)下，開車時啟停閥處于圖1所示的開啟位置，氣流通過卸壓口外排，同時極少部分氣體通過噴嘴向氣腔1噴射，使氣腔1內的壓力逐步加大，推動隔膜帶動滑桿往下移動，最終使密封橡膠塊將閥座進口堵住，完成放空卸壓過程；停車時隔膜閥處于關閉狀態(tài)。由于逆止閥的作用，使系統(tǒng)的高壓氣體無法返流。風機與逆止閥之間的管路處于低壓狀態(tài)，氣腔1內的高壓氣體開始通過噴嘴往主管路排氣，使氣腔1內的壓力降低，借助隔膜的彈性帶動滑桿往上移動，實現密封橡膠塊與閥座的分離，逐步回到圖1所示的開啟位置，再次完成放空卸壓過程。

設系統(tǒng)啟動時負荷（壓力）為pd；閥桿組下端取壓口直徑為D；噴嘴噴口直徑為d；進氣速度為v0；噴嘴后壓力為p，噴氣速度為v1；氣體密度為ρ；氣腔1的原始壓力為p0，根據伯努利方程有：

p_d ρv₀²/2g= p ρv₁²/2g （1）

根據氣體連續(xù)流理論有：

（πD²/4）v₀=（πd²/4）v₁（2）

因為d≈0.02D，由式（2）可知v1遠遠大于v0，所以由式（1）可推出噴嘴后壓力p遠遠小于啟動時負荷p_d，同時由于壓力p的注入，使得氣腔1的壓力提高，隔膜下移，體積增大，壓力p進一步降低，因此為p= pd平衡條件的達成贏得了時間（延時），實現了延時關閉，獲得滿意的卸壓時間。

當然，這里對氣體的流動作了盡可能的簡化，只能從定性的角度對其進行解釋，具體到啟停閥的設計計算，可以參照閥門設計手冊，并根據工程熱力學的要求另建數學模型進行解答。

通過采用隔膜式啟停閥，實現羅茨鼓風機的自動空載啟停；可靠性、及時性高，不會出現誤操作；同時，通過合理的改進，還可以實現安全閥，放空閥、回流閥的功能，節(jié)約系統(tǒng)安裝和配套成本，進一步提高羅茨鼓風機系統(tǒng)的運行可靠性、經濟性；加裝隔膜式啟停閥并對系統(tǒng)進行相應的改造后，整個裝置由于羅茨鼓風機的原因而發(fā)生故障的幾率明顯下降，提高了整個裝置的生產能力，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經濟效益。

該閥的主要結構見圖1。

由圖1可見，隔膜式啟停閥主要組成部分：

調節(jié)螺栓1、噴嘴2、閥蓋3、閥座4、隔膜5、閥桿組6等6個主要部件，其中隔膜是整個啟停閥的關鍵部件，通過它可把閥的上部分成氣腔1和氣腔2兩部分，它有一定的彈力特性和疲勞特性，能在外力撤除的情況下主動復位，且能上下反復運動，不會產生折斷、撕裂、疲勞等破壞；噴嘴上鉆有很小的噴氣孔，可起到降壓作用；閥桿組由滑桿和下部的密封橡膠塊組成；閥座通過法蘭與系統(tǒng)主管上的三通管相連，可把氣流引入啟停閥。

通過分析隔膜式啟停閥的結構和原理，對隔膜式啟停閥進行了二次開發(fā)利用。根據不同的使用目的，可以利用隔膜式啟停閥獲得幾種不同的功用。

（1）安全閥：如果在接口1位置接入一個小排量的安全閥，并設定安全閥的排氣壓力定為p1（p1=1.1pd）。那么，當氣腔1內的壓力pd由于系統(tǒng)超壓達到p1時，安全閥開始排氣卸壓，致使p≤pd，從而使隔膜失去平衡，帶動滑桿上移，實現大排量卸壓，卸壓后再次逐步進入平衡，隔膜式啟停閥自動關閉。因此，可以達到用小排量安全閥控制大排量“安全閥”的目的克服了普通安全閥排量過小，安全閥不安全的缺點，實現了真正意義上的安全。

（2）放空閥：如果在接口2上聯接另外一個二位二通電磁閥，那么當風機輸出流量大于系統(tǒng)流量要求時，就可以通過電器指令接通電磁閥，使隔膜式啟停閥的氣腔1通過電磁閥向外排氣，致使p≤pd，從而使隔膜失去平衡，帶動滑桿上移，進行大排量放空，實現流量調節(jié)。

（3）打回流：如果將隔膜式啟停閥的排放口制作成一個封閉的排放結構，不直接向外界排放，而用一個管道接至鼓風機或系統(tǒng)進口，通過上述對電磁閥的調節(jié)，就可以實現某些氣體的回流。

氣動薄膜式調節(jié)閥概述：

氣動薄膜調節(jié)閥的發(fā)展自20世紀初始至今已有八十年的歷史，先后產生了十個大類的調節(jié)閥產品,自力式閥和定位器等，調節(jié)閥和控制閥的發(fā)展歷程如下：

20年代：原始的穩(wěn)定壓力用的調節(jié)閥問世。

30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產品V型調節(jié)球閥問世。

40年代：出現定位器，調節(jié)閥新品種進一步產生，出現隔膜閥、角型閥、蝶閥、球閥等。

50年代：球閥得到較大的推廣使用，三通閥代替兩臺單座閥投入系統(tǒng)。

60年代：在國內對上述產品進行了系列化的改進設計和標準化、規(guī)范化后，國內才才有了完整系列產品?，F在我們還在大量使用的單座閥、雙座閥、角型閥、三通閥、隔膜閥、蝶閥、球閥七種產品仍然是六十年代水平的產品。這時，國外開始推出了第八種結構調節(jié)閥——套筒閥。

70年代：又一種新結構的產品——偏心旋轉閥問世（第九大類結構的調節(jié)閥品種）。這一時期套筒閥在國外被廣泛應用。70年代末，國內聯合設計了套筒閥，使中國有了自己的套筒閥產品系列。

80年代：改革開放期間，中國成功引進了石化裝置和調節(jié)閥技術，使套筒閥、偏心旋轉閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢,其使用越來越廣。80年代末,調節(jié)閥又一重大進展是日本的Cv3000和精小型調節(jié)閥，它們在結構方面，將單彈簧的氣動薄膜執(zhí)行機構改為多彈簧式薄膜執(zhí)行機構，閥的結構只是改進，不是改變。它的突出特點是使調節(jié)閥的重量和高度下降30%，流量系數提高30%。

90年代：90年代的調節(jié)閥重點是在可靠性、特殊疑難產品的攻關、改進、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結構的產品——全功能超輕型閥。它突出的特點是在可靠性上、功能上和重量上的突破。功能上的突破——唯一具備全功能的產品，故此，可由一種產品代替眾多功能上不齊全的產品，使選型簡化、使用簡化、品種簡化；在重量上的突破——比主導產品單座閥、雙座閥、套筒閥輕70～80%，比精小型閥還輕40～50%；可靠性的突破——解決了傳統(tǒng)調節(jié)閥等各種不可靠性因素，如密封的可靠性、定位的可靠性、動作的可靠性等。該產品的問世，使中國的調節(jié)閥技術和應用水平達到了九十年代末先進水平；它是對調節(jié)閥的重大突破；尤其是電子式全功能超輕型閥，必將成為下世紀調節(jié)閥的主流。