膜式閥主要結(jié)構(gòu)

該閥的主要結(jié)構(gòu)見圖1。

由圖1可見，隔膜式啟停閥主要組成部分：

調(diào)節(jié)螺栓1、噴嘴2、閥蓋3、閥座4、隔膜5、閥桿組6等6個(gè)主要部件，其中隔膜是整個(gè)啟停閥的關(guān)鍵部件，通過(guò)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(dòng)復(fù)位，且能上下反復(fù)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)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(guò)法蘭與系統(tǒng)主管上的三通管相連，可把氣流引入啟停閥。

初始狀態(tài)下，開車時(shí)啟停閥處于圖1所示的開啟位置，氣流通過(guò)卸壓口外排，同時(shí)極少部分氣體通過(guò)噴嘴向氣腔1噴射，使氣腔1內(nèi)的壓力逐步加大，推動(dòng)隔膜帶動(dòng)滑桿往下移動(dòng)，最終使密封橡膠塊將閥座進(jìn)口堵住，完成放空卸壓過(guò)程；停車時(shí)隔膜閥處于關(guān)閉狀態(tài)。由于逆止閥的作用，使系統(tǒng)的高壓氣體無(wú)法返流。風(fēng)機(jī)與逆止閥之間的管路處于低壓狀態(tài)，氣腔1內(nèi)的高壓氣體開始通過(guò)噴嘴往主管路排氣，使氣腔1內(nèi)的壓力降低，借助隔膜的彈性帶動(dòng)滑桿往上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)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(guò)程。

設(shè)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)負(fù)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(jìn)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?jí)毫閜0，根據(jù)伯努利方程有：

p_d ρv₀²/2g= p ρv₁²/2g （1）

根據(jù)氣體連續(xù)流理論有：

（πD²/4）v₀=（πd²/4）v₁（2）

因?yàn)閐≈0.02D，由式（2）可知v1遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于v0，所以由式（1）可推出噴嘴后壓力p遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于啟動(dòng)時(shí)負(fù)荷p_d，同時(shí)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(jìn)一步降低，因此為p= pd平衡條件的達(dá)成贏得了時(shí)間（延時(shí)），實(shí)現(xiàn)了延時(shí)關(guān)閉，獲得滿意的卸壓時(shí)間。

當(dāng)然，這里對(duì)氣體的流動(dòng)作了盡可能的簡(jiǎn)化，只能從定性的角度對(duì)其進(jìn)行解釋，具體到啟停閥的設(shè)計(jì)計(jì)算，可以參照閥門設(shè)計(jì)手冊(cè)，并根據(jù)工程熱力學(xué)的要求另建數(shù)學(xué)模型進(jìn)行解答。

通過(guò)分析隔膜式啟停閥的結(jié)構(gòu)和原理，對(duì)隔膜式啟停閥進(jìn)行了二次開發(fā)利用。根據(jù)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(gè)小排量的安全閥，并設(shè)定安全閥的排氣壓力定為p1（p1=1.1pd）。那么，當(dāng)氣腔1內(nèi)的壓力pd由于系統(tǒng)超壓達(dá)到p1時(shí)，安全閥開始排氣卸壓，致使p≤pd，從而使隔膜失去平衡，帶動(dòng)滑桿上移，實(shí)現(xiàn)大排量卸壓，卸壓后再次逐步進(jìn)入平衡，隔膜式啟停閥自動(dòng)關(guān)閉。因此，可以達(dá)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(guò)小，安全閥不安全的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的安全。

（2）放空閥：如果在接口2上聯(lián)接另外一個(gè)二位二通電磁閥，那么當(dāng)風(fēng)機(jī)輸出流量大于系統(tǒng)流量要求時(shí)，就可以通過(guò)電器指令接通電磁閥，使隔膜式啟停閥的氣腔1通過(guò)電磁閥向外排氣，致使p≤pd，從而使隔膜失去平衡，帶動(dòng)滑桿上移，進(jìn)行大排量放空，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。

（3）打回流：如果將隔膜式啟停閥的排放口制作成一個(gè)封閉的排放結(jié)構(gòu)，不直接向外界排放，而用一個(gè)管道接至鼓風(fēng)機(jī)或系統(tǒng)進(jìn)口，通過(guò)上述對(duì)電磁閥的調(diào)節(jié)，就可以實(shí)現(xiàn)某些氣體的回流。

通過(guò)采用隔膜式啟停閥，實(shí)現(xiàn)羅茨鼓風(fēng)機(jī)的自動(dòng)空載啟停；可靠性、及時(shí)性高，不會(huì)出現(xiàn)誤操作；同時(shí)，通過(guò)合理的改進(jìn)，還可以實(shí)現(xiàn)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(jìn)一步提高羅茨鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性；加裝隔膜式啟停閥并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的改造后，整個(gè)裝置由于羅茨鼓風(fēng)機(jī)的原因而發(fā)生故障的幾率明顯下降，提高了整個(gè)裝置的生產(chǎn)能力，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

氣動(dòng)薄膜式調(diào)節(jié)閥概述：

氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的發(fā)展自20世紀(jì)初始至今已有八十年的歷史，先后產(chǎn)生了十個(gè)大類的調(diào)節(jié)閥產(chǎn)品,自力式閥和定位器等，調(diào)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(diào)節(jié)閥問(wèn)世。

30年代：以“V”型缺口的雙座閥和單座閥為代表產(chǎn)品V型調(diào)節(jié)球閥問(wèn)世。

40年代：出現(xiàn)定位器，調(diào)節(jié)閥新品種進(jìn)一步產(chǎn)生，出現(xiàn)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(tái)單座閥投入系統(tǒng)。

60年代：在國(guó)內(nèi)對(duì)上述產(chǎn)品進(jìn)行了系列化的改進(jìn)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化后，國(guó)內(nèi)才才有了完整系列產(chǎn)品。現(xiàn)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(chǎn)品仍然是六十年代水平的產(chǎn)品。這時(shí)，國(guó)外開始推出了第八種結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)閥——套筒閥。

70年代：又一種新結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品——偏心旋轉(zhuǎn)閥問(wèn)世（第九大類結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥品種）。這一時(shí)期套筒閥在國(guó)外被廣泛應(yīng)用。70年代末，國(guó)內(nèi)聯(lián)合設(shè)計(jì)了套筒閥，使中國(guó)有了自己的套筒閥產(chǎn)品系列。

80年代：改革開放期間，中國(guó)成功引進(jìn)了石化裝置和調(diào)節(jié)閥技術(shù)，使套筒閥、偏心旋轉(zhuǎn)閥得到了推廣使用,尤其是套筒閥,大有取代單、雙座閥之勢(shì),其使用越來(lái)越廣。80年代末,調(diào)節(jié)閥又一重大進(jìn)展是日本的Cv3000和精小型調(diào)節(jié)閥，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)方面，將單彈簧的氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)改為多彈簧式薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)，閥的結(jié)構(gòu)只是改進(jìn)，不是改變。它的突出特點(diǎn)是使調(diào)節(jié)閥的重量和高度下降30%，流量系數(shù)提高30%。

90年代：90年代的調(diào)節(jié)閥重點(diǎn)是在可靠性、特殊疑難產(chǎn)品的攻關(guān)、改進(jìn)、提高上。到了90年代末，由華林公司推出了第十種結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品——全功能超輕型閥。它突出的特點(diǎn)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(chǎn)品，故此，可由一種產(chǎn)品代替眾多功能上不齊全的產(chǎn)品，使選型簡(jiǎn)化、使用簡(jiǎn)化、品種簡(jiǎn)化；在重量上的突破——比主導(dǎo)產(chǎn)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(diào)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(dòng)作的可靠性等。該產(chǎn)品的問(wèn)世，使中國(guó)的調(diào)節(jié)閥技術(shù)和應(yīng)用水平達(dá)到了九十年代末先進(jìn)水平；它是對(duì)調(diào)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(jì)調(diào)節(jié)閥的主流。