自力式活塞调节阀设计规范

自力式活塞调节阀设计规范依靠流经内的介质的自身压力作为能源驱动阀门自动工作，不需要外接电源和二次仪表。自力式调节阀都利用阀输出端的反馈信号(压力、压差、温度)通过信号管传递到执行机构驱动阀瓣改变阀门的开度，达到调节压力、流量、温度的目的。自现有的自力式调节阀结构包括阀体、阀芯、调节杆、执行机构、反馈机构、控制管线，其中阀体内开有阀道，阀芯安装在阀道的阀口内，阀芯的上下移动时使得阀口开启或者关闭，阀芯的移动是由调节杆控制，调节杆与执行机构连接，控制管线连通阀道的进水腔和反馈机构，反馈机构的输出端与执行结构连接，其原理自傲与进水腔中的水经节流后进入控制管线，当进水腔的水压较大时，控制管线中的水压将信号反馈至反馈机构，使得与之连接的执行结构带动调节杆下移，阀芯将阀口关小，反之，当进水腔的水压较小时，阀芯将阀口关小。上述方案的缺点在于:现有的反馈机构包括外壳、夕卜壳内的膜片将外壳内腔分为上腔室和下腔室，下腔室内滑动配合有与执行结构连接的移动板，膜片与移动板之间设置有回位弹簧，上腔室与控制管线相通，上腔室的水压变化使得膜片变形，克服弹簧的弹力并推动移动板滑动，但是在实际应用过程，膜片的形变量有限，上腔室的水压过大，会破坏膜片，导致自力式调节阀的流量调节失效。
自力式压力调节阀主要适用于没有腐蚀性且黏度低的液体、气体、蒸汽（温度可达300~350℃）等介质的压力控制。如轻质油品、水、水蒸汽、空气等。在设计条件提供与阀门选用时应注意以下情况。

      1）自力式活塞调节阀设计规范所提阀前、阀后压力及设定值条件应接近实际工艺条件。
      自力式压力调节阀对所提工艺条件的要求较一般控制阀要严谨。工艺参数确定后，不允许有较大范围的更改。由于该类产品所允许的设定值调整范围较小。一般直接作用型调节阀其设定值允许偏差为±8%、带指挥器操作型调节阀其设定值允许偏差±4%左右。若超出设定弹簧的允许调压值，为达到原设定值要求，则必须通过更换设定弹簧的办法才可实现，这需送回生产厂才能完成。
      2）选用允许压差时，应注意到该产品的允许压差值小的特点。这是由于该产品输出力小及波纹管内外允许压差小，导致允许压差较普通控制阀小，且无法像普通控制阀可通过提高供气压力来增大压差。特别在小口径时两者压差相差更大。如表1所列。
 3）因该产品调节精度为±5%及流量特性为快开特性所致，因此只适用无外来能源和调节品质要求不高的场合。
      4）该产品不宜在往复泵出口压力—流量调节方案中使用。该方案是旁路调节法常见方法之一。在该方案选型时，应注意其压力控制回路不宜“采用直接作用式（自力式）压力调节阀”。
 这是因为为确保自力式压力调节阀正常工作，该产品要求工艺参数确定后，不允许有较大范围的变动。若用于往复泵时，由于往复泵输出流量是周期性脉动，造成该阀在设定值附近处于周期性脉动，因而达不到稳定压力的作用，使整个控制系统无法正常工作。
      以上分析可知，自力式阀前控制阀用于往复泵出口做泄压控制是可行的方案。即该阀在设定值附近处于周期性脉动，使泵出口压力不超出设定压力值。该方案已在上海炼油厂罐装站应用多年。

【自力式活塞调节阀设计规范发明内容】
本发明意在提供一种在阀体内介质压力较高时，自动调节流量的活塞自力式调节阀。自力式阀后压力调节的工作原理。阀前压力P1经过阀芯、阀座的节流后，变为阀后压力P2。P2经过管线输入上膜室内作用在顶盘上，产生的作用力与弹簧的反作用力相平衡，决定了阀芯、阀座的相对位置，控制阀后压力。当P2增加时，P2作用在顶盘上的作用力也随之增加。此时，顶盘上的作用力大于弹簧的反作用力，使阀芯关向阀座的位置。这时，阀芯与阀座之间的流通面积减少，流阻变大，P2降低，直到顶盘上的作用力与弹簧反作用力相平衡为止，从而使P2降为设定值。同理，当P2降低时。作用方向与上述相反，这就是阀后压力调节的工作原理。

2）自力式阀前压力调节的工作原理同阀后压力调节的工作原理,应注意阀芯反装。
本方案中的活塞自力式调节阀，由上至下依次分为反馈机构、执行机构、阀体三部分，阀体的阀口上配合有阀芯，阀芯由阀杆带动从而开启或闭合阀口，所述执行机构包括上盖、下盖，上盖和下盖对合形成安装腔，安装腔内有压板以及与压板连接的执行杆，该执行杆与阀杆通过套筒固定连接，压板与下盖之间布置有回位弹簧；所述反馈机构包括控制管线和活塞腔，活塞将活塞腔分为上腔室、下腔室，控制管线的下端与阀体中的进水腔连通，其上端与上腔室连接，活塞底部过盈固定有连接件，该连接件与执行杆固定连接。
有益效果:本发明采用活塞替代原有的膜片，控制管线中水压过高时会进入上腔室内推动活塞下移，将压力依次传递至连接件、执行杆、阀杆，从而阀芯与阀座之间的距离缩小，阀口流量变小，相比传统的行程较短的膜片变形，本发明采用活塞和活塞腔的配合，活塞行程由活塞腔长度决定，行程更长，可以承受更大的压力，在阀体内介质压力较高时，自动调节流量。

进一步，所述该套筒包括螺纹内腔，执行杆下端由上至下旋入螺纹内腔中并通过螺母锁紧，阀杆上端由下至上旋入螺纹内腔中并通过螺母锁紧，连接更加牢固，且执行杆和阀杆不易发生错位，力传递效率更高。
进一步，所述回位弹簧的数目为两组，且以执行杆为中心线相互对称，回复力更大，回复速度快。
进一步，所述阀芯为锥形阀芯，该锥阀芯周面上带有O形密封圈，密封效果更好。
进一步，所述阀杆与阀体接触的部位装配有密封填料函，防止介质随着阀杆的移动被带入阀体中，密封效果更好。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的【具体实施方式】等记载可以用于解释权利要求的内容。

自力式活塞调节阀设计规范高黏度的介质不宜使用
      4.2.3 不允许泄漏的气体介质中的应用
      不允许泄漏的气体介质使用时，出于安全原因及避免贵重气体浪费因素，应考虑下述两点。
      1）填料函及其他连接处的密封性能达到标准。
      该产品应符合国家标准GB/T4123-92气动调节阀要求无渗漏现象，这一点同一般控制阀要求一样。
      2）气动执行机构的气室密封性要求要确保无渗漏。
      该产品要求比GB/T4123-92规定高，不允许渗漏。因为GB/T4123-92标准对气室的密封性规定：“气动执行机构的气室应保证气密性。在额定气源压力下，5min内薄膜气室内的压力下降不得大于2.5kPa；”
      国内该类产品鉴于没统一的产品标准，有不少产品对该项要求不严或没考虑此种气体介质使用要求，仅参照GB/T4123-92生产，这对安全生产或节约贵重原料造成不利。因此该产品不适宜用于液化气减压，若要采用，需要与制造厂详细讨论。

      4.2.4 使用在腐蚀性介质场合应慎重对待
      该产品使用在腐蚀性介质场合，与使用在黏度较高的场合一样，需要从介质对执行机构和调节机构两大部件耐腐蚀性进行双重考虑，只有两者均满足时才可使用。由此可见，它比控制阀要求更复杂，使用面更狭窄。为便于设计人员在腐蚀性介质场合的选用，现将执行机构与调节机构抗腐材料现状列于表2，供参考。
      以波纹管平衡型阀为例，由于目前国内波纹管的防腐蚀材料只能做到304和316。仅从调节机构上选，它将无法使用在氯气、次氯酸钠、铬酸、盐酸、硫酸、氯化锌等介质。增大了使用局限性。在这种介质中使用时，快捷的办法是，设计和制造单位根据工艺条件和要求及制造水平共同确认能否使用。自力式压力调节阀的计算同控制阀，不再赘述。

【自力式活塞调节阀设计规范主权项】
1.活塞自力式调节阀，由上至下依次分为反馈机构、执行机构、阀体三部分，阀体的阀口上配合有阀芯，阀芯由阀杆带动从而开启或闭合阀口，其特征在于，所述执行机构包括上盖、下盖，上盖和下盖对合形成安装腔，安装腔内有压板以及与压板连接的执行杆，该执行杆与阀杆通过套筒固定连接，压板与下盖之间布置有回位弹簧；所述反馈机构包括控制管线和活塞腔，活塞将活塞腔分为上腔室、下腔室，控制管线的下端与阀体中的进水腔连通，其上端与上腔室连接，活塞底部过盈固定有连接件，该连接件与执行杆固定连接。

2.根据权利要求1所述的活塞自力式调节阀，其特征在于:所述该套筒包括螺纹内腔，执行杆下端由上至下旋入螺纹内腔中并通过螺母锁紧，阀杆上端由下至上旋入螺纹内腔中并通过螺母锁紧。

3.根据权利要求2所述的活塞自力式调节阀，其特征在于:所述回位弹簧的数目为两组，且以执行杆为中心线相互对称。

4.根据权利要求3所述的活塞自力式调节阀，其特征在于:所述阀芯为锥形阀芯，该锥阀芯周面上带有O形密封圈。

5.根据权利要求4所述的活塞自力式调节阀，其特征在于:所述阀杆与阀体接触的部位装配有密封填料函。

【自力式活塞调节阀设计规范摘要】

本发明属于调节阀技术领域，活塞自力式调节阀，由上至下依次分为反馈机构、执行机构、阀体三部分，阀体的阀口上配合有阀芯，阀芯由阀杆带动从而开启或闭合阀口，所述执行机构包括上盖、下盖，上盖和下盖对合形成安装腔，安装腔内有压板以及与压板连接的执行杆，该执行杆与阀杆通过套筒固定连接，压板与下盖之间布置有回位弹簧；所述反馈机构包括控制管线和活塞腔，活塞将活塞腔分为上腔室、下腔室，控制管线的下端与阀体中的进水腔连通，其上端与上腔室连接，活塞底部过盈固定有连接件，该连接件与执行杆固定连接。相比传统的行程较短的膜片变形，本发明采用活塞和活塞腔的配合，活塞行程由活塞腔长度决定，行程更长，可以承受更大的压力，在阀体内介质压力较高时，自动调节流量。