液体膨胀型自力式温度调节阀工作原理与阀芯的受力分析

        常见的液体膨胀型自力式温度调节阀结构主要由阀体1、阀座2、阀芯3、弹簧组件4、阀芯推杆6、波纹管组件7~9、刚性毛细管10、温度传感器11、12、温度设定旋钮13、温度设定显示14以及过温保护装置等构成。如图1a所示。推动阀杆动作的压力信号由传感器11中的填充感温液体介质的膨胀产生，并通过刚性毛细管10将压力信号传递至平衡波纹管腔室。作用在阀芯上的上部流体的压力和下部流体的压力以及弹簧力都通过波纹管内液体感温介质产生的力来平衡，其结果是推动力FA和预置弹簧的弹力FF的方向相反，但大小相同。二力在等流量状态下平衡。当温度在测量点基础上上升或下降时，自力式温度调节阀的控制与执行系统可减少或增大流量。

     温度调节的过程如下：

     （1）当传感器所测的介质温度升高时，传感器内的填充物膨胀并施加驱动力FA在阀件上。
     （2）当FA大于预设弹簧力FF，后阀门的开度变小，通过阀门的流体流量减少。
     （3）流量减少后，温度降低，直至达到新的力平衡状态，此时，阀体到达新位置。如图1b所示

由上面对阀芯的受力分析可得：

     FA=pAB-（P1-P2）Av-k1X=FF=k2x                 （1）

      则：pAB-（P1-P2）Av=k2x+k1X=kx               （2）

     式中：AB为波纹管的横截面积；p为感温介质产生的膨胀力；p1为自力式温度调节阀使用中阀前压力；p2为自力式温度调节阀使用中阀后压力；AV为阀芯的横截面积；k1为波纹管的刚性系数；k2为弹簧的倔强系数；k=k1+k2为波纹管与弹簧的总刚性系数；x为弹簧偏离平衡位置的位移。

     由式（2）可见，在自力式温度调节阀设计中，分析温度传感器内感温介质随温度变化所产生的膨胀量和膨胀力是至关重要的。

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