波纹管平衡型自力式压差调节阀关键部件的受力分析

    (1)波纹管平衡机构作用于阀芯的力的分析由式
    (1)可知,弹簧刚度的变化、薄膜有效面积的变化以及阀杆和填料之间的摩擦力会使执行机构产生非线形偏差和行程偏差,采用了波纹管压力平衡机构,由波纹管作为平衡件平衡阀芯力,下游压力P2作用于波纹管内表面,上游压力P1作用于波纹管外表面,这样作用于阀芯上的上游和下游的压力就可相互平衡:    
    FK=ΔPAS=ΔPAB=FB(2)式中 AB———波纹管横截面积;   
    FB———作用于波纹管的力。

    如果AB、AS的有效面积可以保持恒等,并且假 设阀芯阀杆的相交叉部分面积忽略不计,用作用在波纹管上的力是可以补偿阀芯力FK的,平衡阀芯力是为了实现控制过程的精度。     (2)自力式压差调节阀膜片力的平衡分析联立式(1)、式(2)可以得出
    P2AM=kF・x=kF(l+xpl)=kF・l+kF・xpl (3)  
    P2= kFAM・x=kFAM(l+xpl)=kFAM・l+kF AM ・xpl (4)
    式中 l———阀芯位移;   xpl———弹簧的预载压缩量。 由式(4)可知,随着出口压力成比例变化的弹簧 的形变量x的变化等同于阀门行程的变化。 ΔP和Δl的关系是不变的,基本上是膜片的大小及弹簧的刚度所决定的一个静态常数。 (3)弹簧复位力 根据图3,弹簧复位力为:    
     FF=FM=(kF+kB)・x+Fpl(5) 式中 x———弹簧、波纹管位移;  kB———波纹管刚度;   Fpl———弹簧预载附加力。 由图2和图3中静态平衡力的分析比较可得,压力平衡阀相对于非平衡阀要求较小的执行机构力。又根据式(5)可知,弹簧复位力与波纹管的弹性也有关连。