真空—空气—氮气分配装置结构改进

郑乙 郑达

摘 要：该文针对某产品真空-空气-氮气分配装置出口压力调节困难、泄压不稳定等问题，从产品结构入手分析原因，改进产品结构、调整操作方法，使该装置满足产品测试的需要。

关键词：减压器 活塞式 膜片式

中图分类号：TG95-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）09（c）-0041-02

某产品真空-空气-氮气分配装置（以下简称分配装置）主要用于产品气密压力试验及抽真空试验。气密压力功能原理图见图1，高压气源通过一级、二级减压器减压后实现高压、低压气体的输出，以满足产品试验压力的需要。

1 调试中的问题

分配装置在调试过程中，出现以下问题。

1.1 一级减压器泄漏、减压器出口压力调节困难

一级减压器出口压力小于3 MPa时灵敏度较高，可以调节到任意压力值。当出口压力大于3 MPa，灵敏度明显降低，压力值步进0.3～0.5 MPa，调节到设定压力值困难。

一级减压器保压过程中出现泄漏，经过排查减压器的连接管路没有泄漏，对减压器单独做压力试验，依然泄漏。

1.2 二级减压器灵敏度较低

二级减压器灵敏度较低，调节到固定值比较困难，调节时滞后约0.04 MPa，不能满足产品的低压试验要求。

1.3 截止阀泄压损坏压力表

试验完成后使用截止阀将管路中的高、低压气体泄压。当截止阀锁紧后，用力太小无法开启，用力太大，由于惯性，开启量会在短时间增大，但高压气体急速降压，压力表受冲击很大，容易损坏。

2 原因分析

2.1 一级减压器

一级减压器采用的活塞式结构，原理图见图2，工作原理：高压气体从进气口进入高压腔，通过活门与阀体之间的微小间隙流入低压腔，扩散减压，调节调压螺杆将力通过弹簧座、弹簧、活塞及顶杆作用到活门上改变活门与阀体之间间隙的大小，从而控制出口压力。

根据减压器原理分析，减压器具备保压功能和超压自排气功能，当出口压力值过高时，出口压力会将活塞向上顶起，通过活塞上的通孔和阀盖上的排气孔可以将超压气体排出，直到达到限定压力值，活塞回落，停止排气。对减压器进行的保压试验没有超过出口压力限定范围，但发生了泄漏，表明活塞与顶杆之间的密封面在限定压力之下已打开，活塞与顶杆之间的密封部位可能损伤或有异物卡滞。因此减压器泄漏属于自身质量问题，需返厂检修。

2.2 二级减压器

二级减压器结构、原理与一级减压器相同，因此同样由于背压大的问题，使调节精度无法满足产品要求。因此需要从结构和原理方面进行改进。

2.3 截止阀泄压

由于很难控制截止阀使其平稳的开启，因此对高压管路泄压需要寻找更合理的方式。分析原理图，在高压管路中的一级减压器具有超压自排气功能，当出口压力由大向小调节时，相当于出口压力超压，减压器活塞与阀盖之间的密封面就会微量开启进行泄压，因此缓慢的关闭一级减压器就能将减压器出口端的高压气体进行平稳的泄压。

2.4 真空泵油标

真空泵的油标距离框架内壁距离近，真空泵无法调整到油标可以直接观察到的位置。通过在油标前面设置具有反射功能的装置，就能够直接目测观察。

3 改进方案及具体措施

3.1 一级减压器调节方式改进

在进行一级减压器调节出口压力大于3 MPa时，先将一级减压器后的截止阀开启微量开启，使出口具有微小流量，从而使减压器调节时活塞可以活动灵活，提高灵敏度。当一级减压器出口压力达到或比试验压力略低时，关闭一级减压器后面的截止阀，出口压力会有微量增长，当压力值达到试验压力时关闭一级减压器前面的截止阀，如压力高于试验压力，可通过开启一级减压器后面的截止阀微量放气，从而达到试验压力。一级减压器经返厂检修，清理了活塞与顶杆之间密封部位的异物，解决了无法保压的故障。

3.2 二级减压器结构改进

由于活塞式减压器的O形圈具有一定的摩擦力，对较小的调节量不敏感，因此不适合调节精度较高的低压气体，改用膜片式结构的减压器（见图3）。工作原理：顺时针转动调节螺杆5，压缩调节弹簧6，传动弹簧垫块4，膜片3和顶杆7，从而使活门9离开阀座。进口的高压气体由高压室经活门和阀座的节流间隙进入低压室8，扩散减压。高低压室的压力分别由高压表1和低压表11指示。减压后的压力由拧动调节螺杆来调节，主要改变调节弹簧6所产生的力，致使膜片3下面与之平衡的气体压力产生变化达到所需的工作压力。此时可打开减压器后面的阀进行工作。

膜片式减压器，压力调节时只需要克服低压腔的压力，相对活塞式减压器，减少了活塞上O形圈的摩擦力，因此调节相对容易，调节精度较高，能够满足产品压力试验的需求。

4 实施效果

通过对分配装置结构改进和调试方法的调整，使分配装置满足产品高、低压气密试验的要求，可操作性增强。

5 结论

该文对分配装置调试过程中出现的问题从产品结构进行理论分析，采取了有效的改进措施，使分配装置满足产品气密试验的需求。

参考文献

[1] GB 20262-2006《焊接、切割及类似工艺用气瓶减压器安全规范》[S].

[2] GB/T 25473—2010《焊接、切割及类似工艺用管路减压器》[S].