自力控制减压阀装置结构设计

高莹 肖丁恺

摘要：设计了一种自力控制低压常开减压装置，安装于城镇给水系统入户管道水表前端。本装置由减压阀与低压常开阀并联构成，在入户水压较大时能起到减压稳压的作用，保护户内管路以及洗衣机、热水器等用水设备，又能解决当入户前水压较低无法开启减压阀的情况下水的供给问题。

关键词：减压阀;自力控制;结构设计

引言

随着我国城镇化建设的不断推进，高层建筑逐渐增多，而城镇供水系统水压满足用户接管点服务水头为28m，相当于只能满足6层楼房以下用户的正常用水，因此产生了自来水管网水压无法满足高层用户需求的问题。入户减压阀的安装能将户内水压合理控制在设定范围内，解决二次供水压力过高的问题。但二次供水在发生故障时无法正常工作，不得不切换为自来水压直接供水，而此时减压阀因进口水压偏低无法工作，出现高层住户用水困难甚至停水的问题。自力控制低压常开减压装置的设置保证了管道压力非正常下的供水，避免对用户的生活造成影响。

1.减压阀概述

减压阀的减压作用利用的是节流效应，即气流通过节流口时将会伴随一定的能量损失，进而气流的压力因此降低。当输入压力以及输出流量存在波动时，节流口后的压力也会波动，因此需要一定的调节手段才能确保减压阀的出口压力维持在一个值压力。因此，减压阀在结构设计上一般包括阀芯、阀座、敏感元件如活塞、调节弹簧、复位弹簧以及调节组件和密封结构等。减压阀可以分为不同种类：根据输出压力的调节方式可分为直动式和先导式;根据输出压力对阀芯的作用，可以分为平衡式和非平衡式;根据按气体流动方向与阀芯开启方向的不同，可以分为正向式和反向式。

2.结构设计

2.1装置构成

自力控制低压常开减压装置包括Y形过滤器和调压结构，其中调压结构由减压阀、低压常开阀并联组成。装置中的活塞式减压阀在使用时可通过弹簧调定预紧力，满足不同的出口压力需求（常用减压阀出口压力调节范围为0.15～0.55MPa）。

2.2低压常开阀

2.2.1结构特性

装置中的低压常开阀由阀体、活塞、彈簧、隔圈、阀座、阀座盖、阀盖等零部件呈轴线串联组成。其中阀体与阀盖采用螺纹连接，阀体端为进水端，其壁体上开设有排气孔，可将空气吸入或排出。在阀体、阀盖连接后所形成的中空型腔内依次设置了隔圈以及带流通孔的阀座，其中隔圈对阀座起到轴向定位作用。活塞两端分别与阀体、阀座连接并形成轴向密封，并可作轴向位移。在活塞与阀座之间套设了复位弹簧，以实现活塞轴向运动后的复位。

在入户水压力较小时，弹簧处于复位状态，活塞抵靠于阀体的中空活塞腔底部，使活塞导流孔与阀座流通孔连通，实现了水从进口流向了出口。而在入户水压较大并大于弹簧弹力时，活塞将被推至阀座盖并实现端面密封，水无法从活塞导流孔流出，阻止了水从低压常开阀流通。

2.2.2活塞

活塞呈变截面的两段设置，沿进口端至出口端的方向依次包括接触段和导流段，接触段的截面积大于导流段的截面面积，导流孔贯穿接触段和导流段，接触段的外壁采用双重O形圈的结构与中空的阀体形成轴向密封。活塞导流段上套有弹簧，实现了活塞在阀体、阀盖内轴向运动后的复位。

2.2.3阀座组件

空心结构的阀座固定于阀体、阀盖连接处，套设于活塞导流端，并采用内槽双O形圈密封。在阀座外部台阶处设有O形圈，在阀体、阀盖连接拧紧后使阀座与阀体形成端面密封。阀座壁体中部区域开设有圆周均布的流通孔，确保了在活塞复位时，导流孔与底座流通孔的连通。阀座出水端部则有螺纹连接的阀座盖，阀座盖垫有密封垫片，保证了进口压力较大时对活塞端部的封堵，进而阻止了水流经低压常开阀。

2.2.4弹簧设计

通常，减压阀的阀前最低压力比其阀后压力大0.2MPa，即使阀后出口压力调至最小值为0.1MPa，相应地其阀前进口压力所需最小值为0.3MPa。当装置前压力小于0.3MPa时活塞减压阀处于不工作状态，此时管路水压也无法推动低压阀活塞发生位移，低压常开阀处于打开状态。

2.2.5隔圈

在低压常开阀的中空型腔内还设置隔圈，由阀体、阀盖、阀座连接固定。隔圈上开设有气孔，且外壁上开设有环形气槽与气孔贯穿，并与阀体壁体上开设的排气孔连通。确保了活塞在轴向移动或复位时，气体能及时排除或吸入阀腔内，避免对活塞的运动产生阻碍。

3.装置性能

3.1减压稳压

按照住宅建筑规范的规定：入户管的给水压力不应大于0.35MPa，为此二次供水需采取减压调压措施。减压时通过调节减压阀弹簧将出口压力调至用户所需压力，调节后减压阀产生自阻效应，取代其开启时产生的不稳定的开闭运动，使阀后压力的波动与阀体内的弹簧力相平衡，确保阀后压力在一定的误差范围内维持恒定。由于阀前进口水压较大，低压常开阀的活塞导流孔与阀座流通孔断开，实现低压常开阀的同步闭合，也使得水只能从减压阀流通。

3.2低压常开

在二次供水发生故障时系统无法正常工作，为了确保用户正常用水将再次切换为自来水直接供水。但减压阀由于阀前压力不够，自来水管网水压难以将减压阀活塞推动，阀瓣闭合，整个减压阀处于关闭状态，再次出现高层用户无法正常用水甚至停水的问题。此时装置将自动启用与减压阀并联的低压常开阀，满足用户的用水需求。

结语

自力控制低压常开减压装置在高层建筑二次供水压力大的情况下，启用减压阀确保出口水压保持在设定范围之内，起到减压稳压的作用，还能防止水锤危害，保护户内管网以及洗衣机、热水器等用水电器。在水压偏低减压阀难以工作时，装置能自动开启低压常开阀，同样实现了水的供给。此外，装置前端口串联过滤器，不仅能保护减压阀、低压常开阀，防止堵塞，还能提高用水质量。自力控制低压常开减压装置可以对水压、水质管控提供技术保障。

参考文献

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