自力控制減壓閥裝置結構設計

高瑩 肖丁愷

摘要：設計了一種自力控制低壓常開減壓裝置，安裝于城鎮給水系統入戶管道水表前端。本裝置由減壓閥與低壓常開閥并聯構成，在入戶水壓較大時能起到減壓穩壓的作用，保護戶內管路以及洗衣機、熱水器等用水設備，又能解決當入戶前水壓較低無法開啟減壓閥的情況下水的供給問題。

關鍵詞：減壓閥;自力控制;結構設計

引言

隨著我國城鎮化建設的不斷推進，高層建筑逐漸增多，而城鎮供水系統水壓滿足用戶接管點服務水頭為28m，相當于只能滿足6層樓房以下用戶的正常用水，因此產生了自來水管網水壓無法滿足高層用戶需求的問題。入戶減壓閥的安裝能將戶內水壓合理控制在設定范圍內，解決二次供水壓力過高的問題。但二次供水在發生故障時無法正常工作，不得不切換為自來水壓直接供水，而此時減壓閥因進口水壓偏低無法工作，出現高層住戶用水困難甚至停水的問題。自力控制低壓常開減壓裝置的設置保證了管道壓力非正常下的供水，避免對用戶的生活造成影響。

1.減壓閥概述

減壓閥的減壓作用利用的是節流效應，即氣流通過節流口時將會伴隨一定的能量損失，進而氣流的壓力因此降低。當輸入壓力以及輸出流量存在波動時，節流口后的壓力也會波動，因此需要一定的調節手段才能確保減壓閥的出口壓力維持在一個值壓力。因此，減壓閥在結構設計上一般包括閥芯、閥座、敏感元件如活塞、調節彈簧、復位彈簧以及調節組件和密封結構等。減壓閥可以分為不同種類：根據輸出壓力的調節方式可分為直動式和先導式;根據輸出壓力對閥芯的作用，可以分為平衡式和非平衡式;根據按氣體流動方向與閥芯開啟方向的不同，可以分為正向式和反向式。

2.結構設計

2.1裝置構成

自力控制低壓常開減壓裝置包括Y形過濾器和調壓結構，其中調壓結構由減壓閥、低壓常開閥并聯組成。裝置中的活塞式減壓閥在使用時可通過彈簧調定預緊力，滿足不同的出口壓力需求（常用減壓閥出口壓力調節范圍為0.15～0.55MPa）。

2.2低壓常開閥

2.2.1結構特性

裝置中的低壓常開閥由閥體、活塞、彈簧、隔圈、閥座、閥座蓋、閥蓋等零部件呈軸線串聯組成。其中閥體與閥蓋采用螺紋連接，閥體端為進水端，其壁體上開設有排氣孔，可將空氣吸入或排出。在閥體、閥蓋連接后所形成的中空型腔內依次設置了隔圈以及帶流通孔的閥座，其中隔圈對閥座起到軸向定位作用。活塞兩端分別與閥體、閥座連接并形成軸向密封，并可作軸向位移。在活塞與閥座之間套設了復位彈簧，以實現活塞軸向運動后的復位。

在入戶水壓力較小時，彈簧處于復位狀態，活塞抵靠于閥體的中空活塞腔底部，使活塞導流孔與閥座流通孔連通，實現了水從進口流向了出口。而在入戶水壓較大并大于彈簧彈力時，活塞將被推至閥座蓋并實現端面密封，水無法從活塞導流孔流出，阻止了水從低壓常開閥流通。

2.2.2活塞

活塞呈變截面的兩段設置，沿進口端至出口端的方向依次包括接觸段和導流段，接觸段的截面積大于導流段的截面面積，導流孔貫穿接觸段和導流段，接觸段的外壁采用雙重O形圈的結構與中空的閥體形成軸向密封。活塞導流段上套有彈簧，實現了活塞在閥體、閥蓋內軸向運動后的復位。

2.2.3閥座組件

空心結構的閥座固定于閥體、閥蓋連接處，套設于活塞導流端，并采用內槽雙O形圈密封。在閥座外部臺階處設有O形圈，在閥體、閥蓋連接擰緊后使閥座與閥體形成端面密封。閥座壁體中部區域開設有圓周均布的流通孔，確保了在活塞復位時，導流孔與底座流通孔的連通。閥座出水端部則有螺紋連接的閥座蓋，閥座蓋墊有密封墊片，保證了進口壓力較大時對活塞端部的封堵，進而阻止了水流經低壓常開閥。

2.2.4彈簧設計

通常，減壓閥的閥前最低壓力比其閥后壓力大0.2MPa，即使閥后出口壓力調至最小值為0.1MPa，相應地其閥前進口壓力所需最小值為0.3MPa。當裝置前壓力小于0.3MPa時活塞減壓閥處于不工作狀態，此時管路水壓也無法推動低壓閥活塞發生位移，低壓常開閥處于打開狀態。

2.2.5隔圈

在低壓常開閥的中空型腔內還設置隔圈，由閥體、閥蓋、閥座連接固定。隔圈上開設有氣孔，且外壁上開設有環形氣槽與氣孔貫穿，并與閥體壁體上開設的排氣孔連通。確保了活塞在軸向移動或復位時，氣體能及時排除或吸入閥腔內，避免對活塞的運動產生阻礙。

3.裝置性能

3.1減壓穩壓

按照住宅建筑規范的規定：入戶管的給水壓力不應大于0.35MPa，為此二次供水需采取減壓調壓措施。減壓時通過調節減壓閥彈簧將出口壓力調至用戶所需壓力，調節后減壓閥產生自阻效應，取代其開啟時產生的不穩定的開閉運動，使閥后壓力的波動與閥體內的彈簧力相平衡，確保閥后壓力在一定的誤差范圍內維持恒定。由于閥前進口水壓較大，低壓常開閥的活塞導流孔與閥座流通孔斷開，實現低壓常開閥的同步閉合，也使得水只能從減壓閥流通。

3.2低壓常開

在二次供水發生故障時系統無法正常工作，為了確保用戶正常用水將再次切換為自來水直接供水。但減壓閥由于閥前壓力不夠，自來水管網水壓難以將減壓閥活塞推動，閥瓣閉合，整個減壓閥處于關閉狀態，再次出現高層用戶無法正常用水甚至停水的問題。此時裝置將自動啟用與減壓閥并聯的低壓常開閥，滿足用戶的用水需求。

結語

自力控制低壓常開減壓裝置在高層建筑二次供水壓力大的情況下，啟用減壓閥確保出口水壓保持在設定范圍之內，起到減壓穩壓的作用，還能防止水錘危害，保護戶內管網以及洗衣機、熱水器等用水電器。在水壓偏低減壓閥難以工作時，裝置能自動開啟低壓常開閥，同樣實現了水的供給。此外，裝置前端口串聯過濾器，不僅能保護減壓閥、低壓常開閥，防止堵塞，還能提高用水質量。自力控制低壓常開減壓裝置可以對水壓、水質管控提供技術保障。

參考文獻

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