防止回火产生的调压器的优化设计

防止回火产生的调压器的优化设计

贝正海

浙江春晖智能控制股份有限公司

摘要：调压器是调压系统中最核心的部分，通过自动改变经调节阀的燃气流量，使出口燃气保持规定压力。本文着重介绍了调压器的分散结构，通过设置迷宫型的分流通道使燃气向四周流动，降低点燃的可能性，并可以对回流的火星进行阻隔和冷却，防止回火产生，提高安全性。

关键词：调压器、放散结构、分流通道

1、目的

在调压器调节燃气压力时，当燃气的压力过高则需要将超压的燃气通过排放口排放出去。在排放时若在排放口遇到明火就存在点燃积聚在排放口处燃气的可能，会有产生回火的风险，影响燃气输送的安全。

2、结构设计

调压器包括阀体，阀体上设置有入口与出口，入口连接上游燃气管道，出口连接下游燃气管道。入口处设置有阀口，阀口上设置阀芯，阀芯沿其轴向方向移动，从而调节入口处的进气量。

2.1阀体

阀体内设置有阀杆，阀杆通过杠杆结构与阀芯连接。杠杆结构包括与阀杆连接的主动杆和与阀芯连接的从动杆，主动杆与从动杆一体成型。阀体底部设置有支撑座，支撑座上设置转轴，主动杆和从动杆以转轴为中心转动。阀杆沿其轴向移动带动主动杆转动，从而带动从动杆转动，再带动阀芯沿其轴向移动。阀杆向下移动带动杠杆结构逆时针转动，并带动阀芯向左移动，使进气量增加；阀杆向上移动带动杠杆结构顺时针转动，并带动阀芯向右移动，使进气量减少。

阀杆上设置有连接孔，主动杆上设置有插入并穿过连接孔的连接轴，连接孔与连接轴之间存在空隙，使主动杆与阀杆之间活动连接。阀芯上设置有连接槽，从动杆上设置有嵌入连接槽的球头，球头能够在连接槽内转动，使从动杆与阀芯之间活动连接。主动杆的长度大于从动杆的长度，由于杠杆原理，以阀杆通过杠杆结构驱动阀芯移动的方式能够提高阀芯的移动速度，提高阀芯开闭的速度，同时阀芯闭合时的力度更加大，对于密封圈的压力也更大，从而提高密封的可靠性。

2.2主调膜片

阀体内设置有将阀体内空间分隔为上腔室与下腔室内的主调膜片。阀杆上设置第一支撑台，第一支撑台与主调膜片朝向下腔室的一面连接。上腔室内设置有对主调膜片施加压力的主调弹簧。

当下游燃气管道用气需求量减少使出口处的压力增加时，下腔室内的压力增加使下腔室的压力大于上腔室的压力，主调膜片向上形变并带动阀杆向上移动，此时在杠杆结构的作用下阀芯向右移动使阀口的开度减少，来自上游燃气管道的进气量减小，使下腔室内的压力减少，从而到达压力平衡。当下游燃气管道用气需求增加使出口处的压力下降时，下腔室内的压力减小使下腔室内的压力小于上腔室内的压力，在主调弹簧推动主调膜片向下形变，同时带动阀杆的向下移动，此时在杠杆结构的作用下阀芯向左移动使阀口的开度更大，来自上游燃气管道的进气量增大，使下腔室内的压力增大，从而达到压力平衡。

主调膜片为柔性材质，为使主调膜片能够均匀受力，在主调膜片上设置有承力盘，主调弹簧对承力盘施加压力，从而使主调弹簧对主调膜片的压力能够均匀的分布在主调膜片上。

2.3放散孔

在阀体上设置有将上腔室与外部连通的放散孔。在主调膜片通过向上和向下形变而对出口处的压力进行调节时，放散孔能够使上腔室的压力恒定为大气压力，保证上腔室压力的稳定。在上腔室内设置有调节件，调节件与主调弹簧抵接，使主调弹簧的两端分别抵接承力盘和调节件。上腔室上设置有一个管状的调节通道，调节件螺纹连接在调节通道内，使调节件能够沿主调弹簧的轴向移动，调节主调弹簧对于主调膜片施加的压力，从而调节使主调膜片上下形变的燃气压力值。阀体上设置有覆盖调节件的密封盖，密封盖设置在调节通道的顶部，能够防止灰尘进入调压器的内部。

2.4通孔

主调膜片上设置有连通上腔室与下腔室的通孔。第一支撑台上设置有支撑环，支撑环与主调膜片抵接，在支撑环与主调膜片的抵接处构成放散阀口。阀杆穿过通孔伸入上腔室内。阀杆置于上腔室的一端上设置有第二支撑台，阀杆上套设有放散弹簧，放散弹簧的两端分别与第二支撑台和承力盘连接，通过放散弹簧的压力使主调膜片能够保持与支撑环的抵触，使主调膜片的上下形变能够带动阀杆沿其轴向移动。阀杆上第一支撑台与第二支撑台之间的一段的直径小于通孔的直径，使阀杆能够穿过通孔。同时第一支撑台与第二支撑台之间的空间构成与通孔连通的放散流道。

当下游燃气管道不用气而使出口被封闭时，阀芯向右移动使阀口关闭。当阀口泄露而使下腔室内压力升高，当下腔室内的压力大于主调弹簧对于主调膜片的压力时，主调膜片向上形变使主调膜片脱离与第一支撑台的抵触而使放散阀口被打开，通过通孔、放散流道以及放散孔将超压燃气向外排出，使下腔室的压力得到释放，保证调压器的安全。

2.5放散结构

在放散孔上设置有放散结构，放散结构包括多个以放散孔为中心同心设置的第一环体以及罩住放散孔的放散帽。放散帽朝向放散孔的一面与放散孔所在的阀体部分的端面之间设置留有空隙，使燃气能够通过空隙向四周排放。放散帽上设置有多个同心的第二环体，第一环体自放散孔所在的面朝向放散帽方向延伸且未与放散帽的顶面接触，第一环体与放散帽的顶面之间留有使燃气通过的开口。第二环体自放散帽的顶面朝向放散孔所在的面的方向延伸且未与放散孔所在的面接触，第二环体与放散孔所在的面之间留有使燃气通过的开口，同时第一环体与第二环体交错设置，构成迷宫型的分流通道。第一环体与第二环体的数量越多，阻火的性能越好。第一环体与放散帽中至少有一个为金属材质，能够保证冷却效率，从而保证阻火性能。

调压器释放的超压燃气通过放散孔流入分流通道内后向四周排出，能够防止燃气的积聚，降低燃气的浓度，从而降低被点燃的可能。当排出的燃气被点燃时，回流的火星会在分流通道内移动并碰撞分流通道的侧壁，火星在碰撞的过程中熄灭，防止回火的产生。

3、结语

    防止回火产生的调压器通过设计迷宫型的分流通道，能够改变燃气的流动方向，使燃气向四周流动，减少了燃气在放散孔处的积聚，降低燃气浓度，减少被点燃的可能。同时在燃气被点燃而使火星回流时，分流通道能够对回流的火星进行阻隔和冷却，火星与分流通道的侧壁碰撞中将熄灭，防止回火的产生，提高了调压器的安全性，有利于调压器的市场推广。

参考文献

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