調壓器工作原理

調壓器工作原理燃氣調壓器是液化石油氣安全燃燒的一種重要部件，連通在鋼瓶和爐具之間．調壓器不僅能把瓶內的高壓石油氣變?yōu)榈蛪菏蜌猓◤?80千Pa降至100千Pa左右），還能把低壓氣，穩(wěn)定在適合爐具安全燃燒的壓強范圍內．即做到經它輸出的石油氣，在爐具火孔處的氣壓，隨地隨時地比外界大氣壓值大2940Pa左右，因此實際上調壓器是一種自動穩(wěn)壓裝置．人們習慣地把它稱為減壓器，是只注意到了它降壓的功能，而忽視了它穩(wěn)壓的本領．調壓器整個設計之巧妙精細，正是表目前它的穩(wěn)壓本領方面，本文擬在這方面作詳盡的闡明．下圖是調壓器的構造圖，它重要由手輪、進氣管、上閥蓋、下閥蓋、橡皮膜、進氣噴嘴、閥墊、一種小杠桿、出氣管等零部件構成．調壓器中間是一塊圓形的橡皮膜，它把調壓器分為上下兩個氣室．上氣室內有一彈簧，上端連著調整螺蓋，下端連著橡皮膜．在上閥蓋邊緣處有一種直徑為0.8毫m的小孔，使上氣室與外界相通，此孔形象地稱為呼吸孔．下氣室中有一種精黃銅制成的杠桿，總長為5cm左右，轉動性能非常敏捷．杠桿右端與橡皮膜中心連接在一起，左端粘著閥墊，緊緊圍繞在進氣噴嘴上，對噴出的高壓石油氣產生阻尼作用．此杠桿左右兩端離支點距離為左短右長，是不等臂杠桿．其體現特點為：對杠桿右端作用力的微小變化，勢必使杠桿左端的作用力產生一種較大的變化．在原理上講，實現了對力的放大；在效果上講，增長了對高壓氣的阻尼作用．燃氣調壓器工作原理圖為了更清晰地闡明調壓器的工作原理，有必要弄清晰這個問題：氣體安全燃燒應具有什么條件？固體燃料要安全燃燒，要具有兩個條件：一是適量的助燃氣體調壓器工作原理（空氣或氧氣），二是燃燒物質保持一定的溫度（一般高于著火點）．固體燃燒時，已燃部分對未燃部分的傳熱方式是傳導和輻射，燃燒方向是由外向其中心發(fā)展．固體燃燒時發(fā)生熱膨脹，體積變大，但變化不大，其位移幾乎為零．氣體燃燒時，已燃部分對未燃部分的傳熱方式，除了傳導和輻射外，增長了對流方式，燃燒方向是由中心向外發(fā)展．氣體燃燒時發(fā)生劇烈熱膨脹，其生成物的體積為燃燒前體積數百千倍，并以較迅速度發(fā)生位移①．因此僅滿足上述的兩個條件，是無法使氣體安全燃燒的．現代燃燒理論告訴我們，氣體安全燃燒還必須具有第三個條件，即維護一定大小的氣壓差，使燃氣的出氣速度等于燃燒速度．只有這樣，在一定范圍內到達動態(tài)平衡，火焰就能維持穩(wěn)定狀態(tài)，從而實現氣體的安全燃燒．若出氣壓強過大，就會使出氣速度不小于燃燒速度，導致火焰離開火孔一定距離燃燒，此現象術語叫做離焰．若燃氣壓強繼續(xù)上升，火焰將離火孔更遠處燃燒，火焰的穩(wěn)定性②遭到深入破壞，火焰飄忽不定，直至最終完全熄滅，這種現象叫做脫火．脫火時，燃氣會繼續(xù)外泄，在空氣中形成大量的有毒氣體或爆炸性氣體，極易引起事故；若燃氣壓強過小，會使燃燒速度不小于出氣速度，導致火焰會進入火孔繼續(xù)燃燒，這現象叫做回火．回火時，形成缺氧狀態(tài)的不完全燃燒，產生大量有毒氣體，還會向外溢出石油氣，也極易引起事故．經工程技術人員大量試驗，不僅證明了氣體安全燃燒要維持一定氣壓差，并且還證明了不一樣成分的氣體，安全燃燒所需要的氣壓差并不相似．例如：人工煤氣，80—100mm水柱；液化石油氣，250—350mm水柱．前文提到的2940Pa正是這兩個數值的平均值．讓我們回到調壓器原理上來．當我們打開鋼瓶上的角閥（即通氣開關）時，高壓石油氣通過進氣管沖開閥墊進入下氣室，伴隨下氣室氣體的增多，下氣室壓強就會升高，逼使橡皮膜向上凸起．上氣室體積逐漸變小，當上氣室壓強不小于大氣壓時，室內空氣從呼吸孔緩慢排出，完畢了調壓器一次呼氣過程．在這一過程中，杠桿右端上移，左端則下壓，使進氣噴嘴逐漸關閉，停止供氣，使下氣室壓強不再上升．當打開燃氣爐開關后，由于燃氣向外輸出，下氣室壓強變小，橡皮膜下凹，帶動杠桿右端下移左端上動，閥墊啟動，高壓石油氣進入下氣室．在這一過程中，上氣室體積逐漸變大，當它的壓強不不小于外界大氣壓時，空氣從外經呼吸孔進入上氣室，完畢了調壓器一次吸氣過程．因此，在爐具燃燒過程中，橡皮膜不停地上凸下凹，閥墊由杠桿帶動，也伴隨不停關閉啟動．在整個動態(tài)變化中，我們只要保證調壓器中的杠桿，它左、右兩力臂（注意左短右長的特點）之長，有一種合理的比例，加上橡皮膜與彈簧對杠桿右端，施加一種大小合適的合力，就能讓閥墊啟動時間遠不不小于關閉時間，并讓這兩段時間有一種恰當的比值．這個恰當比值，就保證了下氣室的氣壓，一直比上氣室大2940Pa左右．對于上氣室氣壓來講，可近似地認為就是當時外界的大氣壓值③．這樣就使燃氣離開火孔處的壓強，永遠比大氣壓值大2940Pa左右，燃氣在穩(wěn)定狀態(tài)下燃燒．這是調壓器設計上的第一種精妙之處．第二個精妙之處，表目前呼吸孔的設計上，是那樣獨具匠心．一是呼吸孔為何開鉆在上閥蓋的邊緣上？而不是開鉆在易于鉆孔的其他位置？二是呼吸孔直徑為0.8毫m，僅能穿過最小號的銹花針，孔徑為何如此之?。啃】组_鉆在閥蓋的邊緣上，是為了讓它緊靠橡皮膜．假如下氣室氣壓過大，橡皮膜就向上凸起，立即堵住呼吸孔，防止了上氣室中的空氣由呼吸孔向外排出．根據玻意耳特定律可知，被密閉在上氣室內一定質量的空氣，在體積變小的過程中，其壓強不停變大．即是pV=常量．防止了橡皮膜因上下氣壓懸殊過大而破損，防止了因膜片破損導致石油氣外泄事故的發(fā)生．呼吸孔直徑為0.8毫m，但孔深卻在1cm左右，這兒充足應用了流體力學知識．流體在運動時，由于阻滯作用會存在內摩擦力．孔洞面積越小，深度越大，內摩擦力就越大，阻尼效果就明顯——每秒流量變?。@樣，上氣室在呼氣和吸氣時，有一種較長的時間過程，從而保證了在動態(tài)變化中，在石油氣增減壓強時，不是迅猛增長，也不是迅猛減少，就能讓火焰穩(wěn)定燃燒，體現了動態(tài)平衡的調整過程．編輯本段直接作用式調壓器由測量元件（薄膜）、傳動部件（閥桿）和調整機構（閥門）構成（圖1）。當出口后的用氣量增長或進口壓力減少時，出口壓力就下降，這時由導壓管反應的壓力使作用燃氣調壓器在薄膜下側的力不不小于膜上重塊（或彈簧）的力，薄膜下降，閥瓣也伴隨閥桿下移，使閥門開大，燃氣流量增長，出口壓力恢復到本來給定的數值。反之，當出口后的用氣量減少或進口壓力升高時，閥門關小，流量減少，仍使出口壓力得到恢復。出口壓力值可用調整重塊的重量或彈簧力來給定。小型液化石油氣減壓閥和顧客調壓器都是直接作用式的。編輯本段間接作用式調壓器工作原理見圖2。它由主調壓器、指揮器和排氣閥構成。當出口壓力p2低于給定值時，指揮器的薄膜就下降，使指揮器閥門啟動，經節(jié)流后壓力為p3的燃氣補充到主調壓器的膜下空間。由于p3不小于p2,使主調壓器閥門開大,流量增長，p2恢復到給定值。反之,當p2超過給定值時,指揮器薄膜上升，使閥門關閉。同步，由于作用在排氣閥薄膜下側的力使排氣閥啟動，一部分壓力為p3的燃氣排入大氣，使主調壓器薄膜下側的力減小，又由于p2偏大，故使主調壓器的閥門關小，p2也即