调压器工作原理

调压器工作原理燃气调压器是液化石油气安全燃烧的一种重要部件，连通在钢瓶和炉具之间．调压器不仅能把瓶内的高压石油气变为低压石油气（从980千Pa降至100千Pa左右），还能把低压气，稳定在适合炉具安全燃烧的压强范围内．即做到经它输出的石油气，在炉具火孔处的气压，随地随时地比外界大气压值大2940Pa左右，因此实际上调压器是一种自动稳压装置．人们习惯地把它称为减压器，是只注意到了它降压的功能，而忽视了它稳压的本领．调压器整个设计之巧妙精细，正是表目前它的稳压本领方面，本文拟在这方面作详尽的阐明．下图是调压器的构造图，它重要由手轮、进气管、上阀盖、下阀盖、橡皮膜、进气喷嘴、阀垫、一种小杠杆、出气管等零部件构成．调压器中间是一块圆形的橡皮膜，它把调压器分为上下两个气室．上气室内有一弹簧，上端连着调整螺盖，下端连着橡皮膜．在上阀盖边缘处有一种直径为0.8毫m的小孔，使上气室与外界相通，此孔形象地称为呼吸孔．下气室中有一种精黄铜制成的杠杆，总长为5cm左右，转动性能非常敏捷．杠杆右端与橡皮膜中心连接在一起，左端粘着阀垫，紧紧围绕在进气喷嘴上，对喷出的高压石油气产生阻尼作用．此杠杆左右两端离支点距离为左短右长，是不等臂杠杆．其体现特点为：对杠杆右端作用力的微小变化，势必使杠杆左端的作用力产生一种较大的变化．在原理上讲，实现了对力的放大；在效果上讲，增长了对高压气的阻尼作用．燃气调压器工作原理图为了更清晰地阐明调压器的工作原理，有必要弄清晰这个问题：气体安全燃烧应具有什么条件？固体燃料要安全燃烧，要具有两个条件：一是适量的助燃气体调压器工作原理（空气或氧气），二是燃烧物质保持一定的温度（一般高于着火点）．固体燃烧时，已燃部分对未燃部分的传热方式是传导和辐射，燃烧方向是由外向其中心发展．固体燃烧时发生热膨胀，体积变大，但变化不大，其位移几乎为零．气体燃烧时，已燃部分对未燃部分的传热方式，除了传导和辐射外，增长了对流方式，燃烧方向是由中心向外发展．气体燃烧时发生剧烈热膨胀，其生成物的体积为燃烧前体积数百千倍，并以较迅速度发生位移①．因此仅满足上述的两个条件，是无法使气体安全燃烧的．现代燃烧理论告诉我们，气体安全燃烧还必须具有第三个条件，即维护一定大小的气压差，使燃气的出气速度等于燃烧速度．只有这样，在一定范围内到达动态平衡，火焰就能维持稳定状态，从而实现气体的安全燃烧．若出气压强过大，就会使出气速度不小于燃烧速度，导致火焰离开火孔一定距离燃烧，此现象术语叫做离焰．若燃气压强继续上升，火焰将离火孔更远处燃烧，火焰的稳定性②遭到深入破坏，火焰飘忽不定，直至最终完全熄灭，这种现象叫做脱火．脱火时，燃气会继续外泄，在空气中形成大量的有毒气体或爆炸性气体，极易引起事故；若燃气压强过小，会使燃烧速度不小于出气速度，导致火焰会进入火孔继续燃烧，这现象叫做回火．回火时，形成缺氧状态的不完全燃烧，产生大量有毒气体，还会向外溢出石油气，也极易引起事故．经工程技术人员大量试验，不仅证明了气体安全燃烧要维持一定气压差，并且还证明了不一样成分的气体，安全燃烧所需要的气压差并不相似．例如：人工煤气，80—100mm水柱；液化石油气，250—350mm水柱．前文提到的2940Pa正是这两个数值的平均值．让我们回到调压器原理上来．当我们打开钢瓶上的角阀（即通气开关）时，高压石油气通过进气管冲开阀垫进入下气室，伴随下气室气体的增多，下气室压强就会升高，逼使橡皮膜向上凸起．上气室体积逐渐变小，当上气室压强不小于大气压时，室内空气从呼吸孔缓慢排出，完毕了调压器一次呼气过程．在这一过程中，杠杆右端上移，左端则下压，使进气喷嘴逐渐关闭，停止供气，使下气室压强不再上升．当打开燃气炉开关后，由于燃气向外输出，下气室压强变小，橡皮膜下凹，带动杠杆右端下移左端上动，阀垫启动，高压石油气进入下气室．在这一过程中，上气室体积逐渐变大，当它的压强不不小于外界大气压时，空气从外经呼吸孔进入上气室，完毕了调压器一次吸气过程．因此，在炉具燃烧过程中，橡皮膜不停地上凸下凹，阀垫由杠杆带动，也伴随不停关闭启动．在整个动态变化中，我们只要保证调压器中的杠杆，它左、右两力臂（注意左短右长的特点）之长，有一种合理的比例，加上橡皮膜与弹簧对杠杆右端，施加一种大小合适的合力，就能让阀垫启动时间远不不小于关闭时间，并让这两段时间有一种恰当的比值．这个恰当比值，就保证了下气室的气压，一直比上气室大2940Pa左右．对于上气室气压来讲，可近似地认为就是当时外界的大气压值③．这样就使燃气离开火孔处的压强，永远比大气压值大2940Pa左右，燃气在稳定状态下燃烧．这是调压器设计上的第一种精妙之处．第二个精妙之处，表目前呼吸孔的设计上，是那样独具匠心．一是呼吸孔为何开钻在上阀盖的边缘上？而不是开钻在易于钻孔的其他位置？二是呼吸孔直径为0.8毫m，仅能穿过最小号的锈花针，孔径为何如此之小？小孔开钻在阀盖的边缘上，是为了让它紧靠橡皮膜．假如下气室气压过大，橡皮膜就向上凸起，立即堵住呼吸孔，防止了上气室中的空气由呼吸孔向外排出．根据玻意耳特定律可知，被密闭在上气室内一定质量的空气，在体积变小的过程中，其压强不停变大．即是pV=常量．防止了橡皮膜因上下气压悬殊过大而破损，防止了因膜片破损导致石油气外泄事故的发生．呼吸孔直径为0.8毫m，但孔深却在1cm左右，这儿充足应用了流体力学知识．流体在运动时，由于阻滞作用会存在内摩擦力．孔洞面积越小，深度越大，内摩擦力就越大，阻尼效果就明显——每秒流量变小．这样，上气室在呼气和吸气时，有一种较长的时间过程，从而保证了在动态变化中，在石油气增减压强时，不是迅猛增长，也不是迅猛减少，就能让火焰稳定燃烧，体现了动态平衡的调整过程．编辑本段直接作用式调压器由测量元件（薄膜）、传动部件（阀杆）和调整机构（阀门）构成（图1）。当出口后的用气量增长或进口压力减少时，出口压力就下降，这时由导压管反应的压力使作用燃气调压器在薄膜下侧的力不不小于膜上重块（或弹簧）的力，薄膜下降，阀瓣也伴随阀杆下移，使阀门开大，燃气流量增长，出口压力恢复到本来给定的数值。反之，当出口后的用气量减少或进口压力升高时，阀门关小，流量减少，仍使出口压力得到恢复。出口压力值可用调整重块的重量或弹簧力来给定。小型液化石油气减压阀和顾客调压器都是直接作用式的。编辑本段间接作用式调压器工作原理见图2。它由主调压器、指挥器和排气阀构成。当出口压力p2低于给定值时，指挥器的薄膜就下降，使指挥器阀门启动，经节流后压力为p3的燃气补充到主调压器的膜下空间。由于p3不小于p2,使主调压器阀门开大,流量增长，p2恢复到给定值。反之,当p2超过给定值时,指挥器薄膜上升，使阀门关闭。同步，由于作用在排气阀薄膜下侧的力使排气阀启动，一部分压力为p3的燃气排入大气，使主调压器薄膜下侧的力减小，又由于p2偏大，故使主调压器的阀门关小，p2也即