張繼宏（寧波永享銅管道有限公司，浙江 寧波 315135）

一種建筑給水用減壓閥

張繼宏
（寧波永享銅管道有限公司，浙江 寧波 315135）

對(duì)建筑給水用減壓閥各種結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上進(jìn)行比較和對(duì)新型傾斜式減壓閥優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行解說(shuō)。

閥芯；POM；流量表

0　綜述

減壓閥是通過(guò)調(diào)節(jié)，將進(jìn)口壓力減至某一需要的出口壓力，并依靠介質(zhì)本身的能量，使出口壓力自動(dòng)保持穩(wěn)定的閥門(mén)。具體依靠控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，使閥后壓力的波動(dòng)與彈簧力相平衡，使閥后壓力在一定的誤差范圍內(nèi)保持恒定。

在接排水行業(yè)中選用的減壓閥，特別是DN100以下規(guī)格的黃銅材質(zhì)的可調(diào)式減壓閥結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣，最早延續(xù)鐵質(zhì)閥門(mén)型式，后也引進(jìn)國(guó)外的結(jié)構(gòu)型式，典型的如下所示

1　原理

上述結(jié)構(gòu)按順序隨時(shí)間慢慢發(fā)展過(guò)來(lái)，但萬(wàn)變不離其宗，原理都是通過(guò)閥后流體壓力傳遞到上腔膜片或活塞件，膜片和活塞通過(guò)支架或心軸連接著閥瓣來(lái)調(diào)節(jié)出口大小，使得和彈簧（膜片或活塞上）達(dá)到一種動(dòng)態(tài)平衡，調(diào)節(jié)彈簧的壓縮距離可以控制出口壓力值（動(dòng)態(tài)平衡下的出口壓力）。

傳遞壓力的機(jī)構(gòu)有膜片和活塞二種，膜片多采用丁腈橡膠或三元乙丙基體襯有棉綸網(wǎng)布，以增強(qiáng)其強(qiáng)度和抗疲勞性，活塞則用剛性材料，其二種結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，膜片式結(jié)構(gòu)是調(diào)壓靈敏，缺點(diǎn)是膜片易損耗、整體剛性弱、震動(dòng)頻率高，活塞式靈敏度弱點(diǎn)，但剛性好，壽命長(zhǎng)，不易產(chǎn)生高頻率的震動(dòng)異響。

2　建筑用減壓閥的要求說(shuō)明

建筑給水系統(tǒng)中， 如今高層樓宇供水減壓方式分干管分區(qū)減壓和獨(dú)立分戶(hù)減壓，干管分區(qū)減壓存在成本高、安裝維護(hù)危險(xiǎn)且影響面廣、壓力分布不均勻，用戶(hù)無(wú)主導(dǎo)性、高峰用水時(shí)各戶(hù)之間有相互影響。而獨(dú)立分戶(hù)減壓是現(xiàn)在分水系統(tǒng)的趨勢(shì)，其簡(jiǎn)化了樓宇供水的管網(wǎng)系統(tǒng)，減少了樓宇的非經(jīng)濟(jì)空間（管道井）、安裝維護(hù)安全簡(jiǎn)便（建議安裝在用戶(hù)總閥和水表之間），故障影響面積?。ㄖ幌迒为?dú)用戶(hù)）、壓力分布均衡可調(diào)，節(jié)能，節(jié)水，符合環(huán)保要求、出口壓力穩(wěn)定，因而用戶(hù)水壓在高峰期亦不受影響、用戶(hù)可按自己生活習(xí)慣和需要選擇自己滿意的供水壓力。

如果達(dá)到建筑給水系統(tǒng)中獨(dú)立分戶(hù)減壓時(shí)所需要的減壓閥，我們的要求是一種簡(jiǎn)單、可靠、可拆洗、性?xún)r(jià)比高的減壓閥。通過(guò)上圖的幾款結(jié)構(gòu)可以看出，前五款結(jié)構(gòu)大體相同，進(jìn)口端作為一個(gè)管路在閥體內(nèi)部構(gòu)造獨(dú)立的型式，早些年通過(guò)鑄造來(lái)達(dá)到造型要求，后期在熱鍛工藝的發(fā)展下，也實(shí)現(xiàn)了這樣的結(jié)構(gòu)功能，但無(wú)論工藝如何改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜是切實(shí)存在的，導(dǎo)致整體產(chǎn)品龐大成本高，加工難度大，質(zhì)量不穩(wěn)定等弊端，特別強(qiáng)調(diào)的是熱鍛工藝雖然實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)功能，但以犧牲流量為代價(jià)的，如圖V，其左端通孔是后續(xù)通過(guò)加工孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，流通面積少，流量也就非常小。圖VI的傾斜式減壓閥在原有的基礎(chǔ)上對(duì)結(jié)構(gòu)有了整體的改進(jìn)。其主要特點(diǎn)如下：

（1）傾斜式，通過(guò)角度的傾斜使得出水孔適合于熱鍛成型，進(jìn)水通道是機(jī)械加工后自然成型，在整個(gè)流道上合理布局，且外形美觀；

（2）取消進(jìn)口端作為一個(gè)管路在閥體內(nèi)部構(gòu)造獨(dú)立的型式，通過(guò)閥芯來(lái)代替內(nèi)部構(gòu)造，這樣完全降低了閥體造型難度，使得熱鍛工藝簡(jiǎn)單，整體剛性增強(qiáng)；

（3）閥芯的設(shè)計(jì)巧妙，如下圖1所示，其出水端的壓力傳輸通過(guò)閥芯上的立柱孔傳至上面活塞腔體內(nèi)，使得活塞承受壓力下與彈簧達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，材料選為POM，結(jié)晶性熱可塑性塑料，有良好的物理、機(jī)械和化學(xué)性能，尤其是有優(yōu)異的耐摩擦性能，通過(guò)閥芯材料的改進(jìn)，閥門(mén)整體重量減輕，結(jié)構(gòu)更趨于合理；

（4）產(chǎn)品采用活塞式結(jié)構(gòu)，也是考慮其可靠性、使用壽命。

（5）對(duì)各款減壓閥流量性能的對(duì)比值（口徑為DN25）

進(jìn)口壓力0.3MPa（出口壓力0.15MPa）時(shí)， 圖 I-4.6m3/h， 圖 II-4.2m3/h， 圖 III-3.9m3/h，圖IV-4.5m3/h， 圖V-2.8m3/h， 圖VI-4.6m3/h；

進(jìn)口壓力0.6MPa（出口壓力0.3MPa）時(shí)，圖I-8.6m3/h， 圖II-8m3/h， 圖III-8.2m3/h，圖IV-8.3m3/h， 圖V-7.9m3/h， 圖VI-8.5m3/h；

進(jìn)口壓力1.0MPa（出口壓力0.5MPa）時(shí)，圖I-11.5m3/h， 圖II-11.3m3/h， 圖III-10.7m3/h，圖IV-11.1m3/h， 圖V-11.1m3/h，圖VI-11.4m3/h；

從上述數(shù)據(jù)可以看出，傾斜式減壓閥流量綜合性能是最佳的。

（6）根據(jù)流體力學(xué)分析，流體在彎道中流動(dòng)的損失由三部分組成：①形成漩渦所產(chǎn)生的損失；②由切向應(yīng)力所產(chǎn)生的沿程損失；③由二次流形成的雙螺旋流動(dòng)所產(chǎn)生的損失，

所以減少阻力的措施有添加劑減阻、改善邊壁對(duì)流動(dòng)的影響，這其中重要點(diǎn)如減少管壁的粗糙度、柔性邊壁改為剛性邊壁、平順的入口等，水垢增加管道粗糙度，嚴(yán)重會(huì)影響減壓閥的正常使用，抗堵塞材料（運(yùn)用了粘性率低的塑料POM），最有效地減少流體在彎道中流動(dòng)的損失及活動(dòng)元件堵塞的可能性。

傾斜式減壓閥使用平衡型活塞，上游壓力波動(dòng)產(chǎn)生作用于小活塞向下的壓力與作用在大活塞上的壓力相互抵消，大活塞感應(yīng)的閥后壓力與彈簧設(shè)定的壓力進(jìn)行匹配，減壓閥下游的壓力不受任何上游壓力波動(dòng)的影響。根據(jù)流體力學(xué)設(shè)計(jì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有效降低了壓力損失，保證在大流量的情況下阻力仍然很小。減壓閥選擇的理想流速應(yīng)該在1-2米/每秒之間，這能減少管道的噪音及水流對(duì)各種用水設(shè)備的損耗。

3　結(jié)束語(yǔ)

由于傾斜式減壓閥該型式閥門(mén)結(jié)構(gòu)緊湊，整體重量是前幾款的35%～50%，并通過(guò)了十萬(wàn)多次的疲勞測(cè)試，更適用于獨(dú)立分戶(hù)減壓。

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.097

張繼宏（1971-），男，機(jī)械工程師。