先导活塞式泄压阀的运动规律

2 先导活塞式泄压阀特点及工作原理
       图 1 示出了目前的一种典型先导活塞式泄压阀，它是一种导阀控制、液压驱动的控制阀，主要由主阀、导阀、针阀和滤网等组成。主阀一般为截止阀，例如直流式、角式、柱塞式截止阀等。活塞 与主阀瓣由阀杆刚性连接，在活塞上腔和下腔压力差作用下可以在活塞缸内往复运动。活塞上腔水压受导阀控制，下腔通过缓冲孔与阀体内压力相通，可使主阀的关闭得到缓冲。导阀也是一种泄压阀，它由止回阀，控制腔、弹簧等组成，其止回阀的启闭受控制腔水压和弹簧的控制。当水压小于1.6 MPa 时，导阀密封可采用隔膜式，如图 1 所示，但是，当水压大于 1.6 MPa 时，导阀一般采用活塞式。针阀是一种微调阀，主要用作调节流进隔膜上腔的流量大小，以控制主阀的启闭速度。滤网的功能是过滤存在于管道介质中的颗粒物质，以防止进水管和上腔的堵塞。取样管两端分别与导阀和主阀连通，使得导阀控制腔水压几乎完全等于主阀进口水压或者输水干管水压。进水管进口与主阀进口相通，而出口分别与上腔管和泄水管相通。上腔管一端与上腔相通，另一端与进水管和泄水管交汇。
       液压杆传动系统的作用是对泄压阀主阀的启闭实施自立式自动控制，主要部件是：
（1）控制调节装置，包括导阀（控制阀）、针阀（调节阀）和缓冲孔等，用来控制液压系统的压力、流量和流动方向，以保证执行元件完成预期的动作；
（2）执行元件，包括活塞、阀杆、上腔和下腔等，用以将输水干管液体的压力能转换为主阀瓣上下运动的机械能；
（3）辅助装置，进水管、上腔管、泄水管、缓冲孔与各种管接头、滤网、检修阀和压力计等，它们起着连接、传递压力、输送流量、过滤、测量液压和检修等辅助作用，以保证液压系统可靠．稳定、持久地工作。
       活塞式泄压阀的工作原理是：当输水管道发生水击时，一旦主阀进口压头 Hp超过导阀开启的临界压头 Hcri，即 Hp>Hcri，则导阀弹簧受导阀控制腔水压（主阀进口水压或者输水干管水压）作用压缩，导阀止回阀向上运动瞬时全开，致使上腔水压迅速降低，这时主阀瓣（主阀阀瓣）在进口水压的作用下迅速向上运动，主阀开启，迫使上腔水体通过上腔管与进水管来流汇合后一起通过导阀止回阀-泄水管迅速排出，同时，随着主阀的开启，输水干管水体通过主阀孔口被泄放到外界，以避免干管水压超过设计限制。当 Hp＜Hcri时，导阀弹簧伸展复位，导阀止回阀向下运动瞬时全关，然后，主阀进口液体通过进水管-上腔管流入上腔，使上腔水压迅速增加，迫使主阀瓣在活塞面水压+弹簧力+重力的作用下向下缓慢运动，直到完全关闭。
       若在主阀关闭过程中 Hp>Hcri，则导阀重新开启，使主阀停止关闭，重新增大主阀开度，防止干管压力持续升高。换句话说，在主阀开启泄水减压的过程中，导阀可能经历多次全开和全关的过程。导阀止回阀行程通常很小（小于1cm），开启和关闭的时间过程可视为瞬间完成，因此可视导阀为0-1 系统，只存在两种状态：完全关闭状态和完全开启状态。这样，研究先导活塞式泄压阀的运动就简化为主阀的运动。