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气体膨胀型自力式温度调节阀传感器设计

 自力式温度调节阀又称直接作用式温度调节阀,集测量、调节、执行为一体,通过吸收被调对象本身的能量而动作,不需外加能源。它根据被调流体温度的变化,使感温传感器内充工作介质的压力随温度变化,借助介质压力的变化改变调节阀的开度,从而调节流体流量,控制温度。其结构简单、造价低且管理方便,但精度较低、推动力较小,适用于流量波动幅度较小,仪表气源或电源供应困难和温度控制精度要求不高的场合,如石油化工和能源动力等领域[1,2]。自力式温度调节阀种类很多,结构也各不相同,文中主要以带外感温传感器结构的波纹管压力平衡型自力式温度调节阀为例,探讨基于气体膨胀原理的自力式温度调节阀关键部件—温度传感器的设计问题。

      1气体膨胀型自力式温度调节阀

      1.1结构与工作原理

     由于气体压力相对较小,为了减小气体膨胀型自力式温度调节阀进、出口压差对阀芯的扰动作用力,一般采用波纹管压力平衡组件来平衡大部分阀门进、出口压差的影响。此类自力式温度调节阀结构见图1[3]。波纹管平衡组件的波纹管内腔与阀出口连接,而波纹管平衡件外腔则通过引压管(在阀芯推杆中心)与阀入口连接。

      推动阀杆动作的压力信号由传感器中的填充感温气体介质的膨胀产生,并通过刚性毛细管将压力信号传递至波纹管腔室。作用在阀芯上的上部流体的压力和下部流体的压力经过波纹管平衡组件平衡后的合力以及波纹管内气体感温介质产生的力全部通过弹簧力来平衡,其结果是推动力FA 和预置弹簧的弹力FF方向相反,但大小相同,二力在等流量状态下平衡。当温度在测量点基础上上升或下降时,自力式温度调节阀的控制与执行系统可减少或增大流量。

      1.2 波纹管压力平衡组件设计

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