宗鹏举
徐州鸿业仪器仪表有限公司 221004
摘要：自来水作为人类生活生产不可或缺的自然资源，对人类和社会发展具有重要意义。对于自来水减压阀泄漏问题，需对其结构和工作是阀体压力差进行分析，总结其减压阀泄露原因。同时通过不断改善优化其设计方法，可有效预防减压阀的泄漏。除此之外，减压阀设计的优化能够有效增强其密封、稳压能力，有效减少故障发生的频率，延长减压阀的使用寿命。本文针对自来水减压阀结构特点作出分析，对其设计方法的优化做出探讨。
关键词：自来水；减压阀结构；分析优化
前言：减压阀作为机械系统中控制压力的元件，对于机械系统安全稳定运行具有至关重要的作用。减压阀的主要作用是减压和稳压。减压阀被广泛应用于机械系统流体或气体介质的可控释放及压力控制等多个领域。由于减压阀运作中密封性较差，因此导致泄漏现象时有发生，使得减压阀性能变差，甚至不能使用。减压阀泄露严重时会造成资源的浪费，引发安全事故，阻碍企业正常生产经营，对人们的生命财产安全造成一定威胁[1]。由此可见，减压阀泄漏后果十分严重。通过对其设计进行改善优化，能够有效避免其泄漏，提高其工作性能。
一、自来水减压阀结构分析
常规减压阀根据其自身结构具体可分为薄膜式减压阀、弹簧薄膜式减压阀、波纹管式减压阀、活塞式减压阀[2]。由于供水系统本身较为复杂，因此其有专门的减压设备，组合式减压阀，主要由压力锁定系统、反馈系统及主阀阀体三部分构成。自来水组合式减压阀结构特点有：反馈系统互为备用，能够提供不停机检查维修服务；反冲排污系统能够适应多种水质差的水源；若出口压力到达上限时出口压力锁定系统能够将其锁定；其减压比最大值能够达到12:1，最高可应用水头320米，如我国井冈冲水电站；最大过流量每小时大于5000立方米，最大应用单机800兆瓦，如我国向家坝水电站。针对减压阀密封性而言，通过对活塞式减压阀设计进行改善优化，很好地增强其密封性。活塞式减压阀包括调节弹簧、膜片、活塞、阀座、阀瓣等零件，作为弹簧薄膜式减压的代替产品，是时代发展的产物。
活塞式减压阀在使用前，其调节弹簧没有经过压缩，其主阀瓣和付阀瓣均处于关闭状态。使用过程中通过按顺时针方向转动螺钉进行调节，同时压缩调节弹簧，使膜瓣移顶开付阀瓣。这时，自来水经第一个孔通过付阀座到达第二个孔进入活塞的上方，使活塞在自来水的压力作用下，不断向下进行移动，推动主阀瓣离开主阀座，使自来水流向阀后。
与此同时，经过第三个孔进入膜片下方，若发现阀后压力超过调定的压力，需及时推动膜片上移，对弹簧进行压缩调节，同一时间将付阀瓣向关闭方向移动，有效减小流入活塞上方的自来水，减轻阀门压力。这时，主阀瓣在主阀瓣弹簧力的推动上下移动，减小主阀瓣和主阀座间隙，可发现自来水流量明显减少，阀后压力也不断下降，使其达到新的平衡。若阀后压力相比调定压力较低时，主阀瓣与主阀座间隙会不断扩大，自来水流量不断增加，阀后压力随之增高，可达到新的平衡。
二、自来水减压阀的优化设计
2.1活塞密封件结构设计优化
传统的活塞式自来水减压阀的密封垫一般是橡胶材料制成，对于活塞式减压阀的活塞与活塞杆来说，密封垫都十分轻盈且十分协调，能够有效密封减压阀内部。这类密封垫的不足之处在于其极易受介质温度因素影响，且其密封处结合面接触面积较小，因此密封效果不佳。为有效优化活塞密封件结构设计，通过选择硅胶垫片，其物理性能好，不易压碎，密封性较好，使用其可有效提高阀门的密封性。硅胶垫片是由硅胶材料制作，其能够通过活塞与活塞杆利用螺纹相互连接，对密封垫起到紧固作用。在设计中通过改变密封垫形状，将以往平面外边缘设计为凹起形状，看上去和唇形密封圈形状相似，与此同时，可使其具备唇形密封圈特性，确保活塞杆在升降运动过程中膜片和阀体能够始终保持密封，且阀门关闭时确保密封垫始终和阀体保持接触。从而有效增加强化其密封性，使其密封效果达到最佳，保证阀门不会轻易出现泄漏问题，实现减压、稳压的目的。
2.2活塞杆密封结构设计优化
目前大部分活塞式自来水减压阀运作中，在活塞杆上部有两个密封环，其主要作用是确保活塞杆因受力运动时阀体内部的密封性。一般情况下，活塞常用密封结构是通过主弹簧伸缩从而带动活塞杆运动。在此过程中，密封环和阀体能够协调配合，因此在活塞杆运动时，其上部密封环一直保持与阀体接触状态，由此确保活塞杆和阀体的接触式的密封性。为使其密封效果最大化，通过优化活塞密封结构，膜片的弹性变形量较大，能够承受高压，可利用夹板将膜片和阀体紧密接触，并使其活塞杆运动时能够保持牢固[3]。具体是通过在活塞上部的密封结构位置增加膜片，并用螺母将其固定，使其能够和活塞杆同时运动。可有效减少阀体泄漏，同时有效规避由于介质中的杂物残留在密封端面导致密封段面受到损伤。
结语：综上所述，减压阀设计的优化需明确减压阀的结构特点及基本工作原理。通过对其泄漏原因进行分析总结，结合相关阀门密封知识和先进理论技术对其设计进行优化，确保减压阀能够正常工作，充分发挥其作用。有效缓解自来水减压阀泄露问题，节约水资源，规避其运作中故障出现，延长其使用寿命。更好地满足现代社会生活生产需要，有效缓解城市供水压力[4]。
参考文献：
[1]曾新,邱文心,李文建.分时减压阀的研制及在城市供水中的应用[J].给水排水,2017,(012):92-96.
[2]赵汝杰.减压阀在城市供水管网节水降耗中的应用探究[J].城市建设理论研究（电子版）,2016,(006):1093-1093.
[3]何海波,丁建国.国产与进口减压阀在向家坝技术供水中的对比运用[J].水电与新能源,2016,(7):20-24.
[4]王刚,何世权.立式升降式止回阀的流道优化设计与流阻分析[J].轻工学报,2016,(005):75-82.