ATOS防爆阀DHA-0631/2/ADC24V工作原理

阀门

ATOS防爆阀DHA-0631/2/ADC24V工作原理

渐开启，灌溉恢复。

　　三、纯机械自控阀门的控制原理及控制单元设计

　　（一）纯机械自控阀门的控制原理分析

　　纯机械自控阀门的控制原理如下：阀门自动控制元件中存在湿敏材料，湿敏材料与土壤直接接触，当土壤中水分含量增多的时候，湿敏材料产生吸水膨胀作用，从而给缓冲弹簧施加压力，缓冲弹簧在压力的作用下会移动并推动复位弹簧和阀芯进行运动，阀芯运动的过程中其锥形面会逐渐封住进水口，实现阀门的自动关闭，灌溉停止。当湿敏材料吸水膨胀的时候，如果其膨胀量比阀芯封堵进水口的移动量大，则很可能导致阀芯锥形头受到较大压力，甚至损坏阀芯，而缓冲弹簧则能够起到良好的缓冲作用，避免阀芯锥形头受到较大压力，实现对阀芯锥形头的保护[3]。

　　（二）自动控制单元设计分析

　　通过上文中的分析可知，缓冲弹簧主要起到对阀芯的缓冲保护作用，复位弹簧主要起到开启阀门的作用，阀门自动化控制的核心为弹簧，下面对两种弹簧的参数设定和设计方法进行分析：

　　1. 弹簧参数设定。两种弹簧采用相同的参数，主要包括弹簧的内径、外径、中径、节间距、螺旋升角以及弹簧丝的直径。对于弹簧的旋转方向来说，如果没有特殊要求，一般选择右侧旋转。弹簧在不受压力的情况下，弹簧圈之间的间距应当为一定值，在受到压力的时候，弹簧会发生收缩变形。在设计的过程中应当考虑极限荷载的情况，应当保证弹簧圈之间在极限荷载作用下一定的间距。

　　2.设计方法。在对弹簧进行设计的过程中，要保证其能够满足阀门正常使用的尺寸要求和圈数要求，同时要保证弹簧的稳定性和可靠性，这就涉及到弹簧刚度、稳定性以及强度的计算和确定。

　　（1）弹簧刚度计算。弹簧刚度需要满足阀门正常工作对弹簧变形量的要求，从而计算出弹簧的具体参数，在弹簧丝直径、弹簧材质相同的时候，增加弹簧的圈数，弹簧的刚度会变小，减少弹簧的圈数，弹簧的刚度会变大。

　　（2）弹簧强度计算。在本纯机械自控阀门设计中，所采用弹簧丝的升角在 5 度到9 度之间，将升角设为 a，则可以求出，a 的正弦值约等于 0，a 的余弦值约等于 1，以此可以求出弹簧截面应力的近似值：(12)42cdF+π。

　　在上式中，F 代表剪力，c 代表弹簧中径与弹簧丝直径的比值，即弹簧指数，d 代表弹簧丝的直径，c 值过大，则可能会对弹簧的稳定性带来不良影响，c 值过小，则可能导致在卷绕的过程中弹簧丝出现弯曲，因此 c 值不宜过大也不宜过小，在本设计中 c 的取值范围为4-16。

　　（1）弹簧稳定性计算。弹簧侧向弯曲是弹簧不稳定的具体体现，弹簧本身的圈数较多，同时受到的压力较大的时候，会影响其稳定性，出现侧向弯曲，即如果弹簧的高径比超过上限，则会出现侧向弯曲。为了保证纯机械自控阀门中弹簧的稳定性，在弹簧两端的不同状态需要取不同的长细比值，如果弹簧两端都处于固定状态，则弹簧长细比的取值应当小于5.3，如果弹簧一端处于固定状态，另一端处于自由状态，则弹簧的长细比应当小于 3.7，如果弹簧两端都处于自由状态，则弹簧的长细比应当小于 2.6。

　　四、结语

综上所述，本文以前人研究理论为基础，设计了一种用于灌溉的纯机械自控阀门，并探讨了其具体的自动控制原理和设计方案，旨在为相关纯机械自控阀门的设计和开发提供参考。本文的研究也存在着一定的不足之处，在未来的研究中，应当着重对阀门寿命方面进行研究，以此来进一步推进纯机械自控阀门的应用和发展。