7.4.1 压力控制阀
7.4.1.1 压力控制的定义和应用
压力控制主要指的是控制、调节气动系统中压缩空气的压力，以满足系统对压力的要求。
在气压传动系统中，控制压缩空气的压力和依靠气压力来控制执行元件动作顺序的阀统称为压力控制阀。
根据阀的控制作用不同，压力控制阀可分为减压阀、溢流阀和顺序阀。
常用压力控制阀的气动符号如下：
7.4.1.2 减压阀
1）减压阀作用
减压阀又称调压阀，用来调节或控制气压的变化，并保持降压后的输出压力值稳定在需要的值上，确保系统压力的稳定。
它用来调节或控制气压的变化，并保持降压后的输出压力值稳定在需要的值上，确保系统压力的稳定。
2）减压阀的分类
减压阀的种类繁多，可按压力调节方式、排气方式等进行分类。
（1）按压力调节方式分类。按压力调节方式分，有直动式减压阀和先导式减压阀两大类。
直动式减压阀是利用手柄或旋钮直接调节调压弹簧来改变减压阀输出压力。
先导式减压阀是采用压缩空气代替调压弹簧来调节输出压力的。它又可分为外部先导式和内部先导式。
（2）按排气方式分类。按排气方式可分为溢流式、非溢流式和恒量排气式三种。
溢流式减压阀的特点是减压过程中从溢流孔里排出少量多余的气体，维持输出压力不变。
非溢流式减压阀没有溢流孔，使用时回路中要安装一个放气阀，以排出输出侧的部分气体。它适用于调节有害气体压力的场合，可防止大气污染。
恒量排气式减压阀始终有微量气体从溢流阀座的小孔排出，能更准确地调整压力。一般它用于输出压力要求调节精度高的场合。
3）减压阀的结构原理
（1）直动式减压阀（图7—1）的工作原理是：顺时针方向调节旋钮1，经过调压弹簧2、3，推动膜片5下移，膜片5又推动阀杆8下移，进气阀10被打开，使出口压力p2增大。同时，输出气压经阻尼管7在膜片5上产生向上的推力。这个作用力总是企图把进气阀关小，使出口压力降低，这样的作用称为负反馈。当作用在膜片上的反馈力与弹簧的作用力相平衡时，减压阀便有稳定的压力输出。
（2）先导式减压阀的工作原理和结构与直动式调压阀基本相同，它们的不同是：先导式调压阀的调压气体一般是由小型的直动式减压阀供给，用调压气体代替调压弹簧来调整输出压力。
先导式减压阀可分为内部先导和外部先导。
若把小型直动式减压阀装在阀的内部，来控制主阀输出压力，称为内部先导式减压阀，如图7—2所示。固定节流孔1及气室4组成喷嘴挡板环节。由于先导气压的调节部分采用了具有高灵敏度的喷嘴挡板机构，当喷嘴2与挡板3之间的距离发生微小变化时（零点几毫米），就会使4室中压力发生很明显的变化，从而引起膜片9有较大的位移，并去控制阀芯7的上下移动，使主阀口开大或开小，提高了对阀芯控制的灵敏度，故有较高的调压精度。
图7—1 直动减压阀
（a）溢流阀式减压阀结构；（b）溢流阀式减压阀符号；（c）非溢流阀式减压阀符号
1—调节旋钮；2，3—调压弹簧；4—溢流阀座；5—膜片；6—膜片气室；7—阻尼管；8—阀杆；9—复位弹簧；10—进气阀；11—排气孔；12—溢流孔
图7—2 内部先导式减压阀
1—固定节流孔；2—喷嘴；3—挡板；4—上气室；5—中气室；6—下气室；7—阀芯；8—排气孔；9—膜片
若将小型直动式减压阀装在主阀的外部，则称为外部先导式减压阀，如图7—3所示。
图7—3 外部先导式减压阀的主阀
外部先导式减压阀作用在膜片上的力是靠主阀外部的一小型直动溢流式减压阀供给压缩气体来控制膜片上下移动，实现调整输出压力的目的。所以，外部先导式减压阀又称远距离控制式减压阀。
4）减压阀的选择
（1）根据调压精度的不同，选择不同形式减压阀要求出口压力波动小时，如出口压力波动不大于工作压力最大值±0.5%，则选用精密减压阀。
（2）根据系统控制的要求，如需遥控或通径大于20mm时应选用外部先导式减压阀。
（3）确定阀的类型后，由所需最大输出流量选择阀的通径，决定阀的气源压力时应使其大于最高输出压力0.1MPa。
7.4.1.3 溢流阀
1）溢流阀的作用
溢流阀（安全阀）在系统中起限制最高压力，保护系统安全的作用。
当回路、储气罐的压力上升到设定值以上时，溢流阀（安全阀）把超过设定值的压缩空气排入大气，以保持输入压力不超过设定值。
2）溢流阀的工作原理（图7—4）
图7—4 溢流阀的工作原理
（a）关闭状态；（b）开启状态；（c）图形符号
1—调节手轮；2—调压弹簧；3—阀芯
溢流阀由调压弹簧2、调节机构1、阀芯3和壳体组成。当气动系统的气体压力在规定的范围内时，由于气压作用在阀芯3上的力小于调压弹簧2的预压力，所以阀门处于关闭状态。当气动系统的压力升高，作用在阀芯3上的力超过了弹簧2的预压力时，阀芯3就克服弹簧力向上移动并开启，压缩空气由排气孔T排出，实现溢流，直到系统的压力降至规定压力以下时，阀重新关闭。开启压力大小靠调压弹簧的预压缩量来实现。
3）溢流阀的分类
溢流阀与减压阀相类似，按控制方式分为直动式和先导式两种。(www.xing528.com)
图7—5为直动式溢流阀，其开启压力与关闭压力比较接近，即压力特性较好、动作灵敏；但最大开启量比较小，即流量特性较差。
图7—5 直动式溢流阀
图7—6为先导式溢流阀，它由一小型的直动式减压阀提供控制信号，以气压代替弹簧控制溢流阀的开启压力。先导式溢流阀一般用于管道直径大或需要远距离控制的场合。
图7—6 先导式溢流阀
4）溢流阀的选型方法
（1）根据需要的溢流量选择溢流阀的通径。
（2）溢流阀的调定压力越接近阀的最高使用压力，则溢流阀的溢流特性越好。
7.4.1.4 顺序阀
1）顺序阀的作用
顺序阀是根据回路中气体压力的大小来控制各种执行机构按顺序动作的压力控制阀。
顺序阀常与单向阀组合使用，称为单向顺序阀。
2）顺序阀的工作原理
顺序阀靠调压弹簧压缩量来控制其开启压力的大小。
图7—7为顺序阀工作原理图，当压缩空气进入进气腔作用在阀芯上，若此力小于弹簧的压力时，阀为关闭状态，A无输出。而当作用在阀芯上的力大于弹簧的压力时，阀芯被顶起，阀为开启状态，压缩空气由P流入从A口流出，然后输出到气缸或气控换向阀。
3）单向顺序阀工作原理
单向顺序阀是由顺序阀与单向阀并联组合而成的。它依靠气路中压力的作用来控制执行元件的顺序动作。
其工作原理如图7—8所示，当压缩空气进入腔4后，作用在阀芯3上的力大于弹簧2的力时，将阀芯3顶起，压缩空气从P口经腔4、腔6到A口，然后输出到气缸或气控换向阀。
图7—7 顺序阀的工作原理图
（a）关闭状态；（b）开启状态；（c）图形符号
当切换气源，压缩空气从A流向P时，顺序阀关闭，此时腔6内的压力高于腔4内压力，在压差作用下，打开单向阀5，反向的压缩空气从A到T排出，如图7—8c所示。
图7—8 单向顺序阀工作原理图
（a）结构图；（b）开启状态；（c）关闭状态；（d）图形符号
1—调节手轮；2—弹簧；3—阀芯；4，6—工作腔；5—单向阀
7.4.2 压力控制回路的应用
压力控制回路是对系统压力进行调节和控制的回路。
在气动控制系统中，进行压力控制主要有两种：
第一是控制一次压力，提高气动系统工作的安全性。
第二是控制二次压力，给气动装置提供稳定的工作压力，这样才能充分发挥元件的功能和性能。
1）一次压力控制回路（图7—9）
图7—9 一次压力控制回路
1—溢流阀；2—空气压缩机；3—单向阀；4—蓄能器；5—压力计；6—油雾器
此回路主要用于把空气压缩机的输出压力控制在一定压力范围内。因为若系统中压力过高，则除了会增加压缩空气输送过程中的压力损失和泄漏以外，还会使管道或元件破裂而发生危险。
因此，压力应始终控制在系统的额定值以下。
2）二次压力控制回路（图7—10）
图7—10 二次压力控制回路
（a）详图；（b）简图
1—空气过滤器；2—减压阀；3—压力表；4—油雾器
此回路的主要作用是对气动装置的气源入口处压力进行调节，提供稳定的工作压力。
该回路一般由空气过滤器、减压阀和油雾器组成，通常称为气动调节装置（气动三联件）。
其中，过滤器除去压缩空气中的灰尘、水分等杂质；减压阀调节压力并使其稳定；油雾器使清洁的润滑油雾化后注入空气流中，对需要润滑的气动部件进行润滑。
3）高低压转换回路（图7—11）
此回路主要用以满足某些气动设备时而需要高压，时而需要低压的需要。
该回路用两个减压阀1和2调出两种不同的压力p1和p2，再利用二位三通换向阀3实现高低压转换。
图7—11 高低压转换回路
1，2—溢流减压阀；3—二位三通换向阀
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