摘 要：对建筑给水用减压阀各种结构在设计上进行比较和对新型倾斜式减压阀优点进行解说。
关键词：阀芯；POM；流量表
0 综述
减压阀是通过调节，将进口压力减至某一需要的出口压力，并依靠介质本身的能量，使出口压力自动保持稳定的阀门。具体依靠控制与调节系统的调节，使阀后压力的波动与弹簧力相平衡，使阀后压力在一定的误差范围内保持恒定。
在接排水行业中选用的减压阀，特别是DN100以下规格的黄铜材质的可调式减压阀结构形式也是多种多样，最早延续铁质阀门型式，后也引进国外的结构型式，典型的如下所示
1 原理
上述结构按顺序随时间慢慢发展过来，但万变不离其宗，原理都是通过阀后流体压力传递到上腔膜片或活塞件，膜片和活塞通过支架或心轴连接着阀瓣来调节出口大小，使得和弹簧（膜片或活塞上）达到一种动态平衡，调节弹簧的压缩距离可以控制出口压力值（动态平衡下的出口压力）。
传递压力的机构有膜片和活塞二种，膜片多采用丁腈橡胶或三元乙丙基体衬有棉纶网布，以增强其强度和抗疲劳性，活塞则用刚性材料，其二种结构各有优缺点，膜片式结构是调压灵敏，缺点是膜片易损耗、整体刚性弱、震动频率高，活塞式灵敏度弱点，但刚性好，寿命长，不易产生高频率的震动异响。
2 建筑用减压阀的要求说明
建筑给水系统中， 如今高层楼宇供水减压方式分干管分区减压和独立分户减压，干管分区减压存在成本高、安装维护危险且影响面广、压力分布不均匀，用户无主导性、高峰用水时各户之间有相互影响。而独立分户减压是现在分水系统的趋势，其简化了楼宇供水的管网系统，减少了楼宇的非经济空间（管道井）、安装维护安全简便（建议安装在用户总阀和水表之间），故障影响面积小（只限单独用户）、压力分布均衡可调，节能，节水，符合环保要求、出口压力稳定，因而用户水压在高峰期亦不受影响、用户可按自己生活习惯和需要选择自己满意的供水压力。
如果达到建筑给水系统中独立分户减压时所需要的减压阀，我们的要求是一种简单、可靠、可拆洗、性价比高的减压阀。通过上图的几款结构可以看出，前五款结构大体相同，进口端作为一个管路在阀体内部构造独立的型式，早些年通过铸造来达到造型要求，后期在热锻工艺的发展下，也实现了这样的结构功能，但无论工艺如何改进，其结构复杂是切实存在的，导致整体产品庞大成本高，加工难度大，质量不稳定等弊端，特别强调的是热锻工艺虽然实现了结构功能，但以牺牲流量为代价的，如图V，其左端通孔是后续通过加工孔来实现，流通面积少，流量也就非常小。图VI的倾斜式减压阀在原有的基础上对结构有了整体的改进。其主要特点如下：
（1）倾斜式，通过角度的倾斜使得出水孔适合于热锻成型，进水通道是机械加工后自然成型，在整个流道上合理布局，且外形美观；
（2）取消进口端作为一个管路在阀体内部构造独立的型式，通过阀芯来代替内部构造，这样完全降低了阀体造型难度，使得热锻工艺简单，整体刚性增强；
（3）阀芯的设计巧妙，如下图1所示，其出水端的压力传输通过阀芯上的立柱孔传至上面活塞腔体内，使得活塞承受压力下与弹簧达到动态平衡，材料选为POM，结晶性热可塑性塑料，有良好的物理、机械和化学性能，尤其是有优异的耐摩擦性能，通过阀芯材料的改进，阀门整体重量减轻，结构更趋于合理；
（4）产品采用活塞式结构，也是考虑其可靠性、使用寿命。
（5）对各款减压阀流量性能的对比值（口径为DN25）
进口压力0.3MPa（出口压力0.15MPa）时， 图 I-4.6m3/h， 图 II-4.2m3/h， 图 III-3.9m3/h，图IV-4.5m3/h， 图V-2.8m3/h， 图VI-4.6m3/h；
进口压力0.6MPa（出口压力0.3MPa）时，图I-8.6m3/h， 图II-8m3/h， 图III-8.2m3/h，图IV-8.3m3/h， 图V-7.9m3/h， 图VI-8.5m3/h；
进口压力1.0MPa（出口压力0.5MPa）时，图I-11.5m3/h， 图II-11.3m3/h， 图III-10.7m3/h，图IV-11.1m3/h， 图V-11.1m3/h，图VI-11.4m3/h；
图1
从上述数据可以看出，倾斜式减压阀流量综合性能是最佳的。
（6）根据流体力学分析，流体在弯道中流动的损失由三部分组成：①形成漩涡所产生的损失；②由切向应力所产生的沿程损失；③由二次流形成的双螺旋流动所产生的损失，
所以减少阻力的措施有添加剂减阻、改善边壁对流动的影响，这其中重要点如减少管壁的粗糙度、柔性边壁改为刚性边壁、平顺的入口等，水垢增加管道粗糙度，严重会影响减压阀的正常使用，抗堵塞材料（运用了粘性率低的塑料POM），最有效地减少流体在弯道中流动的损失及活动元件堵塞的可能性。
倾斜式减压阀使用平衡型活塞，上游压力波动产生作用于小活塞向下的压力与作用在大活塞上的压力相互抵消，大活塞感应的阀后压力与弹簧设定的压力进行匹配，减压阀下游的压力不受任何上游压力波动的影响。根据流体力学设计的内部结构有效降低了压力损失，保证在大流量的情况下阻力仍然很小。减压阀选择的理想流速应该在1-2米/每秒之间，这能减少管道的噪音及水流对各种用水设备的损耗。
3 结束语
由于倾斜式减压阀该型式阀门结构紧凑，整体重量是前几款的35%～50%，并通过了十万多次的疲劳测试，更适用于独立分户减压。
