110年:呼治儀器

單次減壓閥控制的機制,當彈簧張力與氣體壓力保持平衡隔膜扁平時,則閥芯(poppet valve)是呈現何種狀態?

A開啟
B關閉
C瞬間開啟又關閉
D半開半閉

詳細解析

本題觀念:

單次(單段)減壓閥(single-stage pressure reducing valve)是氧氣鋼瓶上常見的壓力調節裝置,運作原理是利用「彈簧張力」與「下游(輸出端)氣體壓力施加在隔膜(diaphragm)上的力」互相抗衡,來自動控制內部閥芯(poppet valve)的開閉,藉此將鋼瓶內的高壓氣體降壓成穩定的低壓輸出。本題考的是:當這兩股力量剛好達到平衡(隔膜呈扁平狀態、未受力偏移)時,閥芯是處於開啟還是關閉的狀態。

選項分析

選項判斷理由
A 開啟若彈簧張力與氣體壓力已達平衡,代表下游壓力已達到設定值,此時不需要再有更多氣體流入下游系統,閥芯應處於關閉狀態以停止供氣,而非持續開啟
B 關閉✅(本題答案)減壓閥以彈簧預先頂住隔膜、連動使閥芯保持開啟,讓高壓氣體得以進入下游腔室;隨著下游壓力逐漸上升,作用在隔膜上的氣體壓力也隨之增加,當此壓力增加到剛好能抵銷彈簧張力(兩力平衡、隔膜呈扁平不再偏移)時,隔膜會將閥芯向上頂緊、閉合閥座,切斷氣體繼續流入,藉此維持下游輸出壓力穩定在設定值
C 瞬間開啟又關閉描述的是持續往復開閉的動態過程,並非「兩力達到平衡瞬間」的靜態狀態;本題問的是平衡當下的狀態,而非開閉循環過程
D 半

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