一種氣體減壓器閥芯的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種氣體減壓器閥忍，屬于高壓及中壓介質(zhì)輸送與供應(yīng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 減壓器是一種調(diào)節(jié)閥，它通過(guò)閥忍的節(jié)流作用將入口壓力減壓調(diào)節(jié)到所需的出口 壓力值，并通過(guò)出口壓力的反饋?zhàn)饔每刂崎y忍的開(kāi)度維持出口壓力的穩(wěn)定。可見(jiàn)，減壓器的 作用是將上游氣體壓力減壓并穩(wěn)定在所需值上。實(shí)際上，減壓器是利用氣流的節(jié)流效應(yīng)實(shí) 現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)。一般地，高壓氣體在通過(guò)閥忍和閥座之間的狹窄截面時(shí)發(fā)生節(jié)流現(xiàn)象，一部分 壓力能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能獲得很高的速度；氣流進(jìn)入出口腔后產(chǎn)生滿流、摩擦和滯止，消耗大量動(dòng) 能，使得節(jié)流后壓力降低。而閥忍的運(yùn)動(dòng)直接與出口壓力相關(guān)聯(lián)，一旦出口壓力變化，閥忍 就會(huì)隨之運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)減壓器的穩(wěn)壓作用。
[0003] 目前，減壓器不僅廣泛應(yīng)用于油、氣工業(yè)、化工行業(yè)、能源工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等行 業(yè)，在航空航天領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。航天行業(yè)中，減壓器主要應(yīng)用在地面設(shè)備（包括地 面試驗(yàn)設(shè)備）、導(dǎo)彈/運(yùn)載火箭和衛(wèi)星航天器。其中，地面試驗(yàn)系統(tǒng)中，減壓器主要用于推 進(jìn)劑供應(yīng)系統(tǒng)；導(dǎo)彈和火箭中，減壓器主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)儲(chǔ)箱的增壓系統(tǒng)；衛(wèi)星航天器中，減 壓器主要用于姿控發(fā)動(dòng)機(jī)和軌控發(fā)動(dòng)機(jī)的精確控制。實(shí)際應(yīng)用的氣體減壓器有多種結(jié)構(gòu)方 案。
[0004] 專(zhuān)著《液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)》（宇航出版社，1990、12)、《實(shí)用閥口設(shè)計(jì)手冊(cè)》（機(jī)械 工業(yè)出版社，2004、5)等介紹了多種手動(dòng)式減壓器。由于尺寸較小，運(yùn)類(lèi)減壓器無(wú)法滿足大 流量氣體供應(yīng)需求。 陽(yáng)0化]專(zhuān)著《液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)》（宇航出版社，1990、12)P68介紹了一種高壓大流量 氣控式減壓器，詳細(xì)分析了其工作原理，但是并未充分公開(kāi)技術(shù)方案，并且運(yùn)種減壓器在設(shè) 計(jì)條件下的供應(yīng)能力低于化g/s空氣。
[0006] 碩±學(xué)位論文《大流量減壓器的特性研究及內(nèi)部流場(chǎng)動(dòng)態(tài)仿真》（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大 學(xué)，2007、11)研究了一種大流量氣控式氣體減壓器，能夠在設(shè)計(jì)條件下穩(wěn)定供應(yīng)大于大于 20kg/s的空氣流量，得到了許多有重要指導(dǎo)意義的結(jié)果，但是論文只給出了減壓器工作原 理，并未公布詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0007] 現(xiàn)在公開(kāi)的所有減壓器技術(shù)方案中，閥忍均不是獨(dú)立部件，而是由若干零部件與 閥體結(jié)構(gòu)組合實(shí)現(xiàn)閥忍功能的，運(yùn)種閥忍結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，使用不便，難W拓展至大流 量氣體調(diào)壓。對(duì)于小流量減壓器來(lái)說(shuō)，獨(dú)立閥忍較難實(shí)現(xiàn)，而對(duì)于大流量減壓器，可W將閥 忍功能集成到單個(gè)部件上。但是閥忍作為核屯、調(diào)節(jié)部件，承擔(dān)密封、動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等重要功能， 屬于易損壞的關(guān)鍵件，需要經(jīng)常檢修、維護(hù)，如果閥忍的密封面位于減壓器主體結(jié)構(gòu)上，損 壞后，難于維修。特別是當(dāng)氣體流量達(dá)到lOkg/sW上時(shí)，想要將20MPaW上的氣體壓力減 壓至IOMPaW下，目前已有的減壓器將無(wú)法正常進(jìn)行工作，因此需要研制一種新型的減壓 器W適應(yīng)大流量氣體的安全減壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是要解決lOkg/sW上流量的氣體直接由20MPaW上壓力減壓至 IOMPaW下，減壓器無(wú)法穩(wěn)定工作的問(wèn)題，提出一種氣體減壓器閥忍技術(shù)方案使得減壓器可 實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定地工作。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0010] 一種氣體減壓器閥忍，包括壓蓋1、連接組件2、復(fù)位彈黃3、閥瓣4、閥座5 ;
[0011] 所述壓蓋1是一個(gè)錐臺(tái)形不誘鋼旋轉(zhuǎn)體，頂端開(kāi)孔W平衡內(nèi)外壓力；
[0012] 所述閥瓣4是一個(gè)圓杯形腔體，在下底面45設(shè)計(jì)密封凸臺(tái)42、密封凸臺(tái)42表面與 外表面41垂直；閥瓣4腔中設(shè)計(jì)定位柱44和定位坑43用于安裝復(fù)位彈黃3;閥瓣4上均 布通氣孔37W快速實(shí)現(xiàn)閥瓣4內(nèi)外壓力平衡；
[0013] 所述閥座5為中空的"凸"形環(huán)狀腔，其側(cè)面有用于氣體流通的閥座孔32、腔內(nèi)有 密封凸臺(tái)53;閥座內(nèi)表面51與密封凸臺(tái)53垂直；
[0014] 其連接關(guān)系如下，W閥座5為基準(zhǔn)、將閥瓣4同軸裝入閥座5的內(nèi)腔、再將復(fù)位彈 黃3裝入閥瓣4的內(nèi)腔、壓蓋1通過(guò)連接組件2、將復(fù)位彈黃3、閥瓣4壓緊在閥座5上；閥 座5的密封凸臺(tái)53與閥瓣4密封凸臺(tái)42組成密封副；閥瓣4外表面41與閥座5內(nèi)表面51 密切接觸實(shí)現(xiàn)同軸安裝、外表面41與內(nèi)表面51為配合表面。
[0015] 所述閥瓣4的最大開(kāi)度hmax和節(jié)流直徑D滿足W下關(guān)系式，
陽(yáng)018] 其中：心g為流過(guò)閥座孔32的氣體質(zhì)量流量，單位為kg/s;D為閥瓣4密封凸臺(tái)42 的內(nèi)徑，單位為m;yg為氣體的流量系數(shù)；P1。、口2為高壓氣體總壓，單位為化；k為氣體比熱 比；R為氣體常數(shù)、單位為J/化g.K) ;T為總溫，單位為K;
是氣體的臨界 壓力比。
[0019]所述閥座孔32的數(shù)量ri32及直徑d32需要滿足W下關(guān)系式：
(3)
[0021] 其中：y32為閥座孔32的流量系數(shù)；P。為氣體在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下的密度，單位為 kg/m3;u為氣體流過(guò)閥座孔32的時(shí)流速，單位為m/s。
[0022] 所述閥瓣外表面41被分割為多個(gè)區(qū)域，表面粗糖度要求達(dá)到0. 4~0. 8級(jí)。
[0023] 所述閥座內(nèi)表面51表面粗糖度應(yīng)達(dá)到0. 4~0. 8級(jí)。
[0024] 所述閥座5采用比閥瓣4硬度小的金屬材料加工。 陽(yáng)0巧]所述閥瓣4采用不誘鋼加工，閥座5采用黃銅加工。 陽(yáng)0%] 本發(fā)明的有效收益：
[0027]1、閥忍單獨(dú)成套設(shè)計(jì)加工，易于規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程控制及質(zhì)量檢測(cè)，W及提供備 件；
[0028] 2、閥忍單獨(dú)成套加工，易于安裝、檢修、維護(hù)和更換；
[0029]3、閥忍是減壓器的核屯、功能組件，高精度密封副和運(yùn)動(dòng)配合表面，加工成本高、容 易損壞，單獨(dú)成套加工、組裝、保管、控制，可W更好保護(hù)高精度的密封副和運(yùn)動(dòng)配合表面；
[0030]4、有利于閥忍技術(shù)推廣應(yīng)用到其它類(lèi)型的閥口中，或者相鄰技術(shù)領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 圖1是本發(fā)明閥忍結(jié)構(gòu)組成S維剖視示意圖；
[0032] 圖2是閥瓣結(jié)構(gòu)縱向剖視圖；
[0033] 圖3是閥座結(jié)構(gòu)縱向剖視圖；
[0034]圖4是采用本發(fā)明閥忍的減壓器S維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]其中：1是壓蓋、2是連接組件、3是復(fù)位彈黃、4是閥瓣、5是閥座、32是閥座孔、37是閥座孔、41是閥瓣外表面、42是密封凸臺(tái)、43是定位坑、44是定位柱、45是閥瓣下底面、51 是閥座內(nèi)表面、52是定位環(huán)面、53是密封凸臺(tái)、54是閥座的定位底面、60是閥蓋、70是上閥 體、80是中閥體、100是閥忍
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的設(shè)計(jì)過(guò)程
[0037]如圖1所示、本發(fā)明氣體減壓器閥忍、包括壓蓋1、連接組件2、復(fù)位彈黃3、閥瓣4、 閥座5。
[0038]如圖2所示，閥瓣4是一個(gè)圓杯形腔體、采用比閥座5材料硬度大的金屬材料制 成、例如不誘鋼等。外表面41被分割為多個(gè)區(qū)域、W減小運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦面積、表面粗糖