[發明專利]一種氣體減壓器

無效

• 申請號: 201010199026.5
• 申請日: 2010-06-12
• 公開（公告）號: CN101839361A
• 公開（公告）日: 2010-09-22
• 發明（設計）人: 王振國;譚建國;江燕平;劉衛東;梁劍寒;潘余
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: F16K17/22
• 分類號: F16K17/22;F16K47/04
• 代理公司: 國防科技大學專利服務中心 43202
• 代理人: 邱軼

技術領域

本發明涉及一種應用于液壓氣動領域的氣體減壓器，尤其涉及一種可有效防振的減壓器。

背景技術

氣體減壓器是一種對高壓氣體進行減壓并向下游提供穩定壓力的調節裝置，是液壓氣動領域中的基本部件，為現有技術所公知。氣體減壓器在冶金、石油、水電、航空航天等領域廣為應用。

氣體減壓器的核心是一個在下游壓力作用下能夠上下運動的閥芯，閥芯和一個固定的閥座之間構成縫隙。當上游壓力不變而下游壓力突然變大時，縫隙變小，通過縫隙的壓力損失變大，根據下游壓力等于上游壓力減去壓力損失的公式，可知下游壓力能基本維持不變。反之亦然。

但現有氣體減壓器對上游壓力的波動缺乏抗干擾性。當上游壓力出現振蕩，例如突然增大時，增加的壓力由于直接作用在減壓器的閥芯上，將使得閥芯向下運動，縫隙變小，正在快速通過縫隙的部分氣體將滯止下來，其動壓轉變為靜壓，使得上游壓力增加得更大，縫隙變得更小，這種與閥芯運動形成的正反饋，使上游壓力的振蕩不斷放大，導致系統不能正常工作，甚至導致管路或減壓器破壞。

論文“methods?used?to?investigate?and?resolve?the?space?shuttle?helium?pressure?regulator?instability?(EHurlbert，J?T?Abe，AIAA90-2749)”公布了航天飛機主發動機上的氦氣減壓器的振蕩現象，該振蕩破壞了減壓器內的波紋管。現有技術還沒有公開解決該問題的具體方法和裝置。

發明內容

本發明通過改進現有氣體減壓器的結構，使得在上游壓力波動情況下，減壓器也能有效防振，從而解決現有氣體減壓器易于振蕩的問題，具體可以通過以下技術方案實施。

一種氣體減壓器，包含高壓結構、低壓結構和活塞結構，其中：

高壓結構為設有高壓氣體入口14的封閉圓筒，頂端軸向內部設有圓筒狀的閥芯基座2，底端軸向設置高壓氣體出口通道21，出口通道21直徑不大于閥芯基座2的內徑，底端軸向內部設置閥座6，閥座6為薄壁圓筒狀，內徑與出口通道21直徑相等，高度小于封閉圓筒與閥芯基座2的高度差；

低壓結構也為封閉圓筒，與高壓結構同軸相連，內部依次設有隔斷16和膜片10，將其分隔成低壓腔15、阻尼腔17和控制腔18三個部分；低壓腔15設有與高壓氣體出口通道21直接相通的高壓氣體入口22，側面設置低壓氣體出口9；在隔斷16上開有阻尼孔8，使得低壓腔15與阻尼腔17可以相通；膜片10上下各設置副彈簧11，分別與阻尼腔17頂部和控制腔18底部相連，控制腔18設有控制氣體入口19，膜片10可以在阻尼腔17和控制腔18之間的壓力差下彎曲變形；

活塞結構包括頂桿7、閥芯4和主彈簧1，閥芯4為一端封閉的圓筒，主彈簧1連接閥芯4內底端與高壓結構內頂部；頂桿7穿過隔斷16將閥芯4與膜片10固定連接，閥芯4與閥芯基座2之間可以密合上下滑動；閥芯4與閥座6之間構成縫隙5，高壓氣體通過縫隙5進入高壓氣體出口通道21；

高壓結構中閥芯4與閥芯基座2圍成的空間稱為卸荷腔12，其他空間為高壓腔13；

其特征在于：在卸荷腔12頂部設置卸荷孔3，同時設置一條氣體管路20，將卸荷孔3連通高壓氣體入口。

主彈簧1和副彈簧11主要用于使膜片和活塞結構復位，可根據GB/T?1239.6-1992選用，通常選擇1根主彈簧和6～8根副彈簧。

阻尼孔8通常為3～6個，直徑為2～4mm。

膜片10材料可以選用橡膠或具有彈性的薄金屬片。

為兼顧系統的穩定性和快速性，閥芯基座2的內徑通常選取高壓腔13內徑的1/5～1/3，高壓氣體出口通道21的直徑不大于閥芯基座2的內徑，通常與之相當。

閥座6高度選取高壓結構封閉圓筒與閥芯基座2的高度差的1/20～1/2。

當高壓腔13內出現壓力波動時，波動壓力通過氣體管路，在管路流動阻力和容積效應下，使得到達閥芯4上的壓力變得較為平緩，從而降低了振蕩。

本發明還提出根據高壓氣體壓力波動的頻率來確定外置氣體管路長度，一般選取管路長度為高壓氣體波動半波長的奇數倍，優選為1倍。通過這種方式可以將作用在閥芯上的負載力從原有的正反饋變為負反饋，從而進一步提高減壓器的穩定性。

本發明在對現有氣體減壓器基本結構作較小改動的情況下，增強了氣體減壓器對高壓氣體壓力波動的抗干擾能力，解決了振蕩問題。本發明已在發動機地面試驗系統中直接應用。

附圖說明

圖1是現有氣體減壓器結構示意圖；

圖2是本發明實施例1結構示意圖；