[發明專利]一種高精度自動控制減壓器

在審

• 申請號: 201510229682.8
• 申請日: 2015-05-07
• 公開（公告）號: CN104847948A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 朱浩;張源俊;孫興亮;趙博;李承恩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F16K31/04
• 分類號: F16K31/04;F16K17/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明屬于氣體管路控制領域，具體來說，是一種高精度自動控制減壓器。

背景技術

減壓器通過調節閥芯的開度調節減壓器出口的壓力，在上游壓力變化的情況下，保持減 壓器出口壓力滿足使用要求。

在火箭推進領域，減壓器用于將高壓氣瓶內的氣體以要求壓力輸出到貯箱內，減壓器輸 出壓力振蕩會導致輸送系統不穩定，影響火箭發動機燃燒，甚至可能由爆炸的危險。

對于擠壓式固液火箭發動機輸送系統，減壓器控制貯箱壓力，由于液路通過文氏管控制 流量，因此減壓器壓力振蕩還會導致流量振蕩，從而引起推力波動，導致試驗失敗。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種高精度自動控制減壓器，包括：減壓器殼體、上閥 芯、閥芯墊片、下閥芯、閥芯底座、閥蓋、推塊、彈簧、彈簧座、步進電機與膜片。

所述減壓器殼體為內部設計有氣體通道的筒狀結構，前后部分別設計有高壓腔與低壓腔， 均與氣體通道連通；同時在減壓器殼體內氣體通道側壁上設計有環形密封臺肩，密封臺肩位 于高壓腔與低壓腔之間。減壓器殼體側壁上開有減壓器入口與減壓器出口，分別與高壓腔和 低壓腔連通。

所述閥芯底座為一端密閉的筒狀結構，同軸螺紋固定在氣體通道內，且閥芯底座側壁周 向上與高壓腔間存在縫隙。

所述下閥芯同軸設置在閥芯底座內，與上閥芯同軸安裝，且上閥芯與下閥芯間安裝有環 形閥芯墊片；還需保證當閥芯結構沿軸向后滑動至極限時，閥芯墊片周向上與氣體通道內的 密封臺肩緊密接觸。

所述閥蓋前端與減壓器殼體后端固定，且閥蓋前端與減壓器殼體后端間還設置有膜片； 閥蓋內部由前至后安裝有推塊、彈簧與彈簧座；需保證當推塊與環形限位臺接觸時，推塊前 端、膜片與閥芯結構中上閥芯后端面間接觸，同時閥芯墊片周向上與氣體通道內的密封臺肩 分離。

所述步進電機固定于閥蓋后端，步進電機的輸出軸端部與彈簧座后端面接觸。

本發明專利的優點在于：

1、本發明高精度自動控制減壓器，減壓器出口壓力精度高，滿足高精度使用要求；減壓 器使用彈簧作為敏感元件，通過調節預緊力來改變出口壓力，針對變推力等應用，減壓器出 口壓力要求能隨著試驗的進行調整，讓試驗能更快更好的達到輸入的要求，實現試驗過程的 最優控制。

2、本發明高精度自動控制減壓器，具有出口壓力調節精度高、穩定性好等優點，可以在 試驗過程中，可以根據輸入指令自動調節輸出壓力，可以滿足壓力變化場合的使用要求，在 變推力固液火箭發動機試驗中有廣泛的應用前景。

3、本發明高精度自動控制減壓器，使用穩健的增量PID控制算法，保證減壓器出口壓力 調節的穩定。單片機采用增量PID控制算法進行控制，相比位置式控制算法，增量式PID算 法只保存當前時刻與前三個時刻的誤差，不容易產生誤差累積，增量式PID只計算增量，誤 差或精度不足對控制系統影響較小；切換時，增量算法與原始值無關，易于實現手動到自動 的無沖擊切換。

附圖說明

圖1為本發明高精度自動控制減壓器整體結構示意圖。

圖中：

1-減壓器殼體??2-上閥芯?????3-閥芯墊片??4-下閥芯

5-閥芯底座????6-閥蓋???????7-推塊??????8-彈簧

9-彈簧座??????10-步進電機??11-膜片

具體實施方案

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

本發明高精度自動控制減壓器，包括減壓器殼體1、上閥芯2、閥芯墊片3、下閥芯4、 閥芯底座5、閥蓋6、推塊7、彈簧8、彈簧座9、步進電機10與膜片11，如圖1所示。

所述減壓器殼體1采用高強度鋁合金制成，為內部同軸設計有氣體通道101的筒狀結構， 用來安裝閥芯底座5、上閥芯2與下閥芯4；且在減壓器殼體1內前后部分別設計有高壓環形 腔102與低壓環形腔103，均與氣體通道101連通；同時在減壓器殼體1內氣體通道101側 壁上設計有環形密封臺肩104，密封臺肩104位于高壓環形腔102與低壓環形腔103之間。 減壓器殼體1側壁上開有減壓器入口105與減壓器出口106，分別與高壓環形腔102和低壓 環形腔103連通。本發明中設計減壓器入口105通徑4mm，壓力0～23MPa；減壓器出口106 通徑6mm，壓力0～5MPa。