CN218818430U - 一种具备启动缓冲功能的减压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种具备启动缓冲功能的减压阀，包括：上壳体、主阀、缓冲机构、阀门调节单元和下壳体；所述上壳体和下壳体固定连接；所述上壳体设有进气口、出气口、主阀腔和副阀腔；所述主阀设置在主阀腔内，贯穿低压腔、高压腔和卸荷腔，并控制高压腔流入至低压腔气体的流量；所述卸荷腔通过主阀的中空结构与低压腔连通；所述阀门调节单元一端和下壳体密封连接并与主阀连接，另一端安装在所述下壳体内；所述缓冲机构设置在副阀腔内，所述进气口设置在副阀腔一侧，并通过所述缓冲机构与高压腔连通；所述出气口设置在低压腔一侧。本实用新型通过降低阀门启动瞬间进气流量，降低低压腔压力峰值，可有效避免阀门调节单元损坏，降低噪音。

Description

一种具备启动缓冲功能的减压阀

技术领域

本实用新型涉及减压阀技术领域，特别是涉及具备启动缓冲功能的减压阀。

背景技术

高压、大流量的自动化气体减压阀是新型运载火箭发射支持***自动化、集成化必备的关键元件之一，它的各项性能指标及可靠性对***性能有着非常重要的影响。

运载火箭飞行过程中，高压气瓶通过减压阀向贮箱提供增压气体，维持贮箱气枕内压力稳定。减压阀入口在高压气体进入瞬间压力升高，造成出口压力冲击，产生蜂鸣音或敏感元件(主要是金属膜片)振动，导致膜片破裂，影响贮箱增压，造成飞行失败。这类问题不仅存在于运载火箭飞行过程，对于民用高压气瓶放气过程也同样存在类似问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种具备启动缓冲功能的减压阀，通过降低阀门启动瞬间高压气体进入减压阀进气口的流量，从而稳定出气口压力，避免损坏阀门调节单元。

为实现上述目的，本实用新型提供一种具备启动缓冲功能的减压阀包括：

上壳体、主阀、缓冲机构、阀门调节单元和下壳体；

所述上壳体和下壳体固定连接；

所述上壳体设有进气口、出气口、主阀腔和副阀腔；

所述主阀设置在所述主阀腔内，使所述主阀腔由下往上依次形成低压腔、高压腔和卸荷腔，所述主阀贯穿所述低压腔、高压腔和卸荷腔；

所述高压腔与所述低压腔连通，所述主阀控制所述高压腔流入至所述低压腔气体的流量大小；

所述主阀为中空结构，所述卸荷腔通过所述主阀的中空结构与所述低压腔连通；

所述阀门调节单元一端密封设置在所述低压腔和所述下壳体之间，并与所述主阀连接，调节所述主阀的开度；所述阀门调节单元的另一端安装在所述下壳体内；

所述缓冲机构设置在所述副阀腔内，所述副阀腔一侧设有所述进气口；

所述进气口连接高压气体，并通过所述缓冲机构与所述高压腔连通；

所述出气口设置在所述低压腔一侧。

进一步的，所述缓冲机构包括：缓冲腔、缓冲阀芯和缓冲弹簧；

所述缓冲阀芯一端与所述缓冲腔连通，另一端与所述缓冲弹簧一端连接；

所述缓冲弹簧另一端与所述副阀腔底端固定连接；

所述缓冲阀芯包括主通道、第一节流孔、第二节流孔和缓冲节流通道；

所述缓冲节流通道与所述主通道平行设置，并通过所述第一节流孔连通；

所述缓冲腔与所述主通道通过所述第二节流孔连通；

所述缓冲节流通道的侧壁与所述缓冲弹簧一端连接；

当所述进气口未接通高压气体时，所述进气口通过所述缓冲节流通道与所述高压腔连通；当所述进气口接通高压气体时，高压气体通过所述第一节流孔与第二节流孔进入所述缓冲腔内，下压所述缓冲阀芯带动所述主通道和缓冲节流通道压缩所述缓冲弹簧，使所述主通道连通所述进气口和所述高压腔。

进一步的，所述缓冲机构还包括缓冲阀盖和第一密封圈；

所述缓冲阀盖与所述副阀腔的顶端密封连接，并与所述缓冲阀芯密封形成所述缓冲腔；

所述第一密封圈设置于所述缓冲阀盖与所述副阀腔之间。

进一步的，所述阀门调节单元包括金属膜片和主弹簧；所述金属膜片设置在所述低压腔与下壳体之间，与所述主弹簧一端焊接，并共同密封所述低压腔；

所述主弹簧一端抵接所述主阀，所述主弹簧另一端设置在所述下壳体内，用于调节所述主阀的开度大小；所述金属膜片连接在所述主弹簧一端和下壳体之间，并对所述主弹簧提供限制力。

进一步的，所述阀门调节单元还包括调节螺钉；

所述调节螺钉穿过所述下壳体底端并与所述主弹簧安装在下壳体内的一端连接，用于调节所述主弹簧的预压缩量。

进一步的，所述阀门调节单元内包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述上壳体与所述金属膜片的连接处。

进一步的，所述主阀包括主阀盖、卸荷腔密封座、主阀芯和主阀座；

所述主阀芯贯穿所述卸荷腔密封座和主阀座；

所述主阀盖与所述主阀腔的顶端密封连接，并与所述上壳体、卸荷腔密封座以及主阀芯密封连接，构成所述卸荷腔；

所述卸荷腔密封座、主阀芯、上壳体以及主阀座构成所述高压腔；

所述上壳体、主阀座以及阀门调节单元构成所述低压腔。

进一步的，在高压腔内的主阀芯侧壁设有凸起，所述凸起底端为一倾斜面；所述主阀座设有阶梯状结构，并与所述凸起底端位置相对形成阀口；所述阀口连通所述高压腔和低压腔。

进一步的，所述主阀还包括副弹簧和第三密封圈；

所述副弹簧一端连接所述主阀盖上，另一端连接所述主阀芯；

所述第三密封圈设置在所述主阀芯和所述卸荷腔密封座之间。

进一步的，所述主阀芯设有气压平衡孔，所述气压平衡孔通过所述中空结构连通所述低压腔和卸荷腔。

相比于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提出的具备启动缓冲功能的减压阀，设置有主阀腔和副阀腔，将缓冲机构设置在副阀腔内，在副阀腔一侧设置进气口，高压气体通过缓冲机构与高压腔连通，缓冲机构通过阀门调节单元控制减压阀启动瞬间的进气速度；主阀腔内设置主阀，主阀控制高压气体从高压腔流入至低压腔的流量大小。减压阀启动瞬间缓冲机构对进入的高压气体在进气口进行限流，初始气体流量很小，高压腔和低压腔压力变化较慢，阀门调节单元感受到的气体压力逐渐增加，避免了压力冲击。在进气口压力波动时，减压阀能够自动稳定出口压力，并减小阀门调节单元受到的冲击。

进一步的，通过降低阀门启动瞬间进气流量，降低低压腔压力峰值，可有效避免金属膜片损坏，降低噪音。在出气口流量发生变化时，减压阀可以自动增加或减小阀门开度，实现流量调节功能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中减压阀初始状态的剖视图；

图2为本实用新型实施例中减压阀进入正常流量供气状态的剖视图；

图3为本实用新型实施例中主阀芯的气压分布示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的一种具备启动缓冲功能的减压阀进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

在本实施例中提出了一种具备启动缓冲功能的减压阀，请参考图1所示，包括：上壳体1、主阀、缓冲机构、阀门调节单元和下壳体2。

其中，所述上壳体1和下壳体2固定连接；所述上壳体1设有进气口3、出气口4、主阀腔和副阀腔；所述主阀设置在所述主阀腔内，使所述主阀腔由下往上依次形成低压腔5、高压腔6和卸荷腔7，所述主阀贯穿所述低压腔5、高压腔6和卸荷腔7；所述高压腔6与所述低压腔5连通，所述主阀控制所述高压腔6流入至所述低压腔5气体的流量大小。

具体的，所述主阀为中空结构，所述卸荷腔7通过所述主阀的中空结构与所述低压腔5连通；所述阀门调节单元一端密封设置在所述低压腔5和所述下壳体2之间，并与所述主阀连接，调节所述主阀的开度；所述阀门调节单元的另一端安装在所述下壳体2内；所述缓冲机构设置在所述副阀腔内，所述副阀腔一侧设有所述进气口3；所述进气口3连接上游高压气体，并通过所述缓冲机构与所述高压腔6连通；所述出气口4设置在所述低压腔5一侧，可以接通下游用气点。

在本实施例中，所述缓冲机构包括：缓冲腔8、缓冲阀芯9和缓冲弹簧10；所述缓冲阀芯9一端与所述缓冲腔8连通，另一端与所述缓冲弹簧10一端连接；所述缓冲弹簧9另一端与所述副阀腔底端固定连接；所述缓冲阀芯9包括主通道901、第一节流孔902、第二节流孔903和缓冲节流通道904；所述缓冲节流通道904与所述主通道901平行设置，并通过所述第一节流孔902连通；所述缓冲腔8与所述主通道901通过所述第二节流孔903连通；所述缓冲节流通道904的侧壁与所述缓冲弹簧10一端连接。

当所述进气口3未接通高压气体时，所述进气口3通过所述缓冲节流通道904与所述高压腔6连通；当所述进气口3接通高压气体时，高压气体通过所述第一节流孔902与第二节流孔903进入所述缓冲腔8内，下压所述缓冲阀芯9带动所述主通道901和缓冲节流通道904压缩所述缓冲弹簧10，使所述主通道901连通所述进气口3和所述高压腔6，减压阀进入正常流量供气状态，请参考图2所示。

其中，缓冲阀芯9通过第二节流孔903控制阀门启动瞬间的进气速度，确保不产生启动冲击，缓冲弹簧10用于提供缓冲阀芯9复位动力。

具体的，所述缓冲机构还包括缓冲阀盖11和第一密封圈12；所述缓冲阀盖11与所述副阀腔的顶端密封连接，并与所述缓冲阀芯9密封形成所述缓冲腔8；所述第一密封圈12设置于所述缓冲阀盖11与所述副阀腔之间。

在本实施例中，所述主阀包括主阀盖13、卸荷腔密封座14、主阀芯15和主阀座16；所述主阀芯15贯穿所述卸荷腔密封座14和主阀座16；所述主阀盖13与所述主阀腔的顶端密封连接，并与所述上壳体1、卸荷腔密封座14以及主阀芯15密封连接，构成所述卸荷腔7；所述卸荷腔密封座14、主阀芯15、上壳体1以及主阀座16构成所述高压腔6；所述上壳体1、主阀座16以及阀门调节单元构成所述低压腔5。

其中，主阀芯15和主阀座16相互配合，具有气体流量调节和稳定压力的作用。

具体的，请参考图3所示，在高压腔6内的主阀芯15侧壁设有凸起，所述凸起底端为一倾斜面；所述主阀座16设有阶梯状结构，并与所述凸起底端位置相对形成阀口；所述阀口连通所述高压腔6和低压腔5。

其中，所述主阀芯15设有气压平衡孔1501，所述气压平衡孔1501通过所述中空结构连通所述低压腔5和卸荷腔7。因此，所述低压腔5和卸荷腔7内为低压区501，所述高压腔6内为高压区601。

具体的，低压腔5气体作用在主阀芯15上的作用力和高压腔6作用在主阀芯15上的作用力维持主阀芯15气压作用力的自平衡。

在本实施例中，所述主阀还包括副弹簧17和第三密封圈18；所述副弹簧17一端连接所述主阀盖13上，另一端连接所述主阀芯15；所述第三密封圈18设置在所述主阀芯15和所述卸荷腔密封座14之间。

其中，副弹簧17也是调节阀口开度动力源之一，提供主阀芯15的复位和密封压力。

其中，通过卸荷腔密封座14和第三密封圈18更好的分割高压腔6和卸荷腔7，所述气压平衡孔1501通过所述中空结构连通所述低压腔5和卸荷腔7，确保卸荷腔7与低压腔5中的压力相同，从而阀芯两端压力相同，实现阀芯两端气压力的平衡。

在本实施例中，所述阀门调节单元包括金属膜片19和主弹簧20；所述金属膜片19设置在所述低压腔5与下壳体2之间，与所述主弹簧20一端焊接，并共同密封所述低压腔5；所述主弹簧20一端抵接所述主阀，用于调节所述主阀的开度大小；所述金属膜片19连接在所述主弹簧20一端和下壳体2之间，并对所述主弹簧20提供限制力。

具体的，所述阀门调节单元内包括第二密封圈21，所述第二密封圈21设置于所述上壳体1与所述金属膜片19的连接处。

其中，金属膜片19为压力敏感元件，是调节阀口开度动力源之一。当低压腔5压力增大时，金属膜片19压力增大，压缩主弹簧20，主阀芯15向下移动，阀口开度减小；当低压腔5压力减小时，金属膜片19压力减小，主弹簧20伸长，主阀芯15向上移动，阀口开度增大。

具体的，所述阀门调节单元还包括调节螺钉22；所述调节螺钉22穿过所述下壳体2底端并与所述主弹簧26安装在下壳体内的一端连接，用于调节所述主弹簧20的预压缩量，控制主阀芯15初始开度。

其中，主弹簧20在未接通高压气源时，维持主阀芯15最大开度，当气源压力低于最大压力时，逐渐增大阀芯开度，或当下游气体流量增大时，增大阀芯开度。

本实施例提出的具备启动缓冲功能的减压阀，进气口3接通高压气源时，高压气体通过缓冲节流通道904进入高压腔6。由于缓冲节流通道904的节流作用，气体流量很小，高压腔6和低压腔5压力变化较慢，金属膜片19感受到的气体压力逐渐增加，避免了压力冲击。缓冲节流通道904的气体同时沿第一节流孔902和第二节流孔903进入缓冲腔8，缓冲腔8内压力逐渐上升，缓冲阀芯9在气体压力作用下，压缩缓冲弹簧10，缓冲阀芯9下移，主通道901接通进气口3，消除缓冲节流通道904的节流功能，减压阀进入正常流量供气状态。

主阀芯15上设有气压平衡孔1501，连通低压腔5和卸荷面，低压腔5气体作用在主阀芯15上的作用力和高压腔6作用在主阀芯15上的作用力维持主阀芯15气压作用力的自平衡。主阀芯15的阀口开度完全由主弹簧20力、副弹簧17力和金属膜片19压力决定，有利于提高输出压力的稳压精度。

具体的，由于缓冲机构的限流作用，低压腔和高压腔的建压时间延长0.5s～1s，启动瞬间低压腔峰值压力降低30％～60％，改变第一节流孔902、第二节流孔903和缓冲节流通道904的直径，可以调节低压腔和高压腔建压时间及低压腔峰值压力。

当下游气体流量增大时，原有主阀芯15的阀口开度不足以向下游提供足够的流量，低压腔5气体略有降低，金属膜片19压力减小，在主弹簧20力作用下，推动主阀芯15上移，主阀芯15与主阀座16之间阀口开度增加，气体流通面积增大，增大气体流量，恢复低压腔5气体压力不变，确保阀门气体流量满足下游用气量要求(流量调节功能)。

当上游气体压力增大时，原有主阀芯15的阀口开度对应的气体流量增大，低压腔5压力略有增加，作用在金属膜片19上的压力增加，主弹簧20压缩量增加，在副弹簧17推力作用下，主阀芯15下移，阀口开度略有减小，维持阀口气体流量和出口压力不变(压力调节功能)。

高压气体撤除后，缓冲阀芯9在缓冲弹簧10作用下复位，缓冲节流通道904与进气口3连通，断开主通道901与进气口3的连接，阀门进入初始状态。

综上所述，本实用新型提出的具备启动缓冲功能的减压阀，设置有主阀腔和副阀腔，将缓冲机构设置在副阀腔内，在副阀腔一侧设置进气口，高压气体通过缓冲机构与高压腔连通，缓冲机构通过阀门调节单元控制减压阀启动瞬间的进气速度；主阀腔内设置主阀，主阀控制高压气体从高压腔流入至低压腔的流量大小。减压阀启动瞬间缓冲机构对进入的高压气体在进气口进行限流，初期气体流量很小，高压腔和低压腔压力变化较慢，阀门调节单元感受到的气体压力逐渐增加，避免了压力冲击。在进气口压力波动时，减压阀能够自动稳定出口压力，并减小阀门调节单元受到的冲击。进一步的，通过降低阀门启动瞬间进气流量，降低低压腔压力峰值，可有效避免金属膜片损坏，降低噪音。在出气口流量发生变化时，减压阀可以自动增加或减小阀门开度，实现流量调节功能。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，包括：上壳体、主阀、缓冲机构、阀门调节单元和下壳体；

所述上壳体和下壳体固定连接；

所述上壳体设有进气口、出气口、主阀腔和副阀腔；

所述主阀设置在所述主阀腔内，使所述主阀腔由下往上依次形成低压腔、高压腔和卸荷腔，所述主阀贯穿所述低压腔、高压腔和卸荷腔；

所述高压腔与所述低压腔连通，所述主阀控制所述高压腔流入至所述低压腔气体的流量大小；

所述主阀为中空结构，所述卸荷腔通过所述主阀的中空结构与所述低压腔连通；

所述阀门调节单元一端密封设置在所述低压腔和所述下壳体之间，并与所述主阀连接，调节所述主阀的开度；所述阀门调节单元的另一端安装在所述下壳体内；

所述缓冲机构设置在所述副阀腔内，所述副阀腔一侧设有所述进气口；

所述进气口连接高压气体，并通过所述缓冲机构与所述高压腔连通；

所述出气口设置在所述低压腔一侧。

2.如权利要求1所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述缓冲机构包括：缓冲腔、缓冲阀芯和缓冲弹簧；

所述缓冲阀芯一端与所述缓冲腔连通，另一端与所述缓冲弹簧一端连接；

所述缓冲弹簧另一端与所述副阀腔底端固定连接；

所述缓冲阀芯包括主通道、第一节流孔、第二节流孔和缓冲节流通道；

所述缓冲节流通道与所述主通道平行设置，并通过所述第一节流孔连通；

所述缓冲腔与所述主通道通过所述第二节流孔连通；

所述缓冲节流通道的侧壁与所述缓冲弹簧一端连接；

当所述进气口未接通高压气体时，所述进气口通过所述缓冲节流通道与所述高压腔连通；当所述进气口接通高压气体时，高压气体通过所述第一节流孔与第二节流孔进入所述缓冲腔内，下压所述缓冲阀芯带动所述主通道和缓冲节流通道压缩所述缓冲弹簧，使所述主通道连通所述进气口和所述高压腔。

3.如权利要求2所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述缓冲机构还包括缓冲阀盖和第一密封圈；

所述缓冲阀盖与所述副阀腔的顶端密封连接，并与所述缓冲阀芯密封形成所述缓冲腔；

所述第一密封圈设置于所述缓冲阀盖与所述副阀腔之间。

4.如权利要求1所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述阀门调节单元包括金属膜片和主弹簧；所述金属膜片设置在所述低压腔与下壳体之间，与所述主弹簧一端焊接，并共同密封所述低压腔；

所述主弹簧一端抵接所述主阀，所述主弹簧另一端设置在所述下壳体内，用于调节所述主阀的开度大小；所述金属膜片连接在所述主弹簧一端和下壳体之间，并对所述主弹簧提供限制力。

5.如权利要求4所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述阀门调节单元还包括调节螺钉；

所述调节螺钉穿过所述下壳体底端并与所述主弹簧安装在下壳体内的一端连接，用于调节所述主弹簧的预压缩量。

6.如权利要求4所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述阀门调节单元内包括第二密封圈，所述第二密封圈设置于所述上壳体与所述金属膜片的连接处。

7.如权利要求1所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述主阀包括主阀盖、卸荷腔密封座、主阀芯和主阀座；

所述主阀芯贯穿所述卸荷腔密封座和主阀座；

所述主阀盖与所述主阀腔的顶端密封连接，并与所述上壳体、卸荷腔密封座以及主阀芯密封连接，构成所述卸荷腔；

所述卸荷腔密封座、主阀芯、上壳体以及主阀座构成所述高压腔；

所述上壳体、主阀座以及阀门调节单元构成所述低压腔。

8.如权利要求7所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，在高压腔内的主阀芯侧壁设有凸起，所述凸起底端为一倾斜面；所述主阀座设有阶梯状结构，并与所述凸起底端位置相对形成阀口；所述阀口连通所述高压腔和低压腔。

9.如权利要求7所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述主阀还包括副弹簧和第三密封圈；

所述副弹簧一端连接所述主阀盖上，另一端连接所述主阀芯；

所述第三密封圈设置在所述主阀芯和所述卸荷腔密封座之间。

10.如权利要求7所述的具备启动缓冲功能的减压阀，其特征在于，所述主阀芯设有气压平衡孔，所述气压平衡孔通过所述中空结构连通所述低压腔和卸荷腔。

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