两级先导减压器的制作方法

本申请属于液体姿轨控动力系统阀门技术领域，具体涉及一种两级先导减压器。

背景技术：

为减轻结构重量和体积，国内外液体姿轨控动力系统通常采用气瓶贮存高压气体。系统工作时，减压器通常会将高压气瓶内出来的高压气体的压力调整至系统工作压力，使发动机工作在额定工况并产生额定推力。减压器作为液体姿轨控动力系统的压力调节组件，广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中。

现有姿轨控动力系统中的减压器多采用单级非先导式结构，适用于入口来流压力和工作流量范围较小的系统，并且由于弹性元件结构较大，通常结构和质量较大，无法满足入口来流压力和工作流量范围更大时的使用要求。另外，现有的减压器不易实现小型轻质化，不利于系统进一步减重增效。

技术实现要素：

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种两级先导减压器。

根据本申请实施例的第一方面，本申请提供了一种两级先导减压器，其包括：

阀体，

所述阀体中设置有第一级减压器和第二级减压器，

所述第一级减压器的出口通道为所述第二级减压器的入口通道；

所述第二级减压器包括第二级导阀组件和第二级主阀组件，所述第二级导阀组件对第一级减压器减压输出的一部分气体进行减压后为所述第二级主阀组件提供基准压力，所述第二级主阀组件用于对第一级减压器减压输出的另一部分气体进行二级减压；

所述阀体上还设置有入口接管嘴、一级出口接管嘴和二级出口接管嘴，所述入口接管嘴用于将高压气体送入所述第一级减压器中，所述一级出口接管嘴和二级出口接管嘴用于输出两级减压后的不同压力的气体。

如上所述的两级先导减压器，所述第一级减压器包括一级副弹簧、一级副弹簧座、第一衬套、一级阀芯、一级阀座、一级活塞、第二衬套、一级主弹簧座、一级主弹簧、第一至第五密封件；

所述一级副弹簧设置在所述一级副弹簧座上；所述第一衬套设置在所述一级副弹簧座的下方，所述一级阀芯设置在所述第一衬套上；

所述一级阀座设置在所述一级阀芯下方，所述第二衬套设置在所述一级阀座下方；所述一级活塞设置在所述第二衬套上；所述一级主弹簧座设置在所述一级活塞下方，所述一级主弹簧设置在所述一级主弹簧座上；

所述第一衬套的内壁上设置有所述第一密封件和第二密封件；

所述第一级减压器的出口通道设置在所述一级阀座与第二衬套之间；所述第一级减压器的出口通道与一级副弹簧的腔之间设置第一孔道或第一外置导管进行连通；

所述第三密封件设置在所述一级阀座上；所述第四密封件和第五密封件设置在所述第二衬套上。

进一步地，所述第二密封件的密封尺寸与一级阀座的内孔尺寸相等。

如上所述的两级先导减压器，所述入口接管嘴通过螺纹连接或焊接方式固定在所述阀体上。

如上所述的两级先导减压器，所述入口接管嘴处还设置有过滤器，所述过滤器通过螺纹连接或焊接方式固定在所述阀体上。

如上所述的两级先导减压器，所述第二级减压器包括第二级导阀组件和第二级主阀组件；

所述第二级导阀组件包括二级导阀芯、二级导阀座、二级导阀主弹簧、二级导阀副弹簧、二级副弹簧座、二级导阀主弹簧座、二级导阀顶杆、敏感元件、旋塞、第六密封件至第八密封件；

所述二级导阀副弹簧设置在所述二级导阀芯与二级副弹簧座之间；

所述二级导阀座设置在所述二级导阀芯的下方，所述二级导阀顶杆设置在所述二级导阀座下方，所述敏感元件设置在所述二级导阀顶杆、旋塞和阀体之间；所述二级导阀顶杆的下方设置有所述二级导阀主弹簧座，所述二级导阀主弹簧座上设置有所述二级导阀主弹簧；

所述第六密封件设置在所述二级导阀座上；所述第七密封件和第八密封件均位于所述第六密封件的下方，且设置在所述二级导阀座上。

如上所述的两级先导减压器，所述第二级主阀组件包括二级主阀芯、二级主阀座、二级主阀副弹簧、二级活塞、限流部件和第九密封件；

所述限流部件设置在所述二级活塞上，所述二级活塞设置在所述二级主阀座上，所述二级主阀座下方设置有所述二级主阀芯，所述二级主阀副弹簧设置在所述二级副弹簧座和二级主阀芯之间；

所述第二级导阀组件的出口腔与二级活塞的作用腔连通，所述敏感元件的作用腔和第二级主阀组件的出口腔通连通；所述第九密封件设置在所述二级活塞与阀体之间的泄漏通道处。

进一步地，所述限流部件为限流螺钉或孔形结构。

更进一步地，所述限流部件为限流螺钉时，所述限流螺钉设置在所述二级活塞的一侧臂上。

更进一步地，所述限流部件为孔形结构时，所述孔形结构设置在所述二级活塞的一侧臂上。

进一步地，所述第一至第九密封件采用o形橡胶密封圈或o形橡胶密封圈和塑料挡圈的组合结构。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请两级先导减压器通过在同一阀体内设置第一级减压器和第二级减压器，而且第一级减压器的出口通道为第二级减压器的入口通道，在阀体上设置入口接管嘴、一级出口接管嘴和二级出口接管嘴，能够输出两级不同压力的气体，满足姿轨控动力系统对减压器入口来流压力和工作流量范围更大时的使用要求；而且本申请两级先导减压器的集成度更高，更容易实现产品的轻质和小型化。相比单级非先导式减压器而言，本申请两级先导减压器具有更高的通用性和工作能力。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种两级先导减压器的结构示意图。

附图标记说明：

1、阀体；

2、第一级减压器；211、一级副弹簧；212、一级副弹簧座；213、第一衬套；214、一级阀芯；215、一级阀座；216、一级活塞；217、第二衬套；218、一级主弹簧座；219、一级主弹簧；220、第一密封件；221、第二密封件；222、第三密封件；223、第四密封件；224、第五密封件；

3、第二级减压器；31、第二级导阀组件；311、二级导阀芯；312、二级导阀座；313、二级导阀主弹簧；314、二级导阀副弹簧；315、二级副弹簧座；316、二级导阀主弹簧座；317、二级导阀顶杆；318、敏感元件；319、旋塞；320、第六密封件；321、第七密封件；322、第八密封件；33、第二级主阀组件；331、二级主阀芯；332、二级主阀座；333、二级主阀副弹簧；334、二级活塞；335、限流螺钉；336、第九密封件；

34、第一外置导管；35、第二孔道；36、第三孔道；

4、入口接管嘴；5、一级出口接管嘴；6、二级出口接管嘴；7、过滤器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本申请实施例提供的一种两级先导减压器的结构示意图，如图1所示，两级先导减压器包括阀体1，阀体1中设置有第一级减压器2和第二级减压器3，第一级减压器2的出口通道为第二级减压器3的入口通道。阀体1上还设置有入口接管嘴4、一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6。

入口接管嘴4用于将气瓶输出的高压气体送入第一级减压器2中。一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6用于分别输出一级和二级减压后的不同压力的气体。

第二级减压器3采用先导结构能够提高减压器的工作流量范围和出口压力精度。两级减压结构能够提高减压器所能适应的入口来流的压力范围。

具体地，第一级减压器2包括一级副弹簧211、一级副弹簧座212、第一衬套213、一级阀芯214、一级阀座215、一级活塞216、第二衬套217、一级主弹簧座218、一级主弹簧219、第一密封件220、第二密封件221、第三密封件222、第四密封件223和第五密封件224。

其中，一级副弹簧211设置在一级副弹簧座212上。第一衬套213设置在一级副弹簧座212下方，一级阀芯214设置在第一衬套213上，第一衬套213对一级阀芯214起到导向作用。一级副弹簧211通过一级副弹簧座212将力作用于一级阀芯214进行调节和密封。

一级阀座215设置在一级阀芯214下方，第二衬套217设置在一级阀座215下方。一级活塞216设置在第二衬套217上。一级主弹簧座218设置在一级活塞216下方，一级主弹簧219设置在一级主弹簧座218上。

第一衬套213的内壁上设置有第一密封件220和第二密封件221，具体地，第一密封件220位于第二密封件221的上方。第二密封件221的密封尺寸与一级阀座215的内孔尺寸相等。

第一级减压器2的出口通道设置在一级阀座215与第二衬套217之间。第一级减压器2的出口通道与一级副弹簧211的腔之间设置第一孔道或第一外置导管34进行连通，构成第一级减压器2的卸荷结构。

第三密封件222设置在一级阀座215上，其用于密封一级阀座215前后高低压介质的泄漏通道。

第四密封件223和第五密封件224设置在第二衬套217上，第四密封件223、第五密封件224和一级活塞用来感受第一级减压器2出口的压力，并将介质力通过一级主弹簧座218传递到一级主弹簧219进行力的比较和开度调节，实现一级压力调节，同时对第一级减压器2出口的压力和环境压力间的泄漏通道进行密封。

在本实施例中，具体地，入口接管嘴4通过螺纹连接或焊接等方式固定在阀体1上。入口接管嘴4处还设置有过滤器7，过滤器7通过螺纹连接或焊接的方式固定在阀体1上。过滤器7的出口正对一级阀芯214的底部。

可以理解的是，通过设置过滤器7，能够对进入第一级减压器2的气体进行过滤，防止异物进入第一级减压器2和第二级减压器3中，缩短第一级减压器2和第二级减压器3的使用寿命。

具体地，第二级减压器3包括第二级导阀组件31和第二级主阀组件33。

第二级导阀组件31包括二级导阀芯311、二级导阀座312、二级导阀主弹簧313、二级导阀副弹簧314、二级副弹簧座315、二级导阀主弹簧座316、二级导阀顶杆317、敏感元件318、旋塞319、第六密封件320、第七密封件321和第八密封件322。

其中，二级导阀副弹簧314设置在二级导阀芯311与二级副弹簧座315之间，二级导阀副弹簧314直接作用于二级导阀芯311用于调节和密封。

二级导阀座312设置在二级导阀芯311下方，二级导阀顶杆317设置在二级导阀座312下方，敏感元件318设置在二级导阀顶杆317、旋塞319和阀体1之间。二级导阀顶杆317的下方设置有二级导阀主弹簧座316，二级导阀主弹簧座316上设置有二级导阀主弹簧313。敏感元件318用于感受第二级导阀组件31出口的压力，并将介质力通过二级导阀顶杆317和二级导阀主弹簧座316传递到二级导阀主弹簧313进行力的比较和开度调节，实现二级导阀调节，同时密封第二级导阀组件31的出口压力和环境压力之间的泄漏通道。

第六密封件320设置在二级导阀座312上，密封二级导阀座312前后的高低压介质的泄漏通道。

第七密封件321和第八密封件322均位于第六密封件320的下方，且设置在二级导阀座312上。第七密封件321和第八密封件322用于密封二级导阀座312后的低压介质与第二级主阀组件33后作用于敏感元件318上的低压介质之间的泄漏通道。

第二级主阀组件33包括二级主阀芯331、二级主阀座332、二级主阀副弹簧333、二级活塞334、限流部件和第九密封件336。

其中，限流部件可以为限流螺钉335或孔形结构。

当限流部件为限流螺钉335时，限流螺钉335设置在二级活塞334的一侧臂上，对二级活塞334作用腔的介质流量进行调节。

当限流部件为孔形结构时，孔形结构设置在二级活塞334的一侧臂上，对二级活塞334作用腔的介质流量进行调节。

可以理解的是，限流螺钉335或孔形结构都能够起到限流的作用。当然，其他能够起到限流作用的结构都适用于本申请

二级活塞334设置在二级主阀座332上，起到感压的作用，当然，其他能够起到感压作用的结构都适用于本申请。二级主阀座332下方设置有二级主阀芯331。二级主阀副弹簧333设置在二级副弹簧座315和二级主阀芯331之间，直接作用于二级主阀芯331进行调节和密封。

第二级导阀组件31的出口腔与二级活塞334的作用腔通过第二孔道35或第二外置导管连通，敏感元件318的作用腔和第二级主阀组件33的出口腔通过第三孔道36或第三外置导管连通。

第九密封件336设置在二级活塞334与阀体1之间的泄漏通道处，用于密封二级活塞334两端的压力。二级活塞334通过比较其两端的压力进行运动，并将压力传递至二级主阀芯331进行压力调节。

阀体1上还设置有一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6，分别输出第一级减压器2和第二级减压器3的出口压力，可以用于同时控制不同压力要求的系统支路。具体地，第一级减压器2的出口通道通过二级主阀芯331和二级导阀副弹簧314连接一级出口接管嘴5。二级出口接管嘴6设置在二级主阀座332与二级活塞334之间。

本申请两级先导减压器工作时，高压气体从入口接管嘴4进入第一级减压器2，经过过滤器7后，从一级阀芯214和一级阀座215之间的环缝通过，并作用于一级活塞216上，使一级活塞216向下运动直至气体在一级活塞216上的作用力与一级主弹簧219通过一级主弹簧座218作用在一次活塞上的力相等为止。

此时，在一级副弹簧211通过一级副弹簧座212作用于一级阀芯214的力以及气体作用在一级阀芯214的力的共同作用下，一级阀芯214随着一级活塞216向下移动，这使得一级阀芯214和一级阀座215之间的环缝进一步减小，气体通过环缝后压力减小至设定压力值。其中，设定压力值通过调整一级主弹簧219的弹力进行设定。

当需要输出两路不同压力的气体时，一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6均为打开状态。经过第一级减压器2减压后的第一部分气体通过一级出口接管嘴5输出；经过第一级减压器2减压后的第二部分气体进入第二级减压器3后，向下经过二级导阀芯311和二级导阀座312之间的环缝初步减压后，通过第二孔道35进入二级活塞334的上腔。二级活塞334在气体压力作用下，克服二级主阀副弹簧333的力向下推动二级主阀芯331一起移动，打开二级主阀芯331和二级主阀座332之间的环缝。

此时，经过第一级减压器2减压后的第三部分气体进入第二级减压器3后从二级主阀芯331和二级主阀座332之间的环缝通过并减压后从二级出口接管嘴6排出。从第二级减压器3的出口排出的气体作用于二级活塞334，与二级活塞334上腔中气体的作用力共同实现对二级主阀芯331的开度调节，一部分气体通过第三孔道36进入第二级导阀组件31的调节腔并作用于敏感元件318，使二级导阀顶杆317向下运动至气体在敏感元件318上的作用力与二级导阀主弹簧313通过二级导阀主弹簧座316作用在二级导阀顶杆317的力相等为止。

可以理解的是，第二级减压器3的出口即为二级出口接管嘴6。

当只需要输出一路减压后的气体时，一级出口接管嘴5为关闭状态，二级出口接管嘴6为打开状态。经过第一级减压器2减压后的一部分气体进入第二级减压器3后，向下经过二级导阀芯311和二级导阀座312之间的环缝初步减压后，通过第二孔道35进入二级活塞334的上腔。二级活塞334在气体压力作用下，克服二级主阀副弹簧333的力向下推动二级主阀芯331一起移动，打开二级主阀芯331和二级主阀座332之间的环缝。

此时，经过第一级减压器2减压后的另一部分气体进入第二级减压器3后从二级主阀芯331和二级主阀座332之间的环缝通过并减压后从二级出口接管嘴6排出。

本申请两级先导减压器中的第二级导阀组件31采用二级导阀芯311和二级导阀座312节流方案，简单可靠，调节方便。通过二级导阀主弹簧313的弹力与第二级减压器3出口的压力对比来调整第二级导阀组件31的出口压力，并将第二级导阀组件31的出口压力作为第二级减压器3出口压力调整的基准。能够很容易地通过对第二级导阀组件31的出口压力的精确控制来提高第二级主阀组件33的出口压力的精度。

与第一级减压器2相类比，用第二级导阀组件31替代第二级主阀组件33中的主弹簧结构，为第二级主阀组件33提供基准压力。第二级主阀组件33用于对经第一级减压器2减压后的气体在进行减压，实现二级减压。

另外，本申请两级先导减压器中通过设置一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6，能够输出两级不同的压力，并且集成度更高，更容易实现产品的轻质和小型化。

上述实施例中，第一至第九密封件均可以采用o形橡胶密封圈或o形橡胶密封圈和塑料挡圈的组合结构进行密封。

一级阀芯214、二级导阀芯311和二级主阀芯331的密封部位均可以采用平面或锥面的密封结构。平面或锥面的密封结构可以采用金属或非金属材质制成。

在其他实施例中，一级活塞216还可以用膜片或波纹管等感压敏感元件进行代替。

上述实施例中，第一级减压器2的出口通道与一级副弹簧211的腔之间设置第一孔道或第一外置导管34进行连通，构成第一级减压器2的卸荷结构；并将与一级阀芯214配合的第二密封件221的密封尺寸设置为与一级阀座215的内孔尺寸相等。在其他实施例中，使用非卸荷结构同样能够起到一级减压的作用。

本申请两级先导减压器中的第一级减压器2和第二级减压器3采用一体化设计，共用阀体1，而且第二减压器中的第二级导阀组件31和第二级主阀组件33也为一体化设计，共用阀体1。第一级减压器2的出口通道为第二级减压器3的入口通道。通过在阀体1上设置一级出口接管嘴5和二级出口接管嘴6，第一级减压器2和第二级减压器3能够单独输出两级不同的压力，用于同时控制不同压力要求的系统支路。

本申请两级先导减压器能够满足姿轨控动力系统对减压器入口来流压力和工作流量范围更大时的使用要求，相比单级非先导式减压器而言，具有更高的通用性和工作能力。

本申请两级先导减压器使得高压气瓶能够通过提高压力来减小质量和体积，并且减压器自身质量和体积同样能够减小，从而在减小姿轨控动力系统质量的基础上，能够提高其工作能力范围。

本申请两级先导减压器能够广泛应用于各类航天器的姿轨控动力系统中，并显著增强其经济效益。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。