一种气体减压器阀芯的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明提供一种气体减压器阀忍，属于高压及中压介质输送与供应技术领域。
【背景技术】
[0002] 减压器是一种调节阀，它通过阀忍的节流作用将入口压力减压调节到所需的出口 压力值，并通过出口压力的反馈作用控制阀忍的开度维持出口压力的稳定。可见，减压器的 作用是将上游气体压力减压并稳定在所需值上。实际上，减压器是利用气流的节流效应实 现压力调节。一般地，高压气体在通过阀忍和阀座之间的狭窄截面时发生节流现象，一部分 压力能转换为动能获得很高的速度；气流进入出口腔后产生满流、摩擦和滞止，消耗大量动 能，使得节流后压力降低。而阀忍的运动直接与出口压力相关联，一旦出口压力变化，阀忍 就会随之运动实现减压器的稳压作用。
[0003] 目前，减压器不仅广泛应用于油、气工业、化工行业、能源工业、基础设施建设等行 业，在航空航天领域也发挥着重要作用。航天行业中，减压器主要应用在地面设备（包括地 面试验设备）、导弹/运载火箭和卫星航天器。其中，地面试验系统中，减压器主要用于推 进剂供应系统；导弹和火箭中，减压器主要用于发动机储箱的增压系统；卫星航天器中，减 压器主要用于姿控发动机和轨控发动机的精确控制。实际应用的气体减压器有多种结构方 案。
[0004] 专著《液体火箭发动机试验》（宇航出版社，1990、12)、《实用阀口设计手册》（机械 工业出版社，2004、5)等介绍了多种手动式减压器。由于尺寸较小，运类减压器无法满足大 流量气体供应需求。 阳0化]专著《液体火箭发动机试验》（宇航出版社，1990、12)P68介绍了一种高压大流量 气控式减压器，详细分析了其工作原理，但是并未充分公开技术方案，并且运种减压器在设 计条件下的供应能力低于化g/s空气。
[0006] 硕±学位论文《大流量减压器的特性研究及内部流场动态仿真》（国防科学技术大 学，2007、11)研究了一种大流量气控式气体减压器，能够在设计条件下稳定供应大于大于 20kg/s的空气流量，得到了许多有重要指导意义的结果，但是论文只给出了减压器工作原 理，并未公布详细结构。
[0007] 现在公开的所有减压器技术方案中，阀忍均不是独立部件，而是由若干零部件与 阀体结构组合实现阀忍功能的，运种阀忍结构复杂，可靠性低，使用不便，难W拓展至大流 量气体调压。对于小流量减压器来说，独立阀忍较难实现，而对于大流量减压器，可W将阀 忍功能集成到单个部件上。但是阀忍作为核屯、调节部件，承担密封、动态调节等重要功能， 属于易损坏的关键件，需要经常检修、维护，如果阀忍的密封面位于减压器主体结构上，损 坏后，难于维修。特别是当气体流量达到lOkg/sW上时，想要将20MPaW上的气体压力减 压至IOMPaW下，目前已有的减压器将无法正常进行工作，因此需要研制一种新型的减压 器W适应大流量气体的安全减压。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的是要解决lOkg/sW上流量的气体直接由20MPaW上压力减压至 IOMPaW下，减压器无法稳定工作的问题，提出一种气体减压器阀忍技术方案使得减压器可 实现快速稳定地工作。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0010] 一种气体减压器阀忍，包括压盖1、连接组件2、复位弹黃3、阀瓣4、阀座5 ;
[0011] 所述压盖1是一个锥台形不诱钢旋转体，顶端开孔W平衡内外压力；
[0012] 所述阀瓣4是一个圆杯形腔体，在下底面45设计密封凸台42、密封凸台42表面与 外表面41垂直；阀瓣4腔中设计定位柱44和定位坑43用于安装复位弹黃3;阀瓣4上均 布通气孔37W快速实现阀瓣4内外压力平衡；
[0013] 所述阀座5为中空的"凸"形环状腔，其侧面有用于气体流通的阀座孔32、腔内有 密封凸台53;阀座内表面51与密封凸台53垂直；
[0014] 其连接关系如下，W阀座5为基准、将阀瓣4同轴装入阀座5的内腔、再将复位弹 黃3装入阀瓣4的内腔、压盖1通过连接组件2、将复位弹黃3、阀瓣4压紧在阀座5上；阀 座5的密封凸台53与阀瓣4密封凸台42组成密封副；阀瓣4外表面41与阀座5内表面51 密切接触实现同轴安装、外表面41与内表面51为配合表面。
[0015] 所述阀瓣4的最大开度hmax和节流直径D满足W下关系式，
阳018] 其中：心g为流过阀座孔32的气体质量流量，单位为kg/s;D为阀瓣4密封凸台42 的内径，单位为m;yg为气体的流量系数；P1。、口2为高压气体总压，单位为化；k为气体比热 比；R为气体常数、单位为J/化g.K) ;T为总溫，单位为K;
是气体的临界 压力比。
[0019]所述阀座孔32的数量ri32及直径d32需要满足W下关系式：
(3)
[0021] 其中：y32为阀座孔32的流量系数；P。为气体在标准大气条件下的密度，单位为 kg/m3;u为气体流过阀座孔32的时流速，单位为m/s。
[0022] 所述阀瓣外表面41被分割为多个区域，表面粗糖度要求达到0. 4~0. 8级。
[0023] 所述阀座内表面51表面粗糖度应达到0. 4~0. 8级。
[0024] 所述阀座5采用比阀瓣4硬度小的金属材料加工。 阳0巧]所述阀瓣4采用不诱钢加工，阀座5采用黄铜加工。 阳0%] 本发明的有效收益：
[0027]1、阀忍单独成套设计加工，易于规模化、标准化过程控制及质量检测，W及提供备 件；
[0028] 2、阀忍单独成套加工，易于安装、检修、维护和更换；
[0029]3、阀忍是减压器的核屯、功能组件，高精度密封副和运动配合表面，加工成本高、容 易损坏，单独成套加工、组装、保管、控制，可W更好保护高精度的密封副和运动配合表面；
[0030]4、有利于阀忍技术推广应用到其它类型的阀口中，或者相邻技术领域。
【附图说明】
[0031] 图1是本发明阀忍结构组成S维剖视示意图；
[0032] 图2是阀瓣结构纵向剖视图；
[0033] 图3是阀座结构纵向剖视图；
[0034]图4是采用本发明阀忍的减压器S维结构示意图。
[0035]其中：1是压盖、2是连接组件、3是复位弹黃、4是阀瓣、5是阀座、32是阀座孔、37是阀座孔、41是阀瓣外表面、42是密封凸台、43是定位坑、44是定位柱、45是阀瓣下底面、51 是阀座内表面、52是定位环面、53是密封凸台、54是阀座的定位底面、60是阀盖、70是上阀 体、80是中阀体、100是阀忍
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图详细阐述本发明的设计过程
[0037]如图1所示、本发明气体减压器阀忍、包括压盖1、连接组件2、复位弹黃3、阀瓣4、 阀座5。
[0038]如图2所示，阀瓣4是一个圆杯形腔体、采用比阀座5材料硬度大的金属材料制 成、例如不诱钢等。外表面41被分割为多个区域、W减小运动时的摩擦面积、表面粗糖