专利名称：低温气体压力调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体压力调节器，特别是一种低温气体压力 调节器。
(二)
背景技术：
目前采用波纹管作为调压器件的低温气体压力调节器通常采用 分体结构，即背压腔控制部分在主阀之外，再通过管路与主阀连接。 这种结构的缺点是压力调节器体积大、不紧凑、对调压信号响应速度 慢，不仅影响调压工作的可靠性，而且压力控制精度较低。
(三) 实用新型内容 本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种结构紧凑、体积相
对较小、调压响应速度快、压力控制精度较高、工作稳定可靠的低温 气体压力调节器。
本实用新型的技术方案-
一种低温气体压力调节器，采用整体结构，阀体由均呈圆柱状的 下阀体、中阀体和上阀体三部分组成；下阀体内有封闭的进气腔和敞 开的出气腔，在下阀体底部中心开有带内螺纹的螺栓孔并与进气腔相 通，在进气腔和出气腔之间分隔面的中心部位设有主阀孔使进气腔和 出气腔相通，在下阀体的两边设置进气口和出气口分别与进气腔和出 气腔相通；中阀体呈空腔状，腔内设置出气腔波纹管和背压腔波纹管, 出气腔波纹管和背压腔波纹管的两个圆形封闭端面焊接为一体，而两 个圆环形端面分别置于中阀体两个端面的止口上并在组装时由上、下 阀体的相应端面固定，组装后出气腔波纹管和下阀体构成封闭的出气 腔，背压腔波纹管和上阀体构成背压腔，中阀体侧面开有通大气孔并 与中阀体和两个波纹管外侧之间的环形空间相通，在出气腔波纹管位 于出气腔一侧的圆形端面中心钻有一个可使阀杆插入的圆孔；在下阀 体和中阀体内设有输出压力调节装置，其由螺栓、半球状主阀瓣、弹 簧和阀杆组成，半球状主阀瓣的阀瓣端和阀杆的一端焊成一体，螺栓 与下阀体为螺纹连接，在螺栓的端面中心部位设有圆孔，半球状主阀 瓣的另一端伸入螺栓的圆孔中形成松配合，该螺栓旋入下阀体时通过 套在半球状主阀瓣上的弹簧使半球状主阀瓣关闭主阀孔，此时半球状 主阔瓣端部与螺栓的圆孔底部之间应有半球状主阀瓣在该圆孔中的
位移空间，阀杆的另一端从主阀孔穿过后插入出气腔波纹管圆形端面
中心的圆孔底部；上阀体呈敞开的空腔状，腔内设有输出压力设定装 置，其由调节腔波纹管、弹簧、固定件、环状螺栓、调节螺栓和螺母 组成，调节腔波纹管的圆环形端面置于上阀体腔内的止口上，用环形 固定件固定，再利用环状螺栓与上阀体上端的内螺纹配合旋紧，这样 调节腔波纹管与上阀体之间就构成了封闭的调节腔，通过调节螺栓与 环形固定件的内螺纹配合，可以调节位于调节腔波纹管圆形端面上的 弹簧的压縮量，在与中阀体相接的上阀体端面中心部位设有调节孔使 调节腔和背压腔相通，中阀体一侧设有被控压反馈口并与调节腔相 通，调节螺栓中心设有贯通整个螺栓的通大气孔；下阀体、中阀体和 上阀体通过均布于阀体端面圆周的3 4个螺栓、螺母连接为一体； 进气腔和背压腔之间通过专设的气流通路即侧通路相通，侧通路可通 过在下阀体、中阀体和上阀体内分别设置气流通路，当阀体连接为一 体时三条气流通路上下接通，并使侧通路的下端与进气腔相通，侧通 路的上端与背压腔相通，也可通过阀体外的专设管路使进气腔和背压 腔相通；为了实现低温密封，在排出腔波纹管与下阀体和中阀体止口 结合端面处有低温密封圈，另外在背压腔波纹管与中阀体和上阀体结 合端面处、调节腔波纹管与上阀体止口和固定件结合端面处、侧通路 通过的下阀体、中阀体和上阀体的结合端面处均有低温密封圈。
一种上述低温气体压力调节器，制造材料为波纹管采用不锈钢 材，其余各部件采用不锈钢、铜、钢或铝材。
一种上述低温气体压力调节器，低温密封圈的材料采用氟塑料或 铟丝。
本实用新型的优点是对于低温气体的压力调节，采用整体机械 式动态自动压力调节机构，结构新颖、体积紧凑、调压响应速度快、 压力控制精度较高、工作稳定可靠；由于两个通大气孔的作用，可以 对环境气压的变化进行补偿，当外部环境气压发生变化时，压力调节 器可自动调节使输出压力不变，即使在低压或真空环境中也可保证输 出压力的控制精度，特别适用于航天器发射领域。
低温气体压力调节器结构示意图。
图中l.螺栓 2.下阀体 3.进气腔 4.弹簧 5.进气口 6.半球状主阀瓣7.主阀孔8.出气口 9.侧通路10.阀杆 ll.密封圈 12.出气腔 13.出气腔波纹管
14.中阀体15.通大气孔 16.背压腔波纹管 17.背压腔 18.上阀体 19.调节孔 20.螺栓、螺母 21.调节腔
22.调节腔波纹管23.被控压反馈口 24.弹簧25.调节螺栓 26.固定件27.环状螺栓28.螺母 29.通大气孔 具体实施方式
实施例见附图
一种低温气体压力调节器，采用整体结构，阀体由均呈圆柱状的 下阀体2、中阀体14和上阀体18三部分组成；下阀体2内有封闭的 进气腔3和敞开的出气腔12，在下阀体2底部中心开有带内螺纹的 螺栓孔并与进气腔3相通，在进气腔3和出气腔12之间分隔面的中 心部位设有主阀孔7使进气腔3和出气腔12相通，在下阀体2的两 边设置进气口 5和出气口 8分别与进气腔3和出气腔12相通；中阀 体14呈空腔状，腔内设置出气腔波纹管13和背压腔波纹管16，出 气腔波纹管13和背压腔波纹管16的两个圆形封闭端面焊接为一体， 而两个圆环形端面分别置于中阀体14两个端面的止口上并在组装时 由上、下阀体的相应端面固定，组装后出气腔波纹管13和下阀体构 成封闭的出气腔12，背压腔波纹管16和上阀体18构成封闭的背压 腔17，中阀体14侧面开有通大气孔15并与中阀体和两个波纹管外 侧之间的环形空间相通，在出气腔波纹管13位于出气腔12 —侧的圆 形端面中心钻有一个可使阀杆10插入的圆孔；在下阀体2和中阀体 14内设有输出压力调节装置，其由螺栓l、半球状主阀瓣6、弹簧4 和阀杆10组成，半球状主阀瓣6的阀瓣端和阀杆10的一端焊成一体， 螺栓1与下阀体2为螺纹连接，在螺栓1的端面中心部位设有圆孔， 半球状主阀瓣6的另一端伸入螺栓1的圆孔中形成松配合，该螺栓1 旋入下阀体2时通过套在半球状主阀瓣6上的弹簧4使半球状主阀瓣 6关闭主阀孔7，此时半球状主阀瓣6端部与螺栓1的圆孔底部之间 应有半球状主阀瓣6在该圆孔中的位移空间，阀杆10的另一端从主 阀孔7穿过后插入出气腔波纹管13圆形端面中心的圆孔底部；上阀 体18呈敞开的空腔状，腔内设有输出压力设定装置，其由调节腔波 纹管22、弹簧24、固定件26、环状螺栓27、调节螺栓25和螺母28 组成，调节腔波纹管22的圆环形端面置于上阀体18腔内的止口上， 用环形固定件26固定，再利用环状螺栓27与上阀体18上端的内螺
纹配合旋紧，这样调节腔波纹管22与上阀体18之间就构成了封闭的 调节腔21，通过调节螺栓25与环形固定件26的内螺纹配合，可以 调节位于调节腔波纹管22圆形端面上的弹簧24的压縮量，在与中阀 体14相接的上阀体端面中心部位设有调节孔19使调节腔21和背压 腔17相通，中阀体一侧设有被控压反馈口 23并与调节腔21相通， 调节螺栓25中心设有贯通整个螺栓的通大气孔29;下阀体、中阀体 和上阀体通过均布于阀体端面圆周的3 4个螺栓、螺母20连接为一 体；进气腔和背压腔之间通过专设的气流通路即侧通路9相通，侧通 路9可通过在下阀体、中阀体和上阀体内分别设置气流通路，当阀体 连接为一体时三条气流通路上下接通，并使侧通路9的下端与进气腔 3相通，侧通路9的上端与背压腔17相通，也可通过阀体外的专设管 路使进气腔3和背压腔17相通；为了实现低温密封，在排出腔波纹 管13与下阀体和中阀体止口结合端面处有低温密封圈11，另外在背 压腔波纹管16与中阀体和上阀体结合端面处、调节腔波纹管22与上 阀体止口和固定件26结合端面处、侧通路9通过的下阀体、中阀体 和上阀体的结合端面处均有低温密封圈。各部件采用不锈钢制造并进 行低温处理，低温密封件采用铟丝，主要部件的尺寸和技术参数为 阀体外径120mm，整体高度为240nim;进气口 5和出气口 8的直径均 为21mm;主阀孔7直径10mm;阀杆10在半球状主阀瓣6上方直径为 4mm，下方直径为10mm，阀杆10的长度为85 mm,球状主阀瓣6的 球径为14mm，球状主阀瓣6可移动距离为2. 4mm;弹簧4的弹性系数 为5000牛顿/米；背压腔波纹管16系数为4000牛顿/米，圆形端面 直径为52 mm;排出腔波纹管13系数为4000牛顿/米，圆形端面直 径为61咖；侧通路9的直径为2mm;调节孔19直径为5mm;调节腔 波纹管22系数为8000牛顿/米，端面直径为15皿，端面移动距离为 1.4mm。使用该低温气体压力调节器时，压力调节器的进气口接气源， 出气口和被控压反馈口接用户储箱，用户储箱再连接用气设备。 本实用新型的工作原理
初始状态进气口5和出气口8没有压力，主阀孔7被球状主阀 瓣6关闭，调节孔19被调节腔波纹管22的端面关闭。
当进气口 5接通气源后，气体进入进气腔3同时气体通过侧通路 9进入背压腔17，气体压力作用于背压腔17的端面，产生向下的力， 推动阀杆10向下移动，打开半球状主阀瓣6，则有气体从进气腔3
经过主阀孔7进入排出腔12同时从出气口 8输出；输出压力一方面 作用于排出腔波纹管13的端面与背压腔17内部的压力相平衡，另一 方面通过被控压反馈口 23进入调节腔21和背压腔17的气压对调节 腔波纹管22的端面的作用力与弹簧24设定的弹力相平衡，使出气口 8的输出压力维持不变。
当进气口5的输入压力升高时，进气腔3压力增大，致使排出腔 12和背压腔17的压力亦增大，但由于连接进气腔3和背压腔17的 侧通路9管路较长，排出腔12的压力上升速度要快于背压腔17的压 力上升速度，因此对排出腔波纹管13和背压腔波纹管16的端面产生 向上推动的力；同时输出压力通过被控压反馈口 23使调节腔21的压 力升高，作用于调节腔波纹管22的压力增大，调节孔19开启度增大， 使背压腔17压力降低，阔杆10及主阀瓣6整体上移，主阀孔7开启 度减小，使排出腔12的输出压力降低，以维持设定的输出压力不变。
当进气口5的输入压力降低时，进气腔3压力降低，致使排出腔 12和背压腔17的压力亦降低，但由于连接进气腔3和背压腔17的 侧通路9管路较长，排出腔12的压力下降速度要快于背压腔17的压 力下降速度，因此对排出腔波纹管13和背压腔波纹管16的端面产生 向下推动的力；同时lT出压力通过被控压反馈口 23使调节腔21的压 力降低，作用于调节腔波纹管22的压力减小，调节孔19开启度减小， 使背压腔17压力升高，阀杆10及主阀瓣6整体下移，主阀孔7开启 度增大，使排出腔12的输出压力升高，以维持设定的输出压力不变。
当需要改变出气口8的输出压力大小时，通过顺、反时针方向拧 动调节螺栓25调节弹簧24的压縮量以及通过顺、反时针方向拧动螺 栓1调节弹簧4的压縮量即可改变出气口 8的输出压力大小，调节完 毕后，再拧紧螺母28以锁定螺栓25的调节位置。
本实施例在进气压力0. 9MPa、出气压力0.4MPa、最大气体流量 60克/秒、气体温度约为-150°C、环境温度约为Ot的条件下进行试 验，测试结果表明出气压力可控制在0.4士0.007Mpa的范围内，压 力控制精度较高。
权利要求1.一种低温气体压力调节器，其特征在于采用整体结构，阀体由均呈圆柱状的下阀体、中阀体和上阀体三部分组成；下阀体内有封闭的进气腔和敞开的出气腔，在下阀体底部中心开有带内螺纹的螺栓孔并与进气腔相通，在进气腔和出气腔之间分隔面的中心部位设有主阀孔使进气腔和出气腔相通，在下阀体的两边设置进气口和出气口分别与进气腔和出气腔相通；中阀体呈空腔状，腔内设置出气腔波纹管和背压腔波纹管，出气腔波纹管和背压腔波纹管的两个圆形封闭端面焊接为一体，而两个圆环形端面分别置于中阀体两个端面的止口上并在组装时由上、下阀体的相应端面固定，组装后出气腔波纹管和下阀体构成封闭的出气腔，背压腔波纹管和上阀体构成背压腔，中阀体侧面开有通大气孔并与中阀体和两个波纹管外侧之间的环形空间相通，在出气腔波纹管位于出气腔一侧的圆形端面中心钻有一个可使阀杆插入的圆孔；在下阀体和中阀体内设有输出压力调节装置，其由螺栓、半球状主阀瓣、弹簧和阀杆组成，半球状主阀瓣的阀瓣端和阀杆的一端焊成一体，螺栓与下阀体为螺纹连接，在螺栓的端面中心部位设有圆孔，半球状主阀瓣的另一端伸入螺栓的圆孔中形成松配合，该螺栓旋入下阀体时通过套在半球状主阀瓣上的弹簧使半球状主阀瓣关闭主阀孔，此时半球状主阀瓣端部与螺栓的圆孔底部之间应有半球状主阀瓣在该圆孔中的位移空间，阀杆的另一端从主阀孔穿过后插入出气腔波纹管圆形端面中心的圆孔底部；上阀体呈敞开的空腔状，腔内设有输出压力设定装置，其由调节腔波纹管、弹簧、固定件、环状螺栓、调节螺栓和螺母组成，调节腔波纹管的圆环形端面置于上阀体腔内的止口上，用环形固定件固定，再利用环状螺栓与上阀体上端的内螺纹配合旋紧，这样调节腔波纹管与上阀体之间就构成了封闭的调节腔，通过调节螺栓与环形固定件的内螺纹配合，可以调节位于调节腔波纹管圆形端面上的弹簧的压缩量，在与中阀体相接的上阀体端面中心部位设有调节孔使调节腔和背压腔相通，中阀体一侧设有被控压反馈口并与调节腔相通，调节螺栓中心设有贯通整个螺栓的通大气孔；下阀体、中阀体和上阀体通过均布于阀体端面圆周的3～4个螺栓、螺母连接为一体；进气腔和背压腔之间通过专设的气流通路即侧通路相通，侧通路可通过在下阀体、中阀体和上阀体内分别设置气流通路，当阀体连接为一体时三条气流通路上下接通，并使侧通路的下端与进气腔相通，侧通路的上端与背压腔相通，也可通过阀体外的专设管路使进气腔和背压腔相通；为了实现低温密封，在排出腔波纹管与下阀体和中阀体止口结合端面处有低温密封圈，另外在背压腔波纹管与中阀体和上阀体结合端面处、调节腔波纹管与上阀体止口和固定件结合端面处、侧通路通过的下阀体、中阀体和上阀体的结合端面处均有低温密封圈。
2. 根据权利要求1所述的低温气体压力调节器，其特征在于制 造材料为波纹管采用不锈钢材，其余各部件采用不锈钢、铜、钢或铝 材。
3. 根据权利要求1所述的低温气体压力调节器，其特征在于低 温密封圈的材料采用氟塑料或铟丝。
专利摘要一种低温气体压力调节器，采用整体结构，阀体由下、中、上阀体三部分组成并通过螺栓、螺母连成一体；下阀体内有封闭的进气腔和出气腔，中阀体腔内设置出气腔波纹管和背压腔波纹管，组装后背压腔波纹管和上阀体构成背压腔，下阀体和中阀体内设有输出压力调节装置，上阀体内设有输出压力设定装置，调节腔波纹管与上阀体之间构成封闭的调节腔，阀体内设有侧通路，侧通路的下端与进气腔相通，侧通路的上端与背压腔相通。本实用新型的优点是采用整体机械式动态自动压力调节机构，结构新颖、体积紧凑、压力控制精度较高，即使在低压或真空环境中也可保证输出压力的控制精度，特别适用于航天器发射领域。
文档编号F16K17/04GK201065977SQ20072009616
公开日2008年5月28日 申请日期2007年5月30日 优先权日2007年5月30日
发明者陈乃克 申请人:博益(天津)气动技术研究所有限公司