一种比例减压阀的制作方法

本发明涉及流体阀门控制领域，尤其涉及一种比例减压阀。

背景技术：

比例减压阀是一种控制流体的装置，靠内部活塞的平衡移动，开启或关闭通气口，实现出口压力等于1/2进口压力；阀门结构紧凑，维护成本低，结构简单，适合应用于风洞破膜的压力控制场合、有比例减压需求的领域。

目前，激波风洞破膜压力的比例控制，主要使用截止阀的开启和关闭，观察实际的压力值，频繁控制气流的通断，达到需要的目标压力值。一般情况下，激波风洞需要1/2比例阀，达到膜片快速破裂，实现风洞的压力控制。例如CAAA的FD-20激波/炮风洞采用手动调压破膜，FD-22炮风洞采用电磁阀手动控制破膜，FD-22a炮风洞采用1/2比例减压阀控制。

使用介质为压缩空气或者氮气运行的激波风洞，调压过程根据充气压力的高低，几分钟到一小时不等。对于高压运行状态，时间长，要求人员的注意力集中，控制压力准确，否则会对破膜的质量产生影响；长时间的操作，操作人员劳动强度大，同时截止阀的频繁启停动作，寿命低，基本半年就要更换。为减少人员劳动强度和提高控制精度，设计了比例减压阀，并应用于FD-22a炮风洞。

虽然FD-22风洞已使用1/2比例减压阀，提高了压力控制精度，减少了操作人员劳动强度；但是，使用过程中发现，由于采用橡胶密封材料，做成小型的密封口，阀口受力集中，频繁启闭的条件下，阀口易出现压痕，在比较高的压力下，特别是超过35MPa，漏气十分明显，无法使用。目前，只有在30MPa压力以下使用1/2比例减压阀，超过30MPa，仍然要靠操作人员控制截止阀实现压力控制，

根据使用经验，采用四氟乙烯密封材料，使用一段时间，密封口有压痕后，很难恢复原形，出现漏气。采用软橡胶材料，经过一段时间使用后，阀口产生磨损，出现漏气现象。目前，只能靠比较频繁更换密封件，来解决问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：相比于现有技术，提供了一种比例减压阀，很好解决阀门寿命短，漏气的问题，适合激波风洞长时间减压充气，结构简单，易于加工，制造成本低。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种比例减压阀，包括：低压腔堵盖、壳体、进气接头、高压腔堵盖、高压腔活塞、密封环、出气接头和低压腔活塞；其中，所述低压腔堵盖与所述壳体的一端相连接，所述高压腔堵盖与所述壳体的另一端相连接；所述低压腔堵盖、所述壳体和所述高压腔堵盖形成一内部空腔，其中，空腔包括低压腔和高压腔，低压腔和高压腔相连通；所述密封环设置于低压腔和高压腔的连通位置，其中，密封环的外表面与壳体的内壁相压接；所述低压腔活塞设置于低压腔内，所述低压腔活塞的第一端头的外侧壁能与密封环的内侧壁相压接，所述低压腔活塞能够沿空腔的轴线上下运动；所述高压腔活塞设置于高压腔内，所述高压腔活塞的第二端头与所述低压腔活塞的第一端头相接触，所述高压腔活塞能够沿空腔的轴线上下运动；所述壳体的一侧设置有进气接头，其中，进气接头通过第一通道与高压腔的上部相连接，进气接头通过第二通道与高压腔的下端相连接；所述壳体的另一侧设置有出气接头，其中，出气接头通过第三通道与低压腔的下部相连接，进气接头通过第四通道与低压腔的上端相连接。

上述比例减压阀中，还包括：高压腔密封膜，其中，所述高压腔密封膜设置于高压腔内，并位于高压腔活塞的下部。

上述比例减压阀中，还包括：低压腔密封膜，其中，所述低压腔密封膜设置于低压腔内，并位于低压腔活塞的上部。

上述比例减压阀中，还包括：第一放气接头和第二放气接头；其中，所述第一放气接头设置于所述壳体的一侧，所述第一放气接头通过壳体开设的第五通道与低压腔的第一端相连接；所述第二放气接头设置于所述壳体的另一侧，所述第二放气接头通过壳体开设的第六通道与高压腔的第二端相连接。

上述比例减压阀中，还包括：锁紧螺柱；其中，所述低压腔的底端直径小于所述高压腔的上端直径；所述锁紧螺柱设置于所述高压腔，并与壳体的内壁螺纹连接；所述密封环的直径与所述高压腔的上端直径相等，所述密封环的一端与低压腔的底端相压接，所述密封环的另一端与锁紧螺柱的一端相压接；所述锁紧螺柱开设有通腔，所述高压腔活塞的第二端头穿过通腔与所述低压腔活塞的第一端头相接触。

上述比例减压阀中，所述低压腔堵盖通过螺钉与所述壳体的一端相连接，所述高压腔堵盖通过螺钉与所述壳体的另一端相连接。

上述比例减压阀中，所述密封环的开孔沿轴线的截面形状为梯形，相对应的，低压腔活塞的第一端头的侧壁与所述密封环的开孔相匹配。

上述比例减压阀中，所述低压腔沿其轴线的截面形状为T型腔，所述低压腔活塞的形状与所述低压腔的形状相匹配；所述高压腔沿其轴线的截面形状为倒T型腔，所述高压腔活塞的形状与所述高压腔的形状相匹配。

上述比例减压阀中，所述密封环为聚四氟乙烯密封环。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明采用比例减压阀的整体结构解决了现有的阀门寿命短，漏气的问题，适合激波风洞长时间减压充气，结构简单，易于加工，制造成本低；

(2)本发明采用低压腔密封膜使得密封效果好；

(3)本发明采用高压腔密封膜使得密封效果好；

(4)本发明采用密封环的材料为聚四氟乙烯材料，使用寿命长；

(5)本发明的结构简单、易加工制造，成本低。

附图说明

图1是本发明的比例减压阀的结构示意图；

图2是本发明的低压腔堵盖的结构示意图；

图3是本发明的高压腔堵盖的结构示意图；

图4(a)是本发明的壳体的俯视图；

图4(b)是本发明的壳体的仰视图；

图5是本发明的密封环的结构示意图；

图6(a)是本发明的锁紧螺柱的左视图；

图6(b)是本发明的锁紧螺柱沿轴线的剖面图；

图7是本发明的高压腔活塞的结构示意图；

图8是本发明的低压腔活塞的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

图1是本发明的比例减压阀的结构示意图。如图1所示，该比例减压阀包括：低压腔堵盖1、壳体2、进气接头4、高压腔堵盖5、高压腔活塞7、密封环9、出气接头11和低压腔活塞12；其中，

低压腔堵盖1与壳体2的一端相连接，高压腔堵盖5与壳体2的另一端相连接。具体实施时，低压腔堵盖1的材料为304不锈钢，高压腔堵盖5的材料为304不锈钢，壳体2的材料为304不锈钢，进一步的，低压腔堵盖1的轴线、壳体2的轴线和高压腔堵盖5的轴线为同一轴线。

低压腔堵盖1、壳体2和高压腔堵盖5形成一内部空腔，其中，空腔包括低压腔151和高压腔152，低压腔151和高压腔152相连通。具体的，低压腔堵盖1将壳体2的上端密封住，高压腔堵盖5将壳体2的下端密封住，通过低压腔堵盖1、壳体2和高压腔堵盖5形成一个内部的空腔。该空腔分成低压腔151和高压腔152两部分。

密封环9设置于低压腔151和高压腔152的连通位置，其中，密封环9的外表面与壳体2的内壁相压接。具体实施时，密封环9为聚四氟乙烯密封环。

低压腔活塞12设置于低压腔151内，低压腔活塞12的第一端头121的外侧壁能与密封环9的内侧壁相压接，低压腔活塞12能够沿空腔的轴线上下运动。具体的，低压腔151沿其轴线的截面形状为T型腔，低压腔活塞12的形状与低压腔151的形状相匹配。空腔的轴线与壳体2的轴线重合。

高压腔活塞7设置于高压腔152内，高压腔活塞7的第二端头71与低压腔活塞12的第一端头121相接触，高压腔活塞7能够沿空腔的轴线上下运动。具体的，高压腔152沿其轴线的截面形状为倒T型腔，高压腔活塞7的形状与高压腔152的形状相匹配。空腔的轴线与壳体2的轴线重合。

壳体2的一侧设置有进气接头4，其中，进气接头4通过第一通道41与高压腔152的上部相连接，进气接头4通过第二通道42与高压腔152的下端相连接。具体的，在壳体2的左侧设置有进气接头4，第一通道41与第二通道42具有相同的一段管道，第一通道41开设于壳体2的内部，第一通道41与高压腔152的上部相连接，进一步的，第一通道41与图1中高压腔152的上部A位置相连接。壳体2和高压腔堵盖5的内部共同开设有第二通道42,第二通道42与高压腔152的最下端相连接。

壳体2的另一侧设置有出气接头11，其中，出气接头11通过第三通道111与低压腔151的下部相连接，进气接头4通过第四通道112与低压腔151的上端相连接。具体的，在壳体2的右侧设置有出气接头11，第三通道111与第四通道112具有相同的一段管道，第三通道111开设于壳体2的内部，第三通道111与低压腔151的下部相连接，进一步的，第三通道111与图1中低压腔151的上部B位置相连接。壳体2和低压腔堵盖1的内部共同开设有第四通道112,第四通道112与低压腔151的最上端相连接。

工作原理为：高压气源由进气接头4接入，进入高压腔152，高压腔活塞7并产生移动距离，并使得高压腔活塞7顶住低压腔活塞12向上移动，使得低压腔活塞12脱离密封环9，使得低压腔活塞12与密封环9之间产生缝隙，高压气体通过缝隙到达出口的出气接头11和低压腔，随着出口压力升高的同时，低压腔的压力同时升高，作用在低压腔活塞12上的力逐渐增大，当气体压力达到进口压力的1/2时，二力平衡，密封环与低压腔活塞12之间的缝隙适应流量要求，保持在合适位置。当出口压力超过进口压力的1/2时，低压腔活塞12逐渐向反方向移动，使得密封环与低压腔活塞12之间的缝隙逐渐变小，维持出口压力在进口压力的1/2附近，压力控制精度基本在1％。

本实施例采用比例减压阀的整体结构解决了现有的阀门寿命短，漏气的问题，适合激波风洞长时间减压充气，结构简单，易于加工，制造成本低；并且本实施例的结构简单、易加工制造，成本低。

上述实施例中，如图1所示，该比例减压阀还包括：高压腔密封膜6，其中，高压腔密封膜6设置于高压腔152内，并位于高压腔活塞7的下部。具体的，高压腔密封膜6选用高级氟橡胶材料，设计模具铸造成型。高压腔密封膜6设置于壳体2与高压腔堵盖5的连接位置，高压腔密封膜6位于高压腔152内，并位于高压腔活塞7的下部，高压腔密封膜6的上表面紧贴高压腔活塞7的下端。通过进气接头4通过第二通道42向高压腔152充气过程中，使得高压腔密封膜6变形，从而使得高压腔密封膜6使得高压腔活塞7向上运动，进一步的，依靠高压腔密封膜6本身的变形，能够实现高压腔活塞7的3mm～5mm的移动。通过高压腔密封膜6达到效果为高压空气密封在高压腔活塞7所在的腔内，不会产生气体泄漏，保持活塞受到的压力准确。

上述实施例中，如图1所示，该比例减压阀还包括：低压腔密封膜13，其中，低压腔密封膜13设置于低压腔151内，并位于低压腔活塞12的上部。具体的，低压腔密封膜13选用高级氟橡胶材料，设计模具铸造成型。低压腔密封膜13设置于壳体2与低压腔堵盖1的连接位置，低压腔密封膜13位于低压腔151内，并位于低压腔活塞12的上部，低压腔密封膜13的下表面紧贴低压腔活塞12的上端。依靠低压腔密封膜13本身的变形，能够实现低压腔活塞12的3mm～5mm的移动。通过低压腔密封膜13达到效果为高压空气密封在低压腔活塞12所在的腔内，不会泄漏气体，保持活塞受到的压力准确。

上述实施例中，如图1所示，该比例减压阀还包括：第一放气接头3和第二放气接头10；其中，

第一放气接头3设置于壳体2的一侧，第一放气接头3通过壳体2开设的第五通道31与低压腔151的第一端1511相连接。具体的，第一放气接头3设置于壳体2的左侧，第一放气接头3的作用为保持第一端1511的内部压力与大气相连，压力为一个大气压。

第二放气接头10设置于壳体2的另一侧，第二放气接头10通过壳体2开设的第六通道101与高压腔152的第二端1521相连接。具体的，第二放气接头10设置于壳体2的右侧，第二放气接头10的作用为保持第二端1521的内部压力与大气相连，保持压力为一个大气压。

上述实施例中，如图1所示，该比例减压阀还包括：锁紧螺柱8；其中，

低压腔151的底端直径小于高压腔152的上端直径。具体的，低压腔151的轴线与高压腔152的轴线为同一轴线，低压腔151的底端直径小于高压腔152的上端直径，从而使得低压腔151与高压腔152连接位置处为凸形状。

锁紧螺柱8设置于高压腔152，并与壳体2的内壁螺纹连接。具体的，壳体2开设高压腔152的内壁设有内螺纹，锁紧螺柱8与壳体2的内壁螺纹连接。

密封环9的直径与高压腔152的上端直径相等，密封环9的一端与低压腔151的底端相压接，密封环9的另一端与锁紧螺柱8的一端相压接。具体的，由于密封环9的直径与高压腔152的上端直径相等，从而使得密封环9的直径大于低压腔151的底端直径，密封环9能够设置于低压腔151和高压腔152的连通位置，使得密封环9的上端与低压腔151的下端紧紧挤压，密封环9的下端与锁紧螺柱8的上端紧紧挤压。

如图6(a)和图6(b)所示，锁紧螺柱8开设有通腔，高压腔活塞7的第二端头71穿过通腔与低压腔活塞12的第一端头121相接触。具体的，通腔的轴线与高压腔活塞7的轴线重合。锁紧螺柱8的一端部为内六方孔，便于装配时的锁紧，内部为光滑的圆孔，作为活塞腔。

上述实施例中，低压腔堵盖1通过螺钉14与壳体2的一端相连接。具体的，如图2所示，低压腔堵盖1沿其周向均匀开设有若干个通孔，壳体2的上端开设有若干个与低压腔堵盖1的通孔相对应的盲孔(如图4(a)所示)，螺钉14穿过低压腔堵盖1的通孔与壳体2的上端的盲孔将低压腔堵盖1与壳体2的上端相连接。

高压腔堵盖5通过螺钉14与壳体2的另一端相连接。具体的，如图3所示，高压腔堵盖5沿其周向均匀开设有若干个通孔，壳体2的下端开设有若干个与高压腔堵盖5的通孔相对应的盲孔(如图4(b)所示)，螺钉14穿过高压腔堵盖5的通孔与壳体2的下端的盲孔将高压腔堵盖5与壳体2的下端相连接。

上述实施例中，如图5所示，密封环9的开孔沿轴线的截面形状为梯形，相对应的，低压腔活塞12的第一端头121的侧壁与密封环9的开孔相匹配(如图8所示)。低压腔活塞12向下运动时，低压腔活塞12的第一端头121会挤压密封环9。

上述实施例中，如图7所示，高压腔活塞7的活塞杆72上设置有第一O型圈73，高压腔活塞7通过第一O型圈73密封安装到壳体2的高压腔152内。

上述实施例中，如图8所示，低压腔活塞12的活塞杆122上设置有第二O型圈123，低压腔活塞12通过第二O型圈123密封安装到锁紧螺柱8的活塞腔内。

本发明采用比例减压阀的整体结构解决了现有的阀门寿命短，漏气的问题，适合激波风洞长时间减压充气，结构简单，易于加工，制造成本低；并且本发明采用低压腔密封膜使得密封效果好；并且本发明采用高压腔密封膜使得密封效果好；并且本发明采用密封环的材料为聚四氟乙烯材料，使用寿命长；并且本发明的结构简单、易加工制造，成本低。

以上所述的实施例只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。