一种防止减压器振荡的阻尼结构的制作方法

本发明涉及一种防止减压器振荡的阻尼结构，属于阻尼调节领域。

背景技术：

减压器是卫星双组元推进系统的关键部件之一，其作用是将上游高压气瓶中的高压氦气减至需要的低压，提供给下游氧化剂贮箱和燃烧剂贮箱，使贮箱压力在卫星转移轨道期间保持相对恒定。减压器工作期间容易发生振荡现象。振荡会导致减压器阀口和敏感元件受损，可能造成减压器工作失效，下游压力无法控制，致使整星推进系统工作失败。为保证发动机在最优的工作点附近工作，推进系统就要求减压器具有足够高的输出压力精度，开关时输出压力波动小，并且快速稳定，同时不出现气路高频振荡。高的输出压力精度与气路稳定性是一对较难解决的矛盾。为应对这个矛盾必须找到一个合适的平衡点，设置合适大小的阻尼，避免减压器出现过阻尼或欠阻尼的现象。

减压器常用的阻尼结构主要有两种，分别为容腔加小孔的阻尼结构、增加摩擦垫圈的阻尼结构。采用容腔加小孔的阻尼结构，通过容腔内的气体通过小孔而产生阻尼；在阀芯上套摩擦垫圈的阻尼结构是通过给阀芯提供摩擦力而起阻尼作用。第一种阻尼结构提供的阻尼较小，阻尼大小与容腔的体积和小孔直径的关系复杂，很难与减压器完全匹配；第二种阻尼结构的阻尼往往偏大，容易过阻尼，对开关时的输出压力曲线容易出现较大鼓包，且容易导致锁闭压力偏差较大。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，两种阻尼结构由于自身结构容易导致阻尼较小、减振困难或出现过阻尼、容易产生锁闭压力偏差较大的问题，提出了一种防止减压器振荡的阻尼结构。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种防止减压器振荡的阻尼结构，包括主弹簧、调整垫片、弹簧座、阻尼橡胶块、阀体、膜片组件，所述膜片组件安装于阀体底部，其下端与阀芯相连，用于调整阻尼橡胶块变形量的调整垫片安装于膜片组件顶部，所述阻尼橡胶块紧贴膜片组件的表面安装，所述弹簧座同时压装于调整垫片及阻尼橡胶块上表面，所述主弹簧一端旋装于弹簧座上，另一端与阀体顶部接触，阻尼橡胶块于主弹簧作用下于轴向被压缩，同时沿径向向外膨胀并接触阀体，当减压器发生振荡时，膜片组件、弹簧座及阻尼橡胶块发生轴向振动，阻尼橡胶块和阀体间产生摩擦及切向形变实现减振。

所述调整垫片的厚度δ与阻尼橡胶块于轴向被压缩后的外径d满足关系式：

式中，δmax为阻尼橡胶块可能的最大轴向压缩量，d为阻尼橡胶块的内径，h0为阻尼橡胶块自由状态下的厚度，d0为阻尼橡胶块自由状态下的外径。

所述阻尼橡胶块为一块橡胶或多片橡胶片叠加。

所述阻尼橡胶块为形状为圆环形。

所述膜片组件形状为倒t型，所述调整垫片安装于膜片组件凸出部分，膜片组件底面为圆形。

所述主弹簧材料为弹性合金。

优选的，所述调整垫片、弹簧座、阀体材料为不锈钢或钛合金。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提供的一种防止减压器振荡的阻尼结构，通过控制调整垫片的厚度，对阻尼橡胶的轴向压缩量进行调节，能够简便的调整减振阻尼大小，提供减压器适当的阻尼，避免了现有的两种阻尼调节结构容易出现的欠阻尼或过阻尼问题；

(2)本发明提供的阻尼结构设置了轴向的刚性止位。即便是长时间压缩后，阻尼橡胶发生了蠕变，主弹簧的预变形量也不会变化，传递至膜片组件的力能保持恒定，减压器的输出压力自然也能保持稳定。从而避免了一般的橡胶阻尼结构容易因蠕变造成输出压力下降的问题。

附图说明

图1为发明提供的弹簧安装后阻尼结构示意图；

图2为发明提供的弹簧安装前阻尼结构示意图；

具体实施方式

一种防止减压器振荡的阻尼结构，包括主弹簧1、调整垫片2、弹簧座3、阻尼橡胶块4、阀体5、膜片组件6，本装置的工作原理为：通过事先压装于阻尼橡胶块4表面的弹簧座3及装配主弹簧1后的弹簧力先使阻尼橡胶块4产生径向形变与阀体5侧壁接触。减压器发生振荡时，产生的振动使阻尼橡胶块4外沿发生往复的摩擦和切向形变来为减压器减振。

下面结合具体实例进行进一步说明：

如图1和图2所示，所述膜片组件6安装于阀体5底部，其下端与阀芯相连，用于调整阻尼橡胶块4变形量的调整垫片2安装于膜片组件6顶部，所述阻尼橡胶块4紧贴膜片组件6的圆盘表面安装，所述弹簧座3同时压装于调整垫片2及阻尼橡胶块4上表面，主弹簧1安装前，阻尼橡胶块4处于自由状态，其外沿不接触阀体，如图2所示。安装主弹簧1后，阻尼橡胶块4在弹簧力作用下轴向被压缩，沿径向向外膨胀并接触阀体。当减压器发生振荡时，膜片组件6、弹簧座3及阻尼橡胶块4发生轴向振动，阻尼橡胶块4和阀体5间产生往复的摩擦和切向形变，从而吸收减压器振荡能量，实现减振功能。

在装置调试过程中，阻尼结构提供的阻尼较小时，减压器在部分工况下会出现振荡。此时，应该适当减少调整垫片2的厚度，从而增加阻尼橡胶块4的轴向压缩量和径向膨胀量，提高结构的阻尼系数，进一步抑制减压器的振荡。反之，应增加调整垫片2的厚度，减少结构的阻尼系数。

其中，所述调整垫片2的厚度δ与阻尼橡胶块4压缩后的外径d1关系式如下：

其中，δmax是阻尼橡胶块4可能的最大轴向压缩量；

d是阻尼橡胶块4的内径；

h0是阻尼橡胶块4自由状态下的厚度；

d0是阻尼橡胶块4自由状态下的外经；

由以上公式可知，调整垫片2的厚度δ越小，阻尼橡胶块4的轴向压缩量越大，阻尼橡胶块4压缩后的外径d就越大，阻尼橡胶块4接触阀体的部分就越大，阻尼自然就越大。反之，阻尼越小，或者为零(当d小于阀体内径h1时)。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

技术特征：

技术总结
一种防止减压器振荡的阻尼结构，包括主弹簧(1)、调整垫片(2)、弹簧座(3)、阻尼橡胶块(4)、阀体(5)、膜片组件(6)，在主弹簧(1)的弹簧力作用下，迫使阻尼橡胶块(4)产生初始形变，直至弹簧座(3)压紧调整垫片(2)而止位，此时阻尼橡胶块(4)外沿接触阀体(5)侧壁。当减压器震荡时，弹簧座(3)和膜片组件(6)相对于阀体(5)轴向振动，阻尼橡胶块(4)与阀体(5)的接触部位产生往复的摩擦或切向变形，吸收振动的能量，起到防止振荡的作用。控制调整垫片(2)的厚度来控制阻尼大小，能够提供减压器所需的合适大小的阻尼，解决了现有减振结构容易出现欠阻尼或过阻尼的问题，结构稳定，减振效果好。

技术研发人员：王振兴;夏继霞;冉荣;姜华;南柯;王兆立;曹长新;沈岩;魏延明;张雅斌;周磊;李胜军;刘旭辉;张涛;李新光;谢继香;周旭冉;李伟
受保护的技术使用者：北京控制工程研究所
技术研发日：2018.09.21
技术公布日：2019.01.04