一种直入式大流量减压稳压的减压器的制作方法

本发明涉及消防气体灭火设备领域，具体为一种应用在高压20mpa或30mpa惰性气体灭火系统中的一种直入式大流量减压稳压的减压器。

背景技术：

目前国内惰性气体灭火系统灭火剂是以15mpa钢瓶储存为主，其特点是钢瓶间占用的建筑面积大，造价高，采用减压孔板方式释放灭火剂，整体系统压力等级都是15mpa；而针对同一保护区相同的灭火剂量，20mpa或30mpa其钢瓶间占用的建筑面积要小，在此基础上要考虑系统的安全性，减压器的应用是关键，其大幅度降低了减压器后的部件压力等级，从而降低系统整体造价成本。

国内公知的消防气体灭火系统减压器在七氟丙烷备压式气体灭火系统和干粉灭火系统中得到广泛应用，但是仍存在较多不足与需要完善的地方：1、其压力等级都在15mpa以下，主要受限于密封技术，通常导流螺母上的密封件采用的是o型圈自由固定，但在高压气流下其固定可靠性不佳，比如专利号为zl201610476167.4的“用于灭火系统的开关阀装置及灭火系统”附图中部件146-压力调节块（可称之导流螺母）的锥形端设有密封圈（为o型圈），专利号为zl201420276536.1的“外贮压七氟丙烷灭火系统专用减压器”附图中部件1-密封套（可称之导流螺母）上的部件2-第一o型圈（为o型圈），专利号为zl200610026129.5的“一种减压阀及备压式灭火装置”附图中部件33-密封盖（可称之导流螺母）上的部件30-密封圈（为o型圈）等，其导流螺母相对自由固定的o型圈密封方式不适用于高压20mpa或30mpa惰性气体灭火系统中的减压器：当应用于高压时，其密封可靠性大打折扣；2、大多采用外设安装的连接管（或气管）将进气口与缓冲腔（或启动腔室）连通以达到阀芯两端的平衡，但此种设计一是增加了生产与维修成本，二是容易出现故障，三是产品结构体形大；3、进气口与出气口的独立设计使得生产成本大幅增加。

技术实现要素：

本发明在于提供一种直入式大流量减压稳压的减压器，特别适用于导流螺母上的密封技术，其是一款全新直动式结构，紧凑、经济、安全、可靠的减压器，用阀体自身结构将高压承受部分限制在下阀体，让上阀体弹簧腔部位降低结构强度要求从而适于高压减压。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种直入式大流量减压稳压的减压器，主要包括设置有进气高压腔与出口低压腔的阀体，安装在阀体内空腔中的活塞杆，以及安装在活塞杆一端的调节弹簧，其特征在于，所述的出口低压腔与进气高压腔分别设置于阀体的侧壁及一端端部且二者都与阀体内空腔连通，所述进气高压腔腔体内壁顶端通过螺纹安装有一圆环形的阀座，阀座底部的进气高压腔腔体内壁通过螺纹安装有一中空的连接底座，所述的调节弹簧安装于阀体一端的弹簧腔体内，

所述的活塞杆为两端小、中间大的圆柱体结构，所述活塞杆一端小部的直径小于阀体内空腔的直径从而使得该端活塞杆外圆面与阀体内空腔内圆面之间，以及与出口低压腔之间形成可连通的腔道，且活塞杆该端端部安装有一个设置在连接底座中空腔内并可与圆环形阀座内孔配套密封的密封垫，所述活塞杆的中间大部外圆面与阀体内空腔内圆面之间活塞式活动密封连接，所述活塞杆另一端的小部贯穿阀体内空腔及弹簧腔体，且活塞杆的该端小部外圆面与阀体上贯穿孔内圆面之间活塞式活动密封连接，该端小部的朝外端通过弹簧座与调节弹簧对接，所述活塞杆杆体内还开有一条连通活塞杆安装有密封垫一端小部端部，以及活塞杆另一端小部与阀体内空腔所形成的腔体即平衡腔的竖向通道，从而连通进气高压腔与平衡腔。

对于本发明，所述活塞杆连接有调节弹簧的一端小部与中间大部的连接处开有一条横向通道，该横向通道与活塞杆内的竖向通道连通，从而实现进气高压腔与平衡腔的连通。

对于本发明，所述活塞杆中间大部外圆面与阀体内空腔内圆面的对接面，活塞杆一端小部外圆面与其贯穿孔内圆面的对接面，以及阀座的上下两端分别与阀体及连接底座的对接面，都设置有密封o型圈，以保证各对接面密封性。

对于本发明，所述活塞杆安装有密封垫的一端设置有卡台，并螺纹连接有一个导流螺母，所述的密封垫通过导流螺母夹持固定在导流螺母与卡台之间，一是有效保证密封垫与阀座的密封性，二是可以随时更换密封垫。

对于本发明，所述阀座的内孔倒斜角，所述与阀座内孔配套密封的密封垫为与阀座内孔斜角配套的梯形密封垫。

对于本发明，所述弹簧腔体壁的内侧面通过螺纹安装有旋转弹簧盖，弹簧腔体壁的外侧面通过螺纹安装有装饰罩。

对于本发明，所述的连接底座的朝外端安装有一万向活接头，便于调整出口连接方向。

对于本发明，所述的调节弹簧、弹簧座、活塞杆、阀体内空腔、阀座、连接底座、进气高压腔，都与阀体同轴安装。

有益效果：1、本发明特别适用于导流螺母上的密封技术，其直动式结构紧凑、经济、安全、可靠；2、用阀体自身结构将高压承受部分限制在下阀体，让上阀体弹簧腔部位降低结构强度要求，从而适于大流量高压减压；3、其将现在技术的活塞杆的密封圈密封改为密封垫密封，其密封效果更佳，适于高压减压，且不易磨损；4、在现在减压阀基础上去除了高压腔与平衡腔之间的连接管，实现阀体内部的自动平衡，大大降低了生产、购买与维护成本；5、在现有减压阀的实现直动式的自平衡，并去掉了连接管等部件，从而使得本减压阀的体积更小，安装使用更方便；6、高压入口设计了万向活接头，便于调整出口连接方向。

附图说明

图1为本发明的立体结构图；

图2为本发明在工作状态下（阀门已打开）的结构剖视图。

图3为本发明在非工作状态下（阀门未打开）的结构剖视图。

图中：1-阀体；2-活接头；3-连接底座；4-进气高压腔；5-阀座；6-弹簧腔体；7-活塞杆朝下端的小部；8-导流螺母；9-密封垫；10-出口低压腔；11-活塞杆；12-活塞杆朝上端的小部；13-平衡腔；14-大部；15-弹簧座；16-调节弹簧；17-旋转弹簧盖；18-装饰罩；19-竖向通道；20-横向通道；21-密封o型圈；22-卡台。

p1为进气高压腔压强；p2为平衡腔压强；p3为出口低压腔压强；s1为p1作用在导流螺母上的向上作用力面积；s2为p2作用在活塞杆上的向下作用力面积；s3为p3作用在活塞杆上的向下作用力面积；s4为p3作用在活塞杆上的向上作用力面积；f为调节弹簧的弹力。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式详细说明如下：

参见附图1-3所示，一种直入式大流量减压稳压的减压器，主要包括设置有进气高压腔4与出口低压腔10的阀体1，安装在阀体内空腔中的活塞杆11，以及安装在活塞杆一端的调节弹簧16，所述的出口低压腔与进气高压腔分别设置于阀体的侧壁及一端端部且二者都与阀体内空腔连通，所述进气高压腔腔体内壁顶端通过螺纹安装有一圆环形的阀座5，阀座底部的进气高压腔腔体内壁通过螺纹安装有一中空的连接底座3（阀座与连接底座的外径相同，但阀座的内径小于连接底座的内径），所述的调节弹簧安装于阀体一端的弹簧腔体6内，所述的活塞杆为两端小、中间大的圆柱体结构（包括两端的小部7、12及中间的大部14），所述活塞杆一端小部（即附图2、3中活塞杆的朝下端，如附图中7所示）的直径小于阀体内空腔的直径从而使得该端活塞杆外圆面与阀体内空腔内圆面之间，以及与出口低压腔之间形成可连通的腔道（该腔道在阀门处于打开的工作状态时，用于气体的流通通道，即高压气从进气高压腔进入，经过该腔道并减压后从出口低压腔流出），且活塞杆该端端部安装有一个设置在连接底座中空腔内并可与圆环形阀座内孔配套密封的密封垫9，该密封垫的主要作用就是用来有效密封阀体内空腔，在非工作状态下，阻塞阀体内的流通腔道，所述活塞杆的中间大部14外圆面与阀体内空腔内圆面之间活塞式活动密封连接（二者连接面即处于能有效防止气体流通的密封状态，又能进行上下的活塞运动），所述活塞杆另一端的小部（即附图2、3中活塞杆的朝上端，如附图中12所示）贯穿阀体内空腔及弹簧腔体，且活塞杆的该端小部外圆面与阀体上贯穿孔内圆面之间活塞式活动密封连接，该端小部的朝外端通过弹簧座15与调节弹簧对接（在本减压器处于阀门未打开的非工作状态时，该调节弹簧处于被压缩的状态），所述活塞杆杆体内还开有一条连通活塞杆安装有密封垫一端小部端部，以及活塞杆另一端小部与阀体内空腔所形成的腔体即平衡腔13的竖向通道19，该竖向通道将进气高压腔与平衡腔两个腔室连通，使得两个腔室可形成气流的流动。

在具体实施时：

1、活塞杆连接有调节弹簧的一端小部与中间大部的连接处开有一条横向通道20，该横向通道与活塞杆内的竖向通道连通，从而实现进气高压腔与平衡腔的连通与气流的流动。该横向通道一定要设置在尽可能靠近活塞杆中间大部的一端，以防止在活塞杆向上运动到极限位置时，该横向通道被阀体上用以安装活塞杆上端小部的贯穿孔堵塞。

2、活塞杆中间大部外圆面与阀体内空腔内圆面的对接面，以及活塞杆一端小部（如附图中12所示的小部）外圆面与阀体上贯穿孔内圆面的对接面，以及阀座的上下两端分别与阀体及连接底座的对接面，都设置有密封o型圈21，以保证各对接面密封性。该密封o型圈采用高弹性耐磨的橡胶密封圈；设置在活塞杆中间大部外圆面与阀体内空腔内圆面的对接面，以及活塞杆一端小部外圆面与阀体上贯穿孔内圆面的对接面的密封o型圈的安装方式为在各对接面的阀体内圆面开圆槽并将密封o型圈卡装在该圆槽内（如附图2、3中所示）；而设置在阀座的上下两端分别与阀体及连接底座的对接面的密封o型圈，则安装在阀座上下两端面的o形槽内。

3、活塞杆朝下端小部上安装的密封垫的安装方式为：在该端活塞杆靠近端部位置设置一个卡台22，并在该端活塞杆的端部通过螺纹安装一个导流螺母8，将密封垫安装在卡台与导流螺母之间，通过拧紧导流螺母来固定密封垫，此种结构设计能够有效保证密封垫与阀座的密封性即阀体的整体密封效果，相比于现有技术，其密封效果更佳。

4、为了更好的保证密封垫与阀座对接处的密封效果，在具体实施时，可以将阀座的内孔倒斜角，同时，将密封垫设计成与阀座内孔斜角配套的梯形密封垫，如附图2、3中密封垫及阀座的结构所示。

5、弹簧腔体壁的内侧面通过螺纹安装有旋转弹簧盖17，既能防止调节弹簧脱落，又能通过拧动旋转弹簧盖，调节旋转弹簧盖的深度来调整调节弹簧的弹力效果；弹簧腔体壁的外侧面通过螺纹安装有装饰罩18，防止杂物进入阀体内。旋转弹簧盖及装饰罩上都开有小孔，以便于弹簧腔体内与外界的空气流通，防止在活塞杆运动的过程中，在弹簧腔体内形成高压或负压。

6、为便于调整本减压器的出口连接方向，在所述连接底座的朝外端安装有一万向活接头2，该万向活接头采用普通的活动式万向接头即可。

7、所述的调节弹簧、弹簧座、活塞杆、阀体内空腔、阀座、连接底座、进气高压腔，都与阀体同轴（中心轴）安装。

具体工作过程及原理：

如附图3中所示：p1为进气高压腔压强；p2为平衡腔压强；p3为出口低压腔压强；s1为p1作用在导流螺母上的向上作用力面积；s2为p2作用在活塞杆上的向下作用力面积；s3为p3作用在活塞杆上的向下作用力面积；s4为p3作用在活塞杆上的向上作用力面积；f为调节弹簧的弹力。

对于本减压器在工作过程中的平衡效果，可以简单的理解为p1×s1＋p3×s4=p2×s2＋p3×s3+f。气源压力变化而减压器同样可以做到减压稳压的目的，设计中做到变化的p1×s1值由平衡腔p2×s2值相平衡，实则p1=p2，s1=s2，s3、s4是定值，可实现p3的减压稳压值，减压稳压值取决于f值。

本设计为大流量减压器，高压入口有效通径10mm，低压出口通径设计为12mm。减压器工作时，当出口通径在不大于12mm情况下调试变化开度，减压器通过活塞上下运动调节螺母自动调节流量，其出口压力能恒定在设定的压力值；当减压器出口被关闭时，在p3×s4值的作用力下活塞不断往上运动直到减压器关闭，此时的减压器出口压力是略大于设定的压力值，这属于运动惯性，系统减压器后设有安全阀。

在原始状态下，受调节弹簧向下弹力的作用，活塞杆处于其运动范围的下端，此时，阀座与密封垫分离，形成可流通气体的间隙，在工作过程中，本减压器中气体流量的大小及速度取决于该间隙的大小，间隙越大，气体流量就越大，反之则越小。

将本减压器安装连接到灭火系统储瓶容器阀出口，当启动容器阀，减压器进入工作状态后，高压气进入进气高压腔，并流经阀座与密封垫分离的间隙，以及阀体内空腔，并从出口低压腔流出，同时，进入进气高压腔的高压气会经竖向通道进入平衡腔。在此过程中，活塞杆受到p1作用在s1上的向上作用力，p3作用在s4上的向上作用力，以及p2作用在s2上的向下作用力，p3作用在s3上的向下作用力，调节弹簧弹力的向下作用力f。当向上的作用力p1×s1＋p3×s4大于向下的作用力p2×s2＋p3×s3+f即p1×s1＋p3×s4＞p2×s2＋p3×s3+f时，活塞杆向下运动，反知，当p1×s1＋p3×s4＜p2×s2＋p3×s3+f时，活塞杆向上运动，当达到p1×s1＋p3×s4=p2×s2＋p3×s3+f的平衡状态时，活塞杆静止不动，该平衡状态时的减压稳压值取决于f值，通过调节f值实现高压进低压出的减压目的。

本发明特别适用于导流螺母上的密封技术，其直动式结构紧凑、经济、安全、可靠；用阀体自身结构将高压承受部分限制在下阀体，让上阀体弹簧腔部位降低结构强度要求，从而适于高压减压；其将现在技术的活塞杆的密封圈密封改为密封垫密封，其密封效果更佳，适于高压减压，且不易磨损；在现在减压阀基础上去除了高压腔与平衡腔之间的连接管，实现阀体内部的自动平衡，大大降低了生产、购买与维护成本；在现有减压阀的实现直动式的自平衡，并去掉了连接管等部件，从而使得本减压阀的体积更小，安装使用更方便；高压入口设计了万向活接头，便于调整出口连接方向。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。