[发明专利]一种气体减压器阀芯

说明书

本发明提供一种气体减压器阀芯，属于高压及中压介质输送与供应技术领域。包括压盖、连接组件、复位弹簧、阀瓣和阀座；压盖是一个锥台形不锈钢旋转体，顶端开孔以平衡内外压力；阀瓣是一个圆杯形腔体，在下底面设计密封凸台、密封凸台表面与外表面垂直；阀座为中空的“凸”形环状腔，其侧面有用于气体流通的阀座孔、腔内有密封凸台；阀座内表面与密封凸台垂直；阀瓣与阀座同轴安装、复位弹簧装入阀瓣的内腔、压盖通过连接组件将复位弹簧、阀瓣压紧在阀座上；本发明的阀芯解决了10kg/s以上流量的气体直接由20MPa以上压力减压至10MPa以下，减压器无法稳定工作的问题，且单独成套设计，易于安装、检修、维护和更换。

技术领域

本发明提供一种气体减压器阀芯，属于高压及中压介质输送与供应技术领域。

背景技术

减压器是一种调节阀，它通过阀芯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芯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，高压气体在通过阀芯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涡流、摩擦和滞止，消耗大量动能，使得节流后压力降低。而阀芯的运动直接与出口压力相关联，一旦出口压力变化，阀芯就会随之运动实现减压器的稳压作用。

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。

专著《液体火箭发动机试验》(宇航出版社，1990、12)、《实用阀门设计手册》(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，这类减压器无法满足大流量气体供应需求。

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，并且这种减压器在设计条件下的供应能力低于5kg/s空气。

硕士学位论文《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。

现在公开的所有减压器技术方案中，阀芯均不是独立部件，而是由若干零部件与阀体结构组合实现阀芯功能的，这种阀芯结构复杂，可靠性低，使用不便，难以拓展至大流量气体调压。对于小流量减压器来说，独立阀芯较难实现，而对于大流量减压器，可以将阀芯功能集成到单个部件上。但是阀芯作为核心调节部件，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，如果阀芯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10kg/s以上时，想要将20MPa以上的气体压力减压至10MPa以下，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以适应大流量气体的安全减压。

发明内容

本发明的目的是要解决10kg/s以上流量的气体直接由20MPa以上压力减压至10MPa以下，减压器无法稳定工作的问题，提出一种气体减压器阀芯技术方案使得减压器可实现快速稳定地工作。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种气体减压器阀芯，包括压盖1、连接组件2、复位弹簧3、阀瓣4、阀座5；

所述压盖1是一个锥台形不锈钢旋转体，顶端开孔以平衡内外压力；