[发明专利]一种气体减压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于液压气动领域的气体减压器，尤其涉及一种可有效防振的减压器。

背景技术

气体减压器是一种对高压气体进行减压并向下游提供稳定压力的调节装置，是液压气动领域中的基本部件，为现有技术所公知。气体减压器在冶金、石油、水电、航空航天等领域广为应用。

气体减压器的核心是一个在下游压力作用下能够上下运动的阀芯，阀芯和一个固定的阀座之间构成缝隙。当上游压力不变而下游压力突然变大时，缝隙变小，通过缝隙的压力损失变大，根据下游压力等于上游压力减去压力损失的公式，可知下游压力能基本维持不变。反之亦然。

但现有气体减压器对上游压力的波动缺乏抗干扰性。当上游压力出现振荡，例如突然增大时，增加的压力由于直接作用在减压器的阀芯上，将使得阀芯向下运动，缝隙变小，正在快速通过缝隙的部分气体将滞止下来，其动压转变为静压，使得上游压力增加得更大，缝隙变得更小，这种与阀芯运动形成的正反馈，使上游压力的振荡不断放大，导致系统不能正常工作，甚至导致管路或减压器破坏。

论文“methods used to investigate and resolve the space shuttle helium pressure regulator instability (EHurlbert，J T Abe，AIAA90-2749)”公布了航天飞机主发动机上的氦气减压器的振荡现象，该振荡破坏了减压器内的波纹管。现有技术还没有公开解决该问题的具体方法和装置。

发明内容

本发明通过改进现有气体减压器的结构，使得在上游压力波动情况下，减压器也能有效防振，从而解决现有气体减压器易于振荡的问题，具体可以通过以下技术方案实施。

一种气体减压器，包含高压结构、低压结构和活塞结构，其中：

高压结构为设有高压气体入口14的封闭圆筒，顶端轴向内部设有圆筒状的阀芯基座2，底端轴向设置高压气体出口通道21，出口通道21直径不大于阀芯基座2的内径，底端轴向内部设置阀座6，阀座6为薄壁圆筒状，内径与出口通道21直径相等，高度小于封闭圆筒与阀芯基座2的高度差；

低压结构也为封闭圆筒，与高压结构同轴相连，内部依次设有隔断16和膜片10，将其分隔成低压腔15、阻尼腔17和控制腔18三个部分；低压腔15设有与高压气体出口通道21直接相通的高压气体入口22，侧面设置低压气体出口9；在隔断16上开有阻尼孔8，使得低压腔15与阻尼腔17可以相通；膜片10上下各设置副弹簧11，分别与阻尼腔17顶部和控制腔18底部相连，控制腔18设有控制气体入口19，膜片10可以在阻尼腔17和控制腔18之间的压力差下弯曲变形；

活塞结构包括顶杆7、阀芯4和主弹簧1，阀芯4为一端封闭的圆筒，主弹簧1连接阀芯4内底端与高压结构内顶部；顶杆7穿过隔断16将阀芯4与膜片10固定连接，阀芯4与阀芯基座2之间可以密合上下滑动；阀芯4与阀座6之间构成缝隙5，高压气体通过缝隙5进入高压气体出口通道21；

高压结构中阀芯4与阀芯基座2围成的空间称为卸荷腔12，其他空间为高压腔13；

其特征在于：在卸荷腔12顶部设置卸荷孔3，同时设置一条气体管路20，将卸荷孔3连通高压气体入口。

主弹簧1和副弹簧11主要用于使膜片和活塞结构复位，可根据GB/T 1239.6-1992选用，通常选择1根主弹簧和6～8根副弹簧。

阻尼孔8通常为3～6个，直径为2～4mm。

膜片10材料可以选用橡胶或具有弹性的薄金属片。

为兼顾系统的稳定性和快速性，阀芯基座2的内径通常选取高压腔13内径的1/5～1/3，高压气体出口通道21的直径不大于阀芯基座2的内径，通常与之相当。

阀座6高度选取高压结构封闭圆筒与阀芯基座2的高度差的1/20～1/2。

当高压腔13内出现压力波动时，波动压力通过气体管路，在管路流动阻力和容积效应下，使得到达阀芯4上的压力变得较为平缓，从而降低了振荡。

本发明还提出根据高压气体压力波动的频率来确定外置气体管路长度，一般选取管路长度为高压气体波动半波长的奇数倍，优选为1倍。通过这种方式可以将作用在阀芯上的负载力从原有的正反馈变为负反馈，从而进一步提高减压器的稳定性。

本发明在对现有气体减压器基本结构作较小改动的情况下，增强了气体减压器对高压气体压力波动的抗干扰能力，解决了振荡问题。本发明已在发动机地面试验系统中直接应用。

附图说明

图1是现有气体减压器结构示意图；

图2是本发明实施例1结构示意图；