[发明专利]一种高精度自动控制减压器

说明书

技术领域

本发明属于气体管路控制领域，具体来说，是一种高精度自动控制减压器。

背景技术

减压器通过调节阀芯的开度调节减压器出口的压力，在上游压力变化的情况下，保持减 压器出口压力满足使用要求。

在火箭推进领域，减压器用于将高压气瓶内的气体以要求压力输出到贮箱内，减压器输 出压力振荡会导致输送系统不稳定，影响火箭发动机燃烧，甚至可能由爆炸的危险。

对于挤压式固液火箭发动机输送系统，减压器控制贮箱压力，由于液路通过文氏管控制 流量，因此减压器压力振荡还会导致流量振荡，从而引起推力波动，导致试验失败。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种高精度自动控制减压器，包括：减压器壳体、上阀 芯、阀芯垫片、下阀芯、阀芯底座、阀盖、推块、弹簧、弹簧座、步进电机与膜片。

所述减压器壳体为内部设计有气体通道的筒状结构，前后部分别设计有高压腔与低压腔， 均与气体通道连通；同时在减压器壳体内气体通道侧壁上设计有环形密封台肩，密封台肩位 于高压腔与低压腔之间。减压器壳体侧壁上开有减压器入口与减压器出口，分别与高压腔和 低压腔连通。

所述阀芯底座为一端密闭的筒状结构，同轴螺纹固定在气体通道内，且阀芯底座侧壁周 向上与高压腔间存在缝隙。

所述下阀芯同轴设置在阀芯底座内，与上阀芯同轴安装，且上阀芯与下阀芯间安装有环 形阀芯垫片；还需保证当阀芯结构沿轴向后滑动至极限时，阀芯垫片周向上与气体通道内的 密封台肩紧密接触。

所述阀盖前端与减压器壳体后端固定，且阀盖前端与减压器壳体后端间还设置有膜片； 阀盖内部由前至后安装有推块、弹簧与弹簧座；需保证当推块与环形限位台接触时，推块前 端、膜片与阀芯结构中上阀芯后端面间接触，同时阀芯垫片周向上与气体通道内的密封台肩 分离。

所述步进电机固定于阀盖后端，步进电机的输出轴端部与弹簧座后端面接触。

本发明专利的优点在于：

1、本发明高精度自动控制减压器，减压器出口压力精度高，满足高精度使用要求；减压 器使用弹簧作为敏感元件，通过调节预紧力来改变出口压力，针对变推力等应用，减压器出 口压力要求能随着试验的进行调整，让试验能更快更好的达到输入的要求，实现试验过程的 最优控制。

2、本发明高精度自动控制减压器，具有出口压力调节精度高、稳定性好等优点，可以在 试验过程中，可以根据输入指令自动调节输出压力，可以满足压力变化场合的使用要求，在 变推力固液火箭发动机试验中有广泛的应用前景。

3、本发明高精度自动控制减压器，使用稳健的增量PID控制算法，保证减压器出口压力 调节的稳定。单片机采用增量PID控制算法进行控制，相比位置式控制算法，增量式PID算 法只保存当前时刻与前三个时刻的误差，不容易产生误差累积，增量式PID只计算增量，误 差或精度不足对控制系统影响较小；切换时，增量算法与原始值无关，易于实现手动到自动 的无冲击切换。

附图说明

图1为本发明高精度自动控制减压器整体结构示意图。

图中：

1-减压器壳体  2-上阀芯     3-阀芯垫片  4-下阀芯

5-阀芯底座    6-阀盖       7-推块      8-弹簧

9-弹簧座      10-步进电机  11-膜片

具体实施方案

下面结合附图对本发明做进一步说明。

本发明高精度自动控制减压器，包括减压器壳体1、上阀芯2、阀芯垫片3、下阀芯4、 阀芯底座5、阀盖6、推块7、弹簧8、弹簧座9、步进电机10与膜片11，如图1所示。

所述减压器壳体1采用高强度铝合金制成，为内部同轴设计有气体通道101的筒状结构， 用来安装阀芯底座5、上阀芯2与下阀芯4；且在减压器壳体1内前后部分别设计有高压环形 腔102与低压环形腔103，均与气体通道101连通；同时在减压器壳体1内气体通道101侧 壁上设计有环形密封台肩104，密封台肩104位于高压环形腔102与低压环形腔103之间。 减压器壳体1侧壁上开有减压器入口105与减压器出口106，分别与高压环形腔102和低压 环形腔103连通。本发明中设计减压器入口105通径4mm，压力0～23MPa；减压器出口106 通径6mm，压力0～5MPa。