CN103016835A - 一种减压阀正向低摩擦卸荷装置及减压阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种减压阀正向低摩擦卸荷装置，包括卸荷环、卸荷杆、入口压力卸荷流道、密封组件，卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，卸荷环与阀体之间设置有容腔，卸荷杆滑动配合安装在卸荷环内且卸荷杆的上端面位于容腔内，卸荷杆的下端面与阀芯接触，阀芯下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等，卸荷环与阀芯之间设置副弹簧，入口压力卸荷流道设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔连通。本发明提供一种可提高减压阀出口压力调节精度的卸荷装置，该卸荷装置具有结构简单、摩擦阻力小、加工制造方便等优点，能够消除入口压力变化给减压阀调节精度带来的影响，提高减压阀的出口压力调节精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种减压阀正向低摩擦卸荷装置及减压阀，可作为发动机、地面试验系统高压减压阀的入口压力卸荷装置，能有效消除入口压力下降对减压阀出口压力调节精度的影响。
背景技术
在末修姿控发动机研制中，为提高精度，要求发动机推力装置具有较高精度的推力输出。减压阀作为系统压力调节装置，需提高其出口压力调节精度。发动机工作时随着气体消耗入口压力不断下降，现有直接作用式减压阀受入口压力变化影响，出口压力调节精度基本在±10%以内。为实现推力精度要求，系统通过调整计算及压力协调性分析，对减压阀提出了±5%调节要求，入口压力在23.5MPa到3.6MPa范围变化时，直接作用式减压阀无法满足调节精度要求，为解决上述问题，提出了一种可提高减压阀调节精度的正向低摩擦卸荷装置，通过卸荷设计消除了入口压力变化对阀芯受力特性的影响，提高减压阀的调节精度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术及结构的不足，提供一种可提高减压阀出口压力调节精度的卸荷装置，该卸荷装置具有结构简单、摩擦阻力小、加工制造方便等优点，能够消除入口压力变化给减压阀调节精度带来的影响，提高减压阀的出口压力调节精度。
本发明的技术解决方案为：
一种减压阀正向低摩擦卸荷装置，其特殊之处在于：包括卸荷环、卸荷杆、入口压力卸荷流道、密封组件，
所述卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，所述卸荷环5与阀体1之间设置有容腔15，所述卸荷杆6滑动配合安装在卸荷环5内且卸荷杆6的上端面位于容腔15内，所述卸荷杆6的下端面与阀芯2接触，所述阀芯2下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等，所述卸荷环5与阀芯2之间设置副弹簧4，
所述入口压力卸荷流道设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔连通，
所述卸荷杆与卸荷环之间设置有密封组件。
上述密封组件包括梯形密封环8和橡胶O形圈7，所述梯形装置的内壁高度小于外壁高度，所述梯形密封环的内壁与卸荷杆6接触配合，所述梯形密封环的外壁与橡胶O形圈的内壁接触配合，所述梯形密封环和橡胶O形圈嵌入卸荷环5。
上述梯形密封环8的材料为氟塑料。
上述执行装置包括设置在阀体上的入口和出口、设置在入口和出口间由阀座和阀芯构成的密封副；
所述调节装置包括设置在阀体内的调节腔，设置在调节腔内的顶杆10、膜片11、主弹簧12和膜片支座13，所述主弹簧的一端固定在调节腔内端面，其另一端抵在膜片支座上，所述膜片被膜片支座固定且将调节腔一分为二，所述顶杆的固定端与膜片支座固定连接，其活动端穿过阀体后顶在阀芯的下端面；所述调节腔位于膜片上方的空间与出口相连通；
所述卸荷装置包括卸荷环5、卸荷杆6、入口压力卸荷流道14、密封组件，所述卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，所述卸荷环5与阀体1之间设置有容腔15，所述卸荷杆6滑动配合安装在卸荷环5内且卸荷杆6的上端面位于容腔15内，所述卸荷杆6的下端面与阀芯2接触，所述阀芯2下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等，所述卸荷环5与阀芯2之间设置副弹簧4，所述入口压力卸荷流道设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔连通，所述卸荷杆与卸荷环之间设置有密封组件。
本发明与现有技术相比的优点在于：
1、本发明为可应用于减压阀的正向低摩擦卸荷装置，减压阀本身无需做大的调整，兼容性强，在各类高压阀门中均可推广使用。
2、本发明的卸荷装置，使减压阀的出口压力调节精度不受入口压力变化影响，提高其出口压力调节精度，使减压阀实现宽入口压力、大流量工作时的高精度调节性能。经调节特性试验、发动机试车及飞行考核，采用该卸荷装置的减压阀工作可靠，性能稳定，调节精度达到±3%以内。
3、本发明的密封组件采用梯形密封环8做内衬、橡胶O形圈7做外套的复合密封结构，橡胶O形圈7提供密封压紧力、梯形密封环（8）降低动密封接触面积和表面摩擦系数，降低了卸荷杆运动时的动摩擦力，有利于提高减压阀的调节精度。
附图说明
图1为本发明减压阀正向低摩擦卸荷装置的结构示意图；
图2为图1中C处放大图；
图3为含有本发明卸荷装置的减压阀结构示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本发明的一种减压阀用正向低摩擦卸荷装置，即本发明的基本形式，它由阀体1、阀芯2、阀座3、副弹簧4、卸荷环5、卸荷杆6、橡胶O形圈7、梯形密封环8、橡胶O形圈9组成。
卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，卸荷环5与阀体1之间设置有容腔15，卸荷杆6安装在卸荷环5内且卸荷杆6的上端面位于容腔15内，卸荷杆6的下端面与阀芯2接触，阀芯2下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等（即上端作用面A与下端作用面B的面积相等），入口压力卸荷流道14设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔15连通，卸荷杆与卸荷环之间设置有密封组件。
卸荷装置与减压阀调节执行装置、入口、出口融为一体，在减压阀中还包括顶杆10、膜片11、主弹簧12、膜片支座13等零组件。阀芯2与卸荷杆6组成运动件，入口高压气体进入卸荷装置后，作用于阀芯2下端作用面B即与阀座（3）通流面积相等，为高压入口气体向上的作用面积，卸荷杆6动密封面内截面积为上端作用面A，为高压入口气体向下的作用面积，A、B作用面积相等，入口压力在阀芯与卸荷杆上的作用力相对，方向相反，相互抵消，实现卸荷。卸荷杆6与卸荷环5间的动密封采用梯形密封环8内衬、橡胶O形圈7外套的复合密封结构，充分利用了橡胶O形圈7的弹性与梯形密封环8的低摩擦特性，使卸荷杆6与卸荷环5间保持可靠动密封的前提下降低了摩擦力，使卸荷装置能有效发挥提高减压阀高精度调节目的。减压阀工作时，入口压力在阀芯2与卸荷杆6组成运动件上的作用力抵消，膜片11感知出口压力后与主弹簧12的弹簧力比较，通过顶杆10调节阀芯开度，保持出口压力稳定，卸荷装置的采用消除了入口压力变化对阀芯2与卸荷杆6作用力的影响，与直接作用式减压阀相比能有效提高其调节精度。
上述方案的原理是：减压阀工作时，通过调节阀芯阀座环缝开度节流减压。直接作用式减压阀阀芯开度既与出口压力和弹簧力有关，同时也受入口压力影响，在相同的阀芯开度，入口压力不同时，出口压力也会有一定差异，即入口压力变化时对出口压力调节精度有影响。卸荷装置的采用消除了入口压力变化对阀芯受力特性的影响，减压阀工作时，阀芯开度与出口压力及弹簧力建立稳定的平衡关系，减压阀中的膜片组件感知出口压力后与主弹簧力进行比较自动调节阀芯开度，保持出口压力恒定，阀芯受力及开度只受出口压力影响，能有效提高减压阀出口压力调节精度。
Claims (4)
1.一种减压阀正向低摩擦卸荷装置，其特征在于：包括卸荷环（5）、卸荷杆（6）、入口压力卸荷流道（14）、密封组件，
所述卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，所述卸荷环（5）与阀体（1)之间设置有容腔（15），所述卸荷杆（6）滑动配合安装在卸荷环（5）内且卸荷杆（6）的上端面位于容腔（15）内，所述卸荷杆（6）的下端面与阀芯（2）接触，所述阀芯（2）下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等，所述卸荷环（5）与阀芯（2）之间设置副弹簧（4），
所述入口压力卸荷流道设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔连通，
所述卸荷杆与卸荷环之间设置有密封组件。
2.根据权利要求1所述的正向低摩擦卸荷装置，其特征在于：所述密封组件包括梯形密封环（8）和橡胶O形圈（7），所述梯形装置的内壁高度小于外壁高度，所述梯形密封环的内壁与卸荷杆（6）接触配合，所述梯形密封环的外壁与橡胶O形圈的内壁接触配合，所述梯形密封环和橡胶O形圈嵌入卸荷环（5）。
3.根据权利要求2所述的正向低摩擦卸荷装置，其特征在于：所述梯形密封环（8）的材料为氟塑料。
4.一种减压阀，包括阀体、执行装置、调节装置和卸荷装置，其特征在于：
所述执行装置包括设置在阀体上的入口和出口、设置在入口和出口间由阀座和阀芯构成的密封副；
所述调节装置包括设置在阀体内的调节腔，设置在调节腔内的顶杆（10）、膜片（11）、主弹簧（12）和膜片支座（13），所述主弹簧的一端固定在调节腔内端面，其另一端抵在膜片支座上，所述膜片被膜片支座固定且将调节腔一分为二，所述顶杆的固定端与膜片支座固定连接，其活动端穿过阀体后顶在阀芯的下端面；所述调节腔位于膜片上方的空间与出口相连通；
所述卸荷装置包括卸荷环（5）、卸荷杆（6）、入口压力卸荷流道（14）、密封组件，所述卸荷环固定安装在阀体内且位于阀体和阀芯之间，所述卸荷环（5）与阀体（1）之间设置有容腔（15），所述卸荷杆（6）滑动配合安装在卸荷环（5）内且卸荷杆（6）的上端面位于容腔（15）内，所述卸荷杆（6）的下端面与阀芯（2）接触，所述阀芯（2）下端面的面积与卸荷杆上端面的面积相等，所述卸荷环（5）与阀芯（2）之间设置副弹簧（4），所述入口压力卸荷流道设置在阀体内，一端与入口连通，另一端与容腔连通，所述卸荷杆与卸荷环之间设置有密封组件。
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