CN107763275A - 一种混合介质的压力降低装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合介质的压力降低装置，包括阀体，所述阀体上设置有入口通道和出口通道，阀体内有减压部，所述减压部包括阀芯和阀座，阀体上还螺纹连接有压座，压座与阀芯之间设置有第一弹簧，还包括调节阀和活塞腔，活塞腔中还设置有活塞，所述活塞靠近阀芯的一侧设置有连杆，所述出口接管上还设置有泄放阀；所述阀芯靠近入口通道的一侧还固定连接有导向杆，所述压座或阀体上设置有与导向杆间隙配合的孔，所述孔与导向杆之间的间隙不大于0.5mm，所述间隙通过至少一个O型圈实现轴向密封；所述阀座与活塞之间还设置有两端分别与阀座和活塞接触的第二弹簧。本发明结构简单，使用寿命长，出气压力调压精度高。

Description

一种混合介质的压力降低装置

技术领域

本发明涉及压缩气体减压装置领域，特别是涉及一种混合介质的压力降低装置。

背景技术

随着天然气运用越来越广泛，各种形式的减压阀层出不穷，对天然气减压阀结构的进一步优化将进一步推动天然气的运用。以环保意识为例，天然气用于车辆发动机的燃料可大大减小车辆尾气污染，但为了提高以天然气为燃料的车辆的单次充气行程，车辆上均设置有高压气瓶用于容置天然气，而最后引入到气缸的天然气压力一般为几千帕斯卡，这样，对高压天然气进行减压的减压阀显得尤为重要，同时在实际运用中，以上减压阀性能的稳定性也直观的反应到了车辆的动力上甚至行车安全上。

现有技术中高压气瓶的罐内压力可达到20Mpa或者更高，高压气体减压阀是一种用于高压气体管路系统中的压力控制装置，其输出值直接影响到后续设备的运行状态，现有技术中高压气体减压阀结构主要是膜片式和活塞式。无论哪种结构减压阀的减压性能受其中设置的弹簧影响较大，而弹簧加工精度、单位变形弹性力大小、使用过程中的力学性能变化可控性差，这样，使得传统的高压气体减压阀的调压范围小、调压精度低、使用稳定性差。

发明内容

针对上述现有的无论哪种结构减压阀的减压性能受其中设置的弹簧影响较大，而弹簧加工精度、使用过程中的力学性能变化可控性差，这样，使得传统的高压气体减压阀的调压范围小、调压精度低、使用稳定性差的问题，本发明提供了一种混合介质的压力降低装置。

为解决上述问题，本发明提供的一种混合介质的压力降低装置通过以下技术要点来解决问题：一种混合介质的压力降低装置，包括阀体，所述阀体上设置有入口通道和出口通道，阀体内有连通入口通道和出口通道的减压部，所述减压部包括阀芯和设置在阀体上的阀座，阀体上还螺纹连接有压座，压座与阀芯之间设置有第一弹簧，还包括调节阀和设置在阀体内的活塞腔，所述活塞腔设置在减压部靠近出口通道的一侧，活塞腔中还设置有活塞，所述活塞靠近阀芯的一侧设置有用于固定连接活塞和阀芯的连杆，调节阀的进气端通过入口接管与入口通道相通，调节阀的出气端通过出口接管与活塞腔相连，且活塞位于出口接管与活塞腔的连接点与出口通道之间，出口通道位于活塞靠近阀芯的一端与阀芯之间，所述出口接管上还设置有泄放阀；

所述阀芯靠近入口通道的一侧还固定连接有导向杆，所述压座或阀体上设置有与导向杆间隙配合的孔，所述孔与导向杆之间的间隙不大于0.5mm，所述间隙通过至少一个O型圈实现轴向密封；

所述阀座与活塞之间还设置有两端分别与阀座和活塞接触的第二弹簧。

具体的，设置的入口通道和出口通道分别用于连接原始高压气源管和减压后的气源管，设置的减压部为本发明的减压部件，即通过阀芯与阀座之间的间隙达到调整由入口通道到出口通道的气流量达到减压的目的。设置的第一弹簧用于通过压座对第一弹簧的压应力改变第一弹簧的压缩量，达到改变第一弹簧对阀芯压应力大小的目的，设置的调节阀用于向活塞腔中输入推动活塞朝阀座运动的气源，设置的泄放阀用于调整上述气源的压力大小，设置的第一弹簧用于传递压座位置对阀芯压应力大小的调整、设置的第二弹簧用于传递阀座与活塞之间力的大小，这样，通过多个因素，上述气源的压力、活塞另一侧的气体压力、第一弹簧和第二弹簧、阀芯的两侧气压共同作用以定位阀芯相对于阀座的位置，达到进一步精确减压部开度的发明目的。

由于高压气体减压阀在工作过程中，气体在减压部处的流速较快，无论是减压部的加工精度、阀芯、活塞或者连杆等的加工精度和位置、气源中的杂质等，均可能造成减压部处偏流现象的产生，设置在本发明中的导向杆，用于限定阀芯的运动轨迹，达到约束阀芯运动状态的目的，以上目的的实现，便于控制阀芯与阀座各向间隙的均匀性，有利于阀芯运动的平稳性和阀芯与阀座磨损的均匀性，即以上设置不仅可以保证出气压力的高精度调整，还具有延长本发明使用寿命的作用，通过采用的导向杆O型圈实现轴向密封的结构形式，使得导向杆运动阻力小、且密封可靠。

通过以上设置，由于单个弹簧或部件对减压阀出气压力影响因素小，本发明在调压过程中可控点多，可使得本发明的出气压力调压精度达到0.5%左右，而现有技术中的高压气体减压阀压力调压精度一般为10%左右。

更进一步的技术方案为：

为减小阀芯在运动过程中阀芯与阀座之间用于气体流通的通道面积变化速度，即提高流通通道面积的可控性，所述阀座和阀芯的截面均呈锥形，且阀座和阀芯尺寸较大的一端靠近入口通道。以上结构还便于本发明在截断状态下阀芯与阀座的密封。

为提高阀芯受力的均匀性，进一步保证和提高本发明的输出压力精度，所述第一弹簧的轴线与导向杆的轴线共线。

为便于本发明的加工、装配和维护，所述阀体上设置有直透孔，所述阀座为直透孔上的变径结构，直透孔的一端螺纹连接压座，直透孔的另一端通过与阀体螺纹连接的端盖密封，入口通道和出口通道均与直透孔相通，所述阀芯、第一弹簧、活塞、连杆和活塞腔均位于直透孔内，调节阀的进气端和出气端均与直透孔相连，且进气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道的一侧，出气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道的一侧。作为优选方案，阀芯与连杆之间采用螺纹连接，即在阀芯上设置内螺纹孔，将阀芯与活塞由减压部的两侧分别装入直透孔中。

由上述分析可知，活塞因为减压部处的气流、杂质附着等因素，受力复杂，为优化活塞与活塞腔之间的密封性能，所述活塞的厚度不小于1.5cm，且活塞靠近阀座的一端与远离阀座的一端各自用于承受气压，在活塞的轴向上产生推力的面积比值介于1:0.4-0.7之间。所述面积比值的选择旨在提高本发明的输出压力范围。

为优化调压阀和泄放阀的流量调整性能，所述调节阀和泄放阀均为截止阀。

为进一步优化上述流量调整性能，所述截止阀的密封面为锥形。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明结构简单，设置的第一弹簧用于通过压座对第一弹簧的压应力改变第一弹簧的压缩量，达到改变第一弹簧对阀芯压应力大小的目的，设置的调节阀用于向活塞腔中输入推动活塞朝阀座运动的气源，设置的泄放阀用于调整上述气源的压力大小，设置的第一弹簧用于传递压座位置对阀芯压应力大小的调整、设置的第二弹簧用于传递阀座与活塞之间力的大小，这样，通过多个因素，上述气源的压力、活塞另一侧的气体压力、第一弹簧和第二弹簧、阀芯的两侧气压共同作用以定位阀芯相对于阀座的位置，通过以上设置，由于单个弹簧或部件对减压阀出气压力影响因素小，本发明在调压过程中可控点多，可使得本发明的出气压力调压精度达到0.5%左右，而现有技术中的高压气体减压阀压力调压精度一般为10%左右。

2、由于高压气体减压阀在工作过程中，气体在减压部处的流速较快，无论是减压部的加工精度、阀芯、活塞或者连杆等的加工精度和位置、气源中的杂质等，均可能造成减压部处偏流现象的产生，设置在本发明中的导向杆，用于限定阀芯的运动轨迹，达到约束阀芯运动状态的目的，以上目的的实现，便于控制阀芯与阀座各向间隙的均匀性，有利于阀芯运动的平稳性和阀芯与阀座磨损的均匀性，即以上设置不仅可以保证出气压力的高精度调整，还具有延长本发明使用寿命的作用，通过采用的导向杆O型圈实现轴向密封的结构形式，使得导向杆运动阻力小、且密封可靠。

附图说明

图1为本发明所述的一种混合介质的压力降低装置一个具体实施例的结构示意图。

图中标记分别为：1、导向杆，2、压座，3、第一弹簧，4、阀芯，5、入口通道，6、出口通道，7、第二弹簧，8、活塞，9、阀体，10、端盖，11、活塞腔，12、出口接管，13、调节阀，14、入口接管，15、连杆，16、泄放阀。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明的结构不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1所示，一种混合介质的压力降低装置，包括阀体9，所述阀体9上设置有入口通道5和出口通道6，阀体9内有连通入口通道5和出口通道6的减压部，所述减压部包括阀芯4和设置在阀体9上的阀座，阀体9上还螺纹连接有压座2，压座2与阀芯4之间设置有第一弹簧3，还包括调节阀和设置在阀体9内的活塞腔11，所述活塞腔11设置在减压部靠近出口通道6的一侧，活塞腔11中还设置有活塞8，所述活塞8靠近阀芯4的一侧设置有用于固定连接活塞8和阀芯4的连杆15，调节阀的进气端通过入口接管14与入口通道5相通，调节阀的出气端通过出口接管12与活塞腔11相连，且活塞8位于出口接管12与活塞腔11的连接点与出口通道6之间，出口通道6位于活塞8靠近阀芯4的一端与阀芯4之间，所述出口接管12上还设置有泄放阀16；

所述阀芯4靠近入口通道5的一侧还固定连接有导向杆1，所述压座2或阀体9上设置有与导向杆1间隙配合的孔，所述孔与导向杆1之间的间隙不大于0.5mm，所述间隙通过至少一个O型圈实现轴向密封；

所述阀座与活塞8之间还设置有两端分别与阀座和活塞8接触的第二弹簧7。

本实施例中，设置的入口通道5和出口通道6分别用于连接原始高压气源管和减压后的气源管，设置的减压部为本发明的减压部件，即通过阀芯4与阀座之间的间隙达到调整由入口通道5到出口通道6的气流量达到减压的目的。设置的第一弹簧3用于通过压座2对第一弹簧3的压应力改变第一弹簧3的压缩量，达到改变第一弹簧3对阀芯4压应力大小的目的，设置的调节阀用于向活塞腔11中输入推动活塞8朝阀座运动的气源，设置的泄放阀16用于调整上述气源的压力大小，设置的第一弹簧3用于传递压座2位置对阀芯4压应力大小的调整、设置的第二弹簧7用于传递阀座与活塞8之间力的大小，这样，通过多个因素，上述气源的压力、活塞8另一侧的气体压力、第一弹簧3和第二弹簧7、阀芯4的两侧气压共同作用以定位阀芯4相对于阀座的位置，达到进一步精确减压部开度的发明目的。

由于高压气体减压阀在工作过程中，气体在减压部处的流速较快，无论是减压部的加工精度、阀芯4、活塞8或者连杆15等的加工精度和位置、气源中的杂质等，均可能造成减压部处偏流现象的产生，设置在本发明中的导向杆1，用于限定阀芯4的运动轨迹，达到约束阀芯4运动状态的目的，以上目的的实现，便于控制阀芯4与阀座各向间隙的均匀性，有利于阀芯4运动的平稳性和阀芯4与阀座磨损的均匀性，即以上设置不仅可以保证出气压力的高精度调整，还具有延长本发明使用寿命的作用，通过采用的导向杆1O型圈实现轴向密封的结构形式，使得导向杆1运动阻力小、且密封可靠。

通过以上设置，由于单个弹簧或部件对减压阀出气压力影响因素小，本发明在调压过程中可控点多，可使得本发明的出气压力调压精度达到0.5%左右，而现有技术中的高压气体减压阀压力调压精度一般为10%左右。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，为减小阀芯4在运动过程中阀芯4与阀座之间用于气体流通的通道面积变化速度，即提高流通通道面积的可控性，所述阀座和阀芯4的截面均呈锥形，且阀座和阀芯4尺寸较大的一端靠近入口通道5。以上结构还便于本发明在截断状态下阀芯4与阀座的密封。

为提高阀芯4受力的均匀性，进一步保证和提高本发明的输出压力精度，所述第一弹簧3的轴线与导向杆1的轴线共线。

为便于本发明的加工、装配和维护，所述阀体9上设置有直透孔，所述阀座为直透孔上的变径结构，直透孔的一端螺纹连接压座2，直透孔的另一端通过与阀体9螺纹连接的端盖10密封，入口通道5和出口通道6均与直透孔相通，所述阀芯4、第一弹簧3、活塞8、连杆15和活塞腔11均位于直透孔内，调节阀的进气端和出气端均与直透孔相连，且进气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道5的一侧，出气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道5的一侧。作为优选方案，阀芯4与连杆15之间采用螺纹连接，即在阀芯4上设置内螺纹孔，将阀芯4与活塞8由减压部的两侧分别装入直透孔中。

由上述分析可知，活塞8因为减压部处的气流、杂质附着等因素，受力复杂，为优化活塞8与活塞腔11之间的密封性能，所述活塞8的厚度不小于1.5cm，且活塞8靠近阀座的一端与远离阀座的一端各自用于承受气压，在活塞8的轴向上产生推力的面积比值介于1:0.4-0.7之间。所述面积比值的选择旨在提高本发明的输出压力范围。

实施例3：

本实施例在以上实施例的基础上作进一步限定，如图1所示，为优化调压阀13和泄放阀16的流量调整性能，所述调节阀和泄放阀16均为截止阀。

为进一步优化上述流量调整性能，所述截止阀的密封面为锥形。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种混合介质的压力降低装置，包括阀体（9），所述阀体（9）上设置有入口通道（5）和出口通道（6），阀体（9）内有连通入口通道（5）和出口通道（6）的减压部，所述减压部包括阀芯（4）和设置在阀体（9）上的阀座，阀体（9）上还螺纹连接有压座（2），压座（2）与阀芯（4）之间设置有第一弹簧（3），其特征在于，还包括调节阀（13）和设置在阀体（9）内的活塞腔（11），所述活塞腔（11）设置在减压部靠近出口通道（6）的一侧，活塞腔中还设置有活塞（8），所述活塞（8）靠近阀芯（4）的一侧设置有用于固定连接活塞（8）和阀芯（4）的连杆（15），调节阀（13）的进气端通过入口接管（14）与入口通道（5）相通，调节阀（13）的出气端通过出口接管（12）与活塞腔（11）相连，且活塞（8）位于出口接管（12）与活塞腔（11）的连接点与出口通道（6）之间，出口通道位于活塞（8）靠近阀芯（4）的一端与阀芯（4）之间，所述出口接管（12）上还设置有泄放阀（16）；

所述阀芯（4）靠近入口通道（4）的一侧还固定连接有导向杆（1），所述压座（2）或阀体（9）上设置有与导向杆（1）间隙配合的孔，所述孔与导向杆（1）之间的间隙不大于0.5mm，所述间隙通过至少一个O型圈实现轴向密封；

所述阀座与活塞（8）之间还设置有两端分别与阀座和活塞（8）接触的第二弹簧（7）。

2.根据权利要求1所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于， 所述阀座和阀芯（4）的截面均呈锥形，且阀座和阀芯（4）尺寸较大的一端靠近入口通道（5）。

3.根据权利要求1所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于，所述第一弹簧（3）的轴线与导向杆（1）的轴线共线。

4.根据权利要求1所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于，所述阀体（9）上设置有直透孔，所述阀座为直透孔上的变径结构，直透孔的一端螺纹连接压座（2），直透孔的另一端通过与阀体（9）螺纹连接的端盖（10）密封，入口通道（5）和出口通道（6）均与直透孔相通，所述阀芯（4）、第一弹簧（3）、活塞（8）、连杆（15）和活塞腔（11）均位于直透孔内，调节阀（13）的进气端和出气端均与直透孔相连，且进气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道（5）的一侧，出气端与直透孔的连接端位于阀座靠近入口通道（5）的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于，所述活塞（8）的厚度不小于1.5cm，且活塞（8）靠近阀座的一端与远离阀座的一端各自用于承受气压，在活塞（8）的轴向上产生推力的面积比值介于1:0.4-0.7之间。

6.根据权利要求1至5中任意一个所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于，所述调节阀（13）和泄放阀（16）均为截止阀。

7.根据权利要求6所述的一种混合介质的压力降低装置，其特征在于，所述截止阀的密封面为锥形。