CN109323027B - 一种膜盒组件及绝压式减压器 - Google Patents

一种膜盒组件及绝压式减压器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种膜盒组件及绝压式减压器，属于减压技术领域。所述膜盒组件包括第一底座、第二底座、调节弹簧及波纹管，所述波纹管设置在所述第一底座和第二底座之间，形成弹簧容设空腔，所述调节弹簧沿所述波纹管的轴线设置在所述弹簧容设空腔内，且处于压缩状态。本发明实施例提供的膜盒组件，通过在波纹管形成的容设空腔内假设轴向设置的压缩弹簧，利用弹簧的回弹力给外部构件(如加压阀阀门组件)施加向下的压力，弹簧回弹力变化稳定，输出压力精度高，适用于高精度减压阀产品。

Description

一种膜盒组件及绝压式减压器
技术领域
本发明涉及一种膜盒组件及绝压式减压器，属于减压技术领域，适用于空间微流量、高精度的压力调节控制系统。
背景技术
减压器通常用于降低气源压力，常用减压器通常包括阀体、阀门组件、盖板和膜盒组件，所述阀体一端设有安装槽、进气孔和出气孔，另一端和连接盖扣合形成气体容腔，所述阀门组件设置在所述阀体的安装槽内，所述进气孔与所述安装槽连通，用于使气源气体进入所述安装槽内以给所述阀门组件提供向上的压力，所述出气孔和所述气体容腔连通，用于使气体容腔内的气体排出从而实现减压，所述膜盒组件设置在所述气体容腔内，用于给所述阀门组件施加向下的压力，所述阀门组件用于在外力作用下关闭或者打开一定程度，当打开时所述气源气体进入所述气体容腔。
申请号为CN201420776731.0的中国专利公开了一种利用真空波纹管实现输出压力为绝压式的减压阀，其膜盒组件包括上波纹管座、下波纹管座以及设置在所述上、下波纹管座之间的波纹管，利用波纹管刚度给所述阀门组件施加向下的压力，波纹管的刚度不稳定变化，不适用于高精度减压阀产品。
发明内容
本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提出一种膜盒组件及绝压式减压器，输出压力精度高，适用于高精度减压阀产品。
本发明的技术解决方案是：
一种膜盒组件，包括第一底座91、第二底座92、调节弹簧93及波纹管94，所述波纹管94设置在所述第一底座91和第二底座92之间，形成弹簧容设空腔，所述调节弹簧93沿所述波纹管的轴线设置在所述弹簧容设空腔内，且处于压缩状态。
在一可选实施例中，所述弹簧容设空腔为真空状态。
在一可选实施例中，所述的一种膜盒组件还包括调节块95，所述第一底座91用于与减压器的连接盖8连接，所述调节块95设置在所述第二底座92上，用于连接所述第二底座92与所述减压器的阀门组件，以给所述阀门组件提供外力。
在一可选实施例中，所述调节块95与所述第二底座92轴向相对距离可调。
在一可选实施例中，所述波纹管94内径为16mm～20mm，外径为28mm～32mm。
在一可选实施例中，所述调节弹簧93处于压缩状态时的回弹力为50N～120N。
一种绝压式减压器，包括阀体1、阀门组件、连接盖8及权利要求1-6任一项所述的膜盒组件9，所述阀体1一端设有安装槽、进气孔和出气孔，另一端和连接盖8扣合形成气体容腔，所述阀门组件设置在所述安装槽内，所述进气孔与所述安装槽连通，用于使气源气体进入所述安装槽内以给所述阀门组件施加外力，所述出气孔和所述气体容腔连通，用于使气体容腔内的气体排出，所述膜盒组件9设置在所述气体容腔内，用于给所述阀门组件施加外力，所述阀门组件用于在外力作用下打开，以使所述气源气体进入所述气体容腔。
在一可选实施例中，所述阀门组件包括阀芯组件3、阀座组件4和压力调节杆5，所述阀座组件4设有调节杆孔和气体通道，所述压力调节杆5一端与所述膜盒组件9连接，另一端位于所述调节杆孔内，所述压力调节杆5与所述调节杆孔之间具有间隙，所述阀芯组件4一端固定在所述安装槽内，另一端封堵在所述调节杆孔远离所述膜盒组件9的一端使所述阀门组件处于关闭状态，或者在外力作用下与脱离所述调节杆孔，使所述气源气体依次通过所述气体通道及间隙进入所述气体容腔。
在一可选实施例中，所述阀座组件4包括固定连接的阀座41及导向部42，所述阀座41上设有所述气体通道，所述导向部42上设有所述调节杆孔。10、根据权利要求9所述的绝压式减压器，其特征在于，所述阀座41上还设有阀芯导向孔，所述气体通道包括第一孔、第二孔和至少一个连通孔，所述第一孔和第二孔分别位于所述阀芯导向孔两端，所述第一孔和第二孔通过所述至少一个连通孔连通。
在一可选实施例中，所述导向部42包括非金属部分和金属部分，其中所述非金属部位于所述调节杆孔远离所述膜盒组件9的一端，所述阀芯组件3封堵所述调节杆孔一端时，与所述非金属部件挤压实现密封。
在一可选实施例中，所述阀芯组件包括密封弹簧31、阀杆33、阀芯32及弹簧座2，所述阀杆33及阀芯32连接，所述阀芯32远离所述阀杆33的一端为球面，所述密封弹簧31套设在所述阀杆33上，且处于压缩状态以给所述阀芯32提供密封力，所述弹簧座2用于从所述密封弹簧31远离所述阀芯32的一端固定所述密封弹簧31。
在一可选实施例中，所述密封弹簧31为锥台结构，且小端内径与所述阀杆33的外径匹配，大端内径与所述弹簧座2的外径匹配，所述的弹簧座2放置在阀体1内。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明实施例提供的膜盒组件，通过在波纹管形成的容设空腔内假设轴向设置的压缩弹簧，利用弹簧的回弹力给外部构件(如加压阀阀门组件)施加向下的压力，弹簧回弹力变化稳定，输出压力精度高，适用于高精度减压阀产品；
(2)本发明实施例提供的弹簧容设空腔为真空状态，以保证产品在高低温状态下的性能均一，进一步确保膜盒组件输出压力的稳定性；
(3)本发明的压力调节杆放置在阀座细长孔内，该结构可降低阀杆及阀座的加工难度，利于产品工作过程中流量的控制，同时工艺性好、活动灵活、摩擦小、复位精度高，利于提高阀口气密性与动态性能；
(4)本发明提供的阀座组件及阀芯组件通过设置配合间隙实现调节杆、阀杆等的无摩擦运动。
附图说明
图1为本发明实施例提供的膜盒组件结构示意图；
图2为本发明实施例提供的减压器结构示意图；
图3为本发明实施例提供的阀座组件结构示意图；
图4为本发明实施例提供的阀芯组件结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
本发明实施例提供了一种膜盒组件，包括第一底座91、第二底座92、调节弹簧93及波纹管94，所述波纹管94设置在所述第一底座91和第二底座92之间，形成弹簧容设空腔，所述调节弹簧93沿所述波纹管的轴线设置在所述弹簧容设空腔内，且处于压缩状态。
具体地，本发明实施例中，波纹管94仅作为感压元件，其刚度为零或近乎为零；
具体地，在一可选实施例中，第一底座91和第二底座92上各设有一环形凸起，调节弹簧93上、下两端各套设在一个所述环形凸起上，实现固定；波纹管94与第一底座91、第二底座92通过电子束焊连接在一起。
本发明实施例提供的膜盒组件，通过在波纹管形成的容设空腔内假设轴向设置的压缩弹簧，利用弹簧的回弹力给外部构件(如加压阀阀门组件)施加向下的压力，弹簧回弹力变化稳定，输出压力精度高，适用于高精度减压阀产品。
在一可选实施例中，所述弹簧容设空腔为真空状态，以保证产品在高低温状态下的性能均一，进一步确保膜盒组件输出压力的稳定性。
在一可选实施例中，所述的一种膜盒组件还包括调节块95，所述第一底座91用于与减压器的连接盖8连接，所述调节块95设置在所述第二底座92上，用于连接所述第二底座92与所述减压器的阀门组件，以给所述阀门组件提供外力。通过设置调节块可依据需求方便快捷的调整下游输出压力。
在一可选实施例中，所述调节块95与所述第二底座92轴向相对距离可调。在一可选实施例中，调节块95与第二底座92通过螺纹连接，通过螺纹旋紧长度调节二者轴向相对距离，待出口压力调整完成后，调节块95与第二底座92通过销钉或焊接固定。
在一可选实施例中，所述波纹管94内径为16mm～20mm，外径为28mm～32mm。波纹管大小可依据产品输出压力需求进行扩展和选择。
在一可选实施例中，所述调节弹簧(93)处于压缩状态时的回弹力为50N～120N。
参见图2，本发明实施例还提供了一种绝压式减压器，包括阀体1、阀门组件、连接盖8及膜盒组件9，所述阀体1一端设有安装槽、进气孔a和出气孔b，另一端和连接盖8扣合形成气体容腔，所述阀门组件设置在所述阀体1的安装槽内，所述进气孔a与所述安装槽连通，用于使气源气体进入所述安装槽内以给所述阀门组件施加外力，所述出气孔b和所述气体容腔连通，用于使气体容腔内的气体排出，所述膜盒组件9设置在所述气体容腔内，用于给所述阀门组件施加外力，所述阀门组件用于在外力作用下打开，以使所述气源气体进入所述气体容腔。本实施例所用膜盒组件9由上述膜盒组件实施例提供，具体描述及效果参见上述实施例，在此不再赘述
本发明实施例提供的绝压式减压器，当无气体进入进气孔时，所述膜盒组件通过弹簧的回弹力给所述阀门组件提供预紧力，此时所述阀门组件处于关闭状态，当高压气源气体通过所述进气口进入安装槽时，给所述阀门组件提供额外的气体压力，使所述阀门组件打开以使所述气体进入气体容腔，当进入所述气体容腔的气体达到一定量后，所述膜盒组件达到平衡状态，通过所述出气口输出稳定低压气体。
在一可选实施例中，膜盒组件9通过螺纹与连接盖8固定，螺纹间通过螺纹锁固剂进行防松。
如图1所示，在一可选实施例中，所述阀门组件包括阀芯组件3、阀座组件4和压力调节杆5，所述阀座组件4设有调节杆孔和气体通道，所述压力调节杆5一端与所述膜盒组件9连接，另一端位于所述调节杆孔内，所述压力调节杆5与所述调节杆孔之间具有间隙，所述阀芯组件4一端固定在所述安装槽内，当无气源气体进入时，所述阀芯组件4另一端封堵在所述调节杆孔远离所述膜盒组件(9)的一端且与所述压力调节杆5相贴使所述阀门组件处于关闭状态，当安装槽内气源气体压力达到一定值时，所述阀芯组件4在外力作用下部分或全部脱离所述调节杆孔，使所述气源气体依次通过所述气体通道及间隙进入所述气体容腔。
如图1所示，在一可选实施例中，连接盖8与阀体1通过螺纹连接，两者间放置O型圈10，用于密封，O型圈10放置在阀体1内设的沟槽内；气体容腔内压力调节完成后，将锁紧装置11通过螺纹与连接盖8相连，放置在阀体1上。
在一可选实施例中，如图3所示，所述阀座组件4包括固定连接的阀座41及导向部42，所述阀座41上设有所述气体通道，所述导向部42上设有所述调节杆孔。所述阀座41上还设有阀芯导向孔411，所述气体通道包括第一孔412、第二孔413和至少一个连通孔414，所述第一孔412和第二孔413分别位于所述阀芯导向孔411两端，所述第一孔412和第二孔413通过所述至少一个连通孔414连通；所述导向部42包括非金属部分和金属部分，其中所述非金属部位于所述调节杆孔远离所述膜盒组件9的一端，所述阀芯组件3封堵所述调节杆孔一端时，与所述非金属部件挤压实现密封。在一可选实施例中，非金属部分通过热压方式嵌入到金属部分内。通过设置阀芯导向孔，确保阀芯在弹簧力和气压力作用下运动的一致性和重复性。
如图1和4所示，在一可选实施例中所述阀芯组件3包括密封弹簧31、阀杆33、阀芯32及弹簧座2，所述阀杆33及阀芯32连接，所述阀芯32远离所述阀杆33的一端为球面，所述密封弹簧31套设在所述阀杆33上，且处于压缩状态以给所述阀芯32提供密封力，所述弹簧座2用于从所述密封弹簧31远离所述阀芯32的一端固定所述密封弹簧31。
如图4所示，在一可选实施例中，所述密封弹簧31为锥台结构，且小端内径与所述阀杆33的外径匹配，大端内径与所述弹簧座2的外径匹配，所述的弹簧座2固定在阀体1内。
以下为本发明的一个具体实施例：
如图2所示，本实施例提供的了一种空间用减压器，包括阀体1、弹簧座2、阀芯组件3、阀座组件4、压力调节杆5、密封垫片6、压紧螺母7、连接盖8、膜盒组件9、O型圈10和紧装置11。
所述的弹簧座2放置在阀体1内，密封弹簧31为锥形，小锥面端与阀杆33相连；大锥面与阀座41相连，通过密封弹簧31的压缩力保证阀芯32与所述调节杆孔的密封特性；
所述的阀芯组件3中阀杆33及阀芯32一体成型，使得整机零部件数量减少；结合密封弹簧31的锥型方案，减少零部件同时节约产品空间结构，实现整机轻质小型化；
所述的阀座组件4放置在阀体1内，两者之间通过密封垫片6实现密封，导向部(42)通过压紧螺母7固定，压紧螺母7与阀体1通过螺纹连接后两者之间通过电子束焊接固定及防松；
所述的阀座41通过过盈配合放置在在靠近导向部42非金属位置附近处，用于控制阀芯组件3在启动瞬间即工作过程中只能做轴向往复运动，提升阀芯组件3运动的一致性、可重复性，有效提升产品密封特性；
所述的压力调节杆5放置在导向部42的细长孔(调节杆孔)内；压力调节杆5用于降低阀杆及阀座的加工难度，利于产品工作过程中流量的控制，同时工艺性好，活动灵活，摩擦小，复位精度高，利于提高阀口气密性与动态性能；
所述的膜盒组件9由第一底座91、第二底座92、调节弹簧93、波纹管94及调节块95构成；其中波纹管94作为感压元件，内嵌调节弹簧93作为调节元件；调节弹簧93上下端分别固定在第一底座91、第二底座92凸起上，波纹管94与第一底座91、第二底座92间通过电子束焊连接在一起；膜盒组件9通过螺纹与连接盖8固定，螺纹间通过螺纹锁固剂进行防松；
所述的连接盖8与阀体1通过螺纹连接，两者间放置O型圈10，用于密封，O型圈10放置在阀体1内内设沟槽内；气体容腔压力调节完成后，将锁紧装置11通过螺纹与连接盖8相连，放置在阀体1上。
该结构适用于微流量、高精度的压力调节控制系统。如空间站二期环控生保分系统需求，为下游色谱分析提供稳定的输出压力。
本发明工作过程如下：
高压气体从入口处接入，通过气体通道进入到阀体内腔后，阀芯在运动副和弹簧的作用下开始沿阀体轴向进行运动，以期调节气体的流量和出口压力，待气体容腔内压力达到要求后建立稳定平衡，低压压力通过出口处提供给下游使用。
气体入口压力范围为0.35MPa～2.0MPa，出口气体压力范围为0.1MPa～0.2MPa(绝压)连续可调，额定流量为0.03mg/s。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种绝压式减压器，其特征在于，包括阀体(1)、阀门组件、连接盖(8)和膜盒组件(9)，所述阀体(1)一端设有安装槽、进气孔和出气孔，另一端和所述连接盖(8)扣合形成气体容腔，所述阀门组件设置在所述安装槽内，所述进气孔与所述安装槽连通，用于使气源气体进入所述安装槽内以给所述阀门组件施加外力，所述出气孔和所述气体容腔连通，用于使气体容腔内的气体排出，所述膜盒组件(9)设置在所述气体容腔内，用于给所述阀门组件施加外力，所述阀门组件用于在外力作用下打开，以使所述气源气体进入所述气体容腔；
所述膜盒组件(9)包括第一底座(91)、第二底座(92)、调节弹簧(93)及波纹管(94)，所述波纹管(94)设置在所述第一底座(91)和第二底座(92)之间，形成弹簧容设空腔，所述调节弹簧(93)沿所述波纹管的轴线设置在所述弹簧容设空腔内，且处于压缩状态；
所述弹簧容设空腔为真空状态；
还包括调节块(95)，所述第一底座(91)用于与减压器的连接盖(8)连接，所述调节块(95)设置在所述第二底座(92)上，用于连接所述第二底座(92)与所述减压器的阀门组件，以给所述阀门组件提供外力；
所述调节块(95)与所述第二底座(92)轴向相对距离可调；
所述波纹管(94)内径为16mm～20mm，外径为28mm～32mm；
所述调节弹簧(93)处于压缩状态时的回弹力为50N～120N；
所述阀门组件包括阀芯组件(3)、阀座组件(4)和压力调节杆(5)，所述阀座组件(3)设有调节杆孔和气体通道，所述压力调节杆(5)一端与所述膜盒组件(9)连接，另一端位于所述调节杆孔内，所述压力调节杆(5)与所述调节杆孔之间具有间隙，所述阀芯组件(3)一端固定在所述安装槽内，另一端封堵在所述调节杆孔远离所述膜盒组件(9)的一端使所述阀门组件处于关闭状态，或者在外力作用下脱离所述调节杆孔，使所述气源气体依次通过所述气体通道及间隙进入所述气体容腔；
所述阀座组件(4)包括固定连接的阀座(41)及导向部(42)，所述阀座(41)上设有所述气体通道，所述导向部(42)上设有所述调节杆孔；
所述阀座(41)上还设有阀芯导向孔，所述气体通道包括第一孔、第二孔和至少一个连通孔，所述第一孔和第二孔分别位于所述阀芯导向孔两端，所述第一孔和第二孔通过所述至少一个连通孔连通。
2.根据权利要求1所述的绝压式减压器，其特征在于，所述导向部(42)包括非金属部分和金属部分，其中所述非金属部分位于所述调节杆孔远离所述膜盒组件(9)的一端，所述阀芯组件(3)封堵所述调节杆孔一端时，与所述非金属部分挤压实现密封。
3.根据权利要求2所述的绝压式减压器，其特征在于，所述阀芯组件(3)包括密封弹簧(31)、阀杆(33)、阀芯(32)及弹簧座(2)，所述阀杆(33)及阀芯(32)连接，所述阀芯(32)远离所述阀杆(33)的一端为球面，所述密封弹簧(31)套设在所述阀杆(33)上，且处于压缩状态以给所述阀芯(32)提供密封力，所述弹簧座(2)用于从所述密封弹簧(31)远离所述阀芯(32)的一端固定所述密封弹簧(31)。
4.根据权利要求3所述的绝压式减压器，其特征在于，所述密封弹簧(31)为锥台结构，且小端内径与所述阀杆(33)的外径匹配，大端内径与所述弹簧座(2)的外径匹配，所述的弹簧座(2)放置在阀体(1)内。
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