CN109611572A - 气体减压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及气体管路控制技术领域，公开了一种气体减压器。其中，该气体减压器包括减压器壳体、阀芯、阀盖和步进电机，所述减压器壳体包括高压腔、低压腔、与所述高压腔连通的减压器进口和与所述低压腔连通的减压器出口，所述步进电机与所述阀芯连接并用于控制所述阀芯在所述减压器壳体中周向运动，所述阀盖限制所述阀芯的轴向运动，所述阀芯与所述减压器壳体连通的圆柱面上开有周向狭缝槽，在所述阀芯转动至所述狭缝槽与所述高压腔接触的情况下，来自所述减压器进口的气体由所述高压腔经过所述狭缝槽节流后进入所述低压腔从所述减压器出口流出。由此，可以宽范围、高精度地调节气体减压器的出口压力，实现气体的减压。

Description

气体减压器
技术领域
本发明涉及气体管路控制技术领域，尤其涉及一种气体减压器。
背景技术
减压器广泛应用于基础建设、化工、能源、航空航天领域。其中在导弹和火箭中，减压器可用于燃料箱的增压系统，将高压气瓶内的气体经过减压后以一定的压力进入燃料箱实现增压。减压器作为一种调节阀，它通过阀芯的节流作用将入口压力调节到所需的出口压力，并通过出口压力的反馈作用进一步调节阀芯开度来维持出口压力的稳定。
然而，现有技术中通常是通过阀芯的轴向运动来调节压力，这样的调节方式不仅调节范围有限，且调节精度较低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种气体减压器，能够解决上述现有技术中的问题。
本发明的技术解决方案：一种气体减压器，其中，该气体减压器包括减压器壳体、阀芯、阀盖和步进电机，所述减压器壳体包括高压腔、低压腔、与所述高压腔连通的减压器进口和与所述低压腔连通的减压器出口，所述步进电机与所述阀芯连接并用于控制所述阀芯在所述减压器壳体中周向运动，所述阀盖限制所述阀芯的轴向运动，所述阀芯与所述减压器壳体连通的圆柱面上开有周向狭缝槽，在所述阀芯转动至所述狭缝槽与所述高压腔接触的情况下，来自所述减压器进口的气体由所述高压腔经过所述狭缝槽节流后进入所述低压腔从所述减压器出口流出。
优选地，该气体减压器还包括密封圈，设置在所述阀芯与所述减压器壳体之间。
优选地，所述高压腔的通道截面为扩口状。
优选地，所述狭缝槽为等宽型、阶梯型或渐变型。
优选地，所述狭缝槽的形状为矩形孔、圆形孔或矩形与圆形复合孔。
优选地，减压器壳体的材料为高强度铝合金。
优选地，所述减压器进口的直径为8mm。
优选地，所述减压器出口的直径为6mm。
通过上述技术方案，所述阀芯的轴向运动可以被阀盖限制，而通过所述步进电机控制所述阀芯在所述减压器壳体中周向运动，可以调整所述阀芯上设置的狭缝槽的节流面积对出口压力进行调整，以实现气体的减压。本发明所述的气体减压器具有结构简单、重量轻、维修简单、压力调节范围大、调节精度高、性能稳定的优点。
附图说明
所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种气体减压器的整体结构示意图；
图2A-2C分别表示本发明实施例中的减压器通道闭合、半开、全开时阀芯狭缝槽的位置。
附图标记说明
1减压器壳体；2阀芯；3密封圈；
4阀盖；5步进电机；6狭缝槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
图1为本发明实施例提供的一种气体减压器的整体结构示意图。
图2A-2C分别表示本发明实施例中的减压器通道闭合、半开、全开时阀芯狭缝槽的位置。
在图2A中，表示的是减压器通道闭合状态时阀芯狭缝槽的位置，以全虚线矩形示出；在图2B中，表示的是减压器通道半开状态时阀芯狭缝槽的位置，以半实线半虚线矩形示出；在图2C中，表示的是减压器通道全开状态时阀芯狭缝槽的位置，以全实线矩形示出。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种气体减压器(即，电动调节的气体减压器)，其中，该气体减压器可以包括减压器壳体1、阀芯2、阀盖4和步进电机5，所述减压器壳体1包括高压腔、低压腔、与所述高压腔连通的减压器进口和与所述低压腔连通的减压器出口，所述步进电机5与所述阀芯2连接并用于控制所述阀芯2在所述减压器壳体1中周向运动(即，控制阀芯在减压器壳体中转动)，所述阀盖4限制所述阀芯2的轴向运动，所述阀芯2与所述减压器壳体1连通的圆柱面(即，阀芯外表面)上开有周向狭缝槽6，在所述阀芯2转动至所述狭缝槽6与所述高压腔接触的情况下，来自所述减压器进口的气体由所述高压腔经过所述狭缝槽6节流后进入所述低压腔从所述减压器出口流出。
通过上述技术方案，所述阀芯的轴向运动可以被阀盖限制，而通过所述步进电机控制所述阀芯在所述减压器壳体中周向运动，可以调整所述阀芯上设置的狭缝槽的节流面积(例如，狭缝槽与高压腔的接触面积)对出口压力进行调整，以实现气体的减压。本发明所述的气体减压器具有结构简单、重量轻、维修简单、压力调节范围大、调节精度高、性能稳定的优点。
举例来讲，所述减压器壳体1可以为内部设计有气体通道的密封筒状结构，上下分别设计高压腔和低压腔，均与气体通道连通；所述减压器壳体1的顶部设置与高压腔连通的减压器进口，所述减压器壳体1的右端设置与低压腔连通的减压器出口。所述阀芯2可以为密封的筒状结构，所述步进电机5可以插入所述阀芯2的左端，控制阀芯2的转动；阀盖4设置在阀芯2的左端，限制阀芯2的轴向运动。
根据本发明一种实施例，可以采用控制器(例如，单片机)对步进电机5进行控制，从而实现对阀芯2的运动量的调节。
举例来讲，单片机在获得减压器壳体1实时出口压力信号(例如，可以通过设置压力传感器采集)后，通过PID算法对采集得到的压力数据进行处理，根据分析结果控制步进电机5运动，进而调节阀芯2的运动量，从而调整阀芯2狭缝槽的节流面积，改变减压器的出口压力并维持稳定。
也就是，通过步进电机运动调节阀芯狭缝槽的节流面积来调整出口压力，并实时根据减压器出口压力反馈进一步调整和保持出口压力的稳定。
由此可见，本发明所述的气体减压器可根据输入指令自动调节压力，满足各种压力变化场合的使用要求。
根据本发明一种实施例，该气体减压器还包括密封圈3，设置在所述阀芯2与所述减压器壳体1之间。
所述密封圈3可以保证减压器壳体1与阀芯2之间的气体通道的密封性，使气体只能由减压器壳体1的高压腔经过阀芯2狭缝槽节流后进入减压器壳体1的低压腔，实现气体的减压。
根据本发明一种实施例，所述高压腔的通道截面为扩口状。
通过将减压器进口后的高压腔的通道截面设置为逐渐扩大的扩口状，可以增大减压器压力调节范围。
根据本发明一种实施例，所述狭缝槽6为等宽型、阶梯型或渐变型。
举例来讲，渐变型可以为等宽型与阶梯型的组合，即，狭缝槽6的一部分为等宽型，而另一部分为阶梯型。
根据本发明一种实施例，所述狭缝槽6的形状可以为矩形孔、圆形孔或矩形与圆形复合孔。
举例来讲，矩形与圆形复合孔可以为圆形孔和矩形孔的组合，即，狭缝槽6的一端为圆形孔，而另一端为矩形孔。
本领域技术人员应当理解，上述关于狭缝槽类型和形状的描述仅仅是示例性的，并非用于限定本发明，本领域技术人员可以根据实际情况选择任意类型和形状。
举例来讲，本发明一种实施例的阀芯的狭缝槽6可以为等宽型矩形孔(如图2A-2C所示)，狭缝槽宽度可以为0.1mm，最大节流面积可以为0.8mm2。
根据本发明一种实施例，减压器壳体1的材料为高强度铝合金。
根据本发明一种实施例，所述减压器进口的直径为8mm，减压器进口的压力范围可以为0-35Mpa。
根据本发明一种实施例，所述减压器出口的直径为6mm，减压器出口的压力范围可以为0-2Mpa。
从上述实施例可以看出，
如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附权利要求旨在覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (8)

1.一种气体减压器，其特征在于，该气体减压器包括减压器壳体(1)、阀芯(2)、阀盖(4)和步进电机(5)，所述减压器壳体(1)包括高压腔、低压腔、与所述高压腔连通的减压器进口和与所述低压腔连通的减压器出口，所述步进电机(5)与所述阀芯(2)连接并用于控制所述阀芯(2)在所述减压器壳体(1)中周向运动，所述阀盖(4)限制所述阀芯(2)的轴向运动，所述阀芯(2)与所述减压器壳体(1)连通的圆柱面上开有周向狭缝槽(6)，在所述阀芯(2)转动至所述狭缝槽(6)与所述高压腔接触的情况下，来自所述减压器进口的气体由所述高压腔经过所述狭缝槽(6)节流后进入所述低压腔从所述减压器出口流出。
2.根据权利要求1所述的气体减压器，其特征在于，该气体减压器还包括密封圈(3)，设置在所述阀芯(2)与所述减压器壳体(1)之间。
3.根据权利要求2所述的气体减压器，其特征在于，所述高压腔的通道截面为扩口状。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体减压器，其特征在于，所述狭缝槽(6)为等宽型、阶梯型或渐变型。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的气体减压器，其特征在于，所述狭缝槽(6)的形状为矩形孔、圆形孔或矩形与圆形复合孔。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的气体减压器，其特征在于，减压器壳体(1)的材料为高强度铝合金。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的气体减压器，其特征在于，所述减压器进口的直径为8mm。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的气体减压器，其特征在于，所述减压器出口的直径为6mm。
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