CN116538330A - 一种多敏感活塞的减压阀 - Google Patents

Abstract

一种多敏感活塞的减压阀，包括阀体组件，阀腔中安装有至少两个压敏组件，压敏组件能够基于出口通道中介质压力驱动阀芯下移，减小减压节流口；阀体组件中还安装有驱动阀芯向上复位的复位装置；压敏组件包括安装在阀芯上的压差活塞，压差活塞的上部与阀体组件之间具有高压腔，压差活塞的下部与阀体组件之间具有低压腔。本公开通过设置多个压敏组件，在同一直径的减压阀上可以增大活塞的受压面积，活塞敏感面积加大，提高了减压阀出口精度性能，减轻了阀体体积和重量。

Description

一种多敏感活塞的减压阀

技术领域

本公开属于飞行器技术领域，具体涉及一种多敏感活塞的减压阀。

背景技术

通常减压阀，是高压气体经过节流口到活塞的敏感气动受力面，与活塞下弹簧达到气动力与弹簧力平衡。当流量超500g/s时，对有性能要求的减压阀，采用常规减压的方法是很难设计，要么无限的放大活塞直径，加大气动受力敏感面积，使减压阀结构加大，重量增加。

为了减重缩小结构体积，不得不采用先导减压阀的设计方法，将活塞下弹簧用气弹簧替代，用一个小流量减压阀的出口压力引导到活塞下，活塞上下的气体压力与活塞上的气体压力达到平衡，称为先导减压阀。先导减压阀结构相对复杂，导阀要求出口压力精度高，锁闭可靠，如果导阀有问题，活塞下的气弹簧压力无限制的升高，后果是灾难性的事故。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开的目在于提供一种能够缩小阀体的体积，并且能够获得较大活塞面积的多敏感活塞的减压阀。

为了实现本公开的目的，本公开所采用的技术方案如下：

一种多敏感活塞的减压阀，包括阀体组件，所述阀体组件的阀腔中设置有阀芯，所述阀体组件和阀芯之间设置有连通进口通道和出口通道的减压节流口，

所述阀腔中安装有至少两个压敏组件，所述压敏组件能够基于所述出口通道中介质压力的升高而驱动阀芯下移，减小减压节流口；

所述阀体组件中还安装有驱动所述阀芯向上复位的复位装置；

所述压敏组件包括安装在阀芯上的压差活塞，所述压差活塞的上部与阀体组件之间具有高压腔，所述压差活塞的下部与阀体组件之间具有低压腔；

所述出口通道通过所述阀体组件中的阻尼口后与每个所述高压腔连通。

可选地，所述压敏组件设置有两个，分别为第一压敏组件和第二压敏组件；

所述第一压敏组件和第二压敏组件分别设置在所述阀芯的上下两侧。

可选地，所述阀体组件包括依次设置在阀盖、阀体、阻尼盘和阀座，所述阀盖和所述阀体之间设置有第一压力腔，所述阀体中设置有所述阀腔，所述阻尼盘和所述阀座之间形成第二压力腔；所述第一压敏组件安装在第一压力腔中，所述第二压敏组件安装在第二压力腔中。

可选地，所述第二压敏组件包括与所述阀芯固定连接的下活塞，所述下活塞能够在所述第二压力腔中上下滑动，所述下活塞上部的第二压力腔形成所述高压腔，所述下活塞下部的第二压力腔形成低压腔。

可选地，所述第一压敏组件包括与所述阀芯固定连接的上活塞，所述上活塞能够在所述第一压力腔中上下滑动，所述上活塞上部的所述第一压力腔形成所述高压腔，所述上活塞下部的所述第一压力腔形成所述低压腔。

可选地，所述阻尼盘上开设有阻尼口，所述出口通道通过所述阻尼口与所述第二压力腔中的高压腔连通。

可选地，所述上活塞、阀芯和下活塞共同组成活塞组件，所述活塞组件中开设有连通所述第一压力腔中的高压腔和所述第二压力腔中的高压腔的上下活塞通道。

可选地，所述低压腔通过所述阀体组件上的呼吸口与外部空间连通。

可选地，所述复位装置包括压缩弹簧、弹簧架、调节弹簧组件、钢球和调节螺杆；所述弹簧架安装在所述第二压力腔中的低压腔中，且所述弹簧架能够在第二压力腔中上下移动，所述压缩弹簧安装在下活塞和弹簧架之间，所述调节螺杆与所述阀座底部螺纹连接，所述调节螺杆的另一端抵挡在所述弹簧架底部钢球容纳槽中的钢球上。

可选地， 所述阀腔内设置有一圈镶块，所述阀芯和所述镶块之间形成所述减压节流口。

本公开的减压阀，通过设置多个压敏组件，压敏组件能够基于所述出口通道中介质压力的升高而驱动阀芯移动；当出口通道压力增大时，压敏组件驱动阀芯下移减小减压节流口，通过减压节流口的介质压力降低，使出口通道压力降低；当出口通道压力减小时，压敏组件驱动阀芯上移增大减压节流口，通过减压节流口的介质压力增加，使出口通道压力增加；通过设置多个压敏组件，在同一直径的减压阀上可以增大活塞的受压面积，活塞敏感面积加大，提高了减压阀出口精度性能，减轻了阀体体积和重量。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1为本公开中减压阀的结构示意图；

图2为本公开中下活塞位置处的结构示意图；

图3为本公开中上活塞位置处的结构示意图；

图4为本公开中上活塞零件的结构示意图；

图5为本公开中下活塞零件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。

参阅图1所示，一种多敏感活塞的减压阀，包括阀体组件3，阀体组件中设置有阀体32；阀体32的入口处安装有入口管A，阀体32的出口处安装有出口管B；阀体组件3的阀腔中设置有阀芯42，阀体组件3和阀芯42之间设置有连通进口通道1和出口通道2的减压节流口10；减压阀工作时，压力介质通过入口管A进入减压阀中的进口通道1，通过减压节流口10减压以后进入出口通道2，减压后的压力介质通过出口管B流出；

当阀芯42向下移动时，减压节流口10通过面积减小，进入出口通道2的介质压力降低，当阀芯42向上移动时，减压节流口10通过面积增大，进入出口通道2的介质压力升高。

本公开中，参阅图2所示，阀腔中安装有至少两个压敏组件6，压敏组件6能够基于出口通道2中介质压力的升高而驱动阀芯42下移，减小减压节流口10；压敏组件6可以设置2个、3个、4个等，其可以根据出口压力的敏感度设置有多个。设置数量越多，压力敏感越大，出口通道2中的介质压力轻微的变大，压敏组件6就能驱动阀芯42移动，调整出口通道2压力。该压敏组件6可以是出口通道2中的介质压力直接控制，也可以通过压力传感器接收出口通道2中的介质压力变化，然后采用电控方式驱动阀芯42移动。压敏组件6可以设置在阀芯42的一侧，也可以平均的分布在阀芯42的两侧，压敏组件6与出口通道2连通，出口通道2的压力信号。

阀体组件3中还安装有驱动阀芯42向上复位的复位装置5，当出口通道2中的介质压力轻微的降低时，复位装置5能够驱动阀芯42上移复位，增大减压节流口10，通过减压节流口10的介质压力增大；复位装置5可以是压缩弹簧，也可以是碟簧或者是弹性薄片等。

通过多个压敏组件6和复位装置5，控制出口通道2中的减压后的介质压力维持稳定。

具体的，压敏组件6包括安装在阀芯42上的压差活塞7，压差活塞7的上部与阀体组件3之间具有高压腔8，压差活塞7的下部与阀体组件3之间具有低压腔9； 出口通道2通过阀体组件3中的阻尼口11后与每个高压腔8连通；低压腔9可以与减压阀外部的空间连通，介质是空气时，低压腔9可以直接连通大气，当介质是液压油时，低压腔9可以直接连回油箱。其中阻尼口11可以设置在阀体中，连通出口通道2和各个高压腔8，阻尼口11也可以设置在阀芯中，连通出口通道2和各个高压腔8。

当出口通道2中的介质压力增大时，出口通道2中的压力介质通过阻尼口11后进入高压腔8驱动压差活塞7下移，能够带动阀芯42下移，减小减压节流口10的流通面积，减小通过减压节流口10介质的压力，从而降低出口通道2中的介质压力，当出口通道2中的介质压力减小时，进入高压腔8的压力介质压力降低，复位装置5推动阀芯42向上运动，增大减压节流口10的流通面积，增大通过减压节流口10介质的压力，从而提高出口通道2中的介质压力，阀芯42上下受力重新平衡；让出口通道2中的压力保持稳定。

在本公开中，压敏组件6设置有两个，分别为第一压敏组件61和第二压敏组件62；第一压敏组件61和第二压敏组件62分别设置在阀芯42的上下两侧。通过在阀芯42的上下两侧布置两个压敏组件6，方便布局。

具体设置方法为，阀体组件3包括依次设置在阀盖31、阀体32、阻尼盘33和阀座34，阀腔内设置有一圈镶块38，阀芯42和镶块38之间形成减压节流口10，阀体32中用于安装阀芯42、入口管A和出口管B，入口管A与阀体32中的进口通道1连通，出口管B与阀体32中的出口通道2连通，减压节流口10一侧是进口通道1，减压节流口10的一侧是出口通道2；从入口管A进入阀体的高压介质P1通过进口通道1和减压节流口10后降压，降压后的减压介质P2通过出口通道2后从出口管B流出，通过调整阀芯42的位置从而调整减压节流口10的流通面积，实现对高压介质P1的降压，流出减压介质P2；

阀盖31和阀体32之间设置有第一压力腔35，阻尼盘33和阀座34之间形成第二压力腔36；第一压敏组件61安装在第一压力腔35中，第二压敏组件62安装在第二压力腔36中。第一压力腔35和第二压力腔36均可以设置为圆盘型的压力腔，其直径可以与整个减压阀的直径相适应的设计，由于压差活塞7在第一压力腔35和第二压力腔36中的行程只需和减压节流口10的调节行程适应，且减压节流口10的调节行程很短，所以第一压力腔35和第二压力腔36可以设计的很薄，在整个减压阀设计时，其只需稍微在阀体上部和下部增厚，无需对其进行较大的改动设计。相比现有技术中，如果要增加阀体敏感度，只能增加活塞高压侧的面积，整个活塞直径需要设计很大。本公开的设计无需增加活塞的直径，只需增加多个很薄的压力腔和对应的压差活塞7即可，阀体外形只稍许增厚，无需增大阀体的直径。

参阅图2所示，具体的，第二压敏组件62包括与阀芯42固定连接的下活塞43，下活塞43能够在第二压力腔36中上下滑动，下活塞43上部的第二压力腔36形成高压腔8，下活塞43下部的第二压力腔36形成低压腔9。

参阅图3所示，第一压敏组件61包括与阀芯42固定连接的上活塞41，上活塞41能够在第一压力腔35中上下滑动，上活塞41上部的第一压力腔35形成高压腔8，上活塞41下部的第一压力腔35形成低压腔9。

上活塞41和下活塞43均可以设置为较薄的片体，上活塞41和下活塞43的四周可以开设有密封垫槽，其中安装有密封垫，用于活塞在压力腔中上下移动时，密封高压腔8和低压腔9；上活塞41和下活塞43的上表面还可以开设有一圈与出口通道2连通的凹槽，防止上活塞41和下活塞43移动到上止点时，上活塞41与阀盖31、下活塞43和阻尼盘33的平面接触，难以脱离。

参阅图2所示，在另一实施例中，阻尼盘33上开设有阻尼口11，该阻尼口11可以设置为1个、2个或3个等数量，出口通道2通过阻尼口11与第二压力腔36中的高压腔8连通。一旦出口通道2的高压介质高速冲击进入高压腔8，阻尼口11阻止高压介质对压差活塞7的冲击，使气体缓慢的到达高压腔，压差活塞7受力面与两个弹簧承力达到平衡，防止了活塞受到气体冲击而产生振动的可能性。阻尼盘20既是下活塞43的活塞缸，也是防止活塞振动阻尼装置。

在设计时，上活塞41、阀芯42和下活塞43共同组成活塞组件4，上活塞41包括阀体部411和连杆部412，连杆部412上依次套设有阀芯42、拖环、下活塞43和螺母；螺母用于止挡固定阀芯42、拖环和下活塞43，拖环一方面用于止挡阀芯42，另一方面用于与阀体32上的镶块38预留一定的间隙；阻尼盘33的外圆面安装在阀体32的内腔中，其中部套设在下活塞上的套管上进行定位。

参阅图1、图4、图5所示，活塞组件4中开设有连通第一压力腔35中的高压腔8和第二压力腔36中的高压腔8的活塞通道44，该活塞通道44可以包括开设在下活塞43上的套管上的第一通孔441，设置在连杆部412与第一通孔441连通的第二通孔442，设置在连杆部412中部与第二通孔442连通的第三通孔443，第三通孔443与第一压力腔35中的高压腔8连通，第一通孔441与第二压力腔36中的高压腔8连通。所以，第二压力腔36中的高压腔8通过第一通孔441、第二通孔442、第三通孔443后能够与第一压力腔35中的高压腔8直接连通，而第二压力腔36中的高压腔8又通过阻尼口与出口通道2连通，实现第一压力腔35中的高压腔8和第二压力腔36中的高压腔8均与出口通道2连通。

参阅图2所示，而低压腔9可以通过阀体组件3上的呼吸口37与外部空间连通。

在另一具体实施例中，参阅图1所示，第二压力腔36中的复位装置5包括下压缩弹簧51、弹簧架52、钢球53和调节螺杆54；弹簧架52安装在第二压力腔36中的低压腔9中，且弹簧架52能够在第二压力腔36中上下移动，下压缩弹簧51安装在下活塞43和弹簧架52之间，调节螺杆54与阀座34底部螺纹连接，调节螺杆54的另一端抵挡在弹簧架52底部钢球容纳槽中的钢球53上。当出口通道2压力增大以后，进入压敏组件6中的高压腔8的介质压力增大，驱动压差活塞7向下移动，下压缩弹簧51被压缩，直至平衡状态；当出口通道2压力减小以后，进入压敏组件6中的高压腔8的介质压力减小，下压缩弹簧51被驱动压差活塞7向上复位，再次进入平衡状态。复位装置5现有技术中的具体结构较多，在此不作赘述。

本公开中高压介质P1，通过减压节流口10，高压介质P1压力降低成减压介质P2，减压介质P2分成两路，一路直接通过出口通道2后从出口管B流出，另一路通过阻尼口11的小孔进入下活塞43的高压腔8，再通过活塞通道44到达上活塞41的高压腔8，上活塞41和下活塞43在减压介质P2压力作用下，活塞向下移动，而压缩弹簧51阻止两个活塞移动，自然达到相互力的平衡点，这平衡点的介质压力，就是调节复位装置5所需的压力。

减压介质P2的压力微小降低，压差活塞7的高压腔8感受到的减压介质P2压力变小，压差活塞7向下压力降低，压缩弹簧51推动压差活塞7向上移动，因此，减压节流口10开口增大，减压介质P2的压力升高，这是减压阀自动调节平衡的一个工作过程。

假设同样性能下，一个活塞使减压阀结构笨重和体积增大，采用本公开的技术方案，缩小了减压阀的体积，减轻了重量。因此，在航天航空领域具有很大推广应用范围，具有经济效益和军事效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种多敏感活塞的减压阀，包括阀体组件，所述阀体组件的阀腔中设置有阀芯，所述阀体组件和阀芯之间设置有连通进口通道和出口通道的减压节流口，

其特征在于，所述阀腔中安装有至少两个压敏组件，所述压敏组件能够基于所述出口通道中介质压力的升高而驱动阀芯下移，减小减压节流口；

所述阀体组件中还安装有驱动所述阀芯向上复位的复位装置；

所述压敏组件包括安装在阀芯上的压差活塞，所述压差活塞的上部与阀体组件之间具有高压腔，所述压差活塞的下部与阀体组件之间具有低压腔；

所述出口通道通过所述阀体组件中的阻尼口后与每个所述高压腔连通。

2.如权利要求1所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于，所述压敏组件设置有两个，分别为第一压敏组件和第二压敏组件；

所述第一压敏组件和第二压敏组件分别设置在所述阀芯的上下两侧。

3.如权利要求2所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述阀体组件包括依次设置在阀盖、阀体、阻尼盘和阀座，所述阀盖和所述阀体之间设置有第一压力腔，所述阀体中设置有所述阀腔，所述阻尼盘和所述阀座之间形成第二压力腔；所述第一压敏组件安装在第一压力腔中，所述第二压敏组件安装在第二压力腔中。

4.如权利要求3所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述第二压敏组件包括与所述阀芯固定连接的下活塞，所述下活塞能够在所述第二压力腔中上下滑动，所述下活塞上部的第二压力腔形成所述高压腔，所述下活塞下部的第二压力腔形成低压腔。

5.如权利要求4所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述第一压敏组件包括与所述阀芯固定连接的上活塞，所述上活塞能够在所述第一压力腔中上下滑动，所述上活塞上部的所述第一压力腔形成所述高压腔，所述上活塞下部的所述第一压力腔形成所述低压腔。

6.如权利要求5所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述阻尼盘上开设有阻尼口，所述出口通道通过所述阻尼口与所述第二压力腔中的高压腔连通。

7.如权利要求6所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述上活塞、阀芯和下活塞共同组成活塞组件，所述活塞组件中开设有连通所述第一压力腔中的高压腔和所述第二压力腔中的高压腔的上下活塞通道。

8.如权利要求7所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述低压腔通过所述阀体组件上的呼吸口与外部空间连通。

9.如权利要求7所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述复位装置包括压缩弹簧、弹簧架、调节弹簧组件、钢球和调节螺杆；所述弹簧架安装在所述第二压力腔中的低压腔中，且所述弹簧架能够在第二压力腔中上下移动，所述压缩弹簧安装在下活塞和弹簧架之间，所述调节螺杆与所述阀座底部螺纹连接，所述调节螺杆的另一端抵挡在所述弹簧架底部钢球容纳槽中的钢球上。

10.如权利要求1所述的多敏感活塞的减压阀，其特征在于：所述阀腔内设置有一圈镶块，所述阀芯和所述镶块之间形成所述减压节流口。