一種微流量高精度輕質小型化穩壓閥的製作方法

2023-10-18 05:29:14

本發明涉及一種微流量高精度輕質小型化穩壓閥，屬於空間站用減壓穩壓閥門類產品領域。

背景技術：

空間站用穩壓閥產品安裝在為空間站環控生保分系統內，用於穩定載氣輸出壓力。在使用過程中，穩壓閥上遊氣路開啟經過穩壓閥後，保持穩壓閥輸出壓力穩定，為下遊工作提供穩定的載氣輸出壓力。該產品要求流量小，最大流量為0.03mg/s；精度高(±3％)；重量輕(<100g)；工作介質為氫氣；輸出壓力在0.1～0.2MPa範圍內連續可調。

目前空間站用減壓穩壓類閥門一般重量較大，流量大且與要求的工作介質相容性不好，而工業用的產品其可靠性和精度無法保證。

因此針對當前空間站產品的要求，需研製一種微流量、高精度、輕質小型化的穩壓閥產品。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服輕質小型化且耐氫脆技術要求，提供一種微流量高精度輕質小型化穩壓閥，該產品集成性高、無動摩擦、工藝實現性強。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

本發明的一種微流量高精度輕質小型化穩壓閥，包括閥體(1)、閥座(2)、膜片組件(3)、彈簧座(4)、彈簧(5)、閥芯(6)、壓緊裝置(7)、壓緊環(8)、主彈簧座(9)和調節球(10)；

膜片組件(3)放置在閥體(1)低壓腔中，膜片組件(3)的上端有凹槽；閥座(2)端面處開有孔槽；以閥體(1)為基體，閥座(2)固定放置在閥體(1)的高壓腔中，閥體(1)低壓腔中設有限位槽；彈簧座(4)放置在閥體(1)的高壓腔中，與彈簧(5)端面接觸；閥芯(6)與閥座(2)採用間隙配合，為無摩擦結構；閥芯(6)與閥座(2)接觸部分為球面結構，閥芯(6)細長杆放置在閥座(2)的內部通道內，通過閥座(2)對閥芯(6)進行限位，使閥芯(6)沿閥體(1)的軸向可以上下運動；壓緊裝置(7)與閥體(1)固定，以用來固定閥座(2)和閥體(1)；壓緊環(8)放置在閥體(1)低壓腔中，以便對膜片組件(3)進行定位；主彈簧座(9)上有與膜片組件(3)的凹槽相匹配的凹槽，兩個凹槽之間形成一個球形空腔，調節球(10)放置在所形成的球形空腔中，通過調節球(10)實現主彈簧座(9)沿閥體(1)軸向對中；進而推動閥芯(6)沿閥體(1)的軸向上下運動。

所述膜片組件(3)包括支架、壓盤和金屬膜片，三者通過電子束焊接成一體，金屬膜片邊緣與閥體(1)低壓腔中限位槽接觸。

所述閥芯(6)採用一體化設計，材料為不鏽鋼，減少零部件數量，易於整機裝配和零部件加工。

所述閥芯(6)與閥座(2)採用間隙配合時的接觸部分為球面結構，

所述膜片組件(3)為金屬，能夠敏感壓力和阻隔工作介質的外漏，提升產品密封性能；閥座(2)為金屬和非金屬F4的組合體，在加工時先加工一個毛坯後再通過熱壓工藝將非金屬F4放到相應結構中，最後再加工成型，即通過熱壓非金屬F4來實現零件的密封。

所述閥座(2)作為獨立組件組裝到閥體(1)上，利於保證閥座(2)與閥芯(6)之間的配合相對位置要求，提高產品復位精度；同時降低閥體(1)加工精度要求，工藝實現性強，提高成品率。

所述閥座(2)與閥芯(6)採用軟-硬密封方式，即閥芯(6)為金屬，閥座(2)與其相互接觸的部分為非金屬，充分保證了結構的密封性，實現產品高壓密封。

所述閥座(2)與閥芯(6)通過間隙配合，實現產品工作過程無自摩擦；同時閥座(2)作為獨立組件組裝到閥體(1)上，利於保證閥座(2)與閥芯(6)之間的配合相對位置要求，提高產品復位精度。

所述閥體(1)和閥座(2)採用分離式結構，降低閥體、閥座的加工精度要求，工藝實現性強，提高成品率。

所述彈簧(5)為錐型，彈簧座(4)與錐型的大端面接觸；能夠快速穩定滿足產品性能的同時節約產品內部空間，減輕產品重量，實現輕質小型化要求。

本發明與現有技術相比的優點在於：

(1)由於本發明的結構組成，使得具有集成性高、無動摩擦、工藝實現性強的優點。

(2)本發明的閥芯通過採用一體化設計，減少零部件數量，易於整機裝配和零部件加工；通過採用彈簧，快速穩定滿足產品性能的同時節約產品內部空間，減輕產品重量，實現輕質小型化要求；

(3)本發明的閥座和閥體採用分離式結構，降低閥體、閥座的加工精度要求，工藝實現性強，提高成品率；

(4)本發明的閥座與閥芯採用軟-硬密封方式，充分保證了結構的密封性，實現產品高壓密封；通過間隙配合，實現產品工作過程無自摩擦；同時閥座作為獨立組件組裝到閥體上，利於保證閥座與閥芯之間的配合相對位置要求，提高產品復位精度；

(5)本發明通過金屬膜片來敏感壓力和阻隔工作介質的外漏，提升產品密封性能。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本發明包括閥體1、閥座2、膜片組件3、彈簧座4、彈簧5、閥芯6、壓緊裝置7、壓緊環8、主彈簧座9、調節球10；

膜片組件3的上端有凹槽；主彈簧座9上有與膜片組件3的凹槽相匹配的凹槽；

閥座2為金屬和非金屬F4的組合體，在加工時先加工一個閥座毛坯後再通過熱壓工藝將非金屬F4放到相應結構中，最後再加工成型，即通過熱壓非金屬F4來實現零件的密封；金屬材料通常為鈦合金、鋁合金、不鏽鋼等，非金屬材料通常為塑料、橡膠等。

以閥體1為基體，閥座2固定放置在閥體1的高壓腔中，閥體1低壓腔中設有限位槽；

膜片組件3放置在閥體1低壓腔中，膜片組件包括支架、壓盤和金屬膜片，三者通過電子束焊接成一體，膜片邊緣與閥體1低壓腔中限位槽接觸；

彈簧座4放置在閥體1的高壓腔中，與錐形彈簧5大端面接觸；

閥芯6採用一體化設計方案，材料為不鏽鋼，閥芯6與閥座2接觸部分為球面結構，閥芯6細長杆放置在閥座2的內部通道內，通過閥座2對閥芯6進行限位，使閥芯6沿閥體1的軸向可以上下運動；

壓緊裝置7與閥體1通過電子束焊接固定，以用來固定閥座2和閥體1；

壓緊環8放置在閥體1低壓腔中，以便對膜片組件3進行定位；

膜片組件3的凹槽與主彈簧座9的凹槽相匹配放置，兩個凹槽之間形成一個球形空腔，調節球10放置在所形成的球形空腔中，通過調節球10實現主彈簧座9沿閥體1軸向對中；進而推動閥芯6沿閥體1的軸向上下運動。

本發明工作過程如下：

高壓氣體從入口處接入，通過流道進入到閥體內腔後，閥芯在運動副和彈簧的作用下開始沿閥體軸向進行運動，以期調節產品的流量和出口壓力，待低壓腔壓力達到要求後建立穩定平衡，低壓壓力通過出口處提供給下遊使用。

氣體入口壓力範圍為0.35～2.0MPa，出口氣體壓力範圍為0.1～0.2MPa連續可調，額定流量為0.03mg/s。

本發明未公開技術屬本領域技術人員公知常識。