小型、低压、高精密减压阀的结构设计及稳态特性计算

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)河南航天工业总公司 作者:李海英

  随着中国航天技术的不断深入发展,载人航天技术、绕月探月乃至登月的实现,大型运载火箭得到快速发展,同时系统中的基础元器件——阀门制造业也得到了空前的发展。其中重量在0.4kg以下,进口压力≤1.6MPa,出口压力在(0.02MPa~0.1MPa)±(2%~5%)范围内的小型、低压、高精密减压阀,在各种管路系统中的需求越来越大,要求减压阀能够实现在严酷的空间工作环境下,将系统介质的压力、流量稳定在一定的精度范围内。本文下面内容主要对此种小型、低压、高精密减压阀做了设计总结。

1、结构选择

  1.1、选择原则

  分析任务书的设计指标要求,找出技术难点及解决途径。尽量采用国内外已经研制成功的减压器结构方案,在已有减压器结构方案无法满足设计要求时,再考虑新的结构方案。在新的结构方案中,尽量采用成熟技术。

  1.2、结构选择

  根据对减压器的用途,使用条件和设计指标的分析,选择合适的减压器结构方案。以满足使用要求为前提,同时兼顾减压器的工艺性及成本,尽量采用简单结构。从表1可以看出小型、低压、高精度减压器结构类别选择反向卸荷式,即可以满足设计要求,其结构原理见图1,主要有壳体、节流元件、卸荷元件、敏感元件、弹簧等组成。

表1 小型、低压、高精度减压器性能与结构比较

小型、低压、高精度减压器性能与结构比较

反向卸荷式减压阀结构原理图

图1 反向卸荷式减压阀结构原理图

  1.3、材料选择

  所用材料应满足与工作介质的相容性要求。对于节流副元件——阀芯和阀座、敏感元件——膜片等重要零件应考虑加工性、耐磨性、抗蚀性及工作温度、振动、冲击等条件的影响。在满足使用要求的前提下,考虑整套产品的经济性。减压器主要零件材料推荐,见表2。

表2 小型、低压、高精度减压器主要零件材料

小型、低压、高精度减压器主要零件材料

  1.4、过滤元件的设计

  过滤元件一般都装在减压器入口处,保证进入减压器的工质的洁净度,使减压器能够正常工作。设计准则是满足对过滤精度的要求;流通面积要比管道大;流经过滤元件的压降尽可能小;有一定的承压能力和抗冲击性;质量尽可能小。常用过滤元件的种类及性能见表3。

表3 常用过滤元件的种类及性能

常用过滤元件的种类及性能

  1.5、安全机构的设计

  安全机构都是以安全阀的形式出现。设计时应考虑:有较好的密封性;有足够的排量;良好的关闭特性;工作应灵活可靠;开启压力是出口压力的1.15~1.25倍。

3、结论

  对该类元件的设计进行了总结,并在实际工作中进行了试验验证,能够较好的满足重量在0.4kg以下,进口压力≤1.6MPa,出口压力在(0.02~0.1MPa)±(2%~5%)范围内的减压器设计要求。

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