一种高精度自动控制减压器制造技术

本发明专利技术公开了一种高精度自动控制减压器，包括：机械结构部分与压力传感器、单片机；机械结构部分包括：减压器壳体，上阀芯，阀芯垫片，下阀芯，阀芯底座，阀盖，弹簧，弹簧座，步进电机等。由传感器实时采集减压器出口压力，结合输入的指令，单片机通过增量的PID算法对采得的压力数据进行处理分析，得到结果后控制步进电机运动，调整减压器弹簧的预紧力来调整减压器出口压力。本发明专利技术高精度自动控制减压器具有出口压力调节精度高、稳定性好等优点。可以实时调整减压器出口压力，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于气体管路控制领域，具体来说，是一种高精度自动控制减压器。
技术介绍
减压器通过调节阀芯的开度调节减压器出口的压力，在上游压力变化的情况下，保持减压器出口压力满足使用要求。在火箭推进领域，减压器用于将高压气瓶内的气体以要求压力输出到贮箱内，减压器输出压力振荡会导致输送系统不稳定，影响火箭发动机燃烧，甚至可能由爆炸的危险。对于挤压式固液火箭发动机输送系统，减压器控制贮箱压力，由于液路通过文氏管控制流量，因此减压器压力振荡还会导致流量振荡，从而引起推力波动，导致试验失败。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种高精度自动控制减压器，包括:减压器壳体、上阀芯、阀芯垫片、下阀芯、阀芯底座、阀盖、推块、弹簧、弹簧座、步进电机与膜片。所述减压器壳体为内部设计有气体通道的筒状结构，前后部分别设计有高压腔与低压腔，均与气体通道连通；同时在减压器壳体内气体通道侧壁上设计有环形密封台肩，密封台肩位于高压腔与低压腔之间。减压器壳体侧壁上开有减压器入口与减压器出口，分别与高压腔和低压腔连通。所述阀芯底座为一端密闭的筒状结构，同轴螺纹固定在气体通道内，且阀芯底座侧壁周向上与高压腔间存在缝隙。所述下阀芯同轴设置在阀芯底座内，与上阀芯同轴安装，且上阀芯与下阀芯间安装有环形阀芯垫片；还需保证当阀芯结构沿轴向后滑动至极限时，阀芯垫片周向上与气体通道内的密封台肩紧密接触。所述阀盖前端与减压器壳体后端固定，且阀盖前端与减压器壳体后端间还设置有膜片；阀盖内部由前至后安装有推块、弹簧与弹簧座；需保证当推块与环形限位台接触时，推块前端、膜片与阀芯结构中上阀芯后端面间接触，同时阀芯垫片周向上与气体通道内的密封台肩分离。所述步进电机固定于阀盖后端，步进电机的输出轴端部与弹簧座后端面接触。本专利技术专利的优点在于:1、本专利技术高精度自动控制减压器，减压器出口压力精度高，满足高精度使用要求；减压器使用弹簧作为敏感元件，通过调节预紧力来改变出口压力，针对变推力等应用，减压器出口压力要求能随着试验的进行调整，让试验能更快更好的达到输入的要求，实现试验过程的最优控制。2、本专利技术高精度自动控制减压器，具有出口压力调节精度高、稳定性好等优点，可以在试验过程中，可以根据输入指令自动调节输出压力，可以满足压力变化场合的使用要求，在变推力固液火箭发动机试验中有广泛的应用前景。3、本专利技术高精度自动控制减压器，使用稳健的增量PID控制算法，保证减压器出口压力调节的稳定。单片机采用增量PID控制算法进行控制，相比位置式控制算法，增量式PID算法只保存当前时刻与前三个时刻的误差，不容易产生误差累积，增量式PID只计算增量，误差或精度不足对控制系统影响较小；切换时，增量算法与原始值无关，易于实现手动到自动的无冲击切换。【附图说明】图1为本专利技术高精度自动控制减压器整体结构示意图。图中:1-减压器壳体2-上阀芯 3-阀芯垫片4-下阀芯5-阀芯底座 6-阀盖7-推块 8-弹簧9-弹簧座 10-步进电机11-膜片具体实施方案下面结合附图对本专利技术做进一步说明。本专利技术高精度自动控制减压器，包括减压器壳体1、上阀芯2、阀芯垫片3、下阀芯4、阀芯底座5、阀盖6、推块7、弹簧8、弹簧座9、步进电机1与膜片11，如图1所示。所述减压器壳体I采用高强度铝合金制成，为内部同轴设计有气体通道101的筒状结构，用来安装阀芯底座5、上阀芯2与下阀芯4 ;且在减压器壳体I内前后部分别设计有高压环形腔102与低压环形腔103，均与气体通道101连通；同时在减压器壳体I内气体通道101侧壁上设计有环形密封台肩104，密封台肩104位于高压环形腔102与低压环形腔103之间。减压器壳体I侧壁上开有减压器入口 105与减压器出口 106，分别与高压环形腔102和低压环形腔103连通。本专利技术中设计减压器入口 105通径4mm，压力O?23MPa ;减压器出口 106通径6_，压力O?5MPa。所述阀芯底座5采用铜合金制成，为一端密闭的筒状结构，同轴螺纹固定在气体通道101内，并使密闭一端与减压器壳体I前端端面齐平，且阀芯底座5侧壁周向上与高压环形腔102间存在缝隙，不影响高压环形腔102与气体通道101间的连通。所述下阀芯4同轴设置在阀芯底座5内，可在阀芯底座5内滑动；下阀芯4通过外壁周向上设计环形限位突缘与阀芯底座5后端端部配合，实现下阀芯4在阀芯底座5内滑动的限位。上阀芯2与下阀芯4同轴固定，且上阀芯2与下阀芯4间设计有氟塑料制成的环形阀芯垫片3，通过上阀芯2与下阀芯4将阀芯垫片3固定，构成整体阀芯结构；同时还需保证，当阀芯结构沿轴向后滑动至极限时，阀芯垫片3周向上与气体通道101内的密封台肩104紧密接触。所述阀盖6为筒状结构，内部作为弹簧腔；阀盖6前端与减压器壳体I后端间通过设计定位台肩，配合同轴定位，且阀盖6前端与减压器壳体I后端间还设置有膜片，通过紧固螺钉将阀盖6、膜片11与减压器壳体I固定。弹簧腔内由前至后安装有推块7、弹簧8与弹簧座9 ;其中，推块7通过阀盖6前端内壁周向上设计的环形限位台肩限位；同时还实现推块7后方弹簧8与弹簧座9的定位。推块7与弹簧座9相对侧面中心位置设计当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度自动控制减压器，其特征在于：包括减压器壳体、上阀芯、阀芯垫片、下阀芯、阀芯底座、阀盖、推块、弹簧、弹簧座、步进电机与膜片；所述减压器壳体为内部设计有气体通道的筒状结构，前后部分别设计有高压腔与低压腔，均与气体通道连通；同时在减压器壳体内气体通道侧壁上设计有环形密封台肩，密封台肩位于高压腔与低压腔之间；减压器壳体侧壁上开有减压器入口与减压器出口，分别与高压腔和低压腔连通；所述阀芯底座为一端密闭的筒状结构，同轴螺纹固定在气体通道内，且阀芯底座侧壁周向上与高压腔间存在缝隙；所述下阀芯同轴设置在阀芯底座内，与上阀芯同轴安装，且上阀芯与下阀芯间安装有环形阀芯垫片；还需保证当阀芯结构沿轴向后滑动至极限时，阀芯垫片周向上与气体通道内的密封台肩紧密接触；所述阀盖前端与减压器壳体后端固定，且阀盖前端与减压器壳体后端间还设置有膜片；阀盖内部由前至后安装有推块、弹簧与弹簧座；需保证当推块与环形限位台接触时，推块前端、膜片与阀芯结构中上阀芯后端面间接触，同时阀芯垫片周向上与气体通道内的密封台肩分离。所述步进电机固定于阀盖后端，步进电机的输出轴端部与弹簧座后端面接触。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱浩，张源俊，孙兴亮，赵博，李承恩，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11