一种并联节流阀

技术领域

本发明属于流体控制技术领域，涉及一种并联节流阀。

背景技术

微型节流阀在各行业得到广泛的应用，尤其是在液压系统、流量调节、节流制冷(制冷剂、低温流体)领域。微型节流阀作为系统的关键部件，其性能的优劣决定着整个系统的效率。对系统的流量控制调节、节流制冷系统的冷量来源起着至关重要的作用。而在低温流体节流领域，微型节流阀更是得到了广泛的应用。近年来，随着我国航天科技的发展，特别是深空探测领域工程进行，低温推进剂不能仅满足运载火箭短时间使用的要求，还必须满足未来长时间在轨任务的需求。低温推进剂采用的低温流体沸点相对较低，易蒸发，在空间环境中蒸发情况更加严重。热力学排气系统是一种有效降低推进剂蒸发情况的方法，J-T节流阀是是产生低温冷量的关键部件，其性能决定了系统排气冷量回收的效率与排气损失。

对于高压节流，为了实现微小流量控制，常规小孔或狭缝节流方式需要的节流尺寸很小，节流机构微小薄弱，在易产生空化的条件下，节流机构易受空化腐蚀，无法保持原有的节流性能，甚至导致节流阀损坏。

对于低温液体节流，由于沸点低、潜热小等物性，空化/闪蒸问题尤为严重，可引起不可逆损失增大，有效冷量损失，影响节流阀流量特性，造成噪声和结构气蚀，影响节流阀性能及使用寿命。常规节流阀通过流通截面积突降，通过流体加速和膨胀产生节流效应，但节流过程快速、变化剧烈，易导致剧烈的空化，不适用于对空化有严格限制的低温工质。

基于上述原因，研制一种降低/消除空化现象的微通道节流阀是解决高压节流和流体控制的关键。

发明内容

本发明提出一种并联节流阀，用于降低/消除高压节流和流体控制中流体的空化现象。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种并联节流阀，其特殊之处在于，包括：

包括阀体，所述阀体包括流体进口和流体出口；

阀体内包括阀芯；所述阀芯由盖板和至少一个并联阀芯贴合而成，所述盖板位于靠近芯流体进口处。

进一步地，上述并联阀芯包括第一芯体，所述第一芯体为片状；

第一芯体上贯穿一通孔，该通孔为阀芯出口，第一芯体的边缘设有支撑结构；

第一芯体的正面设有第一流道，流道的两端分别为第一流道入口和第一流道出口；第一流道入口与阀芯入口相连，第一流道出口通向第一芯体边缘。

进一步地，上述第一流道为渐缩流道。

进一步地，上述第一流道为直线流道或弯折流道。

进一步地，上述弯折流道由一段或多段弧线构成。

进一步地，上述盖板包括第二芯体，所述第二芯体为片状；

所述第二芯体的边缘设有盖板支撑结构。

进一步地，上述盖板与相邻的并联阀芯的正面相贴合，各相邻的并联阀芯背面和正面依次贴合。

进一步地，上述流体进口和流体出口采用直径渐变的流道形状。

进一步地，上述阀芯在阀体中采用过盈配合或者填料粘连的形式安装。

进一步地，上述并联节流阀中的单片并联阀芯的厚度可以保持一致/不一致，且同种类型或不同种类型的阀芯的流道尺寸结构可以保持相同/不同。

进一步地，上述并联节流阀中不同并联阀芯流道的相对位置可以保持一致/不一致。

本发明的优点：

微型节流阀是热力学排气系统中的关键部件，其性能的优劣决定着系统排气冷量回收的效率与排气损失。对于低温液体节流，由于沸点低、潜热小等物性，空化/闪蒸问题尤为严重，可引起不可逆损失增大，有效冷量损失，影响节流阀流量特性，造成噪声和结构气蚀，影响节流阀性能及使用寿命。常用节流阀难以保证高效制冷以及降低空化程度。本发明提供的并联节流阀可以降低/消除高压节流和流体控制中流体的空化现象。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种并联节流阀的结构示意图；

图2为图1所示并联节流阀的剖视图；

图3为图1所示并联节流阀中的并联阀芯的结构示意图；

图4为图1所示并联节流阀中的盖板的结构示意图；

图5为图2中A处放大图。

其中：201、流体进口；202、流体出口；203、阀体；204、盖板；205、并联阀芯；301、第一流道入口；302、第一流道；303、第一流道出口；304、阀芯出口；305、支撑结构；401、第二芯体；402、盖板支撑结构。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。

微型节流阀作为系统的关键部件，其性能的优劣决定着整个系统的效率。对系统的流量控制调节、节流制冷系统的冷量来源起着至关重要的作用。而在低温流体节流领域，微型节流阀更是得到了广泛的应用。随着我国航天科技的发展，特别是深空探测领域工程进行，低温推进剂已经不能仅满足运载火箭短时间使用的要求，必须满足未来长时间在轨任务的需求。低温推进剂采用的低温流体沸点相对较低，易蒸发，在空间环境中蒸发情况更加严重。在地表上进行低温液体的贮存技术已得到较好发展，但在太空环境中，低温推进剂面临的条件更加恶劣，诸如空间辐射、微重力环境、存储空间不足等因素。这些苛刻条件对低温推进剂的空间储存提出了更高的要求。推进剂的不断蒸发会提高贮箱内的压力，压力的增大会对航天器的安全运行造成极大的不利影响，控制低温贮箱内的压力是解决推进剂在空间轨道存储问题的关键。热力学排气系统是实现低温推进剂在轨长期存储即为低温推进剂在轨存储技术。

J-T节流阀是热力学排气系统中产生低温冷量的关键部件。其性能决定了系统排气冷量回收的效率与排气损失。对于低温液体节流，由于沸点低、潜热小等物性，空化/闪蒸问题尤为严重，可引起不可逆损失增大，有效冷量损失，影响节流阀流量特性，造成噪声和结构气蚀，影响节流阀性能及使用寿命。常规节流阀通过流通截面积突降，通过流体加速和膨胀产生节流效应，但节流过程快速、变化剧烈，易导致剧烈的空化，不适用于对空化有严格限制的低温工质。

本发明实施例提供了一种并联节流阀，可以很好的解决上述问题。如图2所示，所述并联节流阀包括阀体203、盖板204和并联阀芯205。装配后的结构示意图如图1所示。阀体203包括流体进口201和流体出口202，流体进口201和流体出口202都采用直径渐变的流道形状，避免流道截面积突变引起严重空化。

参见图2和图5，并联节流阀中，阀芯由一个盖板204和至少一个并联阀芯205组成，且入口处第一片为盖板204。本实施例中，优选地，并联节流阀包含30个并联阀芯。

如图3所示，并联阀芯205的流道由第一流道入口301、第一流道302、第一流道出口303、阀芯出口304以及支撑结构305组成。图3的阀芯与上一个阀芯背面形成阀芯的流道，第一片阀芯与盖板形成阀芯的流道。流体沿阀体的弧形流体进口201流入，切向从第一流道入口301进入弯折流道，途径第一流道302弯折结构，由第一流道出口303流出弯折流道，不同阀芯中的流体都将流出汇集到阀芯出口304，最后经流体出口202流出。流体在弯折流道内完成多级节流，利用工质在通道内流动过程的阻力产生压降并形成节流效应，这种方式是降低流体的空化程度甚至消除空化现象，解决高压节流和流体控制的关键问题。

图3中所示的并联阀芯205至少包含一个的弯折流道，且弯折微通道可以但不局限于弧形渐缩，也可以是直线渐缩通道。部分/全部弯折流体通道可以由一段或多段弧线构成。作为一个优选施例，并联节流阀的并联阀芯205包括4个弯折流道，每个弯折流道延径向布置，4个弯折流道延周向平均分布，每个弯折流道为弧形渐缩形状。孔进阀芯整体厚度为0.4mm，弯折流道深度为0.2mm。

图4中所示的盖板204位于阀芯流体入口处，与第一片并联阀芯205形成流道，流体从流道侧面流入。盖板204包括第二芯体401和盖板支撑结构402。优选地，手术盖板至少包括两个402支撑结构。

图3的并联阀芯205的支撑结构305与图4的盖板支撑结构402可以(但不限于)保持相对位置一致，不同并联阀芯205的弯折流道之间可以(但不限于)保持相对位置一致。

此外，本实施例中不同并联阀芯中的流道结构、流道数量、弯折形式以及弯折结构保持一致，但可以理解的是，这些结构、数量、形式也可以不一致。

采用过盈配合或者填料粘连的方式将并联阀芯205和盖板204装配到阀体203中，保证阀芯支撑结构与阀体203内壁之间没有空隙，防止流体从空隙流过。在本发明的一些实施例中，所述并联节流阀的材料选择不锈钢等金属材料。

在本发明的一些实施例中，芯体弯折通道的尺寸大小是在微米级别，工作压力也在0.1MPa-5MPa范围内，工作温区在20K-300K低温范围内。在本发明的一些实施例中，阀体以及阀芯均可以由不锈钢等承压能力高的具有导热性能的金属材料加工制成。

在本发明的一些实施例中，可以在图3的并联阀芯的芯体上以去除材料的方式形成弯折流道。形成弯折流道时，不能将母板打穿。本实例中，流道深度占整个芯体厚度的一半，但可以理解的是，这个深度比并不局限与0.5。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。