CN101718371A - 超高压调节阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门，具体为一种超高压调节阀。解决目前无法解决的超高压自动调节问题。该超高压调节阀包括阀块和与阀块固连的由控制流体控制调节的小油缸，所述的阀块开有工作流体进口、工作流体出口、以及沟通工作流体进口和工作流体出口的节流孔，节流孔内插有由小油缸驱动的节流杆。使用时，进入超高压调节阀的控制流体调节节流杆在节流孔内的位置，以改变节流截面和节流长度，从而实现对超高压工作流体流量及压力的控制。本发明通过低压控制流体的调节实现对超高压工作流体的调节，其最大的工作压力可达到400MPa。其特别适用于等静压机高压腔内的超高压流体泄压控制，可很容易地实现等静压机高压腔泄压曲线按设定斜线泄压。

Description

超高压调节阀

技术领域

本发明涉及阀门，具体为一种超高压调节阀。

背景技术

调节阀是液压系统中一种常用的部件，它的作用是根据工艺需要自动调节系统的压力或流量，但目前已有的调节阀工作压力通常都不超过30MPa。等静压机工作压力通常要达到200-300Mpa甚至更高，由于压力高，现有的调节阀无法应用在等静压机上实现压力或流量的调节。

等静压机的高压腔在泄压前处于超高压状态，在泄压过程中，高压腔理想的泄压曲线应该是一条斜线。由于缺乏可用的超高压调节阀，现有的等静压机泄压控制使用超高压节流阀，由此产生的压力曲线大体上是一条双曲线。对一些形状较为复杂的工件，等静压机卸荷压力控制不好易产生裂纹。一些对泄压要求严格的等静压机只好采用多个超高压节流阀并联使用，各个节流阀由高到低调至不同的节流状态并串联一个超高压截止阀，控制各个节流阀由高到低按一定顺序打开，用几段双曲线逼近一条斜线，这样做油路过于复杂成本高而且降低了可靠性。

发明内容

本发明为了解决目前没有超高压调节阀的问题，提供一种超高压调节阀。该超高压调节阀工作压力可达到400MPa。

本发明是采用如下技术方案实现的：超高压调节阀，包括阀块和与阀块固连的由控制流体控制调节的小油缸，所述的阀块开有工作流体进口、工作流体出口以及沟通工作流体进口和工作流体出口的节流孔，节流孔内插有由小油缸驱动的节流杆。被调节的超高压工作流体，与控制调节小油缸的控制流体分属两个不同的液压系统，前者属于超高压系统，后者属于低压系统。它们可以使用相同的流体介质，也可以使用不同的流体介质。为了区分，前者称为工作流体，后者称为控制流体。使用时，进入超高压调节阀的控制流体调节节流杆在节流孔内的位置，以改变节流截面和节流长度，从而实现对工作流体流量及压力的控制。所述的节流孔通常应为圆锥形的，也可以是圆柱形的，此时为了保持调节阀的截止功能，须在圆柱形节流杆根部设置截止圆台(此时，节流孔与节流杆之间的间隙是固定的，间隙尺寸是根据工作流体的粘度、压力及小油缸活塞最大行程确定的)。节流杆的形状与节流孔的形状相配合、相一致。

本发明所述的超高压调节阀结构设计合理、新颖、巧妙，通过低压控制流体的调节实现对超高压工作流体的调节，其最大的工作压力可达到400Mpa。该超高压调节阀特别适用于等静压机高压腔内的超高压泄压控制，和低压的比例调节阀配合可实现等静压机的泄压曲线按不同斜率的斜线泄压。和低压节流阀配合可很容易的实现分段卸荷，该超高压调节阀也可用于其它需进行超高压流体控制的场合。

附图说明

图1为本发明所述的超高压调节阀的结构示意图；

图中：1-阀块，2-小油缸，3-工作流体进口，4-工作流体出口，5-节流孔，6-节流杆。

具体实施方式

实施例1

超高压调节阀，包括阀块1和与阀块1固连的由控制流体控制调节的小油缸2，所述的阀块1开有工作流体进口3、工作流体出口4以及沟通工作流体进口3和工作流体出口4的节流孔5，节流孔5内插有由小油缸2驱动的节流杆6。本实施例中，节流孔5为圆锥形，节流杆6也为同锥度的圆锥形。具体实施时，为实现小油缸对节流杆的驱动，最常规的作法就是节流杆6与小油缸的活塞杆连接，或者为使结构紧凑，节流杆与小油缸的活塞杆可以是一体的。

具体使用时，为了实现超高压调节阀控制流体的压力、流量调节，在小油缸的进油口配置一个低压的比例调节控制阀，该比例调节控制阀可根据工作流体设定压力与实测压力之差自动调节进入小油缸的控制流体的油压，从而控制超高压调节阀节流杆在节流孔内的位置，以改变节流截面及节流长度，实现对工作流体流量及压力的控制。所述的低压比例调节控制阀属于现有公知技术，是液压领域技术人员容易实现的。低压比例调节控制阀可以是比例控制压力阀或比例控制溢流阀。

设节流杆6的有效节流部分(位于节流孔内的部分，也称节流杆的工作部分)最大直径为d，小油缸2的活塞直径为D。若阀块工作流体进口处的最大压力为P_1m，小油缸进油口控制流体最大压力为P_2m，那么只有D/d＞P_m1/P_m2，控制流体才能驱动超高压节流阀具有调节功能(当其它三个数值确定后，通过调节P_m2可满足上述关系)。

当控制流体压力为P₂D＞P₁d时，超高压节流阀处在截止状态，

当控制流体压力为P₂D＜P₁d时，超高压节流阀处在节流或开流状态，

设定工作流体的减压函数是P₁＝P₁(t)，P₁(t)为减函数，t为函数的参变量时间，0≤t≤T，且P₁(0)＝P_1m，P₁(T)＝P₀

P′₁(t)为高压容器的瞬间实测压力，

P2是小油缸进油口的控制流体压力，它是由低压控制系统的低压调节阀控制的。

超高压调节阀开始工作后：

设P’₁(t)-P₁(t)＝Δ若Δ＞0在低压比例调节阀的作用下P₂成比例减小，在P′₁(t)的作用下小油缸活塞下移，节流间隙δ加大，节流长度1减小(阀的流量与节流间隙的三次方成正比，与节流长度成反比)，P′₁(t)迅速减小，直至Δ≤0。

若Δ≤0在低压比例调节阀的作用下P2不再减小，甚至加大，在P2的作用下小油缸的活塞停止下移或上移，节流间隙δ不再加大，甚至减小，节流长度不再减小甚至加大，直至Δ＞0。

这样在整个调节工程中P′₁(t)≈P1(t)

从而达到超高压工作流体压力调节的目的。

实施例2

本实施例把低压比例调节阀换成低压节流阀，调节低压节流阀，使超高压调节阀的小油缸在时间T走完全行程L，我们可以选择若干个节流间隙δ₁、δ₂、δ₃····，对应了行程上的点l₁、l₂、l₃····，对应了相应的时间段t₁、t₂、t₃····，超高压调节阀开启t₁秒，节流阀行程至l₁，此时的节流间隙为δ₁，在此状态下节流τ₁秒，再开启超高压调节阀t₂秒，节流杆行程至l₂，此时的节流间隙为δ₂，在此状态下再节流τ₂秒····，这种分段节流的方法，只要选择合适的t₁、t₂、t₃及τ₁、τ₂、τ₃，通常把节流分成二——三段，就能得到大大改善的节流曲线，应用PLC编制这样的程序很方便，控制成本却比使用低压比例调节阀低得多，比多个超高压节流阀并联实现分段截流更简便得多。

Claims (3)

1.一种超高压调节阀，其特征为：包括阀块(1)和与阀块(1)固连的由控制流体控制调节的小油缸(2)，所述的阀块(1)开有工作流体进口(3)、工作流体出口(4)以及沟通工作流体进口(3)和工作流体出口(4)的节流孔(5)，节流孔5内插有由小油缸(2)驱动的节流杆(6)。

2.如权利要求1所述的超高压调节阀，其特征为：节流孔(5)为圆锥形，节流杆(6)也为同锥度的圆锥形。

3.如权利要求1所述的超高压调节阀，其特征为：节流孔(5)为圆柱形，节流杆(6)也为圆柱形，并且在圆柱节流杆根部设置截止台阶。

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