CN102536941A - 钻探设备中换向机构的溢流阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用来控制钻探设备中钻探油缸的换向机能的阀。它包括进油阀体及调整套筒两个部分，进油阀体外设置有进油口、压力油口及回油口，进油阀体内安装有溢流阀座，溢流阀座内活动套装有溢流阀芯，溢流阀芯的末端接调整弹簧，调整弹簧位于调整套筒内的另一端固定在调整螺母上，调整螺杆与调整螺母为螺纹连接，调节手轮与调整螺杆通过圆柱销连为一体，在溢流阀芯和溢流阀座之间加装有阻尼环，由压套将溢流阀座固定在进油阀体内部，在调整套筒与溢流阀座之间加装压套。本发明解决了以往溢流阀容易发生振动和啸叫的问题，产品的故障率较原有的同类阀大为降低。

Description

钻探设备中换向机构的溢流阀装置
技术领城
本发明涉及用来控制钻探设备中钻探油缸的换向机能的阀。
背景技术
探矿阀核心部件进油阀的压力调整部分(直动式溢流阀)原来一直采用几十年前的结构设计，使用过程中溢流阀部分容易发生振动和啸叫，从而引起压力表损坏，系统压力不稳，压力油升温过高，钻探油缸进给不均匀等问题。根据多年对该类溢流阀的深入研究，我们分析原进油阀中溢流阀振动及啸叫原因为：
1.溢流阀芯和溢流阀座设计参数不合理，容易与调整弹簧产生共振；
2.固定溢流阀座的压紧螺母在频繁的操作过程中容易松动，引起阀芯振动；
3.由于钻探阀操作功能要求压力调整弹簧长度直径比达到6∶1，弹簧稳定性较差，溢流阀容易发生振动和啸叫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工作中无振动及啸叫的钻探设备中换向机构的溢流阀装置。
本发明的目的是通过如下途径实现的：钻探设备中换向机构的溢流阀装置，它包括进油阀体及调整套筒两个部分，进油阀体外设置有进油口、压力油口及回油口，进油阀体内安装有溢流阀座，溢流阀座内活动套装有溢流阀芯，溢流阀芯的末端接调整弹簧，调整弹簧位于调整套筒内的另一端固定在调整螺母上，调整螺杆与调整螺母为螺纹连接，调节手轮与调整螺杆通过圆柱销连为一体，在溢流阀芯和溢流阀座之间加装有阻尼环，由压套将溢流阀座固定在进油阀体内部，在调整套筒与溢流阀座之间加装压套。阻尼环为两根，它们之间安装距离为6-8mm。压套的长度大于或等于调整套筒与溢流阀座间的距离。
根据钻探设备现场使用条件，专门设计了一套液压测试系统对本发明探矿阀进行了试验，试验情况如下：
1.试验条件：试验压力10Mp探矿换向阀中的溢流阀结构，系统流量16L/Min，液压油温度80℃。
2.试验程序：改进型产品分为2组，第一组30台本发明探矿阀，不间断运行1000次，累计运行5000次。第二组20台本发明探矿阀，不间断运行10000次。
3.试验结果：
(1)在整个试验过程中，所有进行测试的本发明探矿阀溢流阀为未出现振动及啸叫现象。
(2)产品每进行1000次测试后，对各试验探矿阀中进油阀各部件磨损变形情况进行检查，未发现异常。
(3)第二组20台本发明探矿阀，不间断运行10000次后，拆下各试验探矿阀中的阻尼环进行测量。20台本发明探矿阀中有4台阀的阻尼环磨损量为0.02mm，其余各台探矿阀中的阻尼环磨损量为0.01-0.02mm。根据本发明探矿阀实际工作状况，按每台阀每天运行500次计算，改进后的本发明探矿阀中进油阀各部件可正常5年以上。
(4)2组产品测试全部完成后，对每台测试产品重新进行性能测试(包括启闭特性，背压，流量，振动及啸叫等出厂测试标准)，所有测试产品各项指标均到达出厂要求。
根据本发明的技术方案以及上述实验证明有益效果在于：探矿阀各项性能指标合格，解决了以往溢流阀容易发生振动和啸叫的问题，产品的故障率较原有的同类阀大为降低。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明：
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明钻探设备中换向机构的溢流阀装置中溢流阀为直动式溢流阀，它包括进油阀体11及调整套筒4两个部分，进油阀体11外设置有进油口14、压力油口15及回油口16，进油阀体11内安装有溢流阀座10，溢流阀座10内活动套装有溢流阀芯9，溢流阀芯9的末端接调整弹簧6，调整弹簧6位于调整套筒4内的另一端在调整螺母5上，调整螺杆3与调整螺母5为螺纹连接，调节手轮1与调整螺杆3通过圆柱销2连为一体。
进油口14与液压油泵输出口连接，从油泵输出的压力油经进油口14分为两路输出。一路经压力油口15通过换向阀输出至工作油缸，另一路通过溢流阀中溢流阀芯9与溢流阀座10间环形过油通道至回油口16口流回主油箱。进入溢流阀的压力油作用在溢流阀芯9下部与溢流阀座10间环形过油通道上，溢流阀芯9上部受到调整弹簧6的压力作用。溢流阀的工作特点是：靠作用在溢流阀芯上的弹簧力与液压油压力的平衡来控制溢流阀口的启闭及开度。
转动调节手轮1使调整螺母5在调整套筒4中沿调整螺杆3轴线方向直线移动，从而改变调整弹簧6的长度。调整弹簧6长度的变化引起作用于溢流阀芯9上的弹簧压力变化，从而改变溢流阀芯9的受力状态，达到调节系统进油压力的目的。
本发明的改进点之一，是在溢流阀芯9和溢流阀座10之间加装有阻尼环13，改变溢流阀的固有振动频率，阻尼环13采用橡胶材质，安装在溢流阀座10上内径为φ8.7mm，溢流阀芯9外径为φ9mm。溢流阀芯9装入溢流阀座10后，阻尼环13受溢流阀芯9压力产生压缩，从而使阻尼环13对溢流阀芯9产生一径向压力，溢流阀芯9沿溢流阀座10中轴线方向运动阻力加大，改变溢流阀芯9的固有振动频率，从而有效的抑制进油阀中溢流阀产生振动及啸叫。
阻尼环13在溢流阀芯9装入后压缩量在0.25mm-0.35mm之间。压缩量过大将对溢流阀芯9产生较大的径向压力，影响溢流阀的开启关闭特性。压缩量过小则不能起到抑制进油阀中溢流阀产生振动及啸叫的作用。
经反复计算及试验两根阻尼环13之间距离为6-8mm时抑制进油阀中溢流阀产生振动及啸叫的作用较好。
本发明改进点之二，是用压套8代替原有同类阀中普遍采用的压紧螺母，由压套8将溢流阀座10固定在进油阀体11内部，使溢流阀座10与进油阀体11之间为刚性连接，防止溢流阀座10在使用过程中产生松动。
在原结构设计中，溢流阀座10通过压紧螺母固定在进油阀体11上。在频繁的操作过程中，溢流阀座10受到进油压力冲击、溢流阀芯9压力冲击及设备振动冲击，压紧螺母容易松动，使溢流阀座10脱离原安装位置，引起溢流阀产生振动及啸叫。取消压紧螺母，在调整套筒4与溢流阀座10之间增加压套8，压套8长度(31mm)大于调整套筒4与溢流阀座10距离(30.8mm)。调整套筒4通过4个M6×30内六角压紧螺栓7固定在进油阀体11上，从而使调整套筒4、压套8、溢流阀座10与进油阀体11之间连为一体，溢流阀座10被牢固的安装在进油阀体11上，有效的防止了溢流阀座10松动现象，从而有效的抑制进油阀体11中溢流阀产生振动及啸叫。同时，改进后的进油阀体11，由于不需要加工螺纹，使得加工变得更容易，装配及拆卸较原结构设计更为快捷方便，有利于用户的使用及安装维护。
根据钻探设备现场使用条件，专门设计了一套液压测试系统对本发明探矿阀进行了试验，试验情况如下：
1.试验条件：试验压力10Mp探矿换向阀中的溢流阀结构，系统流量16L/Min，液压油温度80℃。
2.试验程序：改进型产品分为2组，第一组30台本发明探矿阀，不间断运行1000次，累计运行5000次。第二组20台本发明探矿阀，不间断运行10000次。
3.试验结果：
(1)在整个试验过程中，所有进行测试的本发明探矿阀溢流阀为未出现振动及啸叫现象。
(2)产品每进行1000次测试后，对各试验探矿阀中进油阀各部件磨损变形情况进行检查，未发现异常。
(3)第二组20台本发明探矿阀，不间断运行10000次后，拆下各试验探矿阀中的阻尼环进行测量。20台本发明探矿阀中有4台阀的阻尼环磨损量为0.02mm，其余各台探矿阀中的阻尼环磨损量为0.01-0.02mm。根据本发明探矿阀实际工作状况，按每台阀每天运行500次计算，改进后的本发明探矿阀中进油阀各部件可正常5年以上。
(4)2组产品测试全部完成后，对每台测试产品重新进行性能测试(包括启闭特性，背压，流量，振动及啸叫等出厂测试标准)，所有测试产品各项指标均到达出厂要求。

Claims (1)

1.一种钻探设备中换向机构的溢流阀装置，它包括进油阀体(11)及调整套筒(4)两个部分，进油阀体(11)外设置有进油口(14)、压力油口(15)及回油口(16)，进油阀体(11)内安装有溢流阀座(10)，溢流阀座(10)内活动套装有溢流阀芯(9)，溢流阀芯(9)的末端接调整弹簧(6)，调整弹簧(6)位于调整套筒(4)内的另一端固定在调整螺母(5)上，调整螺杆(3)与调整螺母(5)为螺纹连接，调节手轮(1)与调整螺杆(3)通过圆柱销(2)连为一体，其特征在于：在溢流阀芯(9)和溢流阀座(10)之间加装两根阻尼环(13)，两根阻尼环(13)之间安装距离为6-8mm，在调整套筒(4)与溢流阀座(10)之间加装压套(8)，由压套(8)将溢流阀座(10)固定在进油阀体(11)内部，压套(8)的长度大于或等于调整套筒(4)与溢流阀座(10)间的距离。
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