CN103470562A - 一种高频背压阀及其背压方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高频背压阀及其背压方法，所述背压阀由定位螺帽、上阀体、阀芯、调压弹簧、弹簧座、丝堵、调节螺栓、下阀体及紧固螺母组成。将下阀体径向进油孔连接液压缸出油管，液压缸出油经过径向进油孔、控制孔和上阀体的上油孔进入阀芯滑块上部的空腔内，形成向下作用的液压力，阀芯下部的挡块则受到弹簧向上的作用力，既可实现小开口度节流背压，又可满足大开口度回油降低压力冲击，根据设备特点调定初始开口度，保证背压使管路内充满液压介质；同时选择合适的最大开口度，降低高频换向产生的脉动型压力冲击峰值，避免管路振荡冲击损坏，提高液压元件和介质的使用寿命，减少振动台与液压缸连接件的冲击载荷。
Description
技术领域
本发明属于管道控制阀门领域，尤其涉及一种用于控制伺服液压缸回油管道压力的高频背压阀及其背压方法。
背景技术
连铸的发展从提高生产率和节能的目的出发，一直在向高速化方向发展。振动技术随着负滑动理论的完善，向高频率、小振幅方向发展，以减小振痕深度，提高铸坯表面质量。板坯结晶器振动一般分为机械振动和液压振动，机械振动稳定可靠，但振动曲线单一，对优化振动特性不利；而液压振动理论上可以实现各种振动曲线，极其有利于振动特性的优化。
液压振动动作由伺服液压缸来完成，液压缸做小行程、高频率往复运动，液压缸的换向由伺服阀控制完成，液压缸回油通过管道流回油箱，为了控制换向的平稳性，在回油管道上设置带背压的单向阀，即只有回油压力达到一定值时，单向阀才开启回油，从而使回油呈不连续状态，管道内压力由单向阀开启压力瞬间升至负载压力，对整个液压系统造成较大的液压冲击，管道振动严重，多次发生开裂漏油事故，对生产干扰比较大。目前改进方法为用节流阀代替单向阀，既保证一定背压，同时保证管路畅通，大大减小换向冲击值。但由于要保证背压作用，节流口设置不宜过大，过小的节流口同样会形成较高的压差。
高速浇注容易引发粘结性漏钢，为克服该缺点可采用上升速度慢、时间长而下降速度快、时间短的非正弦振动波形。非正弦振动一般采用电液伺服控制液压缸或电液比例控制液压缸。要求液压控制精度高、运行稳定。但由于液压缸频繁换向，随着换向阀的切换，回油管路承受着液压油交变压力变化带来的冲击载荷。由于目前技术的限制，换向冲击非常大，对液压系统的损害非常大，并影响连铸机的生产效率。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可减少非正弦振动系统频繁换向带来的液压冲击载荷，从而提高液压系统运行寿命及可靠性的高频背压阀及其背压方法。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种高频背压阀，其特征在于，所述背压阀包括定位螺帽、上阀体、阀芯、调压弹簧、弹簧座、丝堵、调节螺栓、下阀体及紧固螺母；下阀体上端连接在上阀体下端的凸肩上，下阀体下端螺纹连接有丝堵，定位螺帽通过螺纹和紧固螺母连接在上阀体上部，上阀体与下阀体形成带有止台的空腔，设于空腔内的阀芯上端顶靠在定位螺帽上，阀芯中间设有滑块，下部装有挡块，挡块下面安有调压弹簧，调压弹簧固定在弹簧座上，弹簧座压紧在丝堵上，丝堵中间带有调节螺栓；下阀体一侧设有径向进油孔和与其通连的轴向控制孔，另一侧设有径向回油孔、阻尼孔和通连两孔的轴向回油孔，轴向控制孔与上阀体凸肩上的上油孔相通连。
一种高频背压阀的背压方法，其特征在于，将下阀体径向进油孔与液压缸出油管连接，将径向回油孔通过油管连接到油箱上，液压缸出油经过径向进油孔、控制孔和上阀体的上油孔进入阀芯滑块上部的空腔内，形成向下作用的液压力，阀芯下部的挡块则受到弹簧向上的作用力。
设阀芯向下运动为正方向，其动力学平衡方程式为：
PA3-（A1＋A2）T－K1（X0＋ X）-Ks（X2－X）P=md2X/dt2＋BdX/dt
P为阀入口压力，Pa；A3为阀芯控制油的作用面积，m2；A1为弹簧腔作用面积，m2；A2为主阀芯回油腔作用环形面积，m2；T为阀出口压力，Pa；K1-为弹簧的刚度，N/m；Ks为稳态液动力系数； X0为弹簧预压行程，m；X为阀芯向下运动的距离，m；X2为最大开口度即阀芯处于最下端位置时的开口度，m；P为入口压力, Pa；ｍ为阀芯运动件的质量，Kg；t为动作时间，s；B为阀芯的粘性阻尼系数；
当入口压力P即Pa/Pb为0时，背压阀阀芯处于最上位，阀芯预开口量为X1,（X1＞0）；通过定位螺帽调节最小开口度大小，保证回路畅通，避免出现压力尖峰；X1越大压力峰值越小，根据静止负载大小确定其最大值，以保证其静态下管路中充满液压介质，避免产生“空穴”现象；当P逐渐上升时，阀芯在P的作用下逐渐下移，随着阀芯的下移，开口度X′（X′= X1+ X）逐渐增大；
根据节流原理，管道压差ΔP=Q2ρ/2Cd 2S2，S为通流面积，S=πd X′, 即ΔP与X′的平方成反比；对于同一振动系统，通过阀的流量Q、液压介质的密度ρ、流量系数Cd、主阀芯直径d都是不变的，只要改变阀口通流面积S，也就是改变节流口开口度，即管道压差与开口度增大倍数的平方成反比；
当P升高过程中，开口度的增大可以抑制P的增大。由于出口压力Ｔ连接油箱，阀前后的压差ΔP与入口压力P的趋势一致，即ΔP的上升过程变得平缓，从而管道在换向过程中的振动得到抑制。
本发明的有益效果为：
本发明既可实现“小开口度节流背压”，又可满足“大开口度回油降低压力冲击”，即根据设备特点调定初始开口度，保证背压使管路内充满液压介质；同时选择合适的最大开口度，以保证“降压”效果，有效降低高频换向产生的脉动型压力冲击峰值，从而避免管路振荡冲击损坏，提高液压元件和液压介质的使用寿命，减少振动台与液压缸连接件的冲击载荷，延长振动台导向弹簧与缓冲弹簧的使用寿命。
附图说明
图1是高频背压阀结构剖面图；
图2是高频振荡情况下高频背压阀的压力变化特征曲线图。
图中：定位螺帽1、阀芯2、上阀体3、凸肩4、滑块5、阻尼孔6、径向回油孔7、挡块8、轴向回油孔9、调压弹簧10、弹簧座11、丝堵12、调节螺栓13、径向进油孔14、控制孔15、下阀体16、上油孔17、紧固螺母18。特征曲线图中横坐标表示时间t，纵坐标表示管道压差ΔP。
具体实施方式
本发明高频背压阀主要是由定位螺帽1、阀芯2、上阀体3、调压弹簧10、弹簧座11、丝堵12、调节螺栓13、下阀体16及紧固螺母18所组成。
上阀体3为一倒扣的圆桶形，在圆桶的下端设有一圈凸肩4。定位螺帽1通过螺纹和紧固螺母18固定连接在上阀体3的上部。下阀体16的上端连接在上阀体3的凸肩4下面，下阀体16下端通过螺纹连接一丝堵12，通过丝堵12将上阀体3与下阀体16形成的孔腔封闭，空腔内设有止台，以限定阀芯2的下行位置。设于空腔内的阀芯2上端顶靠在定位螺帽1的内壁上，阀芯2的中间设有滑块5，下部安装有挡块8，挡块8的下面安有调压弹簧10，调压弹簧10的下端固定在弹簧座11上，弹簧座11压紧在丝堵12上，丝堵12中间带有调节螺栓13。
在下阀体16的左侧设有一径向进油孔14和一个轴向控制孔15，径向进油孔14与轴向控制孔15通连，且轴向控制孔15还与上阀体3凸肩上的上油孔17相通连，以便使液压缸的来油经由径向进油孔14、轴向控制孔15和上油孔17进入滑块5上部的空腔内，形成向下作用的液压力。在下阀体16的右侧分别设有一个径向回油孔7、两个阻尼孔6和一个轴向回油孔9，并通过轴向回油孔9将径向回油孔7与两个阻尼孔6连通。
本发明高频背压阀的背压方法，首先将下阀体16的径向进油孔14与液压缸出油管连接，将径向回油孔7通过油管连接到油箱上，使液压缸出油经过径向进油孔14、控制孔15和上油孔17进入滑块5上部的空腔内，形成向下作用的液压力，阀芯2下部的挡块8则受到弹簧11向上的作用力。
设阀芯向下运动为正方向，其动力学平衡方程式为：
PA3-（A1＋A2）T－K1（X0＋ X）-Ks（X2－X）P=md2X/dt2＋BdX/dt
当入口压力P即Pa/Pb为0时，背压阀阀芯2处于最上位，阀芯2预开口量为X1,（X1＞0）；通过定位螺帽1调节最小开口度大小，保证回路畅通，避免出现压力尖峰；X1越大压力峰值越小，根据静止负载大小确定其最大值，以保证其静态下管路中充满液压介质，避免产生“空穴”现象；当P逐渐上升时，阀芯2在P的作用下逐渐下移，随着阀芯2的下移，开口度X′（X′= X1+ X）逐渐增大。
根据节流原理，管道压差ΔP=Q2ρ/2Cd 2S2，S为通流面积，S=πd X′, 即ΔP与X′的平方成反比；对于同一振动系统，通过阀的流量Q、液压介质的密度ρ、流量系数Cd、主阀芯直径d都是不变的，只要改变阀口通流面积S，也就是改变节流口开口度，即管道压差与开口度增大倍数的平方成反比。
当P升高过程中，开口度的增大可以抑制P的增大。由于出口压力Ｔ连接油箱，阀前后的压差ΔP与入口压力P的趋势一致，即ΔP的上升过程变得平缓，从而管道在换向过程中的振动得到抑制。
以结晶器每分钟振动240次为例，振动周期为25ms，高频振荡情况下高频背压阀的压力变化特征曲线如图2所示。
尚需说明的是，由于振动液压缸一般处于垂直位置，其回油管路势必要设置背压装置，以避免管路内液压油断续造成严重后果。一般采用具有一定开启压力要求的单向阀，可实现背压功能，但频繁开关及其自身特性影响，回路振动冲击特别大，且不可避免；采用节流阀代替单向阀后，由于节流阀的压力流量特性较好，液压冲击明显减小，但初始节流口开度调定受振动台停止状态的限制，不可能调得过大，否则将失去背压作用，而调得较小将直接影响到压力冲击的峰值大小，即流量一定的情况下，节流口越小压力冲击越大。
Claims (2)
1.一种高频背压阀，其特征在于，所述背压阀包括定位螺帽、上阀体、阀芯、调压弹簧、弹簧座、丝堵、调节螺栓、下阀体及紧固螺母；下阀体上端连接在上阀体下端的凸肩上，下阀体下端螺纹连接有丝堵，定位螺帽通过螺纹和紧固螺母连接在上阀体上部，上阀体与下阀体形成带有止台的空腔，设于空腔内的阀芯上端顶靠在定位螺帽上，阀芯中间设有滑块，下部装有挡块，挡块下面安有调压弹簧，调压弹簧固定在弹簧座上，弹簧座压紧在丝堵上，丝堵中间带有调节螺栓；下阀体一侧设有径向进油孔和与其通连的轴向控制孔，另一侧设有径向回油孔、阻尼孔和通连两孔的轴向回油孔，轴向控制孔与上阀体凸肩上的上油孔相通连。
2.一种如权利要求1所述高频背压阀的背压方法，其特征在于，将下阀体径向进油孔与液压缸出油管连接，将径向回油孔通过油管连接到油箱上，液压缸出油经过径向进油孔、控制孔和上阀体油孔进入阀芯滑块上部的空腔内，形成向下作用的液压力，阀芯下部的挡块则受到弹簧向上的作用力；
设阀芯向下运动为正方向，其动力学平衡方程式为：
PA3-（A1＋A2）T－K1（X0＋ X）-Ks（X2－X）P=md2X/dt2＋BdX/dt
P为阀入口压力，Pa；A3为阀芯控制油的作用面积，m2；A1为弹簧腔作用面积，m2；A2为主阀芯回油腔作用环形面积，m2；T为阀出口压力，Pa；K1-为弹簧的刚度，N/m；Ks为稳态液动力系数； X0为弹簧预压行程，m；X为阀芯向下运动的距离，m；X2为最大开口度即阀芯处于最下端位置时的开口度，m；P为入口压力, Pa；ｍ为阀芯运动件的质量，Kg；t为动作时间，s；B为阀芯的粘性阻尼系数；
当入口压力P即Pa/Pb为0时，背压阀阀芯处于最上位，阀芯预开口量为X1,（X1＞0）；通过定位螺帽调节最小开口度大小，保证回路畅通，避免出现压力尖峰；X1越大压力峰值越小，根据静止负载大小确定其最大值，以保证其静态下管路中充满液压介质，避免产生“空穴”现象；当P逐渐上升时，阀芯在P的作用下逐渐下移，随着阀芯的下移，开口度X′（X′= X1+ X）逐渐增大；
根据节流原理，管道压差ΔP=Q2ρ/2Cd 2S2，S为通流面积，S=πd X′, 即ΔP与X′的平方成反比；对于同一振动系统，通过阀的流量Q、液压介质的密度ρ、流量系数Cd、主阀芯直径d都是不变的，只要改变阀口通流面积S，也就是改变节流口开口度，即管道压差与开口度增大倍数的平方成反比；
当P升高过程中，开口度的增大可以抑制P的增大；
由于出口压力Ｔ连接油箱，阀前后的压差ΔP与入口压力P的趋势一致，即ΔP的上升过程变得平缓，从而管道在换向过程中的振动得到抑制。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107725847A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 西安交通大学 | 一种采用压力正反馈的直动式二通减压阀 |
| CN108361235A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-03 | 山河智能装备股份有限公司 | 一种紧凑型液控背压阀及其控制方法 |
| CN112431698A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-02 | 无锡华友发电设备有限公司 | 一种用于实现柴油发电机组燃油稳定供给的装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4089344A (en) * | 1976-04-13 | 1978-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Two-way pressure-control valve |
| DE3514007A1 (de) * | 1985-04-18 | 1986-10-23 | Beringer-Hydraulik GmbH, Neuheim, Zug | Leckfreies brems-sperrventil |
| CN1510314A (zh) * | 2002-12-25 | 2004-07-07 | 北京航空航天大学 | 超高频比例控制节流阀 |
| CN201651474U (zh) * | 2010-03-22 | 2010-11-24 | 广东万和新电气股份有限公司 | 恒压阀 |
| EP2466155A1 (de) * | 2010-12-15 | 2012-06-20 | HAWE Hydraulik SE | Hydraulisch entsperrbares Rückschlag-Sitzventil |
| CN103090070A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 广西柳工机械股份有限公司 | 先导式减压阀 |
-
2013
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4089344A (en) * | 1976-04-13 | 1978-05-16 | Robert Bosch Gmbh | Two-way pressure-control valve |
| DE3514007A1 (de) * | 1985-04-18 | 1986-10-23 | Beringer-Hydraulik GmbH, Neuheim, Zug | Leckfreies brems-sperrventil |
| CN1510314A (zh) * | 2002-12-25 | 2004-07-07 | 北京航空航天大学 | 超高频比例控制节流阀 |
| CN201651474U (zh) * | 2010-03-22 | 2010-11-24 | 广东万和新电气股份有限公司 | 恒压阀 |
| EP2466155A1 (de) * | 2010-12-15 | 2012-06-20 | HAWE Hydraulik SE | Hydraulisch entsperrbares Rückschlag-Sitzventil |
| CN103090070A (zh) * | 2011-11-02 | 2013-05-08 | 广西柳工机械股份有限公司 | 先导式减压阀 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107725847A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-02-23 | 西安交通大学 | 一种采用压力正反馈的直动式二通减压阀 |
| CN107725847B (zh) * | 2017-11-14 | 2019-05-21 | 西安交通大学 | 一种采用压力正反馈的直动式二通减压阀 |
| CN108361235A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-08-03 | 山河智能装备股份有限公司 | 一种紧凑型液控背压阀及其控制方法 |
| CN108361235B (zh) * | 2018-04-24 | 2023-09-08 | 山河智能装备股份有限公司 | 一种紧凑型液控背压阀及其控制方法 |
| CN112431698A (zh) * | 2020-11-03 | 2021-03-02 | 无锡华友发电设备有限公司 | 一种用于实现柴油发电机组燃油稳定供给的装置 |
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| Publication number | Publication date |
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| CN103470562B (zh) | 2016-03-02 |
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