CN104324664B - 一种间隙式超高压泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明为一种间隙式超高压泄压阀，包括一阀体，其内部设置有两端贯通的一轴向通道，以及与所述轴向通道相连通的一超高压进口和一回油口；一泄压阀芯，其主体为一柱体结构，中部呈一阶梯轴形内凹结构，所述泄压阀芯位于所述轴向通道内，所述泄压阀芯两端与所述轴向通道内壁间形成密封间隙，所述密封间隙与所述液压油相结合形成液密封，所述泄压阀芯在所述轴向通道内进行轴向运动，以进行保压或泄压速度的调节；一驱动装置，其与所述泄压阀芯相连，用于精确控制所述泄压阀芯的轴向运动。本发明分辨率高，加工简单，无硬性密封，性能可靠，并采用间隙式泄压流量小无噪音，实现了间隙式控制泄压速度。

Description

一种间隙式超高压泄压阀

技术领域

本发明涉及一种超硬材料合成设备——六面顶压机之超高压液压泄压装置，具体涉及一种间隙式超高压泄压阀。

背景技术

超高压泄压阀是应用在人造金刚石六面顶压机超高压液压系统中的主要的液压元件，其主要功能是在六面顶压机完成产品保压压制后，将压机油缸容腔中的超高压压力按照产品工艺要求泄荷到零。现有技术中泄压阀芯多为锥形。如中国专利201320423468.2，名称为：全自动无级变速线性泄压装置，其公开了一种全自动无级变速线性泄压装置，它包括阀体和调节螺杆，所述阀体内部沿阀体轴向设有腔室，腔室的一端固定有步进电机，步进电机由智能控制装置控制，步进电机的输出轴通过螺旋推进机构带动调节螺杆沿轴向运动，调节螺杆端部设有阀芯，阀芯的另一端与阀体内部腔室另一端设置的高压油管道口相对应，阀芯的径向侧设有至少一个与腔室相通的低压油管道口；所述步进电机、调节螺杆、阀芯和高压油管道口同轴设置。

但其泄压阀芯为锥形，过流面积梯度比较大，在高压下流量控制精度低，分辨率差，控制信号稍微变化就会引起泄压流量的大幅变化，满足不了大单晶金刚石泄压时间长的工艺要求。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和试验终于提出了一种间隙式超高压泄压阀。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种间隙式超高压泄压阀，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供了一种间隙式超高 压泄压阀，包括：

一阀体，其内部设置有两端贯通的一轴向通道，以及与所述轴向通道相连通的一超高压进口和一回油口，液压油从所述超高压进口流入所述阀体，并从所述回油口中流出；

一泄压阀芯，其主体为一柱体结构，中部呈一阶梯轴形内凹结构，所述泄压阀芯位于所述轴向通道内，所述泄压阀芯两端与所述轴向通道内壁间形成密封间隙，所述密封间隙与所述液压油相结合形成液密封，所述泄压阀芯在所述轴向通道内进行轴向运动，改变所述阶梯轴形内凹结构与所述超高压进口以及所述回油口的相对距离，以进行保压或泄压以及泄压速度的调节；

一驱动装置，其与所述泄压阀芯相连，用于精确控制所述泄压阀芯的轴向运动。

其中，所述的驱动装置包括一步进电机和一连接螺杆，所述连接螺杆两端分别与所述泄压阀芯和所述步进电机相连，其外部设置有外螺纹，并与所述轴向通道内壁相活动连接，所述步进电机通过所述连接螺杆带动所述泄压阀芯进行轴向运动。

其中，所述的泄压阀芯与所述的连接螺杆相连接端向另一端方向上，所述的阶梯轴形内凹结构直径逐渐减小，所述泄压阀芯与所述轴向通道内壁间的环形径向间隙逐渐增大。

较佳的，所述的泄压阀芯与所述的连接螺杆相连接端向另一端方向上，所述的阶梯轴形内凹结构直径逐渐增大，所述泄压阀芯与所述轴向通道内壁间的环形径向间隙逐渐减小。

其中，所述的回油口与所述的阶梯轴形内凹结构间的最小间隙为泄压间隙，所述泄压阀芯的轴向运动改变所述泄压间隙的长度及径向宽度，所述泄压间隙长度及径向宽度的改变用于调节泄压速度。

较佳的，所述的轴向通道包括一阀芯腔和一螺杆腔，所述阀芯腔内安置所述泄压阀芯，所述螺杆腔内安置所述连接螺杆，且所述阀芯腔与所述螺杆腔位于同一轴线上；所述的超高压进口和所述的回油口与所述阀芯腔径向连通。

较佳的，所述的阀芯腔与所述阀体外部连通的一端设置有一阀芯腔密封装置，对所述轴向通道一端进行密封。

较佳的，所述的阀体内部设置有多条相互连通的走油通道，所述走油通道与所述的回油口及所述的轴向通道相连通。

较佳的，所述的走油通道在所述阀芯腔靠近所述阀芯腔密封装置一端设有第一油口，所述走油通道在所述阀芯腔与所述螺杆腔交界处设有第二油口，用于所述泄压阀芯轴向运动时允许液压油流动保持液压平衡。

较佳的，所述的泄压阀芯两端与所述轴向通道内壁间的间隙距离为不大于0.01mm。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明采用柱形泄压阀芯，在阀芯上设置阶梯轴形内凹结构，并且连接螺杆将步进电机的旋转运动转化为直线运动驱使泄压阀芯移动，从而改变间隙大小和长度，使阀芯流量控制的范围大，分辨率高，无噪音，同时也实现了间隙式控制泄压速度；采用间隙密封保压，加工简单，无硬性密封，保压性能可靠。

附图说明

图1为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一的结构剖视图；

图2a为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中I部的局部放大图；

图2b为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中II部的局部放大图；

图2c为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中III部的局部放大图；

图3为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一保压状态下的结构剖视图；

图4a为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一慢泄压状态下的结构剖视图；

图4b为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一慢泄压状态下泄压间隙b处的结构示意图；

图5a为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一快泄压状态下的结构剖视图；

图5b为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一快泄压状态下泄压间隙b处的结构示意图；

图6a为本发明间隙式超高压泄压阀实施例二的结构剖视图；

图6b为本发明间隙式超高压泄压阀实施例二图6a中IV部的局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点做更详细的说明。

实施例一

请参阅图1，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一的结构剖视图。如图中所示，所述间隙式超高压泄压阀包括一阀体1，一泄压阀芯2，以及一驱动装置。

所述阀体1内设置有两端贯穿的一轴向通道以及与所述轴向通道径向相连通的一超高压进口5和一回油口6。所述轴向通道包括一阀芯腔14和一螺杆腔15，所述阀芯腔14与所述螺杆腔15相连通，且位于同一轴线上。所述阀芯腔14内安置所述泄压阀芯2，并允许所述泄压阀芯2在其内部进行轴向运动；所述螺杆腔15内安置所述连接螺杆3，所述连接螺杆3与所述的泄压阀芯2一端相连接，其另一端与所述驱动装置4相连接，用于带动所述泄压阀芯2进行轴向运动。所述的超高压进口5和所述的回油口6分别用于液压油的流入与流出。所述泄压阀芯2两端与所述轴向通道内壁间形成密封间隙，所述密封间隙与所述液压油相结合形成液密封。所述阀芯腔14与所述阀体1外部相通的一端设置有一阀芯腔密封装置10，用于对所述轴向通道一端进行密封，防止所述液压油从中泄露，且便于拆装和对所述轴向通道的清理，本实施例中，所述阀芯腔密封装置10为一ED圈螺堵，但不局限于此。

结合图2a所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中I部的局 部放大图，如图中所示，所述泄压阀芯2主体为一柱体结构，本实施例中所述泄压阀芯2为一圆柱体结构，其两端直径近似等于所述阀芯腔14的内部直径，其中部为一阶梯轴形内凹结构，所述阶梯轴形内凹结构17由与所述连接螺杆3相连接端向另一端直径逐渐减小，相应的，所述泄压阀芯2与所述阀芯腔14内壁间的环形径向间隙逐渐增大。因此，所述液压油从所述泄压阀芯2两端溢出量极少，而在所述泄压阀芯2轴向运动时，所述回油口6与所述超高压进口5与所述轴向通道相连通处均位于所述阶梯轴形内凹结构分时，所述液压油从所述超高压进口5涌入并从所述回油口6流出，实现所述泄压阀的泄压功能，所述出油口5位于所述阶梯轴形内凹结构的阶梯部分不同，相应的环形径向间隙也不同，则所述液压油的流出速度也不同，即其泄压速度不同。本实施例中所述阶梯轴部分的所述阶梯数目为三段，但不局限于此，各段的长度与直径可根据工业需求进行相应调整，从而对所述泄压速度进行调节。所述的超高压进口和所述的回油口6与所述阀芯腔14径向连通，且所述回油口比所述超高压进口5更接近所述螺杆腔15位置。

所述阀体1内部还设置有多条相互连通的走油通道，所述走油通道与所述回油口6及所述轴向通道相连通，用于在所述阀体1内部形成油液回路并使所述油液回路各处处于相对于所述超高压进口5处油压的低压状态；所述走油通道在所述阀芯腔14内靠近所述阀芯腔密封装置10一端设置有一第一油口12，用于所述泄压阀芯2轴向运动时所述阀芯腔12前端形成的第一空隙部分流入或涌出所述液压油，从而实现所述第一空隙部分仍处于所述低压状态；所述走油通道在所述阀芯腔14与所述螺杆腔15交界处设置有一第二油口13，用于所述连接螺杆3相对轴向运动时所述螺杆腔15与所述阀芯腔14交界处形成的第二空隙部分冲入或涌出所述液压油，从而实现所述第二空隙部分仍处于所述低压状态。所述走油通道在所述阀体1中具有多个与外部相通的油路出口，所述油路出口便于对所述走油通道的清理，工作状态下每个所述油路出口均设置有一油路密封装置11，实现所述油路出口的密封，从而使得所述液压油仅能从所述回油口6中流出，本实施例中所述的油路密封装置优选为高压堵头。

所述驱动装置包括一步进电机4和一连接螺杆3。所述连接螺杆3设置在所述螺杆腔15内，其一端设有一沟槽22并通过所述沟槽22与所述泄压阀芯2相连，另一端外部设有外螺纹，并与所述螺杆腔15内内壁上设置的内螺纹相结合；所述连接螺杆3螺纹端内设有一轴向孔道，所述连接螺杆3与所述步进电机4相互连接，且所述步进电机4与所述连接螺杆3通过设置于所述轴向孔道内的一平键8进行连接。所述连接螺杆3上还设置有一密封圈9，用于防止液压油进入所述螺杆腔15步进电机4一侧。所述步进电机4与一控制单元相连，接收控制信号，并根据所述控制信号进行调节转速与旋转角度。同时由于所述步进电机4与所述连接螺杆3相连，所述连接螺杆3将旋转运动转化为直线运动传递给所述泄压阀芯2，从而使所述泄压阀芯2进行轴向运动。

结合图2b所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中II部的局部放大图，如图中所示，所述阀体1内壁与所述泄压阀芯2的顶部21形成密封间隙a。本实施例中，所述密封间隙a间隙径向宽度只有0.01mm，且具有较大长度，因此具有良好的密封效果。所述泄压阀芯2的另一端处形成的密封间隙优选与所述密封间隙a间隙径向宽度相等，但不局限于此。

结合图2c所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一图1中III部的局部放大图，如图所示，所述回油口6与所述阶梯轴形内凹结构17间的最小间隙为泄压间隙b，所述泄压阀芯2的柱形设计加大了所述泄压阀芯2的移动行程及间隙长度，形成间隙密封。所述泄压阀芯2的轴向运动使所述泄压间隙b长度及径向宽度发生改变，从而改变泄压速度，所述泄压间隙b长度越长保压效果越好。所述泄压阀芯的柱形设计使得加工更加简单，也增加了所述密封间隙a和所述泄压间隙b的长度，使泄压阀芯2流量控制的变大，分辨率高，性能可靠，同时采用间隙式泄压流量小无噪音。

本发明间隙式超高压泄压阀工作原理及过程如下：

参阅图3所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一保压状态下的结构剖视图。如图中所示，当对超高进口5进行保压时，所述步进电机4旋转带动所述连接螺杆3转动并使其向所述阀芯腔14一端运动，至所述阀芯腔14 与所述螺杆腔15交界处，此时所述超高压进口5与所述阶梯轴形内凹结构部分对齐。所述高压油从超高压进口5进入，通过所述阶梯形间隙向阀体1内部涌入，通过一定长度的密封间隙a和泄压间隙b达到保压效果。本实施例中，保压状态下，所述密封间隙a与所述泄压间隙b的径向宽度为0.01mm，既能保证所述泄压阀芯2在所述阀芯腔14内自由移动，又能起到良好的保压效果。

参阅图4a所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一慢泄压状态下的结构剖视图，结合图4b所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一慢泄压状态下泄压间隙b处的结构示意图。如图中所示，当对超高压进口5进行慢泄压时，所述步进电机4带动所述连接螺杆3向右作直线运动，所述连接螺杆3带动泄压阀芯2向右移动，使所述泄压间隙b长度减少，所述步进电机4慢慢转动，直到所述泄压间隙b长度减少到一定程度开始进行慢泄压,可根据实际生产产品的工艺要求对所述泄压间隙b的径向宽度与长度进行调整，从而调节泄压速度。

参阅图5a所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一快泄压状态下的结构剖视图，结合图5b所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例一快泄压状态下泄压间隙b处的结构示意图。如图中所示，当对超高压进口5进行快泄压时，所述步进电机4旋转，继续带动所述连接螺杆3旋转，使得所述泄压阀芯2向所述螺杆腔15一端运动，所述泄压间隙b逐渐变大，加快了超高压进口5的泄压速度，从而进行超高压进口5的快泄压，具体快泄压速度可根据实际生产产品工艺要求做相应调整。

本发明使用柱形的泄压阀芯2，所述泄压阀芯3与阀体1内壁形成间隙，同时所述泄压阀芯2的柱状设计加大了泄压阀芯2的移动行程，以及间隙长度，使得泄压阀芯2与阀体1内壁之间形成间隙密封，并通过控制所述泄压间隙b的长度以及阀体1内壁和泄压阀芯2相对位置配合间隙来控制泄压速度，使得所述泄压阀芯2流量控制的范围变大，分辨率高，加工也简单，无硬性密封，性能可靠，并采用间隙式泄压流量小无噪音。同时在所述泄压阀芯2上设置所述阶梯轴形内凹结构17段不但使高压油可以从阶梯型间隙中进 入阀体1内，通时可以通过改变间隙大小来改变泄压速度。另外现有技术的泄压阀在保压工况下，锥阀芯靠与阀口的硬接触实现密封，加工难度大，在长期使用下，密封线会逐渐变粗进而失效，保压可靠性差。本发明的泄压阀芯2结构简单易于加工，保压时，所述密封间隙a和所述泄压间隙b间隙小长度长，可防止油泄漏，达到密封效果从而达到保压效果，且不是通过硬接触实现密封，长期使用也不会失效。同时本发明采用所述连接螺杆3分别连接所述步进电机与所述泄压阀芯2，将所述步进电机的旋转运动转化为泄压阀芯2的直线运动，所述步进电机与一控制单元相连，接收控制信号，根据该信号控制泄压速度，实现数字化的控制泄压速度。

实施例二

参阅图6a所示，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例二的结构剖视图，结合图6b，为本发明间隙式超高压泄压阀实施例二图6a中IV部的局部放大图。如图中所示，本实施例基本结构与上述实施例一相同，其不同之处在于，所述的阶梯形内凹结构其径向间隙大小变化与实施例一相反，即所述泄压阀芯2与所述连接螺杆3相连接端向另一端方向上，所述的阶梯轴形内凹结构直径逐渐增大，所述泄压阀芯与所述轴向通道内壁的环形径向间隙逐渐减小。所述第二空隙依然存在且仍具有平缓所述走油通道各处油压的作用。

所述的超高压进口5和所述的回油口6与所述的阀芯腔14径向连通，且所述超高压进口5比所述回油口6更接近所述螺杆腔15位置。

本实施例的工作原理及过程如下：

当需要保压时，所述控制单元传递信号并控制所述步进电机4旋转一定角度和时间，带动所述连接螺杆3旋转的同时带着所述泄压阀芯2向远离所述阀芯腔密封装置10方向运动，此时，所述回油口6距离所述阶梯段距离较大，且所述泄压阀芯2其余部分与所述阀芯腔14之间的径向缝隙仅为0.01mm，与液压油相互形成液密封，密封效果较好，实现高压密封的效果,在保证所述泄压阀芯2能够自由轴向运动的基础下，所述的径向缝隙越小，密封效果越好。

当需要慢泄压时，所述步进电机4旋转带动所述连接螺杆3以及所述泄 压阀芯2向接近所述阀芯腔密封装置10方向运动，当所述回油口6距离所述阶梯段距离较小时，液压油能够缓慢从缝隙中流出，实现慢泄压效果。

当需要快泄压时，所述步进电机4继续转动带动所述连接螺杆以及所述泄压阀芯2向所述阀芯腔密封装置10方向运动，当所述回油口6位于所述阶梯形内凹结构处时，快泄压阶段开始，所述液压油能够大量且快速的从所述超高压进口5进入所述阀芯腔14，并从所述回油口6流出，实现快速泄压的效果，且所述回油口6处于的所述阶梯形内凹结构处的环形径向间隙越大，泄压速度越快。实现快泄压速度可调节的效果，本实施例中，所述阶梯段的阶梯有四段，但不局限于此。

值得指出的是，所述的超高压进口5和所述的回油口6与所述的阀芯腔14也可以是斜向连通，本实施例中，所述的回油口6也可存在多个，其均与所述的走油通道以及所述的轴向通道相通，用于对流出所述的液压油。

所述的阶梯轴形内凹结构也可以是一种斜坡形状，其斜度不定，在所述泄压过程中也能起到相应需求的慢泄压与快泄压需求。本发明特予以指出，这属于参阅本发明后存在的技术启示。

本发明使用柱形的泄压阀芯2，所述泄压阀芯3与阀体1内壁形成间隙，同时所述泄压阀芯2的柱状设计加大了泄压阀芯2的移动行程，以及间隙长度，使得泄压阀芯2与阀体1内壁之间形成间隙密封，并通过控制所述泄压间隙b的长度以及阀体1内壁和泄压阀芯2相对位置配合间隙来控制泄压速度，使得所述泄压阀芯2流量控制的范围变大，分辨率高，加工也简单，无硬性密封，性能可靠，并采用间隙式泄压流量小无噪音。同时并在所述泄压阀芯2上设置所述阶梯轴形内凹结构17段不但使高压油可以从阶梯型间隙中进入阀体1内，通时可以通过改变间隙大小来改变泄压速度。保压时，所述密封间隙a和所述泄压间隙b间隙小长度长，可防止油泄漏，从而达到保压效果。同时本发明采用所述连接螺杆3分别连接所述步进电机与所述泄压阀芯2，将所述步进电机4的旋转运动转化为泄压阀芯2的直线运动，所述步进电机4与一控制单元相连，接收控制信号，根据该信号控制泄压速度，实现数字化的控制泄压速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种间隙式超高压泄压阀，其特征在于，包括：

一阀体，其内部设置有两端贯通的一轴向通道，以及与所述轴向通道相连通的一超高压进口和一回油口，液压油从所述超高压进口流入所述阀体，并从所述回油口中流出；

一泄压阀芯，其主体为一柱体结构，中部呈一阶梯轴形内凹结构，所述泄压阀芯位于所述轴向通道内，所述泄压阀芯两侧与所述轴向通道内壁间形成密封间隙，所述密封间隙与所述液压油相结合形成液密封，所述泄压阀芯在所述轴向通道内进行轴向运动，改变所述阶梯轴形内凹结构与所述超高压进口以及所述回油口的相对距离，以进行保压或泄压以及泄压速度的调节；

一驱动装置，其与所述泄压阀芯相连，用于精确控制所述泄压阀芯的轴向运动。

2.如权利要求1所述间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的驱动装置包括一步进电机和一连接螺杆，所述连接螺杆两端分别与所述泄压阀芯和所述步进电机相连，其外部设置有外螺纹，并与所述轴向通道内壁相活动连接，所述步进电机通过所述连接螺杆带动所述泄压阀芯进行轴向运动。

3.如权利要求2所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的泄压阀芯与所述的连接螺杆相连接端向另一端方向上，所述的阶梯轴形内凹结构直径逐渐减小，所述泄压阀芯与所述轴向通道内壁间的环形径向间隙逐渐增大。

4.如权利要求2所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的泄压阀芯与所述的连接螺杆相连接端向另一端方向上，所述的阶梯轴形内凹结构直径逐渐增大，所述泄压阀芯与所述轴向通道内壁间的环形径向间隙逐渐减小。

5.如权利要求2-4中任一所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的回油口与所述的阶梯轴形内凹结构间的最小间隙为泄压间隙，所述泄压阀芯的轴向运动改变所述泄压间隙的长度及径向宽度，所述泄压间隙长度及径向宽度的改变用于调节泄压速度。

6.如权利要求5所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的轴向通道包括一阀芯腔和一螺杆腔，所述阀芯腔内安置所述泄压阀芯，所述螺杆腔内安置所述连接螺杆，且所述阀芯腔与所述螺杆腔位于同一轴线上；所述的超高压进口和所述的回油口与所述阀芯腔径向连通。

7.如权利要求6所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的阀芯腔与所述阀体外部连通的一端设置有一阀芯腔密封装置，对所述轴向通道一端进行密封。

8.如权利要求7所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的阀体内部设置有多条相互连通的走油通道，所述走油通道与所述的回油口及所述的轴向通道相连通。

9.如权利要求8所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的走油通道在所述阀芯腔靠近所述阀芯腔密封装置一端设有第一油口，所述走油通道在所述阀芯腔与所述螺杆腔交界处设有第二油口，用于所述泄压阀芯轴向运动时允许液压油流动保持液压平衡。

10.如权利要求5所述的间隙式超高压泄压阀，其特征在于，所述的泄压阀芯两端与所述轴向通道内壁间的间隙距离为不大于0.01mm。