CN105626613A - 一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于一种恒速阀，涉及一种高压煤油恒速液动机用单级恒速阀，具体涉及一种高压煤油驱动恒速液动机用高可靠集成化大流量单级恒速阀。该装置包括阀壳体、节流阀、补偿阀，节流阀固定于阀壳体内部腔体中；补偿阀固定于阀壳体内部腔体；阀壳体中节流阀所在腔体出口连通于补偿阀所述腔体的入口；阀壳体中有阻尼孔连通节流阀所在腔体入口与补偿阀所在腔体。该装置结构简单、可靠性高、加工成本低、易于装调、集成度高、稳态转速差固定可控、易于操作。

Description

一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀

技术领域

本发明涉及一种高压煤油恒速液动机用单级恒速阀，具体涉及一种高压煤油驱动恒速液动机用高可靠集成化大流量单级恒速阀。

背景技术

高压煤油恒速液动机是液氧煤油发动机运载火箭伺服机构中的动力元件。液氧煤油发动机以液氧和煤油为燃料，具备无毒、无污染、高性价比和使用维护方便等优点，是目前世界上的一种主流运载火箭发动机。相应地，摇摆液氧煤油发动机的伺服机构也是必备箭上设备。而高压煤油恒速液动机正是通过引流液氧煤油发动机的高压煤油做功，以较为稳定的转速为伺服机构提供可靠动力的元件，由它输出的动力用于驱动伺服机构的液压泵，为伺服机构提供动作所需的稳定可靠的高压油液。

伺服机构的平稳运行依赖于液压泵输出流量的稳定，液压泵要稳定可靠地输出高压油液，首先要保证其转速的稳定，因此恒速性能是伺服机构对高压煤油恒速液动机提出的关键性能指标。

高压煤油恒速液动机由液动机本体、恒速阀及相关辅件组成。液动机本体是一个定排量平面配流式轴向柱塞马达；恒速阀通过控制流入液动机本体的高压煤油的流量，使液动机实现恒速。

目前，高压大流量煤油驱动的20kW级恒速煤油液动机上使用的恒速阀是两级恒速阀，可以实现大功率煤油液动机恒速控制，但结构复杂，加工成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种满足高可靠性需求的高压煤油恒速液动机单级恒速阀，该单级恒速阀能够简便、可靠地控制流入高压煤油恒速液动机的煤油的流量。

为解决上述技术问题，本发明一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，该装置包括阀壳体、节流阀、补偿阀，所述节流阀固定于阀壳体内部腔体中，补偿阀固定于阀壳体内部腔体；阀壳体中所述节流阀所在腔体与补偿阀所在腔体通过阻尼孔连通。

所述的节流阀所在腔体与补偿阀所在腔体相互垂直，或者节流阀所在腔体与补偿阀所在腔体相互平行。

所述的节流阀包括弹簧座I、弹簧I、节流阀芯、调节螺钉、螺套，所述弹簧座I位于节流阀所在腔体入口A处，所述弹簧I一端与弹簧座接触，弹簧I另一端套在节流阀芯一端外；节流阀芯的另一端与调节螺钉连接；螺套位于阀壳体与调节螺钉之间。

所述的调节螺钉与螺套通过锁紧螺母锁紧。

所述的节流阀还包括卡座、导向销、防转销，卡座套在顶紧调节螺钉的端部外，节流阀芯和卡座通过的导向销轴向固定，卡座通过防转销与阀壳体周向固定。

所述的补偿阀包括第一堵塞、第二堵塞、弹簧座、弹簧II、阀芯、阀套，弹簧座II的一端安装在第一堵塞内，弹簧II的一端安装在弹簧座II上，弹簧II的另一端顶紧阀芯的一侧，阀芯套在阀套一端内，阀芯的另一侧通过第二堵塞限位，阀套的另一端与第二堵塞顶紧；第二堵塞与阀芯之间组成的腔体F。

所述的阀套的一端将挡环顶紧在阀壳体25中，阀套的另一端被第二堵塞顶紧。

所述的阀套与阀芯之间设有挡环。

所述的第一堵塞、第二堵塞、阀套与阀壳体之间均设周向有密封圈。

所述的阻尼孔的一侧与补偿阀的第二堵塞与阀芯所组成的腔体F连通，阻尼孔的另一侧与节流阀入口A连通。

本发明的有益技术效果在于：

(1)结构简单。相比两级恒速阀“导阀+主阀”的结构形式，单级恒速阀“节流阀+补偿阀”结构更加简单。

(2)高可靠性、低加工成本。两级恒速阀导阀和主阀加工精度要求高，且导阀易受油液污染影响而失效，相比之下，单级恒速阀加工成本低，且对油液污染的耐受能力更强，可靠性更高。

(3)易于装调。单级恒速阀状态参数较少，仅通过调节节流阀开度即可实现液动机恒速点转速的设定，液动机的稳定性、快速性和调节的准确性由控制机加件的尺寸公差予以保证，降低装调难度，提高一次装调合格率。

(4)高的集成度。沿用两级恒速阀集成化设计思想，液动机的分油盘与恒速阀壳体采用集成化设计，将液动机内部的复杂油路也集成在恒速阀中。

(5)固定、可控的稳态转速差。单级恒速阀对液动机流量的控制属于开环控制，与采用闭环控制的两级恒速阀相比，随着液动机负载的变化液动机的转速存在稳态误差，但可以通过恒速阀的参数匹配控制在允许的转速误差范围内。

(6)通过对调节螺钉的调节即可实现对应节流阀开度的调节，易于操作。

(7)导向销的使用，消除节流阀芯绕轴线旋转的自由度，保证通过调节螺钉调节阀开口时节流阀芯仅沿轴向运动。

(8)补偿阀的堵塞、阀套周向均有密封圈，将补偿阀分为不同腔体，实现节流孔连通的腔体和节流阀流入的腔体相互密闭。

附图说明

图1为本发明所提供的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀的工作原理示意图；

图2为本发明所提供的一种两阀交叉布置的用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀的主视图；

图3为本发明所提供的一种两阀交叉布置的用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀的左视图；

图4为图3的A-A向结构示意图；

图5为图2的B-B向结构示意图；

图6为本发明所提供的一种两阀平行布置的用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀的主视图；

图7为本发明所提供的一种两阀平行布置的用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀的左视图；

图8为图6的A-A向结构示意图；

图9为图7的B-B向结构示意图。

图中：1为节流阀；2为补偿阀；3为阻尼孔；4为液动机；5为超越离合器；6为负载；7为调节螺钉；8为锁紧螺母；9为螺套；10为卡座；11为导向销；12为节流阀芯；13为弹簧I；14为弹簧座I；16为弹簧座II；17为弹簧II；18为挡环；19为阀芯；20为阀套；21为第一堵塞；22为密封堵；23为小螺堵；24为防转销；25为阀壳体，26为第二堵塞。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀包括阀壳体25、固定于阀壳体25内部腔体的节流阀1、固定于阀壳体25内部腔体的补偿阀2、连接节流阀1所在腔体与补偿阀2所在腔体的阻尼孔3，补偿阀2的一侧与节流阀1的出口P连接，补偿阀2的另一侧通过一个阻尼孔3与节流阀1的入口H连接。阀壳体25的补偿阀2所在腔体有节流孔L，该节流孔L与阀壳体25外部的液动机连接。采用节流阀1在前补偿阀2在后的配置方式，节流阀1用于设定被控流量的大小，补偿阀2用于补偿液动机负载变化造成的压力变化。阻尼孔3布置于节流阀1的前端和补偿阀2的无弹簧一侧，用于提高补偿阀2的阀芯运动的稳定性，消除高压油液高频压力脉动对补偿阀2的阀芯的干扰。

阀壳体25内设有用于安装节流阀1的腔体、有用于安装补偿阀2的腔体、用于连接液动机4的接口，连接液动机4的接口一侧的U形孔C与补偿阀2所在腔体的节流孔L连通，高压油通过该U形孔C流入液动机4，连接液动机4的接口的另一侧有U形槽D，高压油从该U形槽流出液动机4，流入到阀壳体25，后经过阀壳体流25出，流出到阀壳体25连接的油箱；节流阀1腔体出口P与补偿阀2腔体入口Q连通；节流阀1腔体入口H为高压油的接口；阀壳体25内部有阻尼孔3，阻尼孔3的一侧与节流阀1的腔体的入口连通，阻尼孔3的另一侧与补偿阀2连通。

补偿阀2有弹簧的一侧为入口，补偿阀2的节流孔L位于阀套20外侧的腔体，该节流孔与高压油流入液动机4的U形孔C连通；弹簧II17所在位置的腔体与节流阀1出口连通。

具体实施例一

图2、3、4、5为本发明所提供的两阀交叉布置结构的一种应用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀示意图，在此实施例中，节流阀1所在腔体与补偿阀2所在腔体相互垂直。节流阀1和补偿阀2均位于阀壳体25内。

如图4所示，节流阀1包括调节螺钉7、锁紧螺母8、螺套9、卡座10、导向销11、节流阀芯12、弹簧I13、弹簧座I14、防转销24、。节流阀1安装在阀壳体25内。弹簧座I14通过螺纹固定在阀壳体25内靠近节流阀1入口H一端。弹簧I13的一端位于弹簧座I14内，且弹簧I13套在弹簧座I14外，弹簧I13的另一端套在节流阀芯12的一端外，节流阀芯12的另一端与顶紧调节螺钉7的一端接触。顶紧调节螺钉7的端部外套有卡座10，导向销11插在节流阀芯12、卡座10的光孔内。调节调节螺钉7中部外套有螺套9、且两者通过螺纹连接固定连接，调节螺钉7和螺套9由锁紧螺母8锁紧螺。螺套9嵌套在阀壳体25上远离节流阀1入口H的一端内，且两者通过螺纹固定连接。卡座10被螺套9顶紧在阀壳体25上，卡座10通过防转销24进行周向固定，节流阀芯12上的光孔套在导向销11上，用以消除节流阀芯12绕轴线旋转的自由度，保证通过调节螺钉7调节阀开口时节流阀芯12仅沿轴向运动。在弹簧I13的作用下，节流阀芯12的另一侧顶紧调节螺钉7，通过调节螺钉7可以对节流阀芯12的位置(对应节流阀开度)进行调节。

如图5所示，补偿阀2包括第一堵塞21、弹簧座II16、弹簧II17、挡环18、阀芯19、阀套20和第二堵塞26。第一堵塞21嵌在阀壳体25的端部、且两者之间通过螺纹连接固定连接，弹簧座II16的一端安装在第一堵塞21内。弹簧II17的一端安装在弹簧座II16上，且弹簧II17套在弹簧座II16外，弹簧II17的另一端顶紧阀芯19的一侧，阀芯19套在阀套20中、且两者通过螺纹连接固定连接，阀芯19的另一侧通过第二堵塞26限位。阀套20的一端将挡环18顶紧在阀壳体25中，阀套20的另一端被第二堵塞26顶紧，第二堵塞26与阀壳体25之间通过螺纹固定连接。第一堵塞21、第二堵塞26、阀套20与阀壳体25之间均设有密封圈；节流孔L位于阀套20外侧的腔体，节流孔L与高压油流入液动机的U形孔C的连通；弹簧II17所在位置的腔体Q与节流阀1出口P连通。

阻尼孔3被密封堵22顶紧在阀壳体25中，密封堵22的另一端被小螺堵23顶紧，小螺堵23通过螺纹固定连接阀壳体25内。阻尼孔3左侧油路E连接到补偿阀2的第二堵塞26与阀芯19所组成的腔体F，阻尼孔3左侧油路E通过密封堵22密封。阻尼孔3右侧油路G连接到节流阀1的入口H，阻尼孔3右侧油路G通过密封堵22密封。

具体实施例二

图6、7、8、9为本发明所提供的两阀平行布置结构的一种应用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀示意图，在此实施例中，节流阀1所在腔体与补偿阀2所在腔体相互平行。节流阀1和补偿阀2均位于阀壳体25内。

如图8所示，节流阀1包括调节螺钉7、锁紧螺母8、螺套9、卡座10、导向销11、节流阀芯12、弹簧I13、弹簧座I14、防转销24、。节流阀1安装在阀壳体25内。弹簧座I14通过螺纹固定在阀壳体25内靠近节流阀1入口H一端。弹簧I13的一端位于弹簧座I14内，弹簧I13套在弹簧座I14上，弹簧I13的另一端套在节流阀芯12的一端外，节流阀芯12的另一端与顶紧调节螺钉7的一端接触。顶紧调节螺钉7的端部外套有卡座10，导向销11插在节流阀芯12、卡座10的光孔内。调节调节螺钉7中部外套有螺套9、且两者通过螺纹连接固定连接，调节螺钉7和螺套9由锁紧螺母8锁紧螺。螺套9嵌套在阀壳体25上远离节流阀1入口H的一端内，且两者通过螺纹固定连接。卡座10被螺套9顶紧在阀壳体25上，并通过防转销24进行周向固定，节流阀芯12上的光孔套在导向销11上，用以消除节流阀芯12绕轴线旋转的自由度，保证通过调节螺钉7调节阀开口时节流阀芯12仅沿轴向运动。在弹簧I13的作用下，节流阀芯12的另一侧顶紧调节螺钉7，通过调节螺钉7可以对节流阀芯12的位置(对应节流阀开度)进行调节。

如图8所示，补偿阀2包括第一堵塞21、弹簧座II16、弹簧II17、挡环18、阀芯19、阀套20和第二堵塞26。第一的堵塞21嵌在阀壳体25的端部、且两者之间通过螺纹连接固定连接，弹簧座II16的一端安装在第一堵塞21内。弹簧II17的一端安装在弹簧座II16上，且弹簧II17套在弹簧座II16外，弹簧II17的另一端顶紧阀芯19的一侧，阀芯19套在阀套20中、且两者通过螺纹连接固定连接，阀芯19的另一侧通过第二堵塞26限位。阀套20的一端将挡环18顶紧在阀壳体25中，阀套20的另一端被第二堵塞26顶紧，第二堵塞26与阀壳体25之间通过螺纹固定连接。第一堵塞21、第二堵塞26、阀套20与阀壳体25之间均设有密封圈；节流孔L位于阀套20外侧的腔体，节流孔L与高压油流入液动机的U形孔的连通；弹簧II17所在位置的腔体与节流阀1出口H连通。

如图9所示为阻尼孔3的安装结构。阻尼孔3设置在阀壳体25中，阻尼孔3的一侧与节流阀1的入口H连通，阻尼孔3的另一侧接到补偿阀阀芯19的无弹簧一侧。

如图1至图9所示，工作时，将盛有高压油的油箱出口连接到节流阀1入口H，液动机4与阀壳体25的C孔连接。高压油首先经过节流阀1流入补偿阀2入口腔体Q，同时高压油通过阻尼孔3流入补偿阀2的第二堵塞26与阀芯19所组成的腔体F，两个腔体内的液压油的压力平衡后，经过补偿阀2的入口腔体Q流入液动机4并做功。液动机4通过超越离合器5驱动负载6旋转，而后又通过液动机4经过阀壳体25的D孔流入到油箱中，当负载6变化时，补偿阀2的腔体的平衡打破，弹簧II17长度发生变化，节流孔L的开度随之实时改变，自动适应液动机负载6的变化。补偿阀2的弹簧压力用于设定节流阀1的工作压降，使其保持基本恒定，以抵消负载6变化对恒速阀流量的影响。

Claims (10)

1.一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：该装置包括阀壳体(25)、节流阀(1)、补偿阀(2)，所述节流阀(1)固定于阀壳体(25)内部腔体中，补偿阀(2)固定于阀壳体(25)内部腔体；阀壳体(25)中所述节流阀(1)所在腔体与补偿阀(2)所在腔体通过阻尼孔(3)连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的节流阀(1)所在腔体与补偿阀(2)所在腔体相互垂直，或者节流阀(1)所在腔体与补偿阀(2)所在腔体相互平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的节流阀(1)包括弹簧座I(14)、弹簧I(13)、节流阀芯(12)、调节螺钉(7)、螺套(9)，所述弹簧座I(14)位于节流阀(1)所在腔体入口A处，所述弹簧I(13)一端与弹簧座I(14)接触，弹簧I(13)另一端套在节流阀芯(12)一端外；节流阀芯(12)的另一端与调节螺钉(7)连接；螺套(9)位于阀壳体(25)与调节螺钉(7)之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的调节螺钉(7)与螺套(9)通过锁紧螺母(8)锁紧。

5.根据权利要求4所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的节流阀(1)还包括卡座(10)、导向销(11)、防转销(24)，卡座(10)套在顶紧调节螺钉(7)的端部外，节流阀芯(12)和卡座(10)通过的导向销(11)轴向固定，卡座(10)通过防转销(24)与阀壳体(25)周向固定。

6.根据权利要求5所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的补偿阀(2)包括第一堵塞(21)、第二堵塞(26)、弹簧座II(16)、弹簧(17)、阀芯(19)、阀套(20)，弹簧座II(16)的一端安装在第一堵塞(21)内，弹簧II(17)的一端安装在弹簧座II(16)上，弹簧II(17)的另一端顶紧阀芯(19)的一侧，阀芯(19)套在阀套(20)一端内，阀芯(19)的另一侧通过第二堵塞(26)限位，阀套(20)的另一端与第二堵塞(26)顶紧；第二堵塞(26)与阀芯(19)之间组成的腔体F。

7.根据权利要求6所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的阀套(20)的一端将挡环(18)顶紧在阀壳体25中，阀套(20)的另一端被第二堵塞(26)顶紧。

8.根据权利要求7所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的阀套(20)与阀芯(19)之间设有挡环(18)。

9.根据权利要求8所述的一种应用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的第一堵塞(21)、第二堵塞(26)、阀套(20)与阀壳体(25)之间均设周向有密封圈。

10.根据权利要求9所述的一种用于高压煤油恒速液动机的单级恒速阀，其特征在于：所述的阻尼孔(3)的一侧与补偿阀(2)的第二堵塞(26)与阀芯(19)所组成的腔体F连通，阻尼孔(3)的另一侧与节流阀(1)入口A连通。