CN105626936B - 一种超高压抗污染型水液压电液开关阀 - Google Patents

Abstract

一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，它包括阀体（1）、应急推杆（4）、底座（5）、阀座（9）、主阀芯（11）、主弹簧（12）、阻尼环（13）、控制阀板（14）、先导阀体（15）和阀门启闭装置，阀门启闭装置包括右先导阀座（6）、右推杆（7）、力矩杠杆（8）、左先导阀座（16）、先导阀弹簧（17）、左推杆（18）、阀套、陶瓷球阀芯（20）和电磁铁（22），本发明的技术效果体现在：电磁阀结构形式，避免了电动阀反应迟缓、系统控制复杂的突出问题，同时设置力矩杠杆，将电磁力放大，以适应超高压的工况，提高了阀开启的可靠性。

Description

一种超高压抗污染型水液压电液开关阀

技术领域

一种超高压抗污染型水液压电液开关阀

背景技术

在水液压传动与控制系统中，一般把系统压力大于31.5MPa的水液压系统称为超高压系统。超高压水液压系统主要应用于水射流切割及清洗、深海探测工程、煤炭机械等领域。由于水与矿物油相比，在理化特性方面有着较大的差别，如水的粘度较小，粘阻系数小，增加了密封、润滑的难度，目前市面上的水液压元件压力等级主要集中小于21MPa在中压和中高压。

在超高压工况下，元器件设计对动作和密封可靠性、抗污染能力有着更高的要求。一般中高压直动式和液力阻尼式电磁阀在超高压工况下，动作和密封可靠性不高，目前应用于超高压水液压系统的开关阀主要以电动球阀为主，电动球阀存在反应过迟缓，不能自复位关闭、开启时间过长和需要多路电信号控制等缺点，严重限制了超高压系统的应用。

发明内容

本发明针对目前现有技术存在的不足，而提供一种超高压抗污染型水液压电液开关阀。

本发明包括阀体、应急推杆、底座、阀座、主阀芯、主弹簧、阻尼环、控制阀板、先导阀体和阀门启闭装置，阀体开有进水通道、压力水腔室和出水通道，且进水通道与压力水腔室相通，控制阀板开有进水通道、压力水通道和出水通道，先导阀体上设有进水通道、压力水通道、出水通道、左安装孔、右安装孔、和水流腔室，底座安装在阀体底部，阀座开有过流孔，阀座的一端安装在底座上，主阀芯将压力水腔室分为上腔室和下腔室，主阀芯的一端抵在阀座的另一端，阻尼环开有阻尼环过流孔，阻尼环套在主阀芯的另一端，主弹簧位于上腔室内，并分别抵在阻尼环的下表面和主阀芯上，先导阀体通过控制阀板安装在阀体上，先导阀体上的进水通道、阀板上的进水通道与阀体上的进水通道之间形成进水水流通道，先导阀体上的出水通道、阀板上的出水通道与阀体上的出水通道之间形成出水水流通道，先导阀体上的压力水通道、阀板上的压力水通道与压力水腔室之间形成压力水通道，阀门启闭装置包括右先导阀座、右推杆、力矩杠杆、左先导阀座、先导阀弹簧、左推杆、阀套、陶瓷球阀芯和电磁铁，阀套上开有一组孔，阀套位于先导阀体内的水流腔室内，进水水流通道、出水水流通道和压力水通道通过阀套上的一组孔与先导阀体上的水流腔室相通，右先导阀座安装在先导阀体上的右安装孔内，右推杆安装在右先导阀座内，左先导阀座安装在先导阀体上的左安装孔内，左推杆的一端上设有环形凸台，左推杆的一端安装在左先导阀座内，先导阀弹簧的两端分别抵在左先导阀座内和左推杆一端上环形凸台的一侧，右推杆的一端和左推杆的另一端位于阀套内，阀套内设有移动槽，陶瓷球阀芯位于阀套的移动槽内，且右推杆的一端和左推杆的另一端抵在陶瓷球阀芯的对称位置，电磁铁和力矩杠杆安装在先导阀体上，且电磁铁通过力矩杠杆与右推杆的另一端传动相连。

所述阀套包括A阀套和B阀套，A阀套上设有进水水流通道进水口，B阀套上设有出水水流通道出水口和压力水通道出水口，进水水流通道与A阀套上的进水水流通道进水口相通，B阀套上的出水水流通道出水口和压力水通道出水口分别与出水水流通道和压力水通道相通。

所述阀套的移动槽为两端是圆台形的移动槽，移动槽位于压力水通道上方。

所述应急推杆安装在先导阀体上，并与力矩杠杆之间传动相连。

所述的主阀芯与阻尼环为间隙配合。

主阀芯与阀座形成的主阀口为锥阀密封结构，主阀芯与先导阀体为间隙配合，主阀芯与先导阀体配合处安装有动密封件，阀座与先导阀体上下配合角位置均安装有静密封件。

所述的阻尼环为工程塑料PEEK或TX材料。

主阀芯与阀座材料为硬-硬配对材料，其中主阀芯和阀座材料均为经过超低温渗氮处理的奥氏体不锈钢材料，主阀芯与阀座接触形成密封面的锥面经过精磨加工。

本发明的技术效果体现在：

1、电磁阀结构形式，避免了电动阀反应迟缓、系统控制复杂的突出问题，同时设置力矩杠杆，将电磁力放大，以适应超高压的工况。

2、采用无阻尼先导式结构，主阀芯动作靠差压液动力推动，较以电磁力或弹簧力直接驱动阀芯动作和密封的直动式结构可靠；较液力阻尼先导式结构抗污染能力和可靠性大大的提高，适用于超高压工况。

3、设有与主阀芯相互作用的阻尼环，以机械阻尼补偿非液力阻尼的造成主阀工作不稳定的缺点，提高阀工作的稳定性。

4、主阀芯密封和出水水流通道密封均为差压液力动力密封，压力越高效果越好，密封可靠，主弹簧设计简单；密封材料采用硬—硬的配对，以适应超高压的工况，实现阀密封的零泄漏。

5、设置直应急推杆，在电磁铁动作失效的情况下，直接开阀，提高了阀开启的可靠性。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1局部放大示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明包括阀体1、应急推杆4、底座5、阀座9、主阀芯11、主弹簧12、阻尼环13、控制阀板14、先导阀体15和阀门启闭装置，阀体1开有进水通道、压力水腔室和出水通道，且进水通道与压力水腔室相通，控制阀板14开有进水通道、压力水通道和出水通道，先导阀体15上设有进水通道、压力水通道、出水通道、左安装孔、右安装孔、和水流腔室，底座5安装在阀体1底部，阀座9开有过流孔，阀座9的一端安装在底座5上，主阀芯11将压力水腔室分为上腔室1-4和下腔室1-3，主阀芯11的一端抵在阀座9的另一端，阻尼环13开有阻尼环过流孔13-1，阻尼环13套在主阀芯11的另一端，主弹簧12位于上腔室1-4内，并分别抵在阻尼环13的下表面和主阀芯11上，先导阀体15通过控制阀板14安装在阀体1上，先导阀体15上的进水通道、阀板14上的进水通道与阀体1上的进水通道之间形成进水水流通道1-1，先导阀体15上的出水通道、阀板14上的出水通道与阀体1上的出水通道之间形成出水水流通道1-2，先导阀体15上的压力水通道、阀板14上的压力水通道与压力水腔室之间形成压力水通道14-2，阀门启闭装置包括右先导阀座6、右推杆7、力矩杠杆8、左先导阀座16、先导阀弹簧17、左推杆18、阀套、陶瓷球阀芯20和电磁铁22，阀套上开有一组孔，阀套位于先导阀体15内的水流腔室内，进水水流通道1-1、出水水流通道1-2和压力水通道14-2通过阀套上的一组孔与先导阀体15上的水流腔室相通，右先导阀座6安装在先导阀体15上的右安装孔内，右推杆7安装在右先导阀座6内，左先导阀座16安装在先导阀体15上的左安装孔内，左推杆18的一端上设有环形凸台，左推杆18的一端安装在左先导阀座16内，先导阀弹簧17的两端分别抵在左先导阀座16内和左推杆一端18上环形凸台的一侧，右推杆7的一端和左推杆18的另一端位于阀套内，阀套内设有移动槽，陶瓷球阀芯20位于阀套的移动槽内，且右推杆7的一端和左推杆18的另一端抵在陶瓷球阀芯20的对称位置，电磁铁22和力矩杠杆8安装在先导阀体15上，且电磁铁22通过力矩杠杆8与右推杆7的另一端传动相连。

所述阀套包括A阀套19和B阀套21，A阀套上设有进水水流通道进水口，B阀套上设有出水水流通道出水口和压力水通道出水口，进水水流通道1-1与A阀套上的进水水流通道进水口相通，B阀套上的出水水流通道出水口和压力水通道出水口分别与出水水流通道1-2和压力水通道14-2相通。

所述阀套的移动槽为两端是圆台形的移动槽，移动槽位于压力水通道14-2上方。

所述应急推杆4安装在先导阀体15上，并与力矩杠杆8之间传动相连。

所述的主阀芯11与阻尼环13为间隙配合。

主阀芯11与阀座9形成的主阀口为锥阀密封结构，主阀芯11与先导阀体15为间隙配合，主阀芯11与先导阀体15配合处安装有动密封件3，阀座9与先导阀体15上下配合角位置均安装有静密封件。

所述的阻尼环13为工程塑料PEEK或TX材料。

主阀芯11与阀座9材料为硬-硬配对材料，其中主阀芯11和阀座9材料均为经过超低温渗氮处理的奥氏体不锈钢材料，主阀芯11与阀座9接触形成密封面的锥面经过精磨加工。

本发明提供的超高压抗污染型水液压电液开关阀工作过程如下：

初始状态：电磁铁22失电，在先导阀弹簧1右推杆7的作用下，带动陶瓷球阀芯20在移动槽内移动，此时出水水流通道1-2关闭，压力水通道14-2打开，主阀芯11不动作，水处于静止状态，

工作状态：电磁铁22得电或手动打开应急推杆4，通过力矩杠杆8放大的电磁力或手动推力推动右推杆7，并带动陶瓷球阀芯20向左滑动，关闭压力水通道14-2，开启出水水流通道1-2，同时高压水通过进水水流通1-1过进入压力水腔室的下腔室1-3内，在高压水液动力的作用下，主阀芯11向阻尼环13方向运动，主阀开启，此时水经过进水水流通道1-1、下腔室1-3、阀座9上的过流孔经出水水流通道1-2流出，得到控制系统关闭信号后，电磁铁22失电及应急推杆4复位，在先导阀弹簧1右推杆7弹簧力的作用下，左边推杆左推杆18带动陶瓷球阀芯陶瓷球阀芯20向关闭出水水流通道1-2，开启压力水通道14-2的方向运动，并开启压力水通道14-2，关闭出水水流通道1-2，主阀芯上腔1-4压力水通道14-2连通进水口高压侧，主阀芯11在主弹簧12的作用回位，阻断进水水流通道与阀座9之间的水流通道，高压水作用在主阀芯11上端和陶瓷球阀芯陶瓷球阀芯20的左端，形成液力密封，密封可靠，效果好。在主阀芯11前后压力差、主弹簧12和摩擦力等的共同作用下，主阀芯11动态稳定在某一位置，主阀持续开启，在开启或保持开启的过程中，即使压力水通道14-2未完全关死，在压力水通道14-2微开，出水水流通道1-2全开的共同作用下，主阀芯11上下作用仍然存在压力差，主阀能够正常开启。

工作原理：通过电磁铁22或应急推杆4推动力矩杠杆8动作，切换主阀上腔1-4连通的高低压不同位置，从而控制主阀芯11开启和关闭，实现控制阀的开关。

本发明开启时，在液动力、弹簧力和摩擦力共同作用下，主阀芯11处于某一动态平衡的位置，无液力阻尼控制，如无其他相关技术手段，主阀芯11工作时容易发生颤振，动态稳定性稍差，为提高阀工作的稳定性，设置阻尼环13，阻尼环13和主阀芯11以设定间隙配合，形成主阀芯工作时的机械阻尼，提高本发明工作的稳定性。

为适应超高压的工况，主阀芯11与阀座9形成的阀口密封为锥阀密封结构，材料为硬-硬配对材料，其中主阀芯11和阀座9材料均为经过超低温渗氮处理的奥氏体不锈钢材料；主阀芯11与阀座9接触形成密封面的锥面经过精磨加工；所述的压力水通道14-2和出水水流通道1-2均为球面阀口密封结构，密封材料配对为硬-硬配合，陶瓷球阀芯陶瓷球阀芯20为金属陶瓷材料，左阀套1阀座9及右阀套21均为经过超低温渗氮处理的奥氏体不锈钢材料。

主阀芯11采用差压控制结构，密封状态下进水口高压水经过流道作用在主阀芯11两侧面，有效作用面积为阀口密封面面积，增加了密封的可靠性，同时主弹簧12可以采用刚度较小的设计，减少了弹簧设计制造的难度；主阀芯11开启时，主阀上腔1-4连通出水口，上腔瞬间卸荷，液动力为进水口压力作用在主阀芯横截面积与密封面面积之差；主阀芯稳定时的液动力为阀口前后压差力作用在阀芯横截面上的合力，在主弹簧12刚度较小的情况下，本发明反应灵敏，可靠性高。

为提高可靠性，适应超高压工况的需要，设置力矩杠杆8，将电磁力放大，同时设置有和力矩杠杆8配合的应急推杆4，应急推杆4和力矩杠杆之间的配合为凸轮-圆柱面结构，以增加自锁性能。

主阀芯11通过动密封环在压力水腔室内移动。

各连接部位均通过密封环密封连接。

Claims (8)

1.一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于它包括阀体（1）、应急推杆（4）、底座（5）、阀座（9）、主阀芯（11）、主弹簧（12）、阻尼环（13）、控制阀板（14）、先导阀体（15）和阀门启闭装置，阀体（1）开有进水通道、压力水腔室和出水通道，且进水通道与压力水腔室相通，控制阀板（14）开有进水通道、压力水通道和出水通道，先导阀体（15）上设有进水通道、压力水通道、出水通道、左安装孔、右安装孔、和水流腔室，底座（5）安装在阀体（1）底部，阀座（9）开有过流孔，阀座（9）的一端安装在底座（5）上，主阀芯（11）将压力水腔室分为上腔室（1-4）和下腔室（1-3），主阀芯（11）的一端抵在阀座（9）的另一端，阻尼环（13）开有阻尼环过流孔（13-1），阻尼环（13）套在主阀芯（11）的另一端，主弹簧（12）位于上腔室（1-4）内，并分别抵在阻尼环（13）的下表面和主阀芯（11）上，先导阀体（15）通过控制阀板（14）安装在阀体（1）上，先导阀体（15）上的进水通道、阀板（14）上的进水通道与阀体（1）上的进水通道之间形成进水水流通道（1-1），先导阀体（15）上的出水通道、阀板（14）上的出水通道与阀体（1）上的出水通道之间形成出水水流通道（1-2），先导阀体（15）上的压力水通道、阀板（14）上的压力水通道与压力水腔室之间形成压力水通道（14-2），阀门启闭装置包括右先导阀座（6）、右推杆（7）、力矩杠杆（8）、左先导阀座（16）、先导阀弹簧（17）、左推杆（18）、阀套、陶瓷球阀芯（20）和电磁铁（22），阀套上开有一组孔，阀套位于先导阀体（15）内的水流腔室内，进水水流通道（1-1）、出水水流通道（1-2）和压力水通道（14-2）通过阀套上的一组孔与先导阀体（15）上的水流腔室相通，右先导阀座（6）安装在先导阀体（15）上的右安装孔内，右推杆（7）安装在右先导阀座（6）内，左先导阀座（16）安装在先导阀体（15）上的左安装孔内，左推杆（18）的一端上设有环形凸台，左推杆（18）的一端安装在左先导阀座（16）内，先导阀弹簧（17）的两端分别抵在左先导阀座（16）内和左推杆（18）一端上环形凸台的一侧，右推杆（7）的一端和左推杆（18）的另一端位于阀套内，阀套内设有移动槽，陶瓷球阀芯（20）位于阀套的移动槽内，且右推杆（7）的一端和左推杆（18）的另一端抵在陶瓷球阀芯（20）的对称位置，电磁铁（22）和力矩杠杆（8）安装在先导阀体（15）上，且电磁铁（22）通过力矩杠杆（8）与右推杆（7）的另一端传动相连。

2.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于所述阀套包括A阀套（19）和B阀套（21），A阀套上设有进水水流通道进水口，B阀套上设有出水水流通道出水口和压力水通道出水口，进水水流通道（1-1）与A阀套上的进水水流通道进水口相通，B阀套上的出水水流通道出水口和压力水通道出水口分别与出水水流通道（1-2）和压力水通道（14-2）相通。

3.根据权利要求1或2所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于所述阀套的移动槽为两端是圆台形的移动槽，移动槽位于压力水通道（14-2）上方。

4.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于所述应急推杆（4）安装在先导阀体（15）上，并与力矩杠杆（8）之间传动相连。

5.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于所述的主阀芯（11）与阻尼环（13）为间隙配合。

6.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于主阀芯（11）与阀座（9）形成的主阀口为锥阀密封结构，主阀芯（11）与先导阀体（15）为间隙配合，主阀芯（11）与先导阀体（15）配合处安装有动密封件（3），阀座（9）与先导阀体（15）上下配合角位置均安装有静密封件。

7.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于所述的阻尼环（13）为工程塑料PEEK或TX材料。

8.根据权利要求1所述的一种超高压抗污染型水液压电液开关阀，其特征在于主阀芯（11）与阀座（9）材料为硬-硬配对材料，其中主阀芯（11）和阀座（9）材料均为经过超低温渗氮处理的奥氏体不锈钢材料，主阀芯（11）与阀座（9）接触形成密封面的锥面经过精磨加工。