CN105864435A - 流体用液控超高压双向截止阀及流体截止或连通的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种流体用液控超高压双向截止阀及流体截止或连通的方法。所述双向截止阀包括控油阀组与控液阀组；所述控油阀组包括控油阀体，油腔端盖，以及设置在控油阀体内的油腔活塞；所述控液阀组包括控液阀体，堵头，以及设置在控液阀体内的中间活塞，固定连接在中间活塞一端的锥面活塞，以及套装在锥面活塞上的阀套；所述锥面活塞具有可与阀套内台阶面形成锥面密封的锥面结构；所述油腔活塞的一端具有可驱动中间活塞轴向移动的驱动部，所述锥面活塞和堵头之间设有弹性复位元件。本发明能实现流体的超高压双向密封与联通功能。
Description
技术领域
本发明涉及一种流体用液控超高压双向截止阀及流体截止或连通的方法，属于液压技术领域。
背景技术
在液压系统中，一般压强超过100MPa称为超高压，在现有的液压技术领域中，超高压密封都采用锥面密封，但一般都为单向阀，不能实现双向超高压密封截止，就在某些有双向截止要求的超高压液压系统中有一定的局限性。
中国专利申请CN201310407065.3公开了一种超高压大流量增压式液控截止阀，其包括阀座、低压阀体和超高压阀体，所述的阀座与所述低压阀体的一端密封连接，所述低压阀体的另一端与所述超高压阀体相连；在所述阀座、低压阀体内贯通设置有活塞，所述的活塞将阀座和低压阀体组成的内腔分为Ⅰ油腔和Ⅱ油腔，在所述超高压阀体内设置有与所述活塞相连的活塞杆，在所述阀座上设置有进油口，在所述低压阀体上设置有回油口，在所述超高压阀体的前端设置有III油腔，在所述超高压阀体的前部设置有系统油出口；在所述Ⅲ油腔的一侧设置有卸荷口。该专利承压压力为125MPa的超高压大流量增压式截止阀，通过液压系统输出压力和流量对超高压大流量增压式截止阀进行控制，实现截止阀开关和保压，满足大流量和超高压要求。然而，该专利申请所述一种超高压大流量增压式液控截止阀亦可实现超高压双向截止功能，但存在以下缺陷：
缺陷一：一种超高压大流量增压式液控截止阀所截断及保持压力的液体介质须与控制油路液压介质一致，因为当活塞杆密封圈疲劳时效时高压腔与低压腔会联通，致使高、低压腔液体介质混合，若两种介质不相同，则可能会相互污染；
缺陷二：一种超高压大流量增压式液控截止阀在压力保持过程中对其控制油路上所安装液控单向阀要求较高，存在液控单向阀失效，继而导致超高压截止失效的风险。
发明内容
本发明旨在提供一种流体用液控超高压双向截止阀，该超高压双向截止阀可以实现双向超高压密封截止，且结构简单，操作方便。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种流体用液控超高压双向截止阀，其结构特点是，包括控油阀组与控液阀组；
所述控油阀组包括控油阀体，油腔端盖，以及设置在控油阀体内的油腔活塞；所述油腔端盖上开有第一油控口，所述控油阀体上开有第二油控口，所述油腔活塞将控油阀体内的阀腔分隔为与第一油控口连通的C油腔和与第二油控口连通的D油腔；
所述控液阀组包括控液阀体，堵头，以及设置在控液阀体内的中间活塞，固定连接在中间活塞一端的锥面活塞，以及套装在锥面活塞上的阀套；所述锥面活塞具有可与阀套内台阶面形成锥面密封的锥面结构；所述控液阀体上开有第一液控口和第二液控口；所述中间活塞、锥面活塞、阀套和控液阀体内壁之间形成与第二液控口连通的B腔，所述锥面活塞、阀套、堵头和控液阀体内壁之间形成与第一液控口连通的A腔；
所述油腔活塞的一端具有可驱动中间活塞轴向移动的驱动部，所述锥面活塞和堵头之间设有弹性复位元件。
由此，利用本发明的流体用液控超高压双向截止阀可以轻松实现超高压双向截止的要求，且截止可靠性高。
根据本发明的实施例，还可以对本发明作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
所述锥面活塞的锥面结构前端通过穿过阀套的连接细杆与所述中间活塞固定相连；所述连接细杆与阀套的前端孔内壁之间具有间隙，可以保证锥面活塞与阀套内台阶面分离时，A腔与B腔联通。作为一种具体的固定连接形式，所述中间活塞上开有螺纹盲孔，所述连接细杆的一端具有与该螺纹盲孔螺纹配合的外螺纹。
为了保证利用压力差实现锥面活塞的自密封，从而实现截止，在锥面密封形成后，所述中间活塞朝向锥面活塞一端的受压截面积大于所述锥面活塞朝向中间活塞一端的受压截面积。
为了防止超高压下锥面活塞与阀套内台阶面的锥面密封失效，所述油腔活塞未伸出时与所述中间活塞之间具有间隙。
优选地，所述控油阀体和控液阀体之间固定相连或一体化成型。
优选地，所述弹性复位元件为压缩弹簧。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用所述的流体用液控超高压双向截止阀进行流体截止的方法，
当第一油控口溢流，第二油控口建压，第一液控口建压，第二液控口溢流时：油腔活塞的驱动部未伸出至控液阀体的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞锥面与阀套贴紧形成锥面密封，A腔与B腔隔断，A腔压力作用在锥面活塞锥面背面，使锥面活塞锥面压紧阀套内台阶面形成自密封，A腔高压截断；
当第一油控口溢流，第二油控口建压，第一液控口溢流，第二液控口建压时：油腔活塞的驱动部未伸出至控液阀体的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞锥面与阀套贴紧形成锥面密封；
当第一油控口溢流，第二油控口建压，第一液控口建压，第二液控口建压时：油腔活塞的驱动部未伸出至控液阀体的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞锥面与阀套贴紧，形成锥面密封。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种利用所述的流体用液控超高压双向截止阀进行流体连通的方法，当第一油控口建压，第二油控口溢流时：油腔活塞的驱动部伸出至控液阀体的阀腔内，中间活塞与锥面活塞整体移动，锥面活塞的锥面结构与阀套内台阶面分开，A腔与B腔联通。
若在油腔活塞的驱动部伸出至控液阀体的阀腔内之前，A腔或B腔内的已有压力使锥面活塞与阀套形成锥面自密封，则油腔活塞推力需克服使锥面自密封的力以及弹性复位元件的弹力，将中间活塞与锥面活塞整体推开，使A腔与B腔联通。
藉由上述结构，当第一液控口41建压时，能将锥面活塞2-3压紧在阀套2-4内，形成自密封，使第一液控口41到第二液控口42截止。当第二液控口42建压时，由于中间活塞2-2和锥面活塞2-3的受压面积差的存在（前面已有介绍），使中间活塞2-2通过锥面活塞2-3前端连接细杆带动锥面活塞2-3锥面与阀套2-4压紧，形成自密封，使第二液控口42到第一液控口41截止。当所述油腔活塞1-2伸出，推动中间活塞2-2与锥面活塞2-3整体右移，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4内台阶面分开，第一液控口41与第二液控口42联通。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明能实现流体的超高压双向密封截止与联通功能，且结构简单，操作方便。在本发明的截止阀的两腔同时建压时，不论两腔压力是否相等，锥面均形成自密封，将两腔隔断，截断效果可靠。
相对于背景技术中提到的超高压大流量增压式液控截止阀，本发明存在如下优势：
优势一：背景技术中提及的超高压大流量增压式液控截止阀在实施过程中，控制油路上须安装一个液控单向阀，才能点动保持高压截止，不然在高压截止及保持过程中，控制油路需一直保持控制压力。而本发明的截止阀则是利用受力面积差实现自密封，在控制油路上不需要安装单向阀，在高压截止及保持过程中也无需控制压力保持；
优势二：背景技术中提及的超高压大流量增压式液控截止阀油路控制阀必须为三位四通阀，而本发明的截止阀油路控制阀只需要两位四通阀即可满足要求；
优势三：背景技术中提及的超高压大流量增压式液控截止阀所截断及保持压力的液体介质须与控制油路液压介质一致，因为当活塞杆密封圈疲劳时效时，高压腔与低压腔会联通，致使高、低压腔液体介质混合，若两种介质不相同，则可能会相互污染。而本发明的截止阀可实现各种液体介质的高压截止及导通，其控油阀组与控液阀组分开，即时密封疲劳失效，也不会使两种介质相互污染；
优势四：背景技术中提及的超高压大流量增压式液控截止阀在压力保持过程中对其控制油路上所安装液控单向阀要求较高，存在液控单向阀失效，继而导致超高压截止失效的风险。而本发明应用自密封原理，其所密封压强越高，密封越可靠。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构原理图；
图2是图1的工作状态图。
在图中：1-1—油腔端盖，1-2—油腔活塞，1-3—控油阀体，2-1—控液阀体，2-2—中间活塞，2-3—锥面活塞，2-4—阀套，2-5—压缩弹簧，2-6—堵头。
具体实施方式
一种流体用液控超高压双向截止阀，如图1和图2所示，包括控油阀组与控液阀组两个大部件，控油阀组包含油腔端盖1-1、油腔活塞1-2、控油阀体1-3；控液阀组包含控液阀体2-1、中间活塞2-2、锥面活塞2-3、阀套2-4、压缩弹簧2-5、堵头2-6。
所述中间活塞2-2与控液阀体2-1通过两道以上的O形圈加挡圈活塞密封形式密封。所述锥面活塞2-3套入阀套2-4内，锥面与阀套内台阶处研磨吻合，可实现锥面密封。锥面活塞2-3锥面前端连接细杆穿过阀套2-4中间圆孔。连接细杆直径比圆孔内径小，流体可从连接细杆与圆孔之间间隙中流过。连接细杆前端设计有外螺纹。所述中间活塞2-2上设计有内螺纹孔，此内螺纹孔最好为盲孔。此内螺纹孔与连接细杆前端外螺纹配套，所述中间活塞2-2与锥面活塞2-3前端连接细杆通过螺纹连接；
进一步：中间活塞2-2环截面（即中间活塞横截面积减去连接细杆横截面积）大于锥面活塞2-3环截面（即阀套内孔截面积减去连接细杆横截面积），即安装完成后中间活塞受压环截面积大于锥面活塞受压环截面积。
所述阀套2-4上开有小孔，通过堵头2-6与控液阀体2-1压紧固定。阀套2-4与控液阀体2-1之间设有铜垫，安装时拧紧堵头2-6，使铜垫变形，保证阀套外圈与控液阀体内腔密封不泄露。所述锥面活塞2-3与堵头2-6之间设有压缩弹簧2-5，工作时，在弹簧力作用下，锥面活塞2-3的锥面与阀套2-4内台阶贴合，形成锥面密封；
安装完成后，所述油腔活塞1-2在未伸出状态下，与中间活塞2-2底部不接触，留有一定间隙。
本实施例的双向截止原理如下：
1.1当第一油控口31溢流，第二油控口32建压，第一液控口41建压，第二液控口42溢流时：油腔活塞1-2未伸出，由于压缩弹簧2-5作用，初始状态，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4贴紧，形成锥面密封，A腔与B腔隔断，A腔压力作用在锥面活塞2-3锥面背面，使锥面活塞2-3锥面压紧阀套2-4内台阶面，形成自密封，A腔高压截断；
1.2当第一油控口31溢流，第二油控口32建压，第一液控口41溢流，第二液控口42建压时：油腔活塞1-2未伸出，由于压缩弹簧2-5作用，初始状态，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4贴紧，形成锥面密封。
中间活塞2-2环面截面积大于阀套2-4与锥面活塞2-3锥面密封环面截面积。中间活塞2-2与锥面活塞2-3通过螺纹连接。
综上，B腔建压后，中间活塞2-2环截面中间活塞横截面积减去连接细杆横截面积受压向左，锥面活塞2-3环截面阀套内孔截面积减去连接细杆横截面积受压向右，但由于中间活塞受压环截面大于锥面活塞受压环截面，且中间活塞与锥面活塞通过螺纹连接为一体，在相同压强下，整体受力向左，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4压紧，形成自密封，A腔与B腔隔断，B腔高压截断。
1.3当第一油控口31溢流，第二油控口32建压，第一液控口41建压，第二液控口42建压时：油腔活塞1-2未伸出，由于压缩弹簧2-5作用，初始状态，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4贴紧，形成锥面密封。
A腔与B腔同时建压，由于A腔与B腔单独建压都会使锥面活塞2-3锥面与阀套2-4压紧1.1与1.2中已有说明，故两腔同时建压时，且不论两腔压力是否相等，锥面均形成自密封，将两腔隔断。
参照图2，本发明的双向联通功能的原理如下：
2.1当第一油控口31建压，第二油控口32溢流时：油腔活塞1-2伸出，中间活塞2-2与锥面活塞2-3整体右移，锥面活塞2-3锥面与阀套2-4内台阶面分开，A、B腔联通。
2.2若在油腔活塞1-2伸出之前，A腔或B腔已有压力使锥面自密封，则油腔活塞1-2推力需克服使锥面自密封的力以及压缩弹簧2-5弹簧力，才能将中间活塞2-2与锥面活塞2-3整体推开，使A、B腔联通。
本发明在所述油腔活塞1-2在未伸出状态下，与中间活塞2-2底部不接触，留有一定间隙，原因在于，在超高压压力作用下，锥面活塞2-3前端连接细杆会有微小伸长变形，为防止连接细杆变长后与油腔活塞1-2接触而使锥面密封失效，故留有变形伸缩余量。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1. 一种流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，包括控油阀组与控液阀组；
所述控油阀组包括控油阀体（1-3），油腔端盖（1-1），以及设置在控油阀体（1-3）内的油腔活塞（1-2）；所述油腔端盖（1-1）上开有第一油控口（31），所述控油阀体（1-3）上开有第二油控口（32），所述油腔活塞（1-2）将控油阀体（1-3）内的阀腔分隔为与第一油控口（31）连通的C油腔和与第二油控口（32）连通的D油腔；
所述控液阀组包括控液阀体（2-1），堵头（2-6），以及设置在控液阀体（2-1）内的中间活塞（2-2），固定连接在中间活塞（2-2）一端的锥面活塞（2-3），以及套装在锥面活塞（2-3）上的阀套（2-4）；所述锥面活塞（2-3）具有可与阀套（2-4）内台阶面形成锥面密封的锥面结构；所述控液阀体（2-1）上开有第一液控口（41）和第二液控口（42）；所述中间活塞（2-2）、锥面活塞（2-3）、阀套（2-4）和控液阀体（2-1）内壁之间形成与第二液控口（42）连通的B腔，所述锥面活塞（2-3）、阀套（2-4）、堵头（2-6）和控液阀体（2-1）内壁之间形成与第一液控口（41）连通的A腔；
所述油腔活塞（1-2）的一端具有可驱动中间活塞（2-2）轴向移动的驱动部，所述锥面活塞（2-3）和堵头（2-6）之间设有弹性复位元件。
2. 根据权利要求1所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，所述锥面活塞（2-3）的锥面结构前端通过穿过阀套（2-4）的连接细杆与所述中间活塞（2-2）固定相连；所述连接细杆与阀套（2-4）的前端孔内壁之间具有间隙。
3. 根据权利要求2所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，所述中间活塞（2-2）上开有螺纹盲孔，所述连接细杆的一端具有与该螺纹盲孔螺纹配合的外螺纹。
4. 根据权利要求1-3之一所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，锥面密封形成后，所述中间活塞（2-2）朝向锥面活塞（2-3）一端的受压截面积大于所述锥面活塞（2-3）朝向中间活塞（2-2）一端的受压截面积。
5. 根据权利要求1-3之一所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，所述油腔活塞（1-2）未伸出时与所述中间活塞（2-2）之间具有间隙。
6. 根据权利要求1-3之一所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，所述控油阀体（1-3）和控液阀体（2-1）之间固定相连或一体化成型。
7. 根据权利要求1-3之一所述的流体用液控超高压双向截止阀，其特征在于，所述弹性复位元件为压缩弹簧（2-5）。
8. 一种利用权利要求1-7之一所述的流体用液控超高压双向截止阀进行流体截止的方法，其特征在于：
当第一油控口（31）溢流，第二油控口（32）建压，第一液控口（41）建压，第二液控口（42）溢流时：油腔活塞（1-2）的驱动部未伸出至控液阀体（2-1）的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞（2-3）锥面与阀套（2-4）贴紧形成锥面密封，A腔与B腔隔断，A腔压力作用在锥面活塞（2-3）锥面背面，使锥面活塞（2-3）锥面压紧阀套（2-4）内台阶面形成自密封，A腔高压截断；
当第一油控口（31）溢流，第二油控口（32）建压，第一液控口（41）溢流，第二液控口（42）建压时：油腔活塞（1-2）的驱动部未伸出至控液阀体（2-1）的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞（2-3）锥面与阀套（24）贴紧形成锥面密封；
当第一油控口（31）溢流，第二油控口（32）建压，第一液控口（41）建压，第二液控口（42）建压时：油腔活塞（1-2）的驱动部未伸出至控液阀体（2-1）的阀腔内，所述弹性复位元件驱动锥面活塞（2-3）锥面与阀套（2-4）贴紧，形成锥面密封。
9. 一种利用权利要求1-7之一所述的流体用液控超高压双向截止阀进行流体连通的方法，其特征在于：当第一油控口（31）建压，第二油控口（32）溢流时：油腔活塞（1-2）的驱动部伸出至控液阀体（2-1）的阀腔内，中间活塞（2-2）与锥面活塞（2-3）整体移动，锥面活塞（2-3）的锥面结构与阀套（2-4）内台阶面分开，A腔与B腔联通。
10.根据权利要求9所述进行流体连通的方法，其特征在于，若在油腔活塞（12）的驱动部伸出至控液阀体（2-1）的阀腔内之前，A腔或B腔内的已有压力使锥面活塞（2-3）与阀套（2-4）形成锥面自密封，则油腔活塞（1-2）推力需克服使锥面自密封的力以及弹性复位元件的弹力，将中间活塞（2-2）与锥面活塞（2-3）整体推开，使A腔与B腔联通。
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