CN107676514B - 一种全海深超高压海水调速阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于阀门领域，公开了一种全海深超高压海水调速阀，包括阀体、阀套组件和阀芯组件，阀体上开设调速阀出口，阀套组件包括定位螺堵、弹簧盖、阀套和压紧螺堵，定位螺堵与阀体上端相连，阀套内嵌装有陶瓷套，阀套和陶瓷套的侧面开设有第一流道，压紧螺堵上开设有调速阀入口；阀芯组件包括安装在陶瓷套内的阀芯，阀芯内开设有导流通道，导流通道通过第二流道与第一流道导通，导通处形成弓形减压口，阀芯上端与弹簧接触，下端内部设置有节流阀螺堵，节流阀螺堵内开设有用于连通调速阀入口和导流通道的节流口。本发明具有工作压差范围大、振动小、阀口耐冲蚀等特点，可实现在任何深度海域内对液压系统的流量进行有效可靠控制。

Description

一种全海深超高压海水调速阀

技术领域

本发明属于阀门领域，更具体地，涉及一种全海深超高压海水调速阀，可应用于深海装备中水液压系统的流量控制。

背景技术

调速阀也称为流量阀，是液压系统中用来控制系统流量的一类阀门。调速阀一般由节流阀和减压阀串联组成，通过调节减压阀阀口开度，维持节流阀两端压差保持恒定，从而确保通过调速阀流量保持恒定。目前，市面上的调速阀均采用上述节流阀和减压阀组合形式。

但如果在深海工况，如调速阀入口接海水，调速阀出口接耐压水舱(内部压力远低于深海环境压力)，此时在深海巨大压差作用下，常规调速阀减压口开度会很小，减压口将处于非开即关的状态，从而加剧阀芯振动；另外，减压阀正常工作时阀口开度很小，从而使得阀口流速增大，会造成阀口冲蚀与气蚀严重等现象。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种全海深超高压海水调速阀，其中结合全海深超高压这一特殊工况专门研究设计了适用于该工况的调速阀，并通过对其关键组件如阀套组件和阀芯组件的具体结构及其具体设置方式进行研究和设计，相应的可有效解决常规调速阀减压口开度小、阀芯振动剧烈以及阀口冲蚀严重等问题，具有工作压差范围大、振动小、阀口耐冲蚀等特点，因而可实现在任何深度海域内对液压系统的流量进行有效可靠控制。

为实现上述目的，本发明提出了一种全海深超高压海水调速阀，其包括阀体、阀套组件和阀芯组件，其中：

所述阀体为中空结构，其上开设有调速阀出口，所述阀套组件安装在所述阀体内，其包括从上至下依次设置的定位螺堵、弹簧盖、阀套和压紧螺堵，所述定位螺堵与所述阀体的上端相连，所述弹簧盖上开设有用于安装弹簧的凹槽，所述阀套为中空结构，其内嵌装有陶瓷套，所述阀套和陶瓷套的侧面开设有与所述调速阀出口导通的第一流道，所述压紧螺堵与所述阀体的下端相连，该压紧螺堵上开设有调速阀入口；

所述阀芯组件包括阀芯，该阀芯安装在所述陶瓷套内，其内开设有导流通道和第二流道，该第二流道将所述导流通道与所述第一流道导通，所述第二流道与第一流道导通处形成弓形减压口，该阀芯的上端与所述弹簧接触，该阀芯下端的内部设置有节流阀螺堵，所述节流阀螺堵内开设有用于连通所述调速阀入口和导流通道的节流口。

作为进一步优选的，所述弹簧盖与阀体之间采用弹簧盖密封圈进行密封，所述阀套与阀体之间采用阀套前部密封圈和阀套后部密封圈进行密封，所述阀芯与陶瓷套之间采用阀芯后部密封圈及阀芯前部密封圈进行密封，所述压紧螺堵与阀套之间采用O形圈进行密封。

作为进一步优选的，所述阀套前部密封圈、阀套后部密封圈和弹簧盖密封圈均为哑铃型密封圈。

作为进一步优选的，所述阀体内部设置有与调速阀出口连通的导流槽，该阀体上还加工有定位螺堵螺纹孔及压紧螺堵螺纹孔，该定位螺堵螺纹孔和压紧螺堵螺纹孔分别与所述定位螺堵与压紧螺堵的外螺纹连接。

作为进一步优选的，所述阀芯的上端与所述阀套的上端形成一阻尼腔，该阀芯上开设有将所述阻尼腔与导流通道连通的阻尼孔。

作为进一步优选的，所述阀芯外表面喷涂有陶瓷。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明调速阀的减压口设计成弓形阀口形式，并且只设置了一个弓形阀口，与其他形式，如多弓形减压口相比，在相同通流面积的情况下，其开度更大，更适用于深海超高压工况，可以有效改变减压口的开度大小，实现调速阀两端压差的可靠调节。

2.本发明调速阀中各组件之间均采用密封圈进行密封，并根据各组件具体的功能与作用选用不同的密封圈进行密封，其中关键组件之间采用哑铃型密封圈进行密封，实现可靠的双向密封效果。

3.本发明调速阀的阀芯与阀套之间还设置了阻尼腔，并利用阻尼孔将阻尼腔与导流通道连通，进而与节流阀出口连通，通过阻尼孔与阻尼腔之间的相互配合实现阻尼作用，以有效减小超高压工况下阀芯的振动，提高调速阀稳定性。

4.本发明调速阀的阀套与阀芯采用陶瓷与陶瓷配合形式，使得阀口抗海水冲蚀能力增强，有效防止阀芯卡滞，减小阀口冲蚀，提高调速阀使用寿命。

5.本发明调速阀采用可更换的节流螺堵，可通过改变节流螺堵上节流口大小来调节调速阀的额定流量。

6.本发明全海深超高压海水调速阀可工作的最大压差为118MPa，具有工作压差范围大、振动小、阀口耐冲蚀等特点。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种全海深超高压海水调速阀的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的阀体的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的哑铃型密封圈的结构示意图；

图4(a)和(b)分别是本发明实施例提供的阀芯与阀套的装配主视图与左视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种全海深超高压海水调速阀，其包括阀体20、阀套组件和阀芯组件，其中，阀体20为中空结构，其上开设有调速阀出口24，阀套组件安装在阀体20内，其包括从上至下依次设置的定位螺堵1、弹簧盖2、阀套15和压紧螺堵9，定位螺堵1与阀体20的上端相连，弹簧盖2上开设有用于安装弹簧3的凹槽，阀套15为中空结构，其内嵌装有陶瓷套6，阀套15和陶瓷套6的侧面开设有第一流道25，该第一流道25与调速阀出口24导通，压紧螺堵9与阀体20的下端相连，该压紧螺堵9上开设有调速阀入口10；阀芯组件包括阀芯4，该阀芯4安装在陶瓷套6内，其内开设有导流通道17和第二流道26，该第二流道26用于将导流通道17与第一流道25导通，该第二流道26与第一流道25导通之处形成一弓形减压口14，该阀芯4的上端与弹簧3接触，该阀芯4下端的内部设置有节流阀螺堵12，具体的，节流阀螺堵12通过螺纹与阀芯4下端内部的螺纹孔相连，该节流阀螺堵12的入口与调速阀入口10连通，出口与导流通道17连通，具体是通过内部开设用于连通调速阀入口10和导流通道17的节流口8实现。

如图4(a)和(b)所示，阀芯4与阀套15以及陶瓷套6之间通过第二流道26和第一流道25导通，第二流道26和第一流道25的导通处形成一减压口，由于形状类似弓，称为弓形减压口，在调速阀工作时，阀芯4相对于陶瓷套6上下运动，其上开设的第二流道26会相对于陶瓷套6上的第一流道25上下运动，以此改变弓形减压口的开度大小，从而实现调速阀两端压差的可靠调节。

具体的，弹簧盖2和阀体20设有台阶，弹簧盖2台阶的台阶面与阀体20台阶的台阶面贴合，以进行轴向定位；阀芯4和阀套15也设有台阶，弹簧3安装于弹簧盖的凹槽内，具有一定初始压缩量，并作用于阀芯4的上端，初始状态下，阀芯4上的台阶面与阀套内部的台阶面贴合。

进一步的，弹簧盖2与阀体20之间采用弹簧盖密封圈19进行密封，阀套15与阀体20之间采用阀套前部密封圈5和阀套后部密封圈7进行密封，阀芯4与陶瓷套6之间采用阀芯后部密封圈13及阀芯前部密封圈16进行密封，压紧螺堵9与阀套15之间采用O形圈11进行密封。优选的，阀套前部密封圈5、阀套后部密封圈7和弹簧盖密封圈19均为哑铃型密封圈，如图3所示，哑铃型密封圈截面形状为哑铃型，具有两道密封环，分别为左端密封环25及右端密封环26，两道密封环可提供更可靠的超高压密封。

各密封圈作用如下，弹簧盖密封圈19用于隔离海水与节流阀螺堵12出口介质，阀套前部密封圈5用于隔离节流阀螺堵12出口介质与调速阀出口24介质，阀芯前部密封圈16用于隔离阻尼孔18介质与弓形减压口14介质，阀芯后部密封圈13用于隔离弓形减压口14介质与调速阀入口10介质，阀套后部密封圈7用于隔离海水与调速阀出口24介质，O形圈11用于隔离海水与调速阀入口10介质。

进一步的，如图2所示，阀体20内部设置有与调速阀出口24连通的导流槽22，该阀体上还加工有定位螺堵螺纹孔21及压紧螺堵螺纹孔23，该定位螺堵螺纹孔21用于连接定位螺堵1，具体是与设置在定位螺堵1上的外螺纹连接，压紧螺堵螺纹孔23用于连接压紧螺堵9，具体是与设置在压紧螺堵9上的外螺纹连接。

进一步的，阀芯4上开设有阻尼孔18，该阻尼孔18用于连通导流通道17和阻尼腔，该阻尼腔具体由阀芯4的上端与阀套15的上端形成，该阀芯4外表面还喷涂有陶瓷。

下面对本发明的全海深超高压海水调速阀的工作过程进行说明，使用时调速阀入口10与调速阀出口24分别接入到海水液压系统中，工作过程中，海水从调速阀入口10进入，分别经由节流口8、导流通道17、第二流道26、弓形减压口14、第一流道25，然后从调速阀出口24流出，调速阀通过维持节流口8两端压差恒定，从而保证通过调速阀流量基本恒定，调速阀额定流量可以通过更换不同开口大小的节流阀螺堵12进行调节。

调速阀保持流量恒定的具体调节过程如下：当调速阀工作在深海工况时，海水流经节流口8时，会在节流口8两端产生一定压差，此压差分别作用在阀芯4上下两端，若工作过程中，调速阀两端压差发生变化，压差作用会推动阀芯4运动，改变弓形减压口14开度大小，从而维持节流口8两端压差恒定。具体来说，当调速阀两端压差增大时，通过调速阀流量增大，使得节流口8两端压差增大，从而导致阀芯4下端作用力比阀芯4上端作用力大，阀芯4会向上运动，从而导致弓形减压口14开度减小，使得节流口8出口压力升高，从而使得节流口8两端压差降低至初始大小；当调速阀两端压差减小时，通过调速阀流量减小，使得节流口8两端压差降低，从而导致阀芯4下端作用力比阀芯4上端作用力小，阀芯4会向下运动，从而导致弓形减压口14开度增大，使得节流口8出口压力降低，从而使得节流口8两端压差升高至初始大小，通过保持节流口8两端压差恒定，最终维持调速阀流量稳定。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种全海深超高压海水调速阀，其特征在于，包括阀体(20)、阀套组件和阀芯组件，其中：

所述阀体(20)为中空结构，其上开设有调速阀出口(24)，所述阀套组件安装在所述阀体(20)内，其包括从上至下依次设置的定位螺堵(1)、弹簧盖(2)、阀套(15)和压紧螺堵(9)，所述定位螺堵(1)与所述阀体(20)的上端相连，所述弹簧盖(2)上开设有用于安装弹簧(3)的凹槽，所述阀套(15)为中空结构，其内嵌装有陶瓷套(6)，所述阀套(15)和陶瓷套(6)的侧面开设有与所述调速阀出口(24)导通的第一流道(25)，所述压紧螺堵(9)与所述阀体(20)的下端相连，该压紧螺堵(9)上开设有调速阀入口(10)；

所述阀芯组件包括阀芯(4)，该阀芯(4)安装在所述陶瓷套(6)内，其内开设有导流通道(17)和第二流道(26)，该第二流道将所述导流通道(17)与所述第一流道(25)导通，所述第二流道(26)与第一流道(25)导通处形成弓形减压口(14)，该阀芯(4)的上端与所述弹簧(3)接触，该阀芯(4)下端的内部设置有节流阀螺堵(12)，所述节流阀螺堵(12)内开设有用于连通所述调速阀入口(10)和导流通道(17)的节流口(8)。

2.根据权利要求1所述的全海深超高压海水调速阀，其特征在于，所述弹簧盖(2)与阀体(20)之间采用弹簧盖密封圈(19)进行密封，所述阀套(15)与阀体(20)之间采用阀套前部密封圈(5)和阀套后部密封圈(7)进行密封，所述阀芯(4)与陶瓷套(6)之间采用阀芯后部密封圈(13)及阀芯前部密封圈(16)进行密封，所述压紧螺堵(9)与阀套(15)之间采用O形圈(11)进行密封。

3.根据权利要求2所述的全海深超高压海水调速阀，其特征在于，所述阀套前部密封圈(5)、阀套后部密封圈(7)和弹簧盖密封圈(19)均为哑铃型密封圈。

4.根据权利要求3所述的全海深超高压海水调速阀，其特征在于，所述阀体(20)内部设置有与调速阀出口(24)连通的导流槽(22)，该阀体上还加工有定位螺堵螺纹孔(21)及压紧螺堵螺纹孔(23)，该定位螺堵螺纹孔(21)和压紧螺堵螺纹孔(23)分别与所述定位螺堵(1)与压紧螺堵(9)的外螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的全海深超高压海水调速阀，其特征在于，所述阀芯(4)的上端与所述阀套(15)的上端形成一阻尼腔，该阀芯(4)上开设有将所述阻尼腔与导流通道(17)连通的阻尼孔(18)。

6.根据权利要求1-5任一项所述的全海深超高压海水调速阀，其特征在于，所述阀芯(4)外表面喷涂有陶瓷。