CN108194440A - 一种液压调速阀及液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压调速阀及液压系统，属于液压阀组领域。所述液压调速阀包括：减压阀、节流阀、溢流阀和文丘里管，所述减压阀的出油口与所述节流阀的进油口连通，所述减压阀的泄油口与所述节流阀的出油口连通，所述溢流阀的进油口与所述节流阀的出油口连通，所述节流阀的出油口还与所述文丘里管的进油口连通，所述溢流阀的控制油口与所述文丘里管的喉部连通，所述溢流阀的开启压力满足公式：。本发明提供的液压调速阀压力损失小，经过液压调速阀准确调节后的液压油流量与便携泵驱动马达的额定流量相同。

Description

一种液压调速阀及液压系统

技术领域

本发明涉及液压阀组领域，特别涉及一种液压调速阀及液压系统。

背景技术

液压潜液泵系统是化学品船、油船和浮式生产储油卸油装置(FPSO，FloatingProduction Storage and Offloading)上重要的配套设备，主要用于液货产品的装卸。在液压潜液泵系统中，便携泵组的作用主要是当潜液泵出现故障时，作为应急泵组使用。便携泵组包括便携泵头、同心软管和附件等，便携泵头包括：便携泵马达、叶轮和泵壳等。其中，调速阀固定安装在甲板上，便携泵头放置在货舱内，便携泵头通过同心软管与调速阀连接，调速阀通过液压软管分别与液压系统主压油管和主回油管连接。液压系统主压油管的油液的压力和流量分别大于便携泵马达的额定工作压力和流量，便携泵组工作时，将调速阀的阀芯全开，液压系统主压油管的油液经过调速阀后，油液的压力和流量稳定在便携泵马达的额定工作压力和流量下，使得便携泵头能够在额定状态工作。

当便携泵组工作时，调速阀的阀芯全开后，且调速阀的阀芯只有全开或全闭两个状态，经过调速阀的液压油的流量为便携泵马达的额定压力，且该流量不受负载波动和温度的影响。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前市售的调速阀在全开状态的流量只有固定的几个值，通常这些固定的值不是便携泵马达的额定流量。若采用自制调速阀，则需要在自制调速阀的阀芯上分别开设多个尺寸不一的节流孔，经过试验后确定何种尺寸的节流孔能够适用于该便携泵马达。但是，自制调速阀再试验的工作量很大，这为便携泵组的使用带来不便。

发明内容

为了解决现有技术中市售调速阀流量固定且自制调速阀工作量大的问题，本发明实施例提供了一种液压调速阀及液压系统。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种液压调速阀，所述液压调速阀包括：减压阀、节流阀、溢流阀和文丘里管，所述减压阀的出油口与所述节流阀的进油口连通，所述减压阀的泄油口与所述节流阀的出油口连通，所述溢流阀的进油口与所述节流阀的出油口连通，所述节流阀的出油口还与所述文丘里管的进油口连通，所述溢流阀的控制油口与所述文丘里管的喉部连通，所述溢流阀的开启压力满足公式：其中，A₂为所述文丘里管的进油口的通流面积，A₃为所述文丘里管的喉部的通流面积，q₂为便携泵驱动马达的额定流量，ρ为液压油的密度。

具体地，所述减压阀为定差减压阀。

具体地，所述溢流阀为定差溢流阀。

具体地，所述节流阀为可调节流阀。

具体地，所述减压阀、所述节流阀、所述溢流阀和所述文丘里管均安装在同一阀体上，所述减压阀和所述节流阀分别水平插装在所述阀体上，且所述减压阀的中心线与所述节流阀的中心线重合，且所述减压阀的出油口安装在所述节流阀的进油口上，所述阀体上开设有与所述减压阀的进油口连通的减压阀进油口通道，所述溢流阀水平插装在所述减压阀下方的所述阀体上，所述阀体上还开设有与所述溢流阀的控制油口连通的溢流阀第一出油口通道和与所述溢流阀第一出油口通道连通的溢流阀第二出油口通道，所述文丘里管竖直安装在所述阀体上，所述文丘里管的喉部沿圆周方向开设有与所述溢流阀第二出油口通道连通的连通孔，所述溢流阀的控制油口通过所述溢流阀第一出油口通道、所述溢流阀第二出油口通道和所述连通孔与所述文丘里管的喉部连通，所述阀体上还开设有中心孔和环形孔，所述中心孔与所述文丘里管的出油口连通，所述环形孔环绕所述中心孔布置，所述环形孔和所述溢流阀的出油口连通。

进一步地，所述阀体上还开设有与所述溢流阀的控制油口连通的溢流阀第三出油口通道、与所述第三出油口通道连通的溢流阀第四出油口通道、与所述溢流阀第四出油口通道连通的溢流阀第五出油口通道和与所述溢流阀第五出油口通道连通的溢流阀第六出油口通道，所述溢流阀的控制油口通过所述第三出油口通道、所述溢流阀第四出油口通道、所述溢流阀第五出油口通道和所述溢流阀第六出油口通道与所述环形孔连通。

进一步地，所述减压阀为螺纹插装式减压阀，所述减压阀通过螺纹安装在所述阀体上。

进一步地，所述节流阀为螺纹插装式节流阀，所述节流阀通过螺纹安装在所述阀体上。

进一步地，所述溢流阀为螺纹插装式溢流阀，所述溢流阀通过螺纹安装在所述阀体上。

另一方面，本发明实施例提供了一种液压系统，包括便携泵驱动马达和同心管，所述同心管包括内管和外管，所述内管的外径小于所述外管的内径，且所述外管套设在所述内管外，所述便携泵驱动马达的进油口与所述同心管的内管连通，所述便携泵驱动马达的回油口与所述同心管的外管与内管之间的腔体连通，所述液压系统还包括：减压阀、节流阀、溢流阀和文丘里管，所述减压阀的出油口与所述节流阀的进油口连通，所述减压阀的泄油口与所述节流阀的出油口连通，所述溢流阀的进油口与所述节流阀的出油口连通，所述节流阀的出油口还与所述文丘里管的进油口连通，所述溢流阀的控制油口与所述文丘里管的喉部连通，所述溢流阀的开启压力满足公式：其中，A₂为所述文丘里管的进油口的通流面积，A₃为所述文丘里管的喉部的通流面积，q₂为便携泵驱动马达的额定流量，ρ为液压油的密度；

所述文丘里管的出油口与所述同心管的内管连通；所述溢流阀的出油口与所述同心管的外管与内管之间的腔体连通。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供了一种液压调速阀，根据公式调节溢流阀的进油口与控制油口的压差，使经过文丘里管的流量等于便携泵驱动马达的额定流量，液压油依次经过减压阀、节流阀和文丘里管后可以稳定地将液压油的流量变为适用于便携泵驱动马达的额定流量，且液压油通过文丘里管可以大大减少压力损失，同时油液温度对文丘里管入口和喉部的压差很小，流量控制精度高。该液压调速阀的结构简单，调节方便，能够适用于对中额定流量不同的便携泵驱动马达。本发明实施例提供液压系统经过液压调速阀调节后的液压油流量与便携泵驱动马达的额定流量相同。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的液压调速阀的液压原理图；

图2是本发明实施例一提供的液压调速阀的结构示意图；

图3是图2的A-A向结构示意图；

图4是图2的B-B向结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的液压系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种液压调速阀，如图1所示，该液压调速阀适用于液压潜液泵系统中的便携泵驱动马达12，该液压调速阀包括：减压阀1、节流阀2、溢流阀3和文丘里管4，减压阀1的出油口1a与节流阀2的进油口2a连通，减压阀1的泄油口1b与节流阀2的出油口2b连通，溢流阀3的进油口3a与节流阀2的出油口2b连通，节流阀2的出油口2b还与文丘里管4的进油口4a连通，溢流阀3的控制油口3b与文丘里管4的喉部4b(见图2)连通，溢流阀3的开启压力满足公式：其中，A₂为文丘里管4的进油口4a的通流面积，A₃为文丘里管4的喉部4b的通流面积，q₂为便携泵驱动马达12的额定流量，ρ为液压油的密度。在实现时，减压阀1的进油口1c可以与液压潜液泵系统的进油口连通，溢流阀3的回油口3c与液压潜液泵系统的回油口连通，即与液压潜液泵系统的油箱连通。

具体地，减压阀1可以为定差减压阀。定差减压阀能够确保减压阀1的进油口和出油口的压差恒定，从而保证该液压调速阀的稳定性。

具体地，溢流阀3可以为定差溢流阀。定差减压阀能够确保溢流阀3的进油口和出油口的压差恒定，从而保证该液压调速阀的稳定性。同时，由于定差溢流阀可微调，通过在试验台上设定好定差溢流阀的进油口与控制油口的压差，然后锁定定差溢流阀的调节位置，在实际应用时，只需将节流阀2调至最大流量，即可使该液压调速阀通过的流量为便携泵驱动马达的额定流量。

具体地，节流阀2可以为可调节流阀。可调节流阀能够使液压调速阀适用于更多的液压潜液泵系统。可调节流阀2的流量压差恒定，能够准确计算压力。

具体地，如图2所示，减压阀1、节流阀2、溢流阀3和文丘里管4均可以安装在同一阀体5上，减压阀1和节流阀2分别水平插装在阀体5上，且减压阀1的中心线与节流阀2的中心线重合，且减压阀1的出油口1a安装在节流阀2的进油口2a上，阀体5上开设有与减压阀1的进油口1c连通的减压阀进油口通道6(该减压阀进油口通道6上可以安装快换接头，该快换接头用于与液压软管连接)，溢流阀3水平插装在减压阀1下方的阀体5上，阀体5上还开设有与溢流阀3的控制油口3b连通的溢流阀第一出油口通道7和与溢流阀第一出油口通道7连通的溢流阀第二出油口通道8，文丘里管4竖直安装在阀体5上，文丘里管4的喉部沿圆周方向开设有与溢流阀第二出油口通道8连通的连通孔11，溢流阀3的控制油口3b通过溢流阀第一出油口通道7、溢流阀第二出油口通道8和连通孔11与文丘里管4的喉部连通，阀体5上还开设有中心孔9和环形孔10，中心孔9与文丘里管4的出油口4b连通，环形孔10环绕中心孔9布置，溢流阀3的控制油口3b与环形孔10连通。将减压阀1、节流阀2、溢流阀3和文丘里管4继承在同一阀体5上，可以减小液压调速阀占用的体积，从而使得该液压调速阀更适于液压潜液泵系统。

结合图3和图4所示，阀体5上还开设有与溢流阀3的控制油口3b连通的溢流阀第三出油口通道14、与第三出油口通道14连通的溢流阀第四出油口通道15、与溢流阀第四出油口通道15连通的溢流阀第五出油口通道16和与溢流阀第五出油口通道16连通的溢流阀第六出油口通道17，溢流阀3的控制油口3b通过第三出油口通道14、溢流阀第四出油口通道15、溢流阀第五出油口通道16和溢流阀第六出油口通道17与环形孔10连通。

再次参见图1，减压阀1可以为螺纹插装式减压阀，减压阀1通过螺纹安装在阀体5上。这样能够便于使用者在阀体5上快速拆卸或安装减压阀1，从而提高安装或拆卸液压调速阀的工作效率。

进一步地，节流阀2可以为螺纹插装式节流阀，节流阀2通过螺纹安装在所述阀体上。这样能够便于使用者在阀体5上快速拆卸或安装节流阀2，从而提高安装或拆卸液压调速阀的工作效率。

进一步地，溢流阀3可以为螺纹插装式溢流阀，溢流阀3通过螺纹安装在所述阀体上。这样能够便于使用者在阀体5上快速拆卸或安装溢流阀3，从而提高安装或拆卸液压调速阀的工作效率。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的液压调速阀的工作原理，具体如下：

当液压调速阀开始工作时，将节流阀2的开度调至最大，液压油在减压阀1的进油口1c处的压力为P1，经过减压阀1的出油口1a流出后，液压油的压力下降至P2，液压油再由节流阀2的进油口2a流入，由节流阀2的出油口2b流出，此时，液压油的压力下降至P3，压力P2和压力P3分别作用在减压阀1的出油口1a和泄油口1b上，即减压阀1的阀芯的两端，设定减压阀1的弹簧预紧力为F，减压阀1的阀芯受力面积为A，忽略弹簧的压缩量，根据阀芯受力平衡方程：P2×A＝P3×A+F，可得P2-P3＝F/A，即通过节流阀2的流量压差恒定，根据节流阀2的压差流量公式：式中：C_d为流量系数，C_d与雷诺数Re有关，当Re＞10⁵时，C_d＝0.6～0.61，A₁为节流阀2的最大开口位置时的通流面积，ρ为液压油的密度；通过节流阀2的流量恒定，该流量略大于便携泵驱动马达12的额定流量；

液压油由节流阀2的出油口2b通过文丘里管4后进入负载(负载为便携泵驱动马达12)，文丘里管4的进油口4a(入口段)和喉部4b的直径不相等，根据伯努利方程，入口段和喉部4b将产生一定的压差，其中，文丘里管4的进油口4a与溢流阀3的进油口3a连通，即文丘里管4的进油口4a处的流量与溢流阀3的进油口3a处的流量相同，文丘里管4的喉部4b处的流量与溢流阀3的控制油口3b的流量相同，即溢流阀3的进油口3a与控制油口3b的压差等于文丘里管4的进油口4a与喉部4b的压差，该压差通过公式：可知，其中A₂为文丘里管的进油口的通流面积，A₃为文丘里管的喉部的通流面积，ρ为液压油的密度，q₂为便携泵驱动马达12的额定流量，由该公式可知，在文丘里管4的尺寸确定的情况下，该压差仅与通过文丘里管的流量q₂大小和液压油的密度有关。文丘里管4的入口段和喉部的压力通过圆周开孔的方式分别作用在溢流阀3的进油口3a和泄油口3b上。当文丘里管4入口段和喉部4b的压差增大时，溢流阀3的控制油口3b打开溢流阀3，使得溢流阀3实现溢流，即液压油通过溢流阀3的油进油口3a流至出油口3c；当文丘里管4入口段和喉部4b的压差减小时，溢流阀3的控制油口3b关闭溢流阀3，使得液压油直径经过文丘里管4流入便携泵驱动马达12，从而保证经过文丘里管4的液压油始终为便携泵驱动马达12的额定流量。

本发明实施例提供了一种液压调速阀，根据公式计算出溢流阀的开启压力，使q₂为便携泵驱动马达的额定流量，液压油依次经过减压阀、节流阀和文丘里管后可以稳定地将液压油的流量变为便携泵驱动马达的额定流量，且液压油通过文丘里管的喉部段时流速上升，压力下降，进入扩散段后，流速下降，压力上升，采用文丘里管可以大大减少压力损失，同时油液温度对文丘里管入口和喉部的压差很小，流量控制精度高。且该液压调速阀的结构简单，调节方便，能够适用于额定流量不同的便携泵驱动马达。由于液压油的温度对液压油的密度的影响很小，因此温度对液压调速阀的流量影响很小，使得液压调速阀的流量控制精度较高。

实施例二

本发明实施例提供了一种液压系统，如图5所示，包括便携泵驱动马达12和同心管13，同心管包括内管13a和外管13b，内管13a的外径小于外管13b的内径，且外管13b套设在内管13a外，便携泵驱动马达12的进油口与同心管13的内管13a连通，便携泵驱动马达12的回油口与同心管13的外管13b与内管13a之间的腔体连通。结合图1和图2所示，该液压系统还包括：减压阀1、节流阀2、溢流阀3和文丘里管4。减压阀1的出油口1a与节流阀2的进油口2a连通，减压阀1的泄油口1b与节流阀2的出油口2b连通，溢流阀3的进油口3a与节流阀2的出油口2b连通，节流阀2的出油口2b还与文丘里管4的进油口4a连通，溢流阀3的控制油口3b与文丘里管4的喉部4b连通，溢流阀3的开启压力满足公式：其中，A₂为文丘里管4的进油口4a的通流面积，A₃为文丘里管4的喉部4b的通流面积，q₂为便携泵驱动马达12的额定流量，ρ为液压油的密度；

文丘里管4的出油口4b与同心管13的内管13a连通；溢流阀3的出油口3c与同心管13的外管13b与内管13a之间的腔体连通。

该液压系统的工作原理参见实施例一提供液压调速阀。

本发明实施例提供液压系统，根据公式计算出溢流阀的开启压力，使q₂为便携泵驱动马达的额定流量，液压油依次经过减压阀、节流阀和文丘里管后可以稳定地将液压油的流量变为便携泵驱动马达的额定流量，且液压油通过文丘里管可以大大减少压力损失，同时油液温度对文丘里管入口和喉部的压差很小，流量控制精度高，从而保证该液压系统经过液压调速阀调节后的液压油流量与便携泵驱动马达的额定流量相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液压调速阀，其特征在于，所述液压调速阀包括：减压阀、节流阀、溢流阀和文丘里管，所述减压阀的出油口与所述节流阀的进油口连通，所述减压阀的泄油口与所述节流阀的出油口连通，所述溢流阀的进油口与所述节流阀的出油口连通，所述节流阀的出油口还与所述文丘里管的进油口连通，所述溢流阀的控制油口与所述文丘里管的喉部连通，所述溢流阀的开启压力满足公式：其中，A₂为所述文丘里管的进油口的通流面积，A₃为所述文丘里管的喉部的通流面积，q₂为便携泵驱动马达的额定流量，ρ为液压油的密度。

2.根据权利要求1所述的液压调速阀，其特征在于，所述减压阀为定差减压阀。

3.根据权利要求1所述的液压调速阀，其特征在于，所述溢流阀为定差溢流阀。

4.根据权利要求1所述的液压调速阀，其特征在于，所述节流阀为可调节流阀。

5.根据权利要求1所述的液压调速阀，其特征在于，所述减压阀、所述节流阀、所述溢流阀和所述文丘里管均安装在同一阀体上，所述减压阀和所述节流阀分别水平插装在所述阀体上，且所述减压阀的中心线与所述节流阀的中心线重合，且所述减压阀的出油口安装在所述节流阀的进油口上，所述阀体上开设有与所述减压阀的进油口连通的减压阀进油口通道，所述溢流阀水平插装在所述减压阀下方的所述阀体上，所述阀体上还开设有与所述溢流阀的控制油口连通的溢流阀第一出油口通道和与所述溢流阀第一出油口通道连通的溢流阀第二出油口通道，所述文丘里管竖直安装在所述阀体上，所述文丘里管的喉部沿圆周方向开设有与所述溢流阀第二出油口通道连通的连通孔，所述溢流阀的控制油口通过所述溢流阀第一出油口通道、所述溢流阀第二出油口通道和所述连通孔与所述文丘里管的喉部连通，所述阀体上还开设有中心孔和环形孔，所述中心孔与所述文丘里管的出油口连通，所述环形孔环绕所述中心孔布置，所述环形孔和所述溢流阀的出油口连通。

6.根据权利要求5所述的液压调速阀，其特征在于，所述阀体上还开设有与所述溢流阀的控制油口连通的溢流阀第三出油口通道、与所述第三出油口通道连通的溢流阀第四出油口通道、与所述溢流阀第四出油口通道连通的溢流阀第五出油口通道和与所述溢流阀第五出油口通道连通的溢流阀第六出油口通道，所述溢流阀的控制油口通过所述第三出油口通道、所述溢流阀第四出油口通道、所述溢流阀第五出油口通道和所述溢流阀第六出油口通道与所述环形孔连通。

7.根据权利要求5所述的液压调速阀，其特征在于，所述减压阀为螺纹插装式减压阀，所述减压阀通过螺纹安装在所述阀体上。

8.根据权利要求5所述的液压调速阀，其特征在于，所述节流阀为螺纹插装式节流阀，所述节流阀通过螺纹安装在所述阀体上。

9.根据权利要求5所述的液压调速阀，其特征在于，所述溢流阀为螺纹插装式溢流阀，所述溢流阀通过螺纹安装在所述阀体上。

10.一种液压系统，包括便携泵驱动马达和同心管，所述同心管包括内管和外管，所述内管的外径小于所述外管的内径，且所述外管套设在所述内管外，所述便携泵驱动马达的进油口与所述同心管的内管连通，所述便携泵驱动马达的回油口与所述同心管的外管与内管之间的腔体连通，其特征在于，所述液压系统还包括：减压阀、节流阀、溢流阀和文丘里管，所述减压阀的出油口与所述节流阀的进油口连通，所述减压阀的泄油口与所述节流阀的出油口连通，所述溢流阀的进油口与所述节流阀的出油口连通，所述节流阀的出油口还与所述文丘里管的进油口连通，所述溢流阀的控制油口与所述文丘里管的喉部连通，所述溢流阀的开启压力满足公式：其中，A₂为所述文丘里管的进油口的通流面积，A₃为所述文丘里管的喉部的通流面积，q₂为便携泵驱动马达的额定流量，ρ为液压油的密度；

所述文丘里管的出油口与所述同心管的内管连通；所述溢流阀的出油口与所述同心管的外管与内管之间的腔体连通。