CN110259745B - 一种自动力超高压卸压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动力超高压卸压装置，包括主油路，主油路上依次连接有卸压调节装置、第一控制阀、高压节流阀、蓄能器以及安全阀，卸压调节装置包括第一调节单元和第二调节单元，第一调节单元和第二调节单元均包括分油路、第二控制阀、锥型节流阀以及电磁换向阀，第一控制阀和第二控制阀均为液控两位两通阀；第一控制阀的通路控制油口与第二控制油路相连通，第一控制阀的断路控制油口与第三控制油路相连通；第一控制油路通过电磁换向阀切换与第二控制阀的通路控制油口或断路控制油口的连通状态。整个系统工作过程中，不需要额外的油泵为系统供油，使用系统中的高压液压油做为动力，降低了能耗，减少了发热源，避免系统油温过高。

Description

一种自动力超高压卸压装置

技术领域

本发明涉及超高压自动力卸压阀技术领域，具体是一种人造金刚石行业超高压卸压阀。

背景技术

人造金刚石的合成设备为六面顶液压机，该压机采用油压达100MPa的超高压液压系统。液压系统工作流程主要有：油缸空进，快速升压至6MPa，然后缓慢超压至100MPa左右，保持压力，最后是卸压过程。其中，卸压在整个工作流程中占据重要位置，因为人造金刚石合成过程中90%以上的事故都发生在卸压阶段。

空进、快速升压、超压过程比较容易控制是因为这几个工序是外界对系统做功的过程，切断动力源就可以保证系统安全。卸压过程是系统对外做工，释放能量的过程，超高压液压油拥有极高的势能，如果放任其泄露，卸压过程将不受控，系统将会出现事故。在卸压过程中，有大量的势能转换为液压油动能，最终转换为热能，引起系统内部油温迅速升高。

金刚石合成过程中，需要高温高压的环境，进一步使系统油温升高。众所周知，系统油温过高会造成一系列问题，这就迫使系统额外的增加配置，不仅仅增加成本，效果也不很理想。金刚石合成过程中加热是不可避免的，卸压过程中液压油势能转换为热能也是无法避免的，能够降低系统温升的手段就是消除卸压阀控制油溢流造成的温升以及降低超高压液压油势能转换为热能的量。目前的技术手段主要是通过液控两位两通阀通断加后级节流的方式控制卸压速度。液控两位两通阀换向需要有液压油驱动，目前采用的技术手段主要是液压泵供油，采用外部动力源对系统做功的方式。

公告号为CN104373663B的发明专利公开了一种超高压卸压阀，包括卸压阀安装底板，所述卸压阀安装底板两端分别固定有两个第一安装接头和两个第二安装接头，所述第一安装接头与所述第二安装接头之间密封连接有卸压阀阀体，所述两个第二安装接头之间密闭连接有卸压阀阀体，其特征在于：所述卸压阀阀体内设有卸压阀阀芯，所述卸压阀阀体和卸压阀阀芯设置成同心圆结构，并且所述卸压阀阀体和卸压阀阀芯之间设有缝隙，该卸压阀采用的同心圆环缝隙节流口节流效果好于传统细长圆孔节流口。

公告号为CN101403443A的发明专利公开了一种超高压卸压阀，包括卸压阀安装底板，所述卸压阀安装底板两端分别固定有两个第一安装接头和两个第二安装接头，所述第一安装接头与所述第二安装接头之间密封连接有卸压阀阀体，所述两个第二安装接头之间密闭连接有卸压阀阀体，其特征在于：所述卸压阀阀体内设有卸压阀阀芯，所述卸压阀阀体和卸压阀阀芯设置成同心圆结构，并且所述卸压阀阀体和卸压阀阀芯之间设有缝隙，该卸压阀采用的同心圆环缝隙节流口节流效果好于传统细长圆孔节流口。

现有高压卸压阀在实施施工时，为了保证两通换向的及时性，控制油泵的排量应该大于系统额定所需流量，而卸压过程中两通阀换向的频率并不是很高，控制泵输出的压力油大部分经过溢流阀流回油箱，产生大量的热，使油温进一步升高。油温升高增加高压系统的泄露，影响人造金刚石合成过程的稳定性，从而造成人造金刚石性能较差。而且，系统压力在两位两通阀换向过程中会剧烈波动（瞬时压力在零至额定压力之间波动），当卸压速度要求换向阀动作频率较快时，往往不能及时动作，影响换向速度及卸压精度。

发明内容

针对上述问题，本发明的提供一种自动力的超高压卸压阀，卸压过程中将超高压油用于系统动作控制，降低势能转换为热能的量。

为达到上述目的，采用以下技术方案。

一种自动力超高压卸压装置，包括主油路，所述主油路上依次连接有卸压调节装置、第一控制阀、高压节流阀、蓄能器以及安全阀，所述主油路的端部与油箱相连通，所述卸压调节装置包括并联在主油路上的第一调节单元和第二调节单元，所述第一调节单元和第二调节单元均包括分油路、第二控制阀、锥型节流阀以及电磁换向阀，所述第二控制阀和锥型节流阀设置在分油路上，所述分油路的端部与油箱相连通；所述蓄能器与高压节流阀之间的主油路上设有第一控制油路和第二控制油路，所述第一控制阀与卸压调节装置之间的主油路上设有第三控制油路；所述第一控制阀和第二控制阀均为液控两位两通阀；所述第一控制阀和第二控制阀上设有控制油路通断的通路控制油口和断路控制油口；所述第一控制阀的通路控制油口与第二控制油路相连通，所述第一控制阀的断路控制油口与第三控制油路相连通；所述第一控制油路通过电磁换向阀切换与第二控制阀的通路控制油口或断路控制油口的连通状态。

所述第一控制阀包括高压堵头、组合密封、活塞、低压堵头以及第一阀体，所述活塞可以在第一阀体中运动，所述活塞两端分别设有高压侧控制腔和低压侧控制腔，其中主油路中液压油经第三控制油路进入高压侧控制腔中；蓄能器中液压油经第二控制油路进入低压侧控制腔中。

所述活塞的高压侧端面面积与低压侧端面面积比不超过1:4。

所述组合密封由O形圈与聚四氟乙烯挡圈组合形成。

所述高压节流阀包括针阀、节流片以及第二阀体，所述针阀和节流片同轴设置在第二阀体内，所述针阀包括同轴设置的阀针与阀座，阀针与阀座之间形成同心圆环状的间隙，阀针与阀座之间的开度可由调节螺母调节。

所述蓄能器为气囊式蓄能器、活塞式蓄能器或重锤式蓄能器。

所述卸压调节装置还包括与第一调节单元和第二调节单元并联的第三调节单元。

第一控制阀隔开整个主油路上的高低压油路；高压节流阀负责降低高压油流速，在高压节流阀两侧形成压降，高压油经过后转换为低压，储存在蓄能器中；蓄能器负责吸收主油路中的冲击、振动，并储存压力油，为卸压提供动力；安全阀为一定值溢流阀，保证控制油压力在≤25MPa的安全范围内。

在金刚石合成工序升压及缓慢超压过程中，高压侧压力油经过第一控制阀、高压节流阀与蓄能器相通。其中，第一控制阀具有通、断两个状态，当活塞处于联通位置时，压力油可以经过，处于断开位置时，切断主油路；高压节流阀的结构通过改变节流面积或者节流孔长度以控制流过节流阀的流量，在两次形成巨大的压降，从而使低压侧压力远远低于高压侧压力值，并处于一个安全、合适的范围。高压节流阀后一级安装蓄能器，用于吸收系统液压冲击、并储存从高压节流阀过来的压力油用于卸压控制。

其中第一控制阀两端存在面积差：高压油控制侧与低压控制侧截面积比为1:4；目的在于，是低压侧压力高于25MPa时，低压侧液压油对活塞作用力大于高压侧液压油（＜100MPa）对活塞作用力，从而推动活塞关闭，切断油路，隔开高低压油路，避免高压油源源不断地流入低压侧造成系统失效，有效保证系统安全。

蓄能器采用耐压31.5MPa的常规液压辅件蓄能器，目的在于吸收系统流量不稳定时产生的液压冲击以及液压油流经管路所产生的振动，存储被节流阀减压的液压油，供卸压动作使用。

采用安全溢流阀，保证低压系统压力≤25MPa，保证系统安全。

整个系统工作过程中，高压油通过进入主油路后分为两路，其中一路通过卸压调节装置；另一路经第一控制阀、高压节流阀进入蓄能器。在卸压动作中，电磁换向阀得到指令带电，切换油路，使蓄能器中的控制油推动相应的第二控制阀动作，导通卸压调节装置的分油路，使高压油经过与电磁阀、第二控制阀相对应的锥形节流阀流回油箱，完成卸压动作。不需要额外的油泵为系统供油，降低了能耗，减少了发热源，避免系统油温过高；同时，有效消除了液压阀换向造成的压力波动，保证换向阀动作迅速、可靠。

附图说明

图1是实施例的结构示意图；

图2是第一控制阀断开状态图；

图3是第一控制阀连通状态图；

图4是高压节流阀的结构图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。本说明书所附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，一种自动力超高压卸压装置，包括主油路1，所述主油路1上依次连接有卸压调节装置、第一控制阀5、高压节流阀6、蓄能器7以及安全阀8，所述主油路1的端部与油箱9相连通，所述卸压调节装置包括并联在主油路1上的第一调节单元2和第二调节单元3，所述第一调节单元2和第二调节单元3均包括分油路24、第二控制阀21、锥型节流阀22以及电磁换向阀23，所述第二控制阀21和锥型节流阀22设置在分油路24上，所述分油路24的端部与油箱9相连通；所述蓄能器7与高压节流阀6之间的主油路1上设有第一控制油路11和第二控制油路12，所述第一控制阀5与卸压调节装置之间的主油路1上设有第三控制油路13；所述第一控制阀5和第二控制阀21均为液控两位两通阀；所述第一控制阀5和第二控制阀21上设有控制油路通断的通路控制油口和断路控制油口；所述第一控制阀5的通路控制油口与第二控制油路12相连通，所述第一控制阀5的断路控制油口与第三控制油路13相连通；所述第一控制油路11通过电磁换向阀23切换与第二控制阀21的通路控制油口或断路控制油口的连通状态。

如图2、图3所示，所述第一控制阀5包括高压堵头51、组合密封53、活塞54、低压堵头52以及第一阀体55，所述活塞54可以在第一阀体55中运动，所述活塞54两端分别设有高压侧控制腔和低压侧控制腔，其中主油路1中液压油经第三控制油路13进入高压侧控制腔中；蓄能器7中液压油经第二控制油路12进入低压侧控制腔中。

所述活塞54的高压侧端面面积与低压侧端面面积比为1:4。

所述组合密封53由O形圈与聚四氟乙烯挡圈组合形成。

如图4所示，所述高压节流阀6包括针阀、节流片61以及第二阀体64，所述针阀和节流片61同轴设置在第二阀体64内，所述针阀包括同轴设置的阀针62与阀座63，阀针62与阀座63之间形成同心圆环状的间隙，阀针62与阀座63之间的开度可由调节螺母调节。

节流片61的数量也可以根据使用情况增减。阀针62与阀座63之间的间隙相当于是微小间隙的同心圆环，流体经过后会产生巨大的局部压力损失；节流片61一正一偏安装，作用类似于细长节流孔，使流体经过的时候，充分节流，产生压降。节流阀的结构及节流方式不仅仅局限于本实施例中的结构。

所述蓄能器7为气囊式蓄能器、活塞式蓄能器或重锤式蓄能器。

所述卸压调节装置还包括与第一调节单元2和第二调节单元3并联的第三调节单元4。

第一控制阀5隔开整个主油路1上的高低压油路；高压节流阀6负责降低高压油流速，在高压节流阀6两侧形成压降，高压油经过后转换为低压，储存在蓄能器7中；蓄能器7负责吸收主油路1中的冲击、振动，并储存压力油，为卸压提供动力；安全阀8为一定值溢流阀，保证控制油压力在≤25MPa的安全范围内。

在金刚石合成工序升压及缓慢超压过程中，高压侧压力油经过第一控制阀5、高压节流阀6与蓄能器7相通。其中，第一控制阀5具有通、断两个状态，当活塞54处于联通位置时，压力油可以经过，处于断开位置时，切断主油路1；高压节流阀6的结构通过改变节流面积或者节流孔长度以控制流过节流阀的流量，在两次形成巨大的压降，从而使低压侧压力远远低于高压侧压力值，并处于一个安全、合适的范围。高压节流阀6后一级安装蓄能器7，用于吸收系统液压冲击、并储存从高压节流阀6过来的压力油用于卸压控制。

其中第一控制阀5两端存在面积差：高压油控制侧与低压控制侧截面积比为1:4；目的在于，是低压侧压力高于25MPa时，低压侧液压油对活塞54作用力大于高压侧液压油（＜100MPa）对活塞54作用力，从而推动活塞54关闭，切断油路，隔开高低压油路，避免高压油源源不断地流入低压侧造成系统失效，有效保证系统安全。

蓄能器7采用耐压31.5MPa的常规液压辅件蓄能器7，目的在于吸收系统流量不稳定时产生的液压冲击以及液压油流经管路所产生的振动，存储被节流阀减压的液压油，供卸压动作使用。

采用安全阀8，保证低压系统压力≤25MPa，保证系统安全。

整个系统工作过程中，高压油通过进入主油路1后分为两路，其中一路通过卸压调节装置；另一路经第一控制阀5、高压节流阀6进入蓄能器7。在卸压动作中，电磁换向阀23得到指令带电，切换油路，使蓄能器7中的控制油推动相应的第二控制阀21动作，导通卸压调节装置的分油路24，使高压油经过与电磁阀、第二控制阀21相对应的锥形节流阀流回油箱9，完成卸压动作。不需要额外的油泵为系统供油，降低了能耗，减少了发热源，避免系统油温过高；同时，有效消除了液压阀换向造成的压力波动，保证换向阀动作迅速、可靠。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种自动力超高压卸压装置，其特征在于：包括主油路，所述主油路上依次连接有卸压调节装置、第一控制阀、高压节流阀、蓄能器以及安全阀，所述主油路的端部与油箱相连通，所述卸压调节装置包括并联在主油路上的第一调节单元和第二调节单元，所述第一调节单元和第二调节单元均包括分油路、第二控制阀、锥型节流阀以及电磁换向阀，所述第二控制阀和锥型节流阀设置在分油路上，所述分油路的端部与油箱相连通；所述蓄能器与高压节流阀之间的主油路上设有第一控制油路和第二控制油路，所述第一控制阀与卸压调节装置之间的主油路上设有第三控制油路；所述第一控制阀和第二控制阀均为液控两位两通阀；所述第一控制阀和第二控制阀上设有控制油路通断的通路控制油口和断路控制油口；所述第一控制阀的通路控制油口与第二控制油路相连通，所述第一控制阀的断路控制油口与第三控制油路相连通；所述第一控制油路通过电磁换向阀切换与第二控制阀的通路控制油口或断路控制油口的连通状态。

2.根据权利要求1所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述第一控制阀包括高压堵头、组合密封、活塞、低压堵头以及第一阀体，所述活塞可以在第一阀体中运动，所述活塞两端分别设有高压侧控制腔和低压侧控制腔，其中主油路中液压油经第三控制油路进入高压侧控制腔中；蓄能器中液压油经第二控制油路进入低压侧控制腔中。

3.根据权利要求2所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述活塞的高压侧端面面积与低压侧端面面积比不超过1:4。

4.根据权利要求3所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述组合密封由O形圈与聚四氟乙烯挡圈组合形成。

5.根据权利要求1所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述高压节流阀包括针阀、节流片以及第二阀体，所述针阀和节流片同轴设置在第二阀体内，所述针阀包括同轴设置的阀针与阀座，阀针与阀座之间形成同心圆环状的间隙，阀针与阀座之间的开度可由调节螺母调节。

6.根据权利要求1所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述蓄能器为气囊式蓄能器、活塞式蓄能器或重锤式蓄能器。

7.根据权利要求1至6任一所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述卸压调节装置还包括与第一调节单元和第二调节单元并联的第三调节单元。

8.根据权利要求7所述自动力超高压卸压装置，其特征在于：所述安全阀为溢流阀。

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