CN111946861A - 一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀 - Google Patents

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Abstract

一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，油口P（28）进口处安装有高压油口过滤器（26）；在阀口（33）附近阀芯（1）上开设有导流槽（32），阀套（2）上开设有导流梯台（31）；油口A（24）与油口T（19）构成的阀口（23），在阀口（23）附近阀芯（1）上开设有导流槽（21），阀套（2）上开设有导流梯台（22）；油口B（14）与油口T（19）构成的阀口（17），在阀口（17）附近阀芯（1）上开设有导流槽（18），阀套（2）上开设有导流梯台（16）；油口P（28）与油口B（14）构成的阀口（11），在阀口（11）附近阀芯（1）上开设有导流槽（12），阀套（2）上开设有导流梯台（13）。

Description

一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀
技术领域
本发明涉及液压滑阀领域，具体涉及液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀。
背景技术
电液伺服阀作为液压伺服系统核心元件，通过微弱电信号控制前置级的输出压力以及滑阀节流口面积，进而精确控制液流的压力、流量和方向，在航空航天、舰船、尤其是国防特种装备等领域的中应用极为广泛，如在导弹电液伺服机构中，电液伺服阀控制活塞杆位移，调整负载喷管摆角，进而控制导弹的飞行姿态。
作为液压伺服阀中液压放大器的滑阀，也是伺服阀的功率级，伺服阀通过功率级滑阀最终实现液压能源流向液压执行机构的流量或压力的控制，而滑阀副阀口棱边的几何精度直接影响着它的工作性能。电液伺服阀滑阀一般在零位附近工作，阀口开度很小，一般0~0.5mm，一般要求工作边保持尖边锐缘其圆角不超过0.5μm，以保证阀口流量特性的线性度和较小的零位泄漏量，但实际中工作棱边易受到大压差高速液流及其携带物的冲蚀而钝化，其薄壁型阀口流动将会发生变化，进而诱发伺服阀高精度控制性能的退化。因此，减小滑阀口的冲蚀磨损，对于提高国产液压伺服阀的服役寿命以及提升国防特种装备液压系统的可靠性具有重要意义。
一般在伺服阀设计中都强调阀口找工作棱边保持尖边，实际工作中阀口工作棱边长时间处于大压差高速含颗粒液流的冲刷作用下，阀口极易出现崩边等各种缺陷，即发生冲蚀磨损，目前工程实际中还没有相应的抗冲蚀措施。
检索现有公开文献专利发现关于液压伺服阀中功率级滑阀冲蚀磨损问题的研究主要有：（1）“射流管伺服阀前置级冲蚀磨损数值模拟[J].（訚耀保,付嘉华,金瑶兰. 浙江大学学报(工学版),2015,49(12):2252-2260.）”指出工程实际中发现射流管伺服阀在工作一定时间后，常出现服役性能下降，如零位泄漏量和内泄漏增大、压力增益及其线性度下降、工作点变动及失效等现象。（2）“基于CFD的伺服滑阀冲蚀磨损特性分析[J].（孙飞,冯永保,胡宇,杨波波. 表面技术,2016,45(12):84-90.）”分析认为阀口流域变窄、流速高与壁面碰撞的颗粒数增多易造成滑阀口控制面锐缘冲蚀，提出对阀口部位进行工艺处理以增强其耐磨性和严格控制油液净化的改进措施。（3）“一种液压滑阀[P]. 甘肃：CN105757024A,2016-07-13.（刘新强，冀宏，闵为，高文科，郑直，贾登娉.）”提出一种阀口与阀芯基体分离式抗冲蚀滑阀，其核心思想是将工作面与冲蚀区域分离，从而把冲蚀磨损转移到非工作面。
以上有关液压伺服阀中功率级滑阀冲蚀磨损的研究，为液压伺服阀中功率级滑阀冲蚀设计提供了有益参考，但是存在以下不足：
（1）现有文献对于伺服阀冲蚀机理和性能退化规律研究较多,抗冲蚀设计较少；
（2）阀口局部耐磨性增强工艺难以实现，油液净化仅停留在系统层面，或者是在前置级高压油口设置过滤器来减少前置级的堵塞和冲蚀，对于伺服阀中功率级滑阀的保护作用有限；
（3）分离式阀口设计在一定程度上可以间接提高伺服阀抗冲蚀能力，但需要定期更换，伺服阀自身抗冲蚀能力不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀。
本发明书一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，包括阀芯1、阀套2、阀体4、第一螺堵9、第一螺堵密封圈10、第二螺堵34、第二螺堵密封圈35，阀体4上开设有油口P28、油口A24、油口T19、油口B14，油口P28进口处安装有高压油口过滤器26，高压油口过滤器26由中空螺堵27紧固在油口P流道28a进口；油口P28与油口A24构成的第一阀口33，在第一阀口33附近阀芯1上开设有第一导流槽32，阀套2上开设有第一导流梯台31；油口A24与油口T19构成的第二阀口23，在第二阀口23附近阀芯1上开设有第二导流槽21，阀套2上开设有第二导流梯台22；油口B14与油口T19构成的第三阀口17，在第三阀口17附近阀芯1上开设有第三导流槽18，阀套2上开设有第三导流梯台16；油口P28与油口B14构成的第四阀口11，在第四阀口11附近阀芯1上开设有第四导流槽12，阀套2上开设有第四导流梯台13。
本发明与背景技术相比，具有有益效果是：首先，在油口P进口处安装有高压油口过滤器，高压油口过滤器由中空螺堵紧固在油口P流道进口，通过高压油口过滤器过滤掉一定直径以上的固体颗粒物，减少流经滑阀口的颗粒数量，从而降低固体颗粒物对阀口的冲蚀作用；其次，在第一阀口、第四阀口附近阀芯圆周方向上开设第一导流槽、第四导流槽，阀套端面上开设第一导流梯台、第四导流梯台；在第二阀口、第三阀口附近阀芯台肩端面上开设第二导流槽、第三导流槽，阀套内侧圆周上开设第二导流梯台、第三导流梯台，通过阀芯导流槽的导流作用，使得一部分阀芯表面液流在惯性力和压差作用下顺着导流槽在阀芯工作棱边附近脱离阀芯壁面，形成“高压液体挡板”，削弱正对阀口的液流对工作棱边的冲刷；梯形梯台利用自身坡脚使得液流流束偏离阀套工作边，而从阀芯工作边和阀套边中间区域流过，避免和阀套工作边的直接作用。本专利通过高压油口过滤器、阀芯导流槽和阀套导流梯台综合作用，减少含颗粒高压高速液流对伺服阀中功率级滑阀口的冲蚀磨损，提高伺服阀中功率级滑阀的抗冲蚀能力。
附图说明
图1是本发明结构示意图，图2是本发明结构中油口P处局部放大图，图3是本发明结构中第一阀口处局部放大图，图4是本发明结构中第二阀口处局部放大图，图5是第一阀口处抗冲蚀工作原理图，图6是第三阀口处抗冲蚀工作原理图。
附图标记及对应名称为：1-阀芯、2-阀套、3-第三节流窗口、5-第四节流窗口、6-第五节流窗口、7-第六节流窗口、8-第七节流窗口、9-第一螺堵、10-第一螺堵密封圈、11-第四阀口、12-第四导流槽、13-第四导流梯台、14-油口B、14a-油口B流道、15-油口B密封圈、16-第三导流梯台、17-第三阀口、18-第三导流槽、19-油口T、19a-油口T流道、20-油口T密封圈、21-第二导流槽、22-第二导流梯台、23-第二阀口、24-油口A、24a-油口A密封圈、25-油口A密封圈、26-高压油口过滤器、27-中空螺堵、28-油口P、28a-油口P流道、29-油口P密封、30-油口P进口、31-第一导流梯台、32-第一导流槽、33-第一阀口、34-第二螺堵、35-第二螺堵密封圈、36-第一节流窗口、37-第二节流窗口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1~图4所示，本发明书一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，包括阀芯1、阀套2、阀体4、第一螺堵9、第一螺堵密封圈10、第二螺堵34、第二螺堵密封圈35，阀体4上开设有油口P28、油口A24、油口T19、油口B14，油口P28进口处安装有高压油口过滤器26，高压油口过滤器26由中空螺堵27紧固在油口P流道28a进口；油口P28与油口A24构成的第一阀口33，在第一阀口33附近阀芯1上开设有第一导流槽32，阀套2上开设有第一导流梯台31；油口A24与油口T19构成的第二阀口23,在第二阀口23附近阀芯1上开设有第二导流槽21，阀套2上开设有第二导流梯台22；油口B14与油口T19构成的第三阀口17，在第三阀口17附近阀芯1上开设有第三导流槽18，阀套2上开设有第三导流梯台16；油口P28与油口B14构成的第四阀口11，在第四阀口11附近阀芯1上开设有第四导流槽12，阀套2上开设有第四导流梯台13。通过高压油口过滤器、阀芯导流槽和阀套导流梯台综合作用，降低含颗粒高压高速液流对伺服阀中功率级滑阀口的冲蚀磨损，提高伺服阀中功率级滑阀的抗冲蚀能力。
如图1～图4所示，所述的第一导流槽32、第四导流槽12呈弧形，并分别开设于第一阀口33、第四阀口11附近阀芯1圆周方向，第一导流梯台31、第四导流梯台13呈梯形，分别开设于第一阀口33、第四阀口11附近的阀套2窗口端面。第二导流槽21、第三导流槽18呈弧形，并分别开设于第二阀口23、第三阀口17附近阀芯1台肩端面，第二导流梯台22、第三导流梯台16呈梯形，分别开设于第二阀口23、第三阀口17附近的阀套2内侧圆周方向。导流槽和导流梯台通过改变壁面形状进而影响含颗粒油液的流动，减小液流对阀口工作边的直接冲击概率，降低液流的冲刷和颗粒的冲蚀对阀口造成的冲蚀磨损。
本发明的工作过程为：如图5和图6所示，滑阀芯在前置级作用下相对阀套移动形成一定微小开度，假设阀芯左移，第一阀口、第三阀口将打开，高压油液从油口P流经第一阀口通过油口A进入执行机构，回油通过油口B流经第三阀口进入回油口T，最后回到油箱。设置在油口P进口处的高压油口过滤器能够过滤掉一定直径以上的固体颗粒物，减少流经滑阀口的颗粒数量，从而降低固体颗粒物对功率级滑阀口的冲蚀作用。在第一阀口附近阀芯圆周方向上开设第一导流槽，第三阀口附近阀芯台肩端面上开设第三导流槽，通过阀芯导流槽的导流作用，使得一部分阀芯表面液流在惯性力和压差作用下顺沿导流槽在阀芯工作棱边上游脱离阀芯壁面，形成“高压液体挡板”，阻挡正对阀口的液流对工作棱边的冲刷；在第一阀口附近阀套端面上的第一导流梯台，在第三阀口附近阀套内侧圆周上的第三导流梯台，梯形梯台利用自身坡脚使得液流流束偏离阀套工作边，而从阀芯工作边和阀套边中间区域流过，避免液流和阀套工作边的直接作用。本专利通过高压油口过滤器、阀芯导流槽和阀套导流梯台的综合作用，减少含颗粒高压高速液流对伺服阀中功率级滑阀口的冲蚀磨损，提高伺服阀中功率级滑阀的抗冲蚀能力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，包括阀芯（1）、阀套（2）、阀体（4）、第一螺堵（9）、第一螺堵密封圈（10）、第二螺堵（34）、第二螺堵密封圈（35），高压油口过滤器（26）、阀体（4）上开设有油口P（28）、油口A（24）、油口T（19）、油口B（14），其特征在于：油口P（28）进口处安装有高压油口过滤器（26），高压油口过滤器（26）由中空螺堵（27）紧固在油口P流道（28a）进口；油口P（28）与油口A（24）构成的第一阀口（33），在第一阀口（33）附近阀芯（1）上开设有第一导流槽（32），阀套（2）上开设有第一导流梯台（31）；油口A（24）与油口T（19）构成的第二阀口（23），在第二阀口（23）附近阀芯（1）上开设有第二导流槽（21），阀套（2）上开设有第二导流梯台（22）；油口B（14）与油口T（19）构成的第三阀口（17），在第三阀口（17）附近阀芯（1）上开设有第三导流槽（18），阀套（2）上开设有第三导流梯台（16）；油口P（28）与油口B（14）构成的第四阀口（11），在第四阀口（11）附近阀芯（1）上开设有第四导流槽（12），阀套（2）上开设有第四导流梯台（13）。
2.根据权利要求1所述的液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，其特征在于：第一导流槽（32）、第四导流槽（12）呈弧形，并分别开设于第一阀口（33）、第四阀口（11）附近阀芯（1）圆周方向，第一导流梯台（31）、第四导流梯台（13）呈梯形，分别开设于第一阀口（33）、第四阀口（11）附近的阀套（2）窗口端面。
3.根据权利要求1所述的液压伺服阀中的抗冲蚀功率级滑阀，其特征在于：第二导流槽（21）、第三导流槽（18）呈弧形，并分别开设于第二阀口（23）、第三阀口（17）附近阀芯（1）台肩端面，第二导流梯台（22）、第三导流梯台（16）呈梯形，分别开设于第二阀口（23）、第三阀口（17）附近的阀套（2）内侧圆周方向。
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