CN112081970B - 一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀,包括手轮(2)、上端盖(4)、阀芯杆(3)、阀体(5)、衬套(10)、下端盖(15);阀体(5)内部空间包括旋流分离部和回压引流部;旋流分离部为一段圆柱形空腔,该空腔内部设置有螺旋向下的导向槽(6);阀体(5)内部空间的下部为回压引流部,回压引流部为一段圆柱形空腔;回压引流部内部安装衬套(10)。本发明设计以一种带自清洁功能的压力抑制型调节阀,不仅可以在阀体内部实现固液分离,过滤出液体中的固体杂质,而且在阀体中设计了一种出口压力反馈装置实现了抑制空化现象的装置,降低了空化现象出现的几率/空化强度,提高了液压阀的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及节流阀技术领域,尤其涉及的是一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀。
背景技术
节流阀作为流体传动和控制技术中的基础元件之一,由于其具有密封性好、过流能力强、能够实现完全断流、响应快等众多优点,获得了广泛的应用,它是系统压力控制和安全保障的关键环节,整个液压系统的性能和可靠性与节流阀的性能和可靠性密切相关。液压节流阀具有较为复杂的内部流场结构,其流道常常会有转折、弯曲、突然收缩、突然扩张等特点,流体在流经这些复杂流道时就会产生漩涡、回流、脱离壁面等流动现象。当液体流经液压阀节流部位,流速增高,压力降低,出现真空度,析出的空泡与液压油形成两相运动,产生节流空化。空化会给节流阀带来严重的影响,当节流阀内发生空化时,空化的周期性溃灭使阀内压力产生振荡,从而使阀芯受力产生振荡,导致阀芯动作失稳,影响系统稳定性。空泡在阀芯表面破裂产生的压力冲击使阀芯表面金属剥落,形成气蚀,严重影响节流阀的使用寿命。同时,液体中存在的固体杂质会加速金属的损坏,流体的速度愈高,流体中悬浮的固体颗粒愈多、愈硬,冲刷腐蚀速度愈快。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀。
本发明的技术方案如下:
一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀,包括手轮(2)、上端盖(4)、阀芯杆(3)、阀体(5)、衬套(10)、下端盖(15);阀体(5)内部空间包括旋流分离部和回压引流部;旋流分离部为一段圆柱形空腔,该空腔内部设置有螺旋向下的导向槽(6);阀体(5)上端开有进液口(18),导向槽(6)的起始端与进液口(18)相连通,液体经进液口(18)由导向槽(6)进入旋流分离部,液体流向受到导向槽(6)的导向作用呈现下螺旋流向,导向槽(6)的末端与阀体(5)上设置的清扫孔(7)相连,清扫孔(7)贯穿阀体且沿导向槽(6)切线方向;阀体(5)内部空间的下部为回压引流部,回压引流部为一段圆柱形空腔;
回压引流部内部安装衬套(10),衬套(10)顶部带有法兰盘,该法兰盘与旋流分离段的底部和回压引流部内部顶部之间的台阶密封配合,法兰盘下部为一段与阀芯头(9)的锥形相配合的倒锥形的节流口,衬套(10)底部设有凸台,凸台上加工外螺纹,在阀体(5)的对应阀腔底部开有内螺纹,阀体(5)和衬套(10)通过螺纹连接,将衬套(10)向上旋至压紧旋流分离部的底部台阶,实现回压引流部上部的密封;衬套(10)外壁与回压引流部内部内壁之间的空腔构成导压腔(13),衬套(10)的倒锥形面即节流口开设回压引流孔(11),回压引流孔(11)连通衬套(10)内部和导压腔(13);衬套(10)底部靠近出油口附近开设均匀分布的若干个导压孔(12),导压孔(12)连接导压腔(13)与衬套(10)内位于出口附近的阀腔。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,阀体(5)内部空间的上部为旋流分离部,下部为回压引流部。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,导向槽(6)为半圆弧形槽。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,回压引流孔(11)连接节流口与导压腔(13)且沿圆周均匀分布,数量为三个或三个以上。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,回压引流孔(11)设为圆弧形孔。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,节流阀的阀芯杆(3)上设置有密封凸台,密封凸台圆周上装有O形圈(19),通过O形圈(19)将旋流分离部的上端进行密封。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,若干个导压孔(12)为等距排列。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,清扫孔(7)内部开有螺纹,采用螺塞(8)封闭清扫口(7),方便固体颗粒的存储与排出。
所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,阀芯杆(3)下部为阀芯头(9),阀芯头(9)为锥形,位于旋流分离部的底部。
采用上述方案,本发明具有以下有益效果:
1.本发明设计以一种带自清洁功能的压力抑制型调节阀,不仅可以在阀体内部实现固液分离,过滤出液体中的固体杂质,而且在阀体中设计了一种出口压力反馈装置实现了抑制空化现象的装置,降低了空化现象出现的几率/空化强度,提高了液压阀的使用寿命。
2.在阀体上开设螺旋向下的圆弧形导向槽,导向槽的上端接进液口,使含固相的进口液体向下作螺旋运动,通过离心力,将固体颗粒沉积在导向槽底部。
3.阀体上开设清扫孔,与导向槽下端连接,用于排出固体杂质,实现固液分离。
4.基于改善阀体内流场压力分布来抑制空化的思想,提出在节流阀内安装具有压力反馈功能的衬套结构,衬套上端开有环形引流孔,将节流阀出口压力引至节流口处,提高节流口压力。
5.节流阀阀体与衬套构成导压空腔,衬套底部靠近出油口处设置六个导压孔,出口附近液体通过导压孔进入导压腔。
6.在阀内加入衬套,与阀芯构成节流口,防止阀座受到空蚀磨损,当衬套损坏时只需更换衬套即可。
7.通过提高阀口压力大小,减小空化出现概率。通过引流可以优化阀腔内的流场,消减湍流强度,提高阀腔内流体的稳定性。
附图说明
图1为本发明的节流阀剖视轴测图;
图2为本发明的节流阀主体结构图;
图3为本发明的节流阀阀体四分之一剖视结构图;
图4为本发明的节流阀手轮结构图;
图5为本发明的节流阀上端盖结构图;
图6为本发明的节流阀阀芯结构图;
图7为本发明的节流阀衬套结构图,A俯视图,B主视图;
图8为本发明的节流阀下端盖结构图;
1-螺母,2-手轮,3-阀芯杆,4-上端盖,5-阀体,6-导向槽,7-清扫孔,8-螺塞,9-阀芯头,10-衬套,11-回压引流孔,12-导压孔,13-导压腔,14-出油口,15-下端盖,16-密封圈,17-密封槽,18-进液口,19-O形圈,20-螺钉;
具体实施方式
以下结合具体实施例,对本发明进行详细说明。
参考图1-8,一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀,包括手轮2,上端盖4,阀芯杆3,阀体5,衬套10,下端盖15;阀体5内部空间包括旋流分离部和回压引流部;阀体5内部空间的上部为旋流分离部,旋流分离部为一段圆柱形空腔,该空腔内部设置有螺旋向下的导向槽6,导向槽6为半圆弧形槽;阀体5内部空间的下部为回压引流部,回压引流部为一段圆柱形空腔;
节流阀的阀芯杆3上设置有密封凸台,密封凸台圆周上装有O形圈19,通过O形圈19将旋流分离部的上端进行密封。
回压引流部内部安装衬套10,衬套10顶部带有法兰盘,该法兰盘与旋流分离段的底部和回压引流部内部顶部之间的台阶密封配合,法兰盘下部为一段与阀芯头9的锥形相配合的倒锥形的节流口,衬套10底部设有凸台,凸台上加工外螺纹,在阀体5的对应阀腔底部开有内螺纹,阀体5和衬套10通过螺纹连接,将衬套10向上旋至压紧旋流分离部的底部台阶,实现回压引流部上部的密封。衬套10外壁与回压引流部内部内壁之间的空腔构成导压腔13,衬套10的倒锥形面即节流口开设回压引流孔11,引流孔11连通衬套10内部和导压腔13,回压引流孔11连接节流口与导压腔13且沿圆周均匀分布(三个);回压引流孔11设为上凸下凹(近似人体腰形)的圆弧形孔,衬套10底部靠近出油口附近开设均匀分布的六个导压孔12,导压孔12连接导压腔13与衬套10内位于出口附近的阀腔。
导压孔12设计为等距排列的六个,增大回流的几率,便于液体快速充满导压腔13。贯穿衬套10的回压引流孔11开设在紧邻节流口的锥面,回压孔11形状设为腰型孔且在衬套锥面上等距圆周排列,增大引流的几率,这种设计可以将液体直接引向空化区进行压力补偿,提高节流口的压力,以便更好地抑制空化的产生。在阀内加入衬套,与阀芯构成节流口,防止阀座受到空蚀磨损,当衬套损坏时只需更换衬套即可。导压腔13不但起到导压作用,而且通过引流可以优化阀腔内的流场,消减湍流强度,提高阀腔内流体的稳定性。
阀体5外形设计为长方体,阀体上下两个端面各开有四个螺钉孔,上端盖4对应位置开有螺钉孔,采用内六角螺钉20连接于阀体5上,阀体5上端开有进液口18,导向槽6的起始端与进液口18相连通,液体经进液口18由导向槽6进入旋流分离部,流向受到导向槽6的导向作用呈现下螺旋流向,导向槽6的末端与阀体5上设置的清扫孔7相连,清扫孔7贯穿阀体且沿导向槽6切线方向,清扫孔7内部开有螺纹,采用螺塞8封闭清扫口7,方便固体颗粒的存储与排出。阀芯杆3下部为阀芯头9,阀芯头9为锥形,位于旋流分离部的底部。
阀芯杆3中段靠近尾部设有外螺纹,上端盖4中心开有螺纹通孔,阀芯杆3与上端盖4通过螺纹进行连接,手轮2中心开有长方体柱形孔,与阀芯杆3尾部对应段配合连接,阀芯杆3末端圆柱段开有螺纹,使用螺母1将手轮2锁紧,转动手轮2可以调节阀芯头9的位置达到调节节流阀开度的目的。
下端盖15和阀体5通过内六角螺钉20进行连接,在阀体5上设置密封槽17,通过橡胶密封圈16保证下端盖15和阀体5的连接紧密性,防止导压腔液体泄露,下端盖15中心开有出油口14。
该节流阀的工作原理为,含有固体杂质的高速液体通过进液口18进入节流阀,转动手轮2可以调节节流阀的开度,螺旋导向槽6起始处位于进液口18末端,所以液体进入节流阀后流经导向槽6导向会沿着导向槽路径成螺旋向下流动,在此过程中,利用离心沉降作用从悬浮物中分离固体颗粒,固体颗粒受到离心作用会甩向导向槽6外壁,粒子跟随下旋流及导向槽6流动至底部,导向槽6的弧形槽口设计可以对固体颗粒起到一定的固定作用,防止固体粒子受到内层旋流的影响。导向槽6末端接清扫孔7,清扫孔7方向为沿螺旋槽6末端切向方向,方便固体颗粒出螺旋导向槽6后进入清扫孔7,清扫孔7在节流阀使用时用螺塞8封堵暂时存储固体粒子,待工作结束后取出螺塞8,固粒由此孔排出。
经过旋流分离后的液体流经阀芯头9与衬套10形成的节流口进入阀体下端阀腔,当液体流经液压阀节流部位,流速增高,压力降低,出现真空度,析出的空泡与液压油形成两相运动,产生空化现象。液体经出油口14流出,由于出口压力大于节流口附近的压力,以及回压引流孔11、导压腔13、导压孔12处于联通状态,所以部分液体会经导压孔12流入导压腔13,然后进入导压腔13的液体由回压孔11流往节流口,进而提高节流口的压力,减小空化出现的概率/空化强度。此外,节流口由于流通面积减少且油液方向有变,流体一般呈紊流状态。由于反馈压力的作用会迅速平复这种紊流,流体流动更加规范,进而使气泡的产生、长大及溃灭得到抑制,从而减低了空化现象对阀芯和阀体的空蚀破坏。
本发明克服了传统上在节流阀外部对固液两相进行分离的缺陷,提供了一种适用于节流阀内部分离固液两相的旋流分离器结构。通过在阀体内部设置螺旋圆弧导向槽,一方面对液体起到导流作用实现旋流分离,另一方面,螺旋槽会对固体粒子起到一定的阻挡作用,能够有效防止固体颗粒被内层旋流带走。
本发明将出口附近压力引至节流口处,改善阀口压力分布,从而有效抑制阀口的空化现象,降低了空蚀对阀芯和阀座的损坏,通过引流可以优化阀腔内的流场,减弱阀腔内流体的不稳定性,增加阀门的使用寿命,减少维护、维修成本。本发明的引流装置主要是在节流阀阀体内加入衬套,结构简单,引流效果好。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,包括手轮(2)、上端盖(4)、阀芯杆(3)、阀体(5)、衬套(10)、下端盖(15);阀体(5)内部空间包括旋流分离部和回压引流部;旋流分离部为一段圆柱形空腔,该空腔内部设置有螺旋向下的导向槽(6);阀体(5)上端开有进液口(18),导向槽(6)的起始端与进液口(18)相连通,液体经进液口(18)由导向槽(6)进入旋流分离部,液体流向受到导向槽(6)的导向作用呈现下螺旋流向,导向槽(6)的末端与阀体(5)上设置的清扫孔(7)相连,清扫孔(7)贯穿阀体且沿导向槽(6)切线方向;阀体(5)内部空间的下部为回压引流部,回压引流部为一段圆柱形空腔;导向槽(6)为半圆弧形槽;
回压引流部内部安装衬套(10),衬套(10)顶部带有法兰盘,该法兰盘与旋流分离段的底部和回压引流部内部顶部之间的台阶密封配合,法兰盘下部为一段与阀芯头(9)的锥形相配合的倒锥形的节流口,衬套(10)底部设有凸台,凸台上加工外螺纹,在阀体(5)的对应阀腔底部开有内螺纹,阀体(5)和衬套(10)通过螺纹连接,将衬套(10)向上旋至压紧旋流分离部的底部台阶,实现回压引流部上部的密封;衬套(10)外壁与回压引流部内部内壁之间的空腔构成导压腔(13),衬套(10)的倒锥形面即节流口开设回压引流孔(11),回压引流孔(11)连通衬套(10)内部和导压腔(13);衬套(10)底部靠近出油口附近开设均匀分布的若干个导压孔(12),导压孔(12)连接导压腔(13)与衬套(10)内位于出口附近的阀腔;回压引流孔(11)设为上凸下凹呈腰型的圆弧形孔;回压引流孔(11)连接节流口与导压腔(13)且沿圆周均匀分布,数量为三个或三个以上。
2.根据权利要求1所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,阀体(5)内部空间的上部为旋流分离部,下部为回压引流部。
3.根据权利要求1所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,节流阀的阀芯杆(3)上设置有密封凸台,密封凸台圆周上装有O形圈(19),通过O形圈(19)将旋流分离部的上端进行密封。
4.根据权利要求1所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,若干个导压孔(12)为等距排列。
5.根据权利要求1所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,清扫孔(7)内部开有螺纹,采用螺塞(8)封闭清扫孔 (7),方便固体颗粒的存储与排出。
6.根据权利要求1所述的具有自洁功能的压力反馈型节流阀,其特征在于,阀芯杆(3)下部为阀芯头(9),阀芯头(9)为锥形,位于旋流分离部的底部。
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