CN112268140B - 一种抑制空化型液压阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制空化型液压阀，包括阀盖、阀座、阀芯杆、顶块、阀芯头和中空引流杆；阀芯头包括有圆锥部分，沿圆锥部分的轴向开设一定深度的中空引流杆装配孔，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有N组阀芯头射流孔，每一组阀芯头射流孔均与中空引流杆装配孔连通，中空引流杆安装在中空引流杆装配孔中，中空引流杆顶部和中空引流杆装配孔的顶部之间安装第二弹簧，当阀芯开度变化时，开度变化引起上下游压差的变化，导致该第二弹簧被不同程度的压缩，中空引流杆射流孔分别与不同轴向高度的阀芯头射流孔对准连通，引出射流抑制空化，并且多组射流孔的存在可以保证不同开度下都有较好的抑制效果。
Description
技术领域
本发明涉及调节阀技术，尤其涉及的是一种抑制空化型液压阀。
背景技术
调节阀在石油、化工、电站、长输管线、造船、核工业、各种低温工程、宇航以及海洋采油等国民经济各部门中是不可缺少的流体控制设备。作为调节系统中的执行机构，它是组成工艺流程控制系统的重要环节，被称为控制系统的“手脚”。在实际工程应用中，空蚀是导致调节阀失效的主要因素之一。大压差、小开度等因素导致调节阀节流口处压力低于介质的饱和蒸气压，流道内产生空化现象；当空泡运动到流道下游时，介质压力升高导致空泡破裂，引发空蚀，产生振动并发出噪声。空蚀现象大大减小了调节阀的使用寿命并对整个液压系统的稳定性造成影响。因此，怎样抑制调节阀内的空蚀现象称为研究调节阀技术的重点方向。
术语解释：
空化：当流体中的压力降低至流体的饱和蒸气压以下时，流体中微小的气核将迅速生长并发展成为气泡，这一过程称为空化；
空蚀：当流体压力恢复后，空泡破裂产生高速微射流和压力脉动，冲击液压管道或阀的内壁造成损伤的过程，我们称之为空蚀或气蚀。
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抑制空化型液压阀，本发明改进了阀芯结构，通过在阀芯上开射流孔，并加入中空引流杆来引入射流，抑制节流口处空化的产生，大大减弱了空蚀的损伤。
本发明的技术方案如下：
一种抑制空化型液压阀，包括阀盖1、阀座2、阀芯杆3、顶块4、阀芯头5和中空引流杆6；阀芯头5包括有圆锥部分，沿圆锥部分的轴向开设一定深度的中空引流杆装配孔15，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有N组阀芯头射流孔，每一组阀芯头射流孔均与中空引流杆装配孔15连通，每组阀芯头射流孔之间轴向间距为S，阀芯头射流孔轴向与圆锥部分轴向之间具有一定夹角，保证射流方向对准节流口处的空化初生区，每组射流孔沿圆周均匀分布M个射流孔；中空引流杆6是一空心圆柱体，该空心圆柱体底端开设有引流孔19，顶端封闭，中空引流杆上间隔一定距离L加工有N个均压槽23，均压槽23为环状，并在每个均压槽23中开有N组中空引流杆射流孔；中空引流杆6安装在中空引流杆装配孔15中，中空引流杆6顶部和中空引流杆装配孔15的顶部之间安装第二弹簧，当阀芯开度变化时，开度变化引起上下游压差的变化，导致该第二弹簧被不同程度的压缩，中空引流杆射流孔分别与不同轴向高度的阀芯头射流孔对准，引出射流抑制空化。
所述的抑制空化型液压阀，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有3组阀芯头射流孔：阀芯头第一组射流孔16、阀芯头第二组射流孔17和阀芯头第三组射流孔18，三组射流孔之间轴向间距为S。
所述的抑制空化型液压阀，阀芯头射流孔的径向截面半径沿轴向渐变，沿射流孔轴向由阀芯内向阀芯外，射流孔直径逐渐减小。
所述的抑制空化型液压阀，每个均压槽23中开有3组中空引流杆射流孔，分别为中空引流杆第一组射流孔20、中空引流杆第二组射流孔21和中空引流杆第三组射流孔22，其孔径尺寸与阀芯头射流孔靠近阀芯内部一端的孔径相同。
所述的抑制空化型液压阀，当阀芯开度为0时，第二弹簧处于原始状态，三组射流孔均未开启；随着阀芯开启，当阀芯开度较小时，上下游压差较大，第二弹簧压缩量最大，此时阀芯头第一组射流孔16与中空引流杆第一组射流孔20相对，引出射流；当开度继续增大后，上下游压差逐渐减小，第二弹簧逐渐恢复，此时阀芯头第二组射流孔17和中空引流杆第二组射流孔21对齐，第二组射流孔引出射流；开度继续增大，压差继续减小，中空引流杆6继续向下游移动，阀芯头第三组射流孔18与中空引流杆第三组射流孔22对齐，第三组射流孔引出射流；每组射流孔开启时射流位置都对准节流口处的空化初生区，干扰空化初生，从而达到抑制空化的目的。
所述的抑制空化型液压阀，中空引流杆装配孔15底部设置有环形卡槽25，限位挡圈24安装在卡槽25内来限制中空引流杆6的位移，弹簧处于原始状态时，中空引流杆6底部抵触在限位挡圈24上被限位。
所述的抑制空化型液压阀，每个均压槽23上还开设有三角形缺口作为减震槽，其作用是防止射流孔对准通流时，流量突增导致系统震动。
所述的抑制空化型液压阀，阀盖1压在阀座2上，并通过螺栓将二者固定；阀芯杆3通过螺纹与阀盖1相连，并通过螺纹来控制开度。
所述的抑制空化型液压阀，阀芯头5还包括一段圆柱体部分，阀芯头5圆柱体部分的尾端有一凸起的挡块14，在阀芯杆内部有圆柱形的阀芯杆孔12，该阀芯杆孔12内装配顶块4，顶块4的顶部和阀芯杆孔12的顶部之间安装第一弹簧，阀芯杆内部的圆柱形孔内壁设置有与挡块14配合的卡槽13，通过挡块14与卡槽13配合将阀芯杆3和阀芯头5可拆卸固定在一起。
所述的抑制空化型液压阀，阀芯杆3和阀芯头5通过挡块14和卡槽13连接在一起，将阀芯头5的圆柱体部分伸入阀芯杆的孔中，挡块14沿卡槽13进入阀芯杆内，顶块4被下压，第一弹簧处于压缩状态；当挡块14到达卡槽13的底部后，将阀芯头5逆时针旋转使挡块14被卡槽13卡住，限制轴向位移；此时第一弹簧被压缩产生弹力，弹力通过顶块4传递至阀芯头5，增大了挡块14与卡槽13间的摩擦力，限制阀芯头5与阀芯杆3之间沿圆周的相对转动。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的阀芯头和阀芯杆分开，当阀芯头出现损伤导致阀芯失效时，只需要更换阀芯头即可。由于实际工程中，阀芯头是最易受损的部位，因此当阀芯头受损时，无需整个更换阀芯，减少了成本的损耗。
2、通过在阀芯头表面开孔引出射流，可以达到更好的防空化的目的，并且多组射流孔的存在可以保证不同开度下都有较好的抑制效果。
附图说明
图1为本发明的抑制空化型液压阀半剖装配图；
图2为本发明的阀芯装配示意图；
图3为本发明的射流孔调节过程示意图；
图4为本发明的阀盖结构示意图；
图5为本发明的阀座结构示意图；
图6为本发明的顶块结构示意图；
图7为本发明阀芯杆结构示意图的；
图8为本发明的阀芯头结构示意图；
图9为本发明的中空引流杆结构示意图；
图10为本发明的限位挡圈结构示意图；
图中：1-阀盖，2-阀座，3-阀芯杆，4-顶块，5-阀芯头，6-中空引流杆，7-阀芯装配螺纹孔，8-通孔，9-阀座流道，10-进油口，11-出油口，12-阀芯杆孔，13-卡槽，14-挡块，15-中空引流杆装配孔，16-阀芯头第一组射流孔，17-阀芯头第二组射流孔，18-阀芯头第三组射流孔，19-中空引流杆引流孔，20-中空引流杆第一组射流孔，21-中空引流杆第而组射流孔，22-中空引流杆第三组射流孔，23-均压槽，24-限位挡圈，25-卡槽。
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。
一种抑制空化型液压阀，包括阀盖1、阀座2、阀芯杆3、顶块4、阀芯头5和中空引流杆6；阀芯头5包括有圆锥部分，沿圆锥部分的轴向开设一定深度的中空引流杆装配孔15，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有三组阀芯头射流孔：阀芯头第一组射流孔16、阀芯头第二组射流孔17和阀芯头第三组射流孔18，每一组阀芯头射流孔均与中空引流杆装配孔15连通，三组射流孔之间轴向间距为S，射流孔轴向与圆锥部分轴向之间具有一定夹角，保证射流方向对准节流口处的空化初生区，每组射流孔沿圆周均匀分布四个射流孔；射流孔的径向截面半径沿轴向渐变，沿射流孔轴向由阀芯内向阀芯外，射流孔直径逐渐减小。
中空引流杆6是一空心圆柱体，该空心圆柱体底端开设有引流孔19，顶端(即靠近中空引流杆装配孔15顶部的一端)封闭，中空引流杆上间隔一定距离L(L＜S，使工作状态下只有一组射流孔开启)加工有3个均压槽23，均压槽23为环状，并在每个槽中开有三组射流孔，分别为中空引流杆第一组射流孔20、中空引流杆第二组射流孔21和中空引流杆第三组射流孔22，其孔径尺寸与阀芯头5中的射流孔靠近阀芯内部一端的孔径相同；
在阀芯头5圆锥部分，沿圆锥的轴向开设一定深度的中空引流杆装配孔15，中空引流杆6安装在中空引流杆装配孔15中，中空引流杆6顶部和中空引流杆装配孔15的顶部之间安装第二弹簧，当阀芯开度变化时，开度变化引起上下游压差的变化，导致该第二弹簧被不同程度的压缩，中空引流杆的三组射流孔分别与不同轴向高度的阀芯头射流孔对准，引出射流抑制空化。
中空引流杆装配孔15底部设置有环形卡槽25，限位挡圈24安装在卡槽25内来限制中空引流杆6的位移，弹簧处于原始状态时，中空引流杆6底部抵触在限位挡圈24上被限位。
如图9所示，每个均压槽23上还开设有三角形缺口作为减震槽(图中开设位置在均压槽23下边正对射流孔的位置)，其作用是防止射流孔对准通流时，流量突增导致系统震动。
阀盖1上开有螺纹孔7，用于安装阀芯杆3；阀盖1上均布有4个通孔8，用于连接和固定，在阀体2上也同样均布相同尺寸的通孔。
阀座2外形为一长方体，其中开有阀座流道9，进油口10和出油口11。
如图1所示，阀盖1压在阀座2上，并通过螺栓将二者固定。阀芯杆3通过螺纹与阀盖1相连，并通过螺纹来控制开度。阀芯头5还包括一段圆柱体部分，阀芯头5圆柱体部分的尾端有一凸起的挡块14，在阀芯杆内部有圆柱形的阀芯杆孔12，该阀芯杆孔12内装配顶块4，顶块4的顶部和阀芯杆孔12的顶部之间安装第一弹簧，阀芯杆内部的圆柱形孔内壁设置有与挡块14配合的卡槽13，通过挡块14与卡槽13配合将阀芯杆3和阀芯头5可拆卸固定在一起。
如图2所示，阀芯杆3和阀芯头5通过挡块14和卡槽13连接在一起，具体过程为：将阀芯头5的圆柱体部分伸入阀芯杆的孔中，挡块14沿卡槽13进入阀芯杆内，顶块4被下压，第一弹簧处于压缩状态；当挡块14到达卡槽13的底部后，将阀芯头5逆时针旋转使挡块14被卡槽13卡住，限制轴向位移；此时第一弹簧被压缩产生弹力，弹力通过顶块4传递至阀芯头5，增大了挡块14与卡槽13间的摩擦力，限制阀芯头5与阀芯杆3之间沿圆周的相对转动。
工作时，如图3所示，当阀芯开度为0时，第二弹簧处于原始状态，三组射流孔均未开启；随着阀芯开启，当阀芯开度较小时，上下游压差较大，第二弹簧压缩量最大，此时阀芯头第一组射流孔16与中空引流杆第一组射流孔20相对，引出射流；当开度继续增大后，上下游压差逐渐减小，第二弹簧逐渐恢复，此时阀芯头第二组射流孔17和中空引流杆第二组射流孔21对齐，第二组射流孔引出射流；开度继续增大，压差继续减小，中空引流杆6继续向下游移动，阀芯头第三组射流孔18与中空引流杆第三组射流孔22对齐，第三组引流孔引出射流。每组射流孔开启时射流位置都对准节流口处的空化初生区，干扰空化初生，从而达到抑制空化的目的。
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 (10)
1.一种抑制空化型液压阀，其特征在于，包括阀盖(1)、阀座(2)、阀芯杆(3)、顶块(4)、阀芯头(5)和中空引流杆(6)；阀芯头(5)包括有圆锥部分，沿圆锥部分的轴向开设一定深度的中空引流杆装配孔(15)，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有N组阀芯头射流孔，每一组阀芯头射流孔均与中空引流杆装配孔(15)连通，每组阀芯头射流孔之间轴向间距为S，阀芯头射流孔轴向与圆锥部分轴向之间具有一定夹角，保证射流方向对准节流口处的空化初生区，每组射流孔沿圆周均匀分布M个射流孔；中空引流杆(6)是一空心圆柱体，该空心圆柱体底端开设有引流孔(19)，顶端封闭，中空引流杆上间隔一定距离L加工有N个均压槽(23)，L＜S，均压槽(23)为环状，并在每个均压槽(23)中开有N组中空引流杆射流孔；中空引流杆(6)安装在中空引流杆装配孔(15)中，中空引流杆(6)顶部和中空引流杆装配孔(15)的顶部之间安装第二弹簧，当阀芯开度变化时，开度变化引起上下游压差的变化，导致该第二弹簧被不同程度的压缩，中空引流杆射流孔分别与不同轴向高度的阀芯头射流孔对准连通，引出射流抑制空化。
2.根据权利要求1所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，沿圆锥部分轴向由高到低依次设置有三组阀芯头射流孔：阀芯头第一组射流孔(16)、阀芯头第二组射流孔(17)和阀芯头第三组射流孔(18)。
3.根据权利要求2所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，阀芯头射流孔的径向截面半径沿轴向渐变，沿射流孔轴向由阀芯内向阀芯外，射流孔直径逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，每个均压槽(23)中开有三组中空引流杆射流孔，分别为中空引流杆第一组射流孔(20)、中空引流杆第二组射流孔(21)和中空引流杆第三组射流孔(22)，其孔径尺寸与阀芯头射流孔靠近阀芯内部一端的孔径相同。
5.根据权利要求4所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，当阀芯开度为0时，第二弹簧处于原始状态，三组射流孔均未开启；随着阀芯开启，当阀芯开度较小时，上下游压差较大，第二弹簧压缩量最大，此时阀芯头第一组射流孔(16)与中空引流杆第一组射流孔(20)相对，引出射流；当开度继续增大后，上下游压差逐渐减小，第二弹簧逐渐恢复，此时阀芯头第二组射流孔(17)和中空引流杆第二组射流孔(21)对齐，第二组射流孔引出射流；开度继续增大，压差继续减小，中空引流杆(6)继续向下游移动，阀芯头第三组射流孔(18)与中空引流杆第三组射流孔(22)对齐，第三组射流孔引出射流；每组射流孔开启时射流位置都对准节流口处的空化初生区，干扰空化初生，从而达到抑制空化的目的。
6.根据权利要求1所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，中空引流杆装配孔(15)底部设置有环形卡槽(25)，限位挡圈(24)安装在环形卡槽(25)内来限制中空引流杆(6)的位移，弹簧处于原始状态时，中空引流杆(6)底部抵触在限位挡圈(24)上被限位。
7.根据权利要求1所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，每个均压槽(23)上还开设有三角形缺口作为减震槽，其作用是防止射流孔对准通流时，流量突增导致系统震动。
8.根据权利要求1所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，阀盖(1)压在阀座(2)上，并通过螺栓将二者固定；阀芯杆(3)通过螺纹与阀盖(1)相连，并通过螺纹来控制开度。
9.根据权利要求1所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，阀芯头(5)还包括一段圆柱体部分，阀芯头(5)圆柱体部分的尾端有一凸起的挡块(14)，在阀芯杆内部有圆柱形的阀芯杆孔(12)，该阀芯杆孔(12)内装配顶块(4)，顶块(4)的顶部和阀芯杆孔(12)的顶部之间安装第一弹簧，阀芯杆内部的圆柱形孔内壁设置有与挡块(14)配合的卡槽(13)，通过挡块(14)与卡槽(13)配合将阀芯杆(3)和阀芯头(5)可拆卸固定在一起。
10.根据权利要求9所述的抑制空化型液压阀，其特征在于，阀芯杆(3)和阀芯头(5)通过挡块(14)和卡槽(13)连接在一起，将阀芯头(5)的圆柱体部分伸入阀芯杆的孔中，挡块(14)沿卡槽(13)进入阀芯杆内，顶块(4)被下压，第一弹簧处于压缩状态；当挡块(14)到达卡槽(13)的底部后，将阀芯头(5)逆时针旋转使挡块(14)被卡槽(13)卡住，限制轴向位移；此时第一弹簧被压缩产生弹力，弹力通过顶块(4)传递至阀芯头(5)，增大了挡块(14)与卡槽(13)间的摩擦力，限制阀芯头(5)与阀芯杆(3)之间沿圆周的相对转动。
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