CN112283423B - 一种水基液介质的压力控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水基液介质的压力控制装置，阀体内设有安装腔，阀芯安装在安装腔内，安装腔的两端分别设有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道均能够连通安装腔与外界，阀体上还设有回流通道，其两端分别延伸至外界和安装腔内靠近第二通道的一侧，控制单元用于将液压油经第一通道导入至安装腔内并控制其压力，并推动阀芯向靠近第二通道的方向移动至使回流通道与第二通道断开，第二通道内用于通入水基液介质，水基液介质用于推动阀芯向靠近第一通道的方向移动至使回流通道与第二通道连通，且回流通道与第二通道连通时，回流通道用于水基液介质的流出，该水基液介质的压力控制装置能够以低成本实现水基液介质的压力控制，且保证控制精度。

Description

一种水基液介质的压力控制装置
技术领域
本发明涉及液压成形技术领域，具体是涉及一种水基液介质的压力控制装置。
背景技术
液压成形是指利用液体作为传力介质或模具使工件成形的一种塑性加工技术。
按使用的液体介质不同，可将液压成形分为水压成形和油压成形。水压成形使用的介质为纯水或添加一定乳化油的水基液，油压成形使用的介质一般为液压传动油。采用液压油作为成形介质优点是黏度较大、密封性好、不腐蚀设备和零件，缺点是成本较高，不易回收、难以清理、污染零件，且压缩量大，容积效率低，系统能量损耗大。因此，目前液压成形多采用水基液介质，但水基液介质对接触元件有防锈和一定的耐腐蚀要求，且水基液黏度小，不容易控制压力和流量。
液压成形按成形方法可分为“主动式液压成形”和“被动式液压成形”。“主动式液压成形”即通过外部增压机构对成形介质进行增压，迫使工件在成形介质作用下发生塑性变形而贴合模具的成形工艺。而“被动式液压成形”为工件在模具的作用下发生塑性变形，此时成形介质在工件的作用下将被动增压而起到支撑作用。“被动式液压成形”的成形介质压力往往需要精确控制，且需要无级调节。
压力的被动无极调节一般采用比例溢流阀。目前可用于水基液的比例溢流阀价格均非常昂贵，成本较高，且控制压力一般不高于35MPa，无法满足某些高压“被动式液压成形”场合。
综上，亟需提供一种较低成本的水基液介质的压力控制装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种水基液介质的压力控制装置，以解决上述现有技术存在的问题，以较低的成本实现水基液介质的压力控制，且保证控制精度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种水基液介质的压力控制装置，包括阀体、阀芯和控制单元，所述阀体内设有安装腔，所述阀芯安装在所述安装腔内，所述安装腔的两端分别设有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均能够连通所述安装腔与外界，所述阀体上还设有回流通道，所述回流通道的两端分别延伸至外界和所述安装腔内靠近所述第二通道的一侧，所述控制单元用于将液压油经所述第一通道导入至所述安装腔内，且所述控制单元能够控制所述第一通道内通入的液压油的压力，并推动所述阀芯向靠近所述第二通道的方向移动至使所述回流通道与所述第二通道断开，所述第二通道内用于通入水基液介质，水基液介质用于推动所述阀芯向靠近所述第一通道的方向移动至使所述回流通道与所述第二通道连通，且所述回流通道与所述第二通道连通时，所述回流通道用于水基液介质的流出，液压油和水基液介质能够推动所述阀芯在所述安装腔内往复移动并固定位置。
优选地，所述阀体包括上阀体和下阀体，所述上阀体和所述下阀体可拆卸扣合，所述安装腔包括上腔室和下腔室，所述上腔室自所述上阀体上靠近所述下阀体的一端延伸至所述上阀体的中部，所述第一通道自所述上阀体上远离所述下阀体的一端延伸至与所述上腔室连通，所述下腔室自所述下阀体上靠近所述上阀体的一端延伸至所述下阀体的中部，所述第二通道自所述下阀体上远离所述上阀体的一端延伸至与所述下腔室连通，所述阀芯的一端伸入所述上腔室内，另一端伸入所述下腔室内。
优选地，所述上腔室内壁和所述阀芯外壁之间安装一上密封元件，所述下腔室内壁和所述阀芯外壁之间安装一下密封元件，所述上密封元件和所述下密封元件均用于阻挡所述第一通道和所述第二通道内的液体互通。
优选地，所述上阀体上设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔在所述上阀体和所述下阀体的排列方向上贯通所述上阀体，所述下阀体在对应所述第一螺纹孔的位置设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔自所述下阀体上靠近所述上阀体的一端延伸至所述下阀体中部，所述上阀体和所述下阀体通过螺栓依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔连接。
优选地，所述阀芯为T型阀芯，且所述阀芯的大端位于所述上腔室内，所述阀芯的小端位于所述下腔室内，所述第二通道上设有限位部，所述限位部用于限制所述阀芯在所述第二通道长度方向上的最大位移，所述阀芯小端接触所述限位部时，所述阀芯大端与所述下阀体上端面之间有间隙；所述上腔室和所述下腔室之间设有泄露回流间隙，所述泄露回流间隙连通所述安装腔与外界，用于将所述阀芯大端与所述下阀体之间的液压油或水基液介质导出。
优选地，所述阀芯大端的上端面设有安装槽，所述安装槽内安装有弹性元件，所述弹性元件的一端固定在所述安装槽的内底面，另一端接触所述上腔室的内顶面，且所述弹性元件始终处于压缩状态。
优选地，所述回流通道的横截面为L型，且包括横向通道和纵向通道，所述横向通道与所述第二通道垂直，且所述横向通道贯穿所述下腔室上靠近所述第二通道的一端，所述纵向通道与所述横向通道垂直且连通。
优选地，所述第一通道内设有阻尼器，所述阻尼器用于减缓液压油对所述阀芯的冲击。
优选地，所述控制单元包括油箱、泵组、蓄能稳压器、溢流阀、稳流阀、压力传感器和比例溢流阀，所述油箱内用于存放液压油，且所述油箱与所述泵组通过第一管路连通，所述泵组与所述稳流阀通过第二管路连通，所述泵组用于将所述油箱内的液压油导入至所述稳流阀处，所述第二管路上安装有所述蓄能稳压器和所述溢流阀，所述溢流阀与所述油箱通过第三管路连通，所述蓄能稳压器用于对所述第二管路内液压油稳压，所述溢流阀用于对液压油限压溢流，所述稳流阀与所述压力传感器通过第四管路连通，所述压力传感器用于检测经所述稳流阀流出的液压油的压力，所述稳流阀与所述比例溢流阀通过第五管路连通，所述比例溢流阀用于控制溢流压力，所述稳流阀与所述第一通道通过第六管路连通，所述第六管路用于将液压油导入至所述第一通道内，所述比例溢流阀与所述油箱通过第七管路连通，溢流出的液压油通过所述第七管路回到所述油箱内。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明提供的水基液介质的压力控制装置，控制单元用于将液压油经第一通道导入至安装腔内，且控制单元能够控制第一通道内通入的液压油的压力，并推动阀芯向靠近第二通道的方向移动至使所述回流通道与所述第二通道断开，第二通道内用于通入水基液介质，水基液介质用于推动阀芯向靠近第一通道的方向移动至使回流通道与第二通道连通，从而使第二通道通入的水基液介质经回流通道流出，以便提供液压成型所需液体介质，当阀芯处于平衡状态，回流通道流出的水基液介质供液压成型使用，通过液压原理控制阀芯移动，从而控制水基液介质的流出，简单方便，且借助液压油控制，保证压力控制精度，同时，使用水基液介质作为液压成型介质，成本低、方便清理，且水基液介质与比例溢流阀等液压元件不直接接触，因此使用普通的比例溢流阀即可，节约成本且延长整个装置的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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是本发明提供的水基液介质的压力控制装置的结构示意图；
图2是本发明提供的水基液介质的压力控制装置中阀芯的结构示意图；
图中：1-控制单元，2-上阀体，3-下阀体，4-阀芯，5-上密封元件，6-下密封元件，7-第一通道，8-第二通道，9-弹性元件，10-阻尼器，11-螺栓，12-回流通道，13-油箱，14-泵组，15-蓄能稳压器，16-溢流阀，17-稳流阀，18-压力传感器，19-比例溢流阀。
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。
本发明的目的是提供一种水基液介质的压力控制装置，以解决现有水基液介质的压力控制装置成本较高、易损坏的技术问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-图2所示，本发明提供一种水基液介质的压力控制装置，包括阀体、阀芯4和控制单元1，阀体内设有安装腔，阀芯4安装在安装腔内，安装腔的两端分别设有第一通道7和第二通道8，第一通道7和第二通道8均能够连通安装腔与外界，阀体上还设有回流通道12，回流通道12的两端分别延伸至外界和安装腔内靠近第二通道8的一侧，控制单元1用于将液压油经第一通道7导入至安装腔内，且控制单元1能够控制第一通道7内通入的液压油的压力，并推动阀芯4向靠近第二通道8的方向移动至使回流通道12与第二通道8断开，第二通道8内用于通入水基液介质，水基液介质用于推动阀芯4向靠近第一通道7的方向移动至使回流通道12与第二通道8连通，液压油作为控制介质，水基液介质作为受控介质，第二通道8作为受控介质压力腔，为阀芯4提供压力，液压油和水基液介质能够推动阀芯4在安装腔内往复移动并固定位置，通过液压控制阀芯4移动，从而控制水基液介质的流出，简单方便，借助液压油控制，保证压力控制精度，当水基液介质对阀芯4施加的压力小于液压油方向对阀芯4施加的压力时，阀芯4阻挡水基液介质经第二通道8进入回流通道12，当水基液介质对阀芯4施加的压力大于液压油方向对阀芯4施加的压力时，回流通道12与第二通道8连通，回流通道12作为受控介质回流腔，第二通道8通入的水基液介质经回流通道12流出，以便提供液压成型所需液体介质，当阀芯4处于平衡状态，回流通道12流出的水基液介质供液压成型使用，使用水基液介质作为液压成型介质，成本低、方便清理，且水基液介质与比例溢流阀19等液压元件不直接接触，因此使用普通的比例溢流阀19即可，节约成本且延长整个装置的使用寿命。
具体地，阀体包括上阀体2和下阀体3，上阀体2和下阀体3可拆卸扣合，安装腔包括上腔室和下腔室，上腔室自上阀体2上靠近下阀体3的一端延伸至上阀体2的中部，第一通道7自上阀体2上远离下阀体3的一端延伸至与上腔室连通，液压油能够从第一通道7通入至上腔室内，并对阀芯4施加压力，下腔室自下阀体3上靠近上阀体2的一端延伸至下阀体3的中部，第二通道8自下阀体3上远离上阀体2的一端延伸至与下腔室连通，水基液介质能够从第二通道8通入至下腔室内，并对阀芯4施加压力，阀芯4的一端伸入上腔室内，另一端伸入下腔室内，阀芯4与上阀体2内顶面之间的间隙作为控制介质控制腔，水基液介质对阀芯4施加的压力大于液压油方向对阀芯4施加的总压力时，推动阀芯4向靠近第一通道7的方向移动至回流通道12与第二通道8连通，从而使第一通道7内的水基液介质经回流通道12流出，以便对液压成型提供液体介质，水基液介质对阀芯4施加的压力小于液压油方向对阀芯4施加的总压力时，推动阀芯4向靠近第二通道8的方向移动至回流通道12与第二通道8不连通，水基液介质不再经回流通道12流出。
上腔室内壁和阀芯4外壁之间安装一上密封元件5，下腔室内壁和阀芯4外壁之间安装一下密封元件6，上密封元件5和下密封元件6均用于阻挡第一通道7和第二通道8内的液体互通，液压油作为控制介质，水基液介质作为受控介质，通过上密封元件5和下密封元件6将水基液介质和液压油完全隔离，防止液压油进入到第二通道8对水基液介质造成污染，不易清理，同时也防止水基液介质进入第一通道7，对控制单元1内的液压元件造成腐蚀，影响整体使用寿命。
上阀体2上设有第一螺纹孔，第一螺纹孔在上阀体2和下阀体3的排列方向上贯通上阀体2，下阀体3在对应第一螺纹孔的位置设有第二螺纹孔，第二螺纹孔自下阀体3上靠近上阀体2的一端延伸至下阀体3中部，上阀体2和下阀体3通过螺栓11依次穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔连接，实现上阀体2和下阀体3的可拆卸连接，方便后期清理与对阀芯4的检查更换。
阀芯4为T型阀芯4，且阀芯4的大端位于上腔室内，阀芯4的小端位于下腔室内，第二通道8上设有限位部，限位部用于限制阀芯4在第二通道8长度方向上的最大位移，防止阀芯4掉出，阀芯4小端接触限位部时，阀芯4大端与下阀体3上端面之间有间隙；上腔室和下腔室之间设有泄露回流间隙，泄露回流间隙连通安装腔与外界，用于将阀芯4大端与下阀体3之间的液压油或水基液介质导出，当上密封元件5处密封不严导致液压油流入至上阀体2与下阀体3之间的间隙时，液压油经泄漏回流间隙流出，防止进入第二通道8处，当下密封元件6处密封不严导致水基液介质泄漏时同理，提高液压油和水基液介质的隔离效果；另外，T型阀芯4上靠近第一通道7的端面面积大于靠近第二通道8的端面面积，实现通过第一通道7内较低压力的液压油控制第二通道8内较高压力的水基液介质，控制压力高，适用范围广，更优的，阀芯4的大端端面面积是阀芯4的小端端面面积的三倍。
阀芯4大端的上端面设有安装槽，安装槽内安装有弹性元件9，弹性元件9的一端固定在安装槽的内底面，另一端接触上腔室的内顶面，且弹性元件9始终处于压缩状态，即给弹性元件9提供一预紧力，液压成型完成后，停止水基液介质的通入，阀芯4不再受到向上阀体2推进的力，弹性元件9能够在弹性恢复力的作用下，向靠近下阀体3的方向推动阀芯4，阀芯4将第二通道8关闭，更优的，弹性元件9为弹簧。
回流通道12的横截面为L型，且包括横向通道和纵向通道，横向通道与第二通道8垂直，且横向通道贯穿下腔室上靠近第二通道8的一端，纵向通道与横向通道垂直且连通，保证阀芯4移动至接触第二通道8时，将横向通道封堵，防止水基液介质的流出，当阀芯4移动至不与第二通道8接触时，横向通道与第二通道8连通，水基液介质能够通过回流通道12流出，结构简单，且通过液压原理即可实现，控制精度高。
第一通道7内设有阻尼器10，阻尼器10用于减缓液压油对阀芯4的冲击，当控制单元1控制液压油突然进入到第一通道7内时，由于压力的突然增大，极易造成设备的损坏，通过阻尼器10抑制液压油的冲击载荷，提高使用安全性。
控制单元1包括油箱13、泵组14、蓄能稳压器15、溢流阀16、稳流阀17、压力传感器18和比例溢流阀19，油箱13内用于存放液压油，供压力控制使用，且油箱13与泵组14通过第一管路连通，通过泵组14将油箱13内的液压油导出，泵组14与稳流阀17通过第二管路连通，泵组14用于将油箱13内的液压油导入至稳流阀17处，更优的，稳流阀17为二通流量阀，其流量大小可通过调整旋钮调整，以保持流量恒定，使得流量不受压力和温度影响，调节方便，第二管路上安装有蓄能稳压器15和溢流阀16，溢流阀16与油箱13通过第三管路连通，蓄能稳压器15用于对第二管路内液压油稳压，防止水锤现象，更优的，蓄能稳压器15为内部充氮气的气囊结构，其原理与现有的稳压罐等相同，当泵组14将油箱13内液压油导出，各管路内压力突然增大，蓄能稳压器15对管路内进行适当泄压，当泵组14突然停止，管路内压力突然减小，蓄能稳压器15恢复，防止水锤现象，也防止管路晃动，影响安全性，溢流阀16用于对液压油限压溢流，通过调节旋钮调整设定压力，与蓄能稳压器15配合使用，保证流入稳流阀17的液压油压力稳定，可看作是恒压源，稳流阀17与压力传感器18通过第四管路连通，压力传感器18用于检测经稳流阀17流出的液压油的压力，作为压力反馈信号，稳流阀17与比例溢流阀19通过第五管路连通，比例溢流阀19用于控制溢流压力，比例溢流阀19无需设定，根据控制信号调节比例电磁铁作用力，即溢流压力是可以根据控制信号调整的，可以实现无级调节溢流压力，从而间接实现水基液介质的无级调节，提高调节精度，稳流阀17与第一通道7通过第六管路连通，第六管路用于将液压油导入至第一通道7内，经第六管路进入第一通道7内的液压油已经经过精确控制，从而提高水基液介质的控制精度，比例溢流阀19与油箱13通过第七管路连通，溢流出的液压油通过第七管路回到油箱13内。
作为一具体的实施例，本发明提供的水基液介质的压力控制装置的各项参数如下：
(1)水基液介质：5％MDT乳化水基液；
(2)控制介质：46号抗磨液压油；
(3)最大控制流量：400L/min；
(4)最大控制压力：90MPa；
(5)泵组14最大额定工作压力：35MPa；
(6)蓄能稳压器15充氮压力：30MPa；
(7)溢流阀16整定压力：31.5MPa；
(8)稳流阀17流量整定值：0.8L/min；
(9)比例溢流阀19最大工作压力：31.5MPa。
在使用时，阀芯4上端面作用46号液压油，下端面作用5％MDT乳化水基液。当乳化水基液作用力大于液压油作用力时，阀芯4打开，水基液通过回流通道12流出实现溢流，产生压降，压力降低，对阀芯4的作用力减小；当作用力降低至与液压油介质作用力相等时，阀芯4处于平衡状态，水基液也处于稳定溢流，此时水基液介质的压力就是液压成型所需设定溢流压力。液压油压力可通过比例溢流阀19闭环无级调节，从而实现水基液压力的无级调节。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种水基液介质的压力控制装置，其特征在于：包括阀体、阀芯和控制单元，所述阀体内设有安装腔，所述阀芯安装在所述安装腔内，所述安装腔的两端分别设有第一通道和第二通道，所述第一通道和所述第二通道均能够连通所述安装腔与外界，所述阀体上还设有回流通道，所述回流通道的两端分别延伸至外界和所述安装腔内靠近所述第二通道的一侧，所述控制单元用于将液压油经所述第一通道导入至所述安装腔内，且所述控制单元能够控制所述第一通道内通入的液压油的压力，并推动所述阀芯向靠近所述第二通道的方向移动至使所述回流通道与所述第二通道断开，所述第二通道内用于通入水基液介质，水基液介质用于推动所述阀芯向靠近所述第一通道的方向移动至使所述回流通道与所述第二通道连通，且所述回流通道与所述第二通道连通时，所述回流通道用于水基液介质的流出，液压油和水基液介质能够推动所述阀芯在所述安装腔内往复移动并固定位置；
所述阀体包括上阀体和下阀体，所述上阀体和所述下阀体可拆卸扣合，所述安装腔包括上腔室和下腔室，所述上腔室自所述上阀体上靠近所述下阀体的一端延伸至所述上阀体的中部，所述第一通道自所述上阀体上远离所述下阀体的一端延伸至与所述上腔室连通，所述下腔室自所述下阀体上靠近所述上阀体的一端延伸至所述下阀体的中部，所述第二通道自所述下阀体上远离所述上阀体的一端延伸至与所述下腔室连通，所述阀芯的一端伸入所述上腔室内，另一端伸入所述下腔室内；
所述阀芯为T型阀芯，且所述阀芯的大端位于所述上腔室内，所述阀芯的小端位于所述下腔室内，所述第二通道上设有限位部，所述限位部用于限制所述阀芯在所述第二通道长度方向上的最大位移，所述阀芯小端接触所述限位部时，所述阀芯大端与所述下阀体上端面之间有间隙；所述上腔室和所述下腔室之间设有泄露回流间隙，所述泄露回流间隙连通所述安装腔与外界，用于将所述阀芯大端与所述下阀体之间的液压油或水基液介质导出。
2.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述上腔室内壁和所述阀芯外壁之间安装一上密封元件，所述下腔室内壁和所述阀芯外壁之间安装一下密封元件，所述上密封元件和所述下密封元件均用于阻挡所述第一通道和所述第二通道内的液体互通。
3.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述上阀体上设有第一螺纹孔，所述第一螺纹孔在所述上阀体和所述下阀体的排列方向上贯通所述上阀体，所述下阀体在对应所述第一螺纹孔的位置设有第二螺纹孔，所述第二螺纹孔自所述下阀体上靠近所述上阀体的一端延伸至所述下阀体中部，所述上阀体和所述下阀体通过螺栓依次穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔连接。
4.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述阀芯大端的上端面设有安装槽，所述安装槽内安装有弹性元件，所述弹性元件的一端固定在所述安装槽的内底面，另一端接触所述上腔室的内顶面，且所述弹性元件始终处于压缩状态。
5.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述回流通道的横截面为L型，且包括横向通道和纵向通道，所述横向通道与所述第二通道垂直，且所述横向通道贯穿所述下腔室上靠近所述第二通道的一端，所述纵向通道与所述横向通道垂直且连通。
6.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述第一通道内设有阻尼器，所述阻尼器用于减缓液压油对所述阀芯的冲击。
7.根据权利要求1所述的水基液介质的压力控制装置，其特征在于：所述控制单元包括油箱、泵组、蓄能稳压器、溢流阀、稳流阀、压力传感器和比例溢流阀，所述油箱内用于存放液压油，且所述油箱与所述泵组通过第一管路连通，所述泵组与所述稳流阀通过第二管路连通，所述泵组用于将所述油箱内的液压油导入至所述稳流阀处，所述第二管路上安装有所述蓄能稳压器和所述溢流阀，所述溢流阀与所述油箱通过第三管路连通，所述蓄能稳压器用于对所述第二管路内液压油稳压，所述溢流阀用于对液压油限压溢流，所述稳流阀与所述压力传感器通过第四管路连通，所述压力传感器用于检测经所述稳流阀流出的液压油的压力，所述稳流阀与所述比例溢流阀通过第五管路连通，所述比例溢流阀用于控制溢流压力，所述稳流阀与所述第一通道通过第六管路连通，所述第六管路用于将液压油导入至所述第一通道内，所述比例溢流阀与所述油箱通过第七管路连通，溢流出的液压油通过所述第七管路回到所述油箱内。
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