CN112628225B - 一种超高压数控泄压阀组 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种超高压数控泄压阀组,用于在提高泄压效率,包括两套结构相同的超高压液控单向阀,两套超高压液控单向阀泄压油出口阻尼不同,用于对不同压力段进行泄压,通过将两套结构相同的超高压液控单向阀的进油部并联,将其中一套超高压液控单向阀的出油部连通到另一套超高压液控单向阀的活塞顶杆与阀芯之间的空隙处,再将空隙处与油箱连通,同时在另一套超高压液控单向阀的出油部通过管道连通至油箱形成泄压阀组,在泄压初始阶段,用阻尼较大的超高压液控单向阀进行泄压,泄压到后期时,用阻尼较小的超高压液控单向阀泄压,提高了泄压效率,同时引入PLC对电磁换向阀进行操作,可通过设定好的时间表对整个泄压过程实现自动化操作。

Description

一种超高压数控泄压阀组
技术领域
本发明属于超高压泄压技术领域,具体涉及一种超高压数控泄压阀组。
背景技术
目前我国人造金刚石的合成设备为六面顶压机,该压机采用油压高达110MPa的超高压液压系统。其配备的超高压油泵或往复增压器可直接输出高达110MPa的油压到六面顶压机工作缸中,在压机压制工作结束后需要从超高压管路上泄流降压。
专利号为CN110354762A的一篇专利文件中公开了一种计量泄流装置,包括上下两个泄压装置以及用于分别对上下两个泄压装置进行开闭的偏心轴,上泄压装置的出油端与计量装置连通,计量装置的出油端与下泄压装置的进油端连通,通过偏心轴的转动,打开上泄压装置后泄压油流入计量装置,随着偏心轴的转动,下泄压装置被打开,计量装置中的泄压油流入下泄压装置,最终被排出。
如图4所示(原申请文件附图3),在该专利文件中,上泄压装置或下泄压装置中的进油部包括进油腔5、锥阀6、弹簧7,泄压油流入进油腔后,在偏心轴的转动下,通过顶杆将锥阀的阀芯8顶起,进油腔内的泄压油通过锥阀6的阀芯8上的导油槽向下流动。
此装置用于提供稳定的线性泄压,通过不断地打开、关闭上泄压装置,将泄压油排入计量装置同时由于计量装置的容积固定,在下泄压装置被打开、上泄压装置关闭时,该固定容积的泄压油被排出,因此可提供稳定地线性泄压,由于初始泄压阶段的压力大,为了泄压时的稳定,每次泄压流出的油都不能过多,但在泄压后期,由于压力减小,可以更快地将泄压油排出,但是,计量装置的容积固定,每次排出的油量是固定的,所提供的泄压是线性的,因此在泄压过程的后半段,泄压效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高压数控泄压阀组,用于在提高泄压效率。
本发明解决其技术问题的技术方案为:一种超高压数控泄压阀组,包括两套结构相同的超高压液控单向阀,所述超高压液控单向阀包括进油部、出油部,所述进油部与出油部连通,即所述的进油部包括进油腔、锥阀、弹簧,所述的锥阀上开设有导油槽,所述的出油部包括腔体、活塞顶杆、顶杆衬套、活塞,所述顶杆衬套穿过腔体的上面与腔体固定连接,所述活塞顶杆穿过顶杆衬套与顶杆衬套间隙设置,所述活塞设置在腔体内部,所述活塞上端开有沉孔,所述活塞顶杆与沉孔的底面固定连接,所述其一超高压液控单向阀出油部与另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处连通,所述另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处与油箱连通,所述其一超高压液控单向阀进油部与另一超高压液控单向阀进油部的进油口连通,所述另一超高压液控单向阀的出油部与油箱连通。
为了便于对活塞进行复位,还包括复位弹簧,所述复位弹簧簧体套在活塞顶杆上,所述复位弹簧的上端与腔体固定连接,所述复位弹簧的下端与活塞的沉孔底面固定连接。
为了紧固两套超高压液控单向阀,还包括用于固定两套超高压液控单向阀的固定结构,所述固定结构为固定块,两套超高压液控单向阀嵌套在固定块内部,同时,所述其一超高压液控单向阀出油部与另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的空隙连通通过在固定块内部贯通管路实现,使泄压过程中的泄压油在块体内部流动,极大地增加了该装置的结构强度,同时也符合超高压泄压的要求。
所述两套超高压液控单向阀的进油部的顶部与固定块的上表面平齐,还包括压盖,所述压盖的面积大于超高压液控单向阀的进油部的面积,所述压盖盖设在超高压液控单向阀的顶部与固定块固定连接,可便于对进油部进行拆卸。
还包括用于推动活塞的油泵电机、电磁换向阀,所述油泵电机的出油口通过电磁换向阀与活塞的底部连通,为超高压液控单向阀的开闭提供动力。
所述电磁换向阀通过PLC控制启停,控制开通及关闭时间来实现泄压的自动化,由于油泵电机不适应高频启动及停止,泄压工作时油泵始终是开启运转的,通过电磁换向阀的高速开启及关闭来控制液控泄压阀的开通及关闭
本发明的有益效果为:通过将两套结构相同的超高压液控单向阀的进油部并联,将其中一套超高压液控单向阀的出油部连通到另一套超高压液控单向阀的活塞顶杆与阀芯之间的空隙处,再将空隙处与油箱连通,同时在另一套超高压液控单向阀的出油部通过管道连通至油箱,形成泄压阀组,在泄压初始阶段,压力较大,使用阻尼较大的超高压液控单向阀进行泄压,当泄压到后期时,使用阻尼较小的超高压液控单向阀进行泄压,提高了泄压效率,同时引入PLC对电磁换向阀进行操作,可通过设定好的时间表对整个泄压过程实现自动化操作。
附图说明
图1是本发明的原理图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的阀调节时间原理图。
图4是本发明中所引用专利文件中进油部的结构示意图。
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。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2所示,本发明包括两套结构相同的超高压液控单向阀,所述超高压液控单向阀包括进油部、出油部,即所述的进油部包括进油腔5、锥阀6、弹簧7,所述的锥阀6上开设有导油槽,所述的出油部包括腔体1、活塞顶杆2、顶杆衬套3、活塞4,所述进油部与出油部连通,所述顶杆衬套3穿过腔体1的上面与腔体1固定连接,所述活塞顶杆2穿过顶杆衬套3与顶杆衬套3间隙设置,所述活塞4设置在腔体1内部,所述活塞4上端开有沉孔,所述活塞顶杆2与沉孔的底面固定连接,所述其一超高压液控单向阀出油部与另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处连通,所述另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的空隙与油箱15连通,所述其一超高压液控单向阀进油部与另一超高压液控单向阀进油部的进油口连通,所述另一超高压液控单向阀的出油部与油箱15连通。
为了便于对活塞进行复位,还包括复位弹簧,所述复位弹簧簧体套在活塞顶杆上,所述复位弹簧的上端与腔体固定连接,所述复位弹簧的下端与活塞的沉孔底面固定连接。
为了紧固两套超高压液控单向阀,还包括用于固定两套超高压液控单向阀的固定结构,所述固定结构为固定块9,两套超高压液控单向阀嵌套在固定块9内部,同时,所述其一超高压液控单向阀出油部与另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处连通通过在固定块9内部贯通管路实现,使泄压过程中的泄压油在块体内部流动,极大地增加了该装置的结构强度,同时也符合超高压泄压的要求。
所述两套超高压液控单向阀的进油部的顶部与固定块9的上表面平齐,还包括压盖10,所述压盖10的面积大于超高压液控单向阀的进油部的面积,所述压盖10盖设在超高压液控单向阀的顶部与固定块9固定连接,可便于对进油部进行拆卸。
还包括用于推动活塞4的油泵电机、电磁换向阀,所述油泵电机的出油口通过电磁换向阀与活塞4的底部连通,为超高压液控单向阀的开闭提供动力。
所述电磁换向阀通过PLC控制启停,控制开通及关闭时间来实现泄压的自动化,由于油泵电机不适应高频启动及停止,泄压工作时油泵始终是开启运转的,通过电磁换向阀的高速开启及关闭来控制液控泄压阀的开通及关闭
在本实施例中,默认左侧的超高压液控单向阀泄压油出口阻尼较大,虽然两套超高压液控单向阀的结构相同,但由于左侧超高压液控单向阀的泄压油出口为出油部,而右侧的超高压液控单向阀的泄压油出口为进油部与出油部之间的间隙,因此,左侧的超高压液控单向阀泄压油出口阻尼较大。
液压系统的泄压速率V正比于泄压流量Q,控制调节Q即改变V。
泄压阀流量Q的计算公式如下:
Figure GDA0003871416780000041
Q:通过阀的流量(L/min),P:阀进出油口之间的压差(MPa),
C:系数(可视为基本恒定),R:阀的液阻尼。
左侧的超高压液控单向阀液阻尼R=Rd左+RZ,右侧的超高压液控单向阀液阻尼R=Rd右
Rd左:为左侧锥阀6阀芯8被活塞顶杆2顶起时与锥阀6阀座之间的间隙产生的液流阻尼,控制阀开通的时间越短,该间隙越小,则产生的液阻Rd左越大。
RZ:为活塞顶杆2与顶杆衬套3之间的间隙产生的阻尼。
Rd右:为右侧单向阀芯8被活塞顶杆2顶起时与锥阀6阀座之间的间隙产生的液流阻尼,控制阀开通的时间越短,该间隙越小,则产生的液阻Rd右越大。
通过PLC控制tON大小可以从两个方面的因素改变泄压流量,tON为PLC控制油泵电机打开的超高压液控单向阀中锥阀6阀芯8的时间。
1、通过PLC控制tON大小,可以方便的改变液阻R,由公式
Figure GDA0003871416780000051
可知R的改变使得节流泄压油量改变,即改变泄压速率。
2、tON大小的变化,使得tON/TW比值发生变化,改变了平均泄压流量值。阀开启时间tON时的流量为QS,由图3可知:Q=QS×tON/TW。由于PLC控制tON的时间是以毫秒为单位,如果控制周期TW设定为3秒(即3000ms),tON的调节范围在20~3000ms之间调节,如果递增单位为10ms,则泄压速比值约为300。
图1中,PH:待泄压的高压油入口,T:泄压后的高压油出口,O:电磁换向阀的回油口,P:控制油泵压力油的入口。
电磁换向阀有4个油口:分别是P1(压力有入口,接油泵),T1(回油口,接油箱),A1(控制A口,此处不用,封堵),B1(控制B口,接活塞底部)。
当电磁阀1CT断电时:电磁阀B1口和T1口联通,活塞在复位弹簧的作用力推动下下行复位,同时活塞底部的油被推出经过电磁换向阀的B1口-T1口流回油箱,电磁阀P1口和A1口联通,但A1口被封堵不用,此时泄压阀关闭。
当电磁阀1CT得电时:电磁阀P1口和B1口联通,活塞控制油的压力下上行,顶开单向阀卸荷作业,同时A1口-T1口联通,电磁阀P1口和A1口联通,但A1口被封堵不用,此时泄压阀开启。
本发明在实际应用中,在泄压的初始阶段,通过PLC控制电磁换向阀,推动左侧的超高压液控单向阀的活塞4将活塞顶杆2顶起,从而将锥阀6的阀芯8顶起,泄压油流入进油部的进油腔5,沿锥阀6的阀芯8上的导油槽流入活塞顶杆2与固定块9内壁之间的空隙处,随后泄压油通过顶杆衬套3与活塞顶杆2之间的间隙向下流动,该间隙约为一丝到两丝,流入出油部的泄压油经开设在固定块9内部的第二通道12流入右侧超高压液控单向阀锥阀6阀芯8与活塞顶杆2之间的空隙,最终流入油箱15,当泄压油流入右侧超高压液控单向阀锥阀6阀芯8与活塞顶杆2之间的空隙时,有一部分泄压油会经右侧超高压液控单向阀活塞顶杆2与顶杆衬套3之间的间隙向下流动,但由于具有阻尼,可忽略不计,并且,右侧的超高压液控单向阀出油部中的泄压油可经过第四通道14与油箱15连通,将泄压油排出,在该泄压过程中,每次PLC控制油泵电机打开的超高压液控单向阀中锥阀6阀芯8的时间逐渐增加,如图3所示,这是由于,压力在逐渐变小,所以每次泄压油的排出量也在逐渐增加,此过程适用于120MPa~70MPa压力段泄压。
当压力段处于80~2MPa压力段,此时关闭控制左侧的电磁换向阀,用右侧的换向电磁阀控制右侧的超高压液控单向阀开闭,泄压油通过第三通道13流入右侧的超高压液控单向阀的进油部,其泄压原理与左侧相同,区别在于泄压油直接经锥阀6阀芯8与活塞顶杆2之间的空隙流入油箱15,右侧的超高压液控单向阀出油部中的泄压油可经过第四通道14与油箱15连通,将泄压油排出。
本发明通过将两套结构相同的超高压液控单向阀的进油部并联,将其中一套超高压液控单向阀的出油部连通到另一套超高压液控单向阀的活塞顶杆与阀芯之间的空隙处,再将空隙处与油箱连通,同时在另一套超高压液控单向阀的出油部通过管道连通至油箱,形成泄压阀组,在泄压初始阶段,压力较大,使用阻尼较大的超高压液控单向阀进行泄压,当泄压到后期时,使用阻尼较小的超高压液控单向阀进行泄压,提高了泄压效率,同时引入PLC对电磁换向阀进行操作,可通过设定好的时间表对整个泄压过程实现自动化操作。

Claims (6)

1.一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,包括结构相同的两套超高压液控单向阀,所述超高压液控单向阀包括进油部、出油部,所述进油部与出油部连通,所述的出油部包括腔体、活塞顶杆、顶杆衬套、活塞,所述顶杆衬套穿过腔体的上面与腔体固定连接,所述活塞顶杆穿过顶杆衬套与顶杆衬套间隙设置,所述活塞设置在腔体内部,所述活塞上端开有沉孔,所述活塞顶杆与沉孔的底面固定连接,其一超高压液控单向阀出油部与另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处连通,所述另一超高压液控单向阀的进油部与出油部之间的连通处与油箱连通,所述其一超高压液控单向阀进油部与另一超高压液控单向阀进油部的进油口连通,所述另一超高压液控单向阀的出油部与油箱连通。
2.根据权利要求1所述的一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,还包括复位弹簧,所述复位弹簧簧体套在活塞顶杆上,所述复位弹簧的上端与腔体固定连接,所述复位弹簧的下端与活塞的沉孔底面固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,还包括用于固定两套超高压液控单向阀的固定结构,所述固定结构为固定块,两套超高压液控单向阀嵌套在固定块内部。
4.根据权利要求3所述的一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,所述两套超高压液控单向阀的进油部的顶部与固定块的上表面平齐,还包括压盖,所述压盖的面积大于超高压液控单向阀的进油部的面积,所述压盖盖设在超高压液控单向阀的顶部与固定块固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,还包括用于推动活塞的油泵电机、电磁换向阀,所述油泵电机的出油口通过电磁换向阀与活塞的底部连通。
6.根据权利要求5所述的一种超高压数控泄压阀组,其特征在于,所述电磁换向阀通过PLC控制启停。
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