CN113357432A - 一种高精度易调节消声平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度易调节消声平衡阀，阀体、上盖，阀体内设置有与上盖上的工作进油口、工作回油口、主进油口、主回油口连通的中心腔，中心腔中设置有轴向滑动的阀芯，阀芯的两端部外壁上设置有环状凸起密封面，两个环状凸起密封面之间设置有环状凸起，环状凸起上设置有连接主进油口和工作进油口的柱状节流槽，阀芯的内部设置有轴向贯通的中腔，阀芯与工作进油口配合设置有连通工作进油口与中腔的径向调压通道，阀芯的一端密封、另一端设置有与中腔配合的节流调节机构，中腔中的介质通过节流调节机构作用后推动阀芯移动至工作进油口与主回油口连通的位置。本发明不仅可有效降低节流口处的空化噪声及振动，而且调节、维护便捷，控制精度高。

Description

一种高精度易调节消声平衡阀

技术领域

本发明涉及平衡阀的技术领域，特别是指一种高精度易调节消声平衡阀。

背景技术

平衡阀作为液压控制系统性能的关键器件，为系统的可靠性、安全性、稳定性提供了强力保证。但是，针对大负载、高流速且高压降的场合，常规平衡阀在使用过程中若负载过大，压力降过大，容易引发流体激振及高噪声的现象，造成平衡阀调节精度低的问题。现有技术中为了改善调节功能，科研人员多数针对V型球阀的密封以及填料结构做了一些研究，多是从结构上增加膜片进行压力调节，例如申请为2011年01月31日、公布号为CN102141169A的发明专利公开了一种大口径可调节阀锥式阀前膜压动态平衡阀，其平衡单元采用膜片式结构，通过膜片两侧的压力比较调节联动的平衡组件，自动改变不同压力下的阀门开度，实现流量的平衡；流量调节单元位于阀体的流体入口处，采用多回转调节方式的调节结构与阀体组成一个整体，可配合安装相应的手轮组件或电动执行器组件达到手动调节或电动调节的目的。但是针对负载大、高流速介质引发的流体激振、高噪声、调节精度差方面并未做深入的探讨和改良。

发明内容

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种高精度易调节消声平衡阀，解决了现有平衡阀在负载大、高流速介质环境中流体激振、高噪声、调节精度差的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种高精度易调节消声平衡阀，包括设置有工作进油口、工作回油口、主进油口及主回油口的阀体组件，阀体组件外密封设置有上盖，阀体组件的阀体内设置有与上盖上的工作进油口、工作回油口、主进油口、主回油口连通的中心腔，所述中心腔的内壁沿轴向方向为直径不同的环槽，中心腔中设置有轴向滑动的阀芯，所述阀芯的两端部外壁上设置有环状凸起密封面，两个环状凸起密封面之间的外壁上设置有环状凸起，环状凸起上设置有连接主进油口和工作进油口的柱状节流槽，柱状节流槽包括径向开口和侧向开口，柱状节流槽垂直于阀芯且横截面为弓形，径向开口朝向中心腔的内壁，弓形的弦与环状凸起的侧面轮廓线对齐且为柱状节流槽的侧面开口，阀芯的内部设置有轴向贯通的中腔，阀芯与工作进油口配合设置有连通工作进油口与中腔的径向调压通道，阀芯的一端通过阀盖密封、另一端设置有与中腔配合的节流调节机构，中腔中的介质通过节流调节机构的节流作用后推动阀芯移动至工作进油口与主回油口连通的位置。

进一步地，所述节流调节机构包括节流单元和轴向预紧力调节单元，节流单元包括密封设置在中心腔端部的阀座，阀座与阀芯之间设置有轴向的第一弹簧，中腔朝向第一弹簧的端部设置有阀芯孔板，阀座朝向第一弹簧的端部设置有阀座孔板，阀座背离第一弹簧的一端设置有阀座盖，阀座和阀座盖上均设置有与中腔连通的通孔，阀座盖与阀座之间设置有轴向的第二弹簧，第二弹簧与阀座盖之间设置有孔板，阀座盖的右端设置所述轴向预紧力调节单元。

进一步地，所述轴向预紧力调节单元包括与阀体密封连接的端盖，端盖内设置有中空腔体，中空腔体内设置有与阀座盖上的通孔封堵配合的左弹簧座组件，左弹簧座组件的右侧设置有右弹簧座组件，左弹簧座组件与右弹簧座组件之间设置有第三弹簧，端盖的右端螺纹连接有与右弹簧座组件顶压配合的调节杆，调节杆位于中空腔体的一端与中空腔体的内壁密封配合。

进一步地，所述第三弹簧的劲度系数和长度大于第一弹簧的劲度系数和长度，第一弹簧的劲度系数和长度大于第二弹簧的劲度系数和长度。

进一步地，所述左弹簧座组件包括与第三弹簧连接的弹簧座，弹簧座上过盈配合有不锈钢球，阀座盖的通孔外端部设置有不锈钢球密封配合的斜倒角，斜倒角的表面粗糙度低于0.8。

进一步地，所述调节杆的外端部螺纹连接有螺母组件，调节杆的外端部设置有轴向的H型十字槽沉头螺钉，螺母组件通过H型十字槽沉头螺钉压接的垫片固定在调节杆上。

进一步地，所述柱状节流槽设置有四个，四个柱状节流槽均布在环状凸起的周向方向上。

进一步地，所述径向调压通道设置有四个，四个径向调压通道均布在阀芯的外壁的周向方向上。

进一步地，所述阀座孔板与阀座的通孔螺纹连接，阀芯孔板与阀芯的中腔螺纹连接，所述阀座孔板、阀芯孔板及孔板的节流口直径不同。

进一步地，所述阀盖与阀体螺纹连接且密封，阀盖上设置有与中腔连通的通孔，阀盖的外侧设置有与其通孔连通的容腔，容腔的端口螺纹连接有阀盖堵且密封，所述端盖的前端口插接在阀座的外周，端盖通过螺母连接在阀体上，端盖外周与螺母螺纹连接且密封，螺母的外周与阀体螺纹连接且密封。

本发明与现有技术相比，有如下优点：

1.该平衡阀设置了用于节流的孔板、阀芯孔板、阀座孔板及调节杆，阀芯孔板通过螺纹与阀芯连接，阀座孔板通过螺纹与阀座连接，孔板通过弹簧与阀座盖压入阀座内，调节杆通过弹簧压紧阀座盖，三种节流孔板的的节流口直径不同，可根据具体工作压力，旋动调节杆行程，改变易于更换的三种节流孔直径，以适应具体的工作压力。

2.通过流体力学、弹塑性力学、声学等多学科推导创造性地设置特殊构造的柱状节流槽，得到该平衡阀节流口处圆弧状设计的形线，可有效降低节流口处的空化噪声及振动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述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为本发明的剖视图；

图2为图1中阀芯的俯视图；

图3为图2中A-A面的剖视图；

图4为阀体的剖视图一；

图5为阀体的剖视图二；

图6为左弹簧座组件的剖视图；

图7为本发明的工作原理图；

图中：阀盖堵1，阀盖2，第三O形圈3，阀体组件4，上盖5，阀芯6，第一O形圈7，第一弹簧8，阀座9，第二弹簧10，阀座盖11，左弹簧座组件12，第六O形圈13，螺母14，第三弹簧15，调节杆16，端盖17，垫片18，H型十字槽沉头螺钉19，螺母组件20，第五O形圈21，第四O形圈22，孔板23，第七O形圈24，第八O形圈25，阀座孔板26，容腔27，阀芯孔板28，内六角圆柱头螺钉29，第二O形圈30，阀体31，大球涨式堵头32，小球涨式堵头33，弹簧座34，不锈钢球35，环槽36，环状凸起37，柱状节流槽38，径向开口39，侧向开口40，环状凸起密封面41，中腔42，径向调压通道43，中心腔44。

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付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。

一种高精度易调节消声平衡阀，如图1所示，包括设置有工作进油口、工作回油口、主进油口及主回油口的阀体组件4，阀体组件4外密封设置有上盖5，上盖5通过四个内六角圆柱头螺钉29固定在阀体组件4的阀体31上，上盖5与阀体31之间设置有用于密封的第一O形圈7。阀体组件4的阀体31内设置有与上盖5上的工作进油口记为A、工作回油口记为B、主进油口记为P、主回油口记为T连通的中心腔44，中心腔44的内壁沿轴向方向为直径不同的环槽36，中心腔44中设置有轴向滑动的阀芯6。如图1、图4、图5所示，中心腔44与各个油口之间通过阀体31内倾斜的流通通道相连，加工时留下的流通通道需要封堵端口通过大球涨式堵头32或小球涨式堵头33封堵。

如图2和图3所示，所述阀芯6的两端部外壁上设置有环状凸起密封面41，两个环状凸起密封面41之间的外壁上设置有环状凸起37，环状凸起37上设置有连接主进油口和工作进油口的柱状节流槽38，主进油口中的介质可以通过柱状节流槽38流向工作进油口。

具体地，所述柱状节流槽38包括径向开口39和侧向开口40，柱状节流槽38垂直于阀芯6且横截面为弓形，径向开口39朝向中心腔5的内壁，弓形的弦与环状凸起37的侧面轮廓线对齐且为柱状节流槽38的侧面开口。进一步地，所述柱状节流槽38设置有四个，四个柱状节流槽38均布在环状凸起37的周向方向上。

所述阀芯6的内部设置有轴向贯通的中腔42，阀芯6与工作进油口配合设置有连通工作进油口与中腔42的径向调压通道43，工作进油口中的介质可以从中心腔44经过径向调压通道43流入中腔42。所述径向调压通道43设置有四个，四个径向调压通道43均布在阀芯6的外壁的周向方向上。阀芯6的一端通过阀盖2密封、另一端设置有与中腔42配合的节流调节机构，中腔42中的介质通过节流调节机构的节流作用后推动阀芯6移动至工作进油口与主回油口连通的位置。

具体地，所述节流调节机构包括节流单元和轴向预紧力调节单元，节流单元包括密封设置在中心腔44端部的阀座9，阀座9的外壁通过第八O形圈25与中心腔44的内壁密封连接。阀座9与阀芯6之间设置有轴向的第一弹簧8，中腔42朝向第一弹簧8的端部设置有阀芯孔板28，阀座9朝向第一弹簧8的端部设置有阀座孔板26，阀座9背离第一弹簧8的一端设置有阀座盖11，阀座9和阀座盖11上均设置有与中腔42连通的通孔，阀座盖11与阀座9之间设置有轴向的第二弹簧10，阀座盖11与阀座9的周向连接面通过第七O形圈密封。第二弹簧10与阀座盖11之间设置有孔板23，阀座盖9的右端设置所述轴向预紧力调节单元。

所述轴向预紧力调节单元包括与阀体31密封连接的端盖17，端盖内设置有中空腔体，中空腔体内设置有与阀座盖11上的通孔封堵配合的左弹簧座组件12，左弹簧座组件12的右侧设置有右弹簧座组件，左弹簧座组件12与右弹簧座组件之间设置有第三弹簧15，端盖17的右端螺纹连接有与右弹簧座组件顶压配合的调节杆16，调节杆16位于中空腔体的一端通过第五O形圈21与中空腔体的内壁密封配合。如图6所示，所述左弹簧座组件12包括与第三弹簧15连接的弹簧座34，弹簧座34上过盈配合有不锈钢球35，阀座盖11的通孔外端部设置有不锈钢球35密封配合的斜倒角，斜倒角的表面粗糙度低于0.8。

所述调节杆16的外端部螺纹连接有螺母组件20，调节杆16的外端部设置有轴向的H型十字槽沉头螺钉19，螺母组件20通过H型十字槽沉头螺钉19压接的垫片18固定在调节杆16上。通过旋拧螺母组件20可以改变第三弹簧15的压缩量，进而改变左弹簧座组件12对阀座盖11的压紧力。

进一步地，所述第三弹簧15的劲度系数和长度大于第一弹簧8的劲度系数和长度，第一弹簧8的劲度系数和长度大于第二弹簧10的劲度系数和长度。不仅使各个弹簧与对应的结构相适应，而且还能形成多级调节，使调节精度更高，运行更加平稳。

进一步地，所述阀座孔板26与阀座9的通孔螺纹连接，阀芯孔板28与阀芯6的中腔42螺纹连接，阀座孔板26和阀芯孔板28均设置有一段与六角扳手配合内六角筒，便于拆装。所述阀座孔板26、阀芯孔板28及孔板23的节流口直径不同，形成多级节流调节。

如图1所示，阀体31的中心腔44两端的密封结构具体为：所述阀盖2与阀体31螺纹连接且通过第三O形圈3密封，阀盖2上设置有与中腔42连通的通孔，阀盖2的外侧设置有与其通孔连通的容腔27，容腔27的端口螺纹连接有阀盖堵1且通过第二O形密封圈30密封。所述端盖17的前端口插接在阀座9的外周，端盖17通过螺母14连接在阀体31上，端盖17外周与螺母14螺纹连接且通过第四O形密封圈22密封，螺母14的外周与阀体31螺纹连接且通过第六O形密封圈13密封。

如图7所示，为本发明的平衡阀的两个主要功能，第一个功能：介质从P口沿流道进入倒阀体31的中心腔44里，通过阀芯6的柱状节流槽38实现节流降压、降噪的功能，介质经上盖5的导流作用从A口流出；第二个功能：介质从A口进入，经上盖5的导流作用，进入到阀体31的中心腔里，通国阀芯6上的径向调压通道43进入到阀芯6的中腔42里，中腔42由于由阀芯孔板28、阀座孔板26、孔板23的存在，左右受力不平衡，介质力克服弹簧力使阀芯6移动，介质得以从T口流出，当左右受力平衡后阀芯6恢复原位。

本发明未详尽之处均为本领域技术人员所公知的常规技术手段。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高精度易调节消声平衡阀，包括设置有工作进油口、工作回油口、主进油口及主回油口的阀体组件（4），阀体组件（4）外密封设置有上盖（5），阀体组件（4）的阀体（31）内设置有与上盖（5）上的工作进油口、工作回油口、主进油口、主回油口连通的中心腔（44），所述中心腔（44）的内壁沿轴向方向为直径不同的环槽（36），中心腔（44）中设置有轴向滑动的阀芯（6），其特征在于：所述阀芯（6）的两端部外壁上设置有环状凸起密封面（41），两个环状凸起密封面（41）之间的外壁上设置有环状凸起（37），环状凸起（37）上设置有连接主进油口和工作进油口的柱状节流槽（38），柱状节流槽（38）包括径向开口（39）和侧向开口（40），柱状节流槽（38）垂直于阀芯（6）且横截面为弓形，径向开口（39）朝向中心腔（5）的内壁，弓形的弦与环状凸起（37）的侧面轮廓线对齐且为柱状节流槽（38）的侧面开口，阀芯（6）的内部设置有轴向贯通的中腔（42），阀芯（6）与工作进油口配合设置有连通工作进油口与中腔（42）的径向调压通道（43），阀芯（6）的一端通过阀盖（2）密封、另一端设置有与中腔（42）配合的节流调节机构，中腔（42）中的介质通过节流调节机构的节流作用后推动阀芯（6）移动至工作进油口与主回油口连通的位置。

2.根据权利要求1所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述节流调节机构包括节流单元和轴向预紧力调节单元，节流单元包括密封设置在中心腔（44）端部的阀座（9），阀座（9）与阀芯（6）之间设置有轴向的第一弹簧（8），中腔（42）朝向第一弹簧（8）的端部设置有阀芯孔板（28），阀座（9）朝向第一弹簧（8）的端部设置有阀座孔板（26），阀座（9）背离第一弹簧（8）的一端设置有阀座盖（11），阀座（9）和阀座盖（11）上均设置有与中腔（42）连通的通孔，阀座盖（11）与阀座（9）之间设置有轴向的第二弹簧（10），第二弹簧（10）与阀座盖（11）之间设置有孔板（23），阀座盖（9）的右端设置所述轴向预紧力调节单元。

3.根据权利要求2所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述轴向预紧力调节单元包括与阀体（31）密封连接的端盖（17），端盖内设置有中空腔体，中空腔体内设置有与阀座盖（11）上的通孔封堵配合的左弹簧座组件（12），左弹簧座组件（12）的右侧设置有右弹簧座组件，左弹簧座组件（12）与右弹簧座组件之间设置有第三弹簧（15），端盖（17）的右端螺纹连接有与右弹簧座组件顶压配合的调节杆（16），调节杆（16）位于中空腔体的一端与中空腔体的内壁密封配合。

4.根据权利要求3所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述第三弹簧（15）的劲度系数和长度大于第一弹簧（8）的劲度系数和长度，第一弹簧（8）的劲度系数和长度大于第二弹簧（10）的劲度系数和长度。

5.根据权利要求4所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述左弹簧座组件（12）包括与第三弹簧（15）连接的弹簧座（34），弹簧座（34）上过盈配合有不锈钢球（35），阀座盖（11）的通孔外端部设置有不锈钢球（35）密封配合的斜倒角，斜倒角的表面粗糙度低于0.8。

6.根据权利要求5所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述调节杆（16）的外端部螺纹连接有螺母组件（20），调节杆（16）的外端部设置有轴向的H型十字槽沉头螺钉（19），螺母组件（20）通过H型十字槽沉头螺钉（19）压接的垫片（18）固定在调节杆（16）上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述柱状节流槽（38）设置有四个，四个柱状节流槽（38）均布在环状凸起（37）的周向方向上。

8.根据权利要求7所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述径向调压通道（43）设置有四个，四个径向调压通道（43）均布在阀芯（6）的外壁的周向方向上。

9.根据权利要求1-6、8任一项所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述阀座孔板（26）与阀座（9）的通孔螺纹连接，阀芯孔板（28）与阀芯（6）的中腔（42）螺纹连接，所述阀座孔板（26）、阀芯孔板（28）及孔板（23）的节流口直径不同。

10.根据权利要求9所述的高精度易调节消声平衡阀，其特征在于：所述阀盖（2）与阀体（31）螺纹连接且密封，阀盖（2）上设置有与中腔（42）连通的通孔，阀盖（2）的外侧设置有与其通孔连通的容腔（45），容腔（45）的端口螺纹连接有阀盖堵（1）且密封，所述端盖（17）的前端口插接在阀座（9）的外周，端盖（17）通过螺母（14）连接在阀体（31）上，端盖（17）外周与螺母（14）螺纹连接且密封，螺母（14）的外周与阀体（31）螺纹连接且密封。

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