CN113719657A - 一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀 - Google Patents

一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀。所述压力补偿式阀芯组件包括阀芯、阀座和补偿节流元件；其中，所述补偿节流元件连接于阀芯底部，所述阀芯与阀座之间形成第一级阀口和第二级阀口，所述补偿节流元件的出口位于第一级阀口和第二级阀口之间，所述补偿节流元件与第一级阀口呈并联状态；以使得液体同时流经补偿节流元件和第一级阀口后从第二级阀口流出。本发明基于两级阀口节流结构的特点，在阀芯上安装有补偿节流元件，与第一级阀口形成并联状态，可以重新分配第一级和第二级阀口两端的压差，从而进一步降低流场中的介质最大流速以及出现空化气蚀的可能性。

Description

一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀
技术领域
本发明属于溢流阀技术领域，更具体地，涉及一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀。
背景技术
溢流阀是一种压力控制阀门，正常情况下处于常开状态。溢流阀可以用来调定系统的工作压力或者作为安全阀来对整个系统起到保护作用，防止系统压力过高而威胁到元器件的安全。当溢流阀在较高压力下工作时，溢流阀的阀口开度较小，通过阀口的介质的流速极高，阀口位置的局部压力将会低于介质的汽化压力，在介质汽化后会产生大量气泡，这就是空化现象。当气泡随介质运动到阀口下游，气泡会在外部压力下溃灭，这一过程不仅会产生较大的噪声、振动和冲击，而且还会使得溢流阀的各零件受到气蚀破坏，严重地制约了溢流阀的工作寿命。
典型的直动式溢流阀或者先导式溢流阀多采用单级节流阀口结构，所有的压力和能量在阀口释放，在高压差情况下会产生严重的气蚀。为了降低阀口两端的压差从而降低气蚀强度，可以考虑使用两级阀口节流的方式，使用两个阀口来共同分担压力损失和能量损耗从而抑制气蚀和空化的产生。但当两级阀口的通流直径差距较大，溢流阀的工作压力较高时，大部分压差和能量将会在第一级阀口损耗，溢流阀阀口流场中的介质流速仍然较高，溢流阀阀口位置的空化气蚀现象仍然会比较严重。
基于以上原因，本领域中亟需设计一种基于两级阀口节流的、两级阀口两端压差可以平均分配的全新结构的高压溢流阀。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种压力补偿式阀芯组件、直动式溢流阀和先导式溢流阀，其目的在于基于两级阀口节流结构的特点，在阀芯上安装有补偿节流元件，与第一级阀口形成并联状态，可以重新分配第一级和第二级阀口两端的压差。从而进一步降低流场中的介质最大流速以及出现空化气蚀的可能性。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种压力补偿式阀芯组件，包括阀芯、阀座和补偿节流元件；其中，所述补偿节流元件连接于阀芯底部，所述阀芯与阀座之间形成第一级阀口和第二级阀口，所述补偿节流元件的出口位于第一级阀口和第二级阀口之间，所述补偿节流元件与第一级阀口呈并联状态；以使得液体同时流经补偿节流元件和第一级阀口后从第二级阀口流出。
优选地，所述补偿节流元件包括分流对冲节流元件、迷宫式节流元件、薄壁小孔节流元件或者细长孔节流元件。
优选地，所述补偿节流元件通过螺纹连接于所述阀芯底部。
优选地，所述阀芯底部为漏斗形，所述阀芯底部中央位置处开设用于容纳所述补偿节流元件的容纳孔，在该容纳孔的尽头处开设与该容纳孔垂直的通孔，该通孔为所述补偿节流元件的出口。
优选地，所述补偿节流元件穿进所述容纳孔并通过螺纹连接于所述阀芯底部，所述与容纳孔垂直的通孔为对称设置的两个通孔。
优选地，所述阀座下端外壁周向设置密封圈。
优选地，所述第一级阀口为锥阀。
按照本发明的另一个方面，提供了一种直动式溢流阀，所述直动式溢流阀包括上述压力补偿式阀芯组件。
按照本发明的再一个方面，提供了一种先导式溢流阀，所述先导式溢流阀包括上述压力补偿式阀芯组件。
优选地，所述直动式溢流阀还包括阀体、调压组件和压紧螺堵，所述阀体上开设有溢流阀入口和溢流阀出口；该调压组件包括弹簧、弹簧座、调压螺杆、限位环以及压盖，弹簧与所述阀芯以及所述弹簧座相抵，所述压盖通过螺钉连接于所述阀体顶部，所述压盖用于将阀芯组件进行轴向定位；所述阀芯和阀座之间形成控制上腔，所述控制上腔通过阀芯上的小孔与所述溢流阀出口连通；所述压紧螺堵与阀座底部相抵接，用于将阀芯组件进行压紧。
优选地，所述阀体内孔为直径相同的通孔，所述压盖和所述弹簧座上设置密封圈。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。
(1)本发明基于两级阀口节流结构，在溢流阀入口和第二级阀口之间设置有补偿节流元件，该补偿节流元件与第一级阀口形成并联状态，液体介质将会同时通过第一级阀口以及补偿节流元件，然后通过第二级阀口，从而重新分配所述第一级阀口以及所述第二级阀口两端的压差。补偿节流元件的采用，可以使得所述第一级和第二级阀口平均分配溢流阀入口和出口之间的总压差，从而进一步降低流场中的最大介质流速，进一步降低出现空化气蚀的可能性。
(2)本发明中补偿节流元件可能会由于气蚀产生结构性损伤，但是不会影响所述补偿节流元件的功能，因此所述补偿节流元件本身具有极高的寿命，并且补偿节流元件通过螺纹与阀芯连接，其装拆比较简单，易于更换。
(3)本发明将所述补偿节流元件布置于所述阀芯上，不会显著增加阀芯组件的体积，制造、组装过程简单。
附图说明
图1是本发明提供的一种具有压力补偿式阀芯组件的直动式溢流阀；
图2是图1中具有压力补偿式阀芯组件的直动式溢流阀包含补偿节流元件的局部放大图。
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-调压螺杆，2-压盖，3-阀体，4-溢流阀出口，5-阀座，6-压紧螺堵，7-溢流阀入口，8-弹簧，9-阀芯，10-控制上腔，11-限位环，12-弹簧座，13-补偿节流元件，14-第二级阀口，15-第一级阀口。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明分析了两级阀口的原理发现，由于第一级阀口的通流直径总是小于第二级阀口的通流直径，所以第一级阀口位置的介质流速总是大于第二级阀口位置的介质流速。当两级阀口的通流直径差距较大，溢流阀的工作压力较高时，大部分压差和能量将会在第一级阀口损耗，溢流阀阀口流场中的介质流速仍然较高，溢流阀阀口位置的空化气蚀现象仍然会比较严重。如果通过一定的方法改造两级阀口结构，使得第一级阀口和第二级阀口平均分担溢流阀入口和出口之间的总压差，那么可以进一步降低溢流阀阀口流场中的介质最高流速，从而降低出现空化气蚀的可能性。
基于上述分析，请参阅图1及图2，示例性地，本发明实施例以一种具有压力补偿式阀芯组件的直动式溢流阀进行说明本发明的技术方案降低出现空化气蚀的详细过程，但该实施例不构成对本发明技术方案的限定，本发明提供的压力补偿式阀芯组件还可以应用于现有可行的任意一种溢流阀中，例如，本发明提供的压力补偿式阀芯组件至少还可以应用于先导式溢流阀中。
本发明实施例提供的具有压力补偿式阀芯组件的直动式溢流阀，包括阀体3、阀芯组件、压紧螺堵6以及调压组件。所述阀芯组件包括阀芯9、阀座5以及补偿节流元件13。所述阀芯组件安装于所述阀体3中，所述阀体3内孔为直径相同的通孔，在对所述阀芯组件装拆的过程中，可以从所述阀体3两端进行装配、拆卸。所述阀芯组件通过所述压盖2进行轴向定位，通过所述压紧螺堵6进行压紧。所述补偿节流元件13连接于阀芯9底部，所述阀芯9与阀座5之间形成第一级阀口15和第二级阀口14，所述补偿节流元件13的出口位于第一级阀口15和第二级阀口14之间，所述补偿节流元件13与第一级阀口15并联；以使得液体同时通过补偿节流元件13和第一级阀口15后从第二级阀口14流出，从而形成两级节流效果。
所述阀体3上开设有溢流阀入口7、出口4。所述阀芯9与所述阀座5之间形成控制上腔10。所述控制上腔10通过所述阀芯9上的小孔与所述溢流阀出口4直接相连。所述补偿节流元件13通过螺纹安装于所述阀芯9上，随着所述阀芯9的运动而运动。所述补偿节流元件13的入口与溢流阀入口7连通，所述补偿节流元件13的出口与第二级阀口14的入口通过流道直接相通。
其中，所述阀芯9底部为漏斗形，所述阀芯9底部中央位置处开设用于容纳所述补偿节流元件13的容纳孔，在该容纳孔的尽头处开设与该容纳孔垂直的通孔，该通孔为所述补偿节流元件13的出口。所述补偿节流元件13穿进所述容纳孔并通过螺纹连接于所述阀芯9底部，所述与容纳孔垂直的通孔为对称设置的两个通孔。
本发明不对补偿节流元件进行具体限制，具有节流效果的节流元件均可以在本发明的结构中作为所述补偿节流元件13使用，包括但不限于分流对冲节流元件、迷宫式节流元件、薄壁小孔节流元件或者细长孔节流元件。所述溢流阀口结构形式为锥阀。
所述调压组件包括弹簧8、弹簧座12、调压螺杆1、限位环11以及压盖2，所述弹簧8收容于所述控制上腔10内，与所述阀芯9以及所述弹簧座12相抵持。所述压盖2通过螺钉安装于所述阀体3上部。所述溢流阀的最大调定压力可以通过所述限位环11进行控制。所述阀座5下部设置有密封圈来对所述溢流阀入口7和外界进行有效隔离，使得所述压紧螺堵6承受一部分液压力，降低向上的液压力，从而降低所述阀座5对所述压盖2的压力。所述阀座5上安装有密封圈来对所述溢流阀入口7、出口4进行可靠隔离。所述压盖2和所述弹簧座12上安装有密封圈来对所述溢流阀出口4和外界进行有效隔离。
本发明基于两级阀口节流结构，在溢流阀入口7和第二级阀口14之间设置有所述补偿节流元件13，介质将会同时通过所述第一级阀口15以及所述补偿节流元件13，然后通过所述第二级阀口14，从而重新分配所述第一级阀口15以及所述第二级阀口14两端的压差。针对所述补偿节流元件13进行合理的设计后，可以使得所述第一级15和第二级阀口14平均分配溢流阀入口7和出口4之间的总压差，从而进一步降低流场中的最大介质流速，进一步降低出现空化气蚀的可能性；所述补偿节流元件13可能会由于气蚀产生结构性损伤，但是不会影响所述补偿节流元件13的功能，因此所述补偿节流元件13本身具有极高的寿命。将所述补偿节流元件13布置于所述阀芯9上，不会显著增加所述阀芯组件的体积。
本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力补偿式阀芯组件，其特征在于，包括阀芯(9)、阀座(5)和补偿节流元件(13)；
其中，所述补偿节流元件(13)连接于阀芯(9)底部，所述阀芯(9)与阀座(5)之间形成第一级阀口(15)和第二级阀口(14)，所述补偿节流元件(13)的出口位于第一级阀口(15)和第二级阀口(14)之间，所述补偿节流元件(13)与第一级阀口(15)呈并联状态；以使得液体同时流经补偿节流元件(13)和第一级阀口(15)后从第二级阀口(14)流出。
2.如权利要求1所述的压力补偿式阀芯组件，其特征在于，所述补偿节流元件(13)包括分流对冲节流元件、迷宫式节流元件、薄壁小孔节流元件或者细长孔节流元件。
3.如权利要求1或2所述的压力补偿式阀芯组件，其特征在于，所述阀芯(9)底部为漏斗形，所述阀芯(9)底部中央位置处开设用于容纳所述补偿节流元件(13)的容纳孔，在该容纳孔的尽头处开设与该容纳孔垂直的通孔，该通孔为所述补偿节流元件(13)的出口。
4.如权利要求3所述的压力补偿式阀芯组件，其特征在于，所述补偿节流元件(13)穿进所述容纳孔并通过螺纹连接于所述阀芯(9)底部，所述与容纳孔垂直的通孔为对称设置的两个通孔。
5.如权利要求1所述的压力补偿式阀芯组件，其特征在于，所述阀座(5)外壁周向设置密封圈。
6.如权利要求1所述的压力补偿式阀芯组件，其特征在于，所述第一级阀口(15)为锥阀。
7.一种直动式溢流阀，其特征在于，所述直动式溢流阀包括如权利要求1-6任一项所述的压力补偿式阀芯组件。
8.一种先导式溢流阀，其特征在于，所述先导式溢流阀包括如权利要求1-6任一项所述的压力补偿式阀芯组件。
9.如权利要求7所述的直动式溢流阀，其特征在于，所述直动式溢流阀还包括阀体(3)、调压组件和压紧螺堵(6)，所述阀体(3)上开设有溢流阀入口(7)和溢流阀出口(4)；
该调压组件包括弹簧(8)、弹簧座(12)、调压螺杆(1)、限位环(11)以及压盖(2)，弹簧(8)与所述阀芯(9)以及所述弹簧座(12)相抵，所述压盖(2)通过螺钉连接于所述阀体(3)顶部，所述压盖(2)用于将阀芯组件进行轴向定位；
所述阀芯(9)和阀座(5)之间形成控制上腔(10)，所述控制上腔(10)通过阀芯(9)上的小孔与所述溢流阀出口(4)连通；
所述压紧螺堵(6)与阀座(5)底部相抵接，用于将阀芯组件进行压紧。
10.如权利要求9所述的直动式溢流阀，其特征在于，所述阀体(3)内孔为直径相同的通孔，所述压盖(2)和所述弹簧座(12)上设置密封圈。
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