CN114522817A - 一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构 - Google Patents

一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，属于液压元件制造技术领域；包括阀针（1）和底座（2）；阀针（1）和底座（2）间通过锥形面（102）与弧形面（202）配合形成线密封，在相互配合的锥形面（102）与弧形面（202）之下设置液流折弯结构。本发明通过将底座内部的高压水流向由原有的直线流通路径变更为由液流折弯结构形成的曲线路径，降低了密封面上的水流压力，保护了密封面，并且通过底座上的弧形密封面设置可以进一步降低现有锥形密封面的高压水流破坏力；同时采用底座上的弧形密封面与阀针上的锥形密封面形成线密封，利用弧形密封面每一段中心距离的变动，使其在阀针底座配合使用时具备了轴向补偿量，有效延长了喷嘴的使用寿命。

Description

一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构
技术领域
本发明涉及一种喷嘴结构，特别涉及一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，属于液压元件制造技术领域。
背景技术
现有用于泄压的喷嘴一般由阀针与底座两种零件组成，阀针插于底座开设的孔内，需要泄压时将阀针脱离底座，无需泄压时阀针插入底座内部，通过锥形面配合形成密封结构。该种结构对于100MPa以下的液体压力是适用的，但对于高液压应用场景，尤其底座孔内压力大于等于300MPa的场景，由于底座内部压力远大于标准大气压，在泄压瞬间，底座内部水流在压力差下形成高压水流（与水切割系统原理一致），沿着阀针与底座结合面进行泄压，容易造成底座与阀针配合面的水切割破坏，使得原有光滑的配合面之间形成间隙，系统无需泄压时，底座内的高压水会沿着因水切割破坏形成的间隙渗漏，无法有效保压，严重影响其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了部分或全部解决上述问题，提出一种防止高压水射流破坏的喷嘴结构。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
本发明提供一种喷嘴结构，包括阀针和底座；
阀针和底座间通过锥形面与弧形面配合形成线密封，在相互配合的锥形面与弧形面之下设置液流折弯结构。
作为优选，所述液流折弯结构的液流间隙在1mm~3mm之间。
作为优选，所述液流折弯结构为迷宫环式结构。
作为优选，所述迷宫环式结构为：所述阀针底平面与锥形面之间设有环形凸台，所述底座内孔与弧形面之间设与环形凸台匹配的环形凹槽。
作为优选，所述底座内孔与所述环形凹槽内缘之间设锥形导流角。
作为优选，所述阀针和底座由硬质金属制成。
作为优选，所述阀针和底座装配后同轴。
作为优选，所述环形凸台和所述环形凹槽为圆环形。
有益效果
与现有技术相比，本发明将底座内部的高压水的流向由原有的直线流通路径变更为由液流折弯结构形成的曲线路径，降低了密封面上的水流压力，保护了密封面，并且通过底座上的弧形密封面设置可以进一步降低现有锥形密封面的高压水流破坏力；同时采用底座上的弧形密封面与阀针上的锥形密封面形成线密封，利用弧形密封面每一段中心距离的变动，使其在阀针底座配合使用时具备了轴向补偿量，有效延长了阀针底座的使用寿命。进一步的，将液流折弯结构设为
Figure 775738DEST_PATH_IMAGE001
形状的迷宫环式结构，使得高压水在泄压时水流路径发生多次改变，由以前的沿导流角直射路径变更为迷宫曲线路径，利用迷宫密封原理将高压水的压降距离增大，有效降低了高压水通过喷嘴的压力，使得水切割效应明显降低，有效保护了密封面，延长了密封面的使用寿命。
附图说明
图1为现有结构阀针底座装配图；
图2为现有结构阀针轴向剖视图；
图3为现有结构阀针正视图；
图4为现有结构底座轴向剖视图；
图5为现有结构底座正视图；
图6为本发明提供的一种喷嘴结构示意图；
图7为图6的I局部放大图；
图8为本发明提供的又一种喷嘴结构示意图；
图9为图8的I局部放大图；
图10为图8的阀针轴向剖视图；
图11为图8的阀针正视图；
图12为图8的底座轴向剖视图；
图13为图8的底座正视图；
图14为本发明提供的又一种喷嘴结构示意图；
图15为图14的I局部放大图；
图16为本发明提供的又一种喷嘴结构示意图；
图17为图16的I局部放大图；
附图标记：1-阀针，2-底座，12-锥形密封结构，401-线密封结构，101-环形凸台，102-锥形面，201-环形凹槽，202-弧形密封面，203-导流角。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限于本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为对本发明实施例的目的、技术方案和优点进行说明，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。
现有用于泄压的喷嘴一般由阀针与底座两种零件组成，阀针插于底座开设的孔内，需要泄压时将阀针脱离底座，无需泄压时阀针插入底座内部，形成密封结构。如图1-5所示，是现有阀针底座的配合结构示意图及阀针和底座的结构示意图。该种结构对于100MPa以下的液体压力是适用的，但对于高液压应用场景，尤其底座孔内压力大于等于300MPa的场景，由于底座内部压力远大于标准大气压，如600MPa，在泄压瞬间，底座内部水流在压力差下形成高压水流（与水切割系统原理一致），沿着阀针与底座结合面（锥形密封面）进行泄压（如图1所示导流角12外射），容易造成底座与阀针配合面的水切割破坏，使得原有光滑的配合面之间形成间隙，系统无需泄压时，底座内的高压水会沿着水切割破坏形成的间隙渗漏，无法有效保压，严重影响其使用寿命。为了部分或全部解决上述问题，本发明提供一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构。
图6、图14和图16为本发明提供的不同种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构示意图，图7、15、17分别为图6、14、17的I局部放大图，如图所示，一种喷嘴结构，包括阀针1和底座2；阀针1和底座2间通过锥形面102与弧形面202配合形成线密封，在相互配合的锥形面102与弧形面202之下设置液流折弯结构。
本发明将密封结构由现有的锥面密封改为线密封，当多次使用密封面产生微量磨损后，利用弧形面每一处直径的变化，将阀针1沿Y轴方向进行微量调整即可实现新的线密封，有效延长了喷嘴的使用寿命。其次，通过在密封结构下面设置液流折弯结构，使底座2内部向上的高压水流向侧面折弯后再沿泄压时打开的锥形面102与弧形面202间间隙泄出，可以增加水路阻力，降低喷嘴处的压力，有效降低高压水流对密封面的损坏，延长喷嘴使用寿命。
具体的，液流折弯结构的液流间隙不低于1mm，不高于3mm。
合理的液流间隙设置可以最大限度的提高喷嘴结构的密封效果和使用寿命。间隙过低，会导致阀针1沿Y轴方向调整余量不足，无法保证锥形面102与弧形面202间的线密封，间隙过大，高压水流阻力不足会降低对密封面的保护效果，经分析及实验验证，当液流折弯结构的液流间隙为1mm，或3mm或2mm，即在1mm-3mm之间时，可以达到高效的密封及延长喷嘴使用寿命效果。
具体的，设置液流折弯结构为迷宫环式结构。
迷宫环式结构可以在有限的空间范围内最大化压降距离，本例将底座2内部的高压水的流向变更为迷宫环式路径，使得高压水在泄压时水流路径发生多次改变，利用迷宫密封原理将高压水的压降距离增大，有效降低了高压水通过喷嘴的压力，使得水切割效应明显降低，有效保护了密封面，延长了密封面的使用寿命。
图6和图7是本发明提供的一种喷嘴结构，其迷宫环式结构为阀针1底平面与锥形面102之间设有环形凸台101，底座2内孔与弧形面202之间设与环形凸台101匹配的环形凹槽201。
通过将阀针1下部设为类阶梯轴结构，底端设环形凸台101，凸台与侧壁间为锥形面102，底座2中心液体流通孔外周设与阀针1环形凸台101匹配的环形凹槽201，环形凹槽201外缘与底座2上表面之间为弧形密封面202；且环形凸台101尺寸低于环形凹槽201，使阀针1和底座2便于装配，且装配后形成
Figure 224037DEST_PATH_IMAGE001
形状的液体流通路径，保证锥形面102与弧形面202容易配合形成线密封。
图8为本发明提供的又一种阀针底座装配示意图，图9为图8的I局部放大图，如图8和图9所示，一种用于泄压的阀针底座，包括阀针和底座；
阀针1下部为类阶梯轴结构，轴径最小端中部开设有圆柱孔，孔径大于底座2开设的凹槽内径，深度小于底座2开设的凹槽深度，以便其能顺利安置于底座2凹槽中；轴径最小端与中部台阶轴结合处开设锥面倒角，即锥形面102，用于与底座2的弧形密封面202形成线密封结构。
底座2为类圆柱体结构，在底座2中心位置开设有圆柱形孔用于高压水的流通，在上端沿轴向开设有两段梯形台阶孔用于与阀针1配合，第一段梯形台阶孔的斜面制成圆弧面，即弧形密封面202，以便与阀针1锥形面102形成线密封，第一段梯形台阶孔与第二段梯形台阶孔之间开设环形凹槽201用于放置阀针1的环形凸台101，第二段梯形台阶孔的斜面形成导流角203，即在底座2内孔与环形凹槽201内缘之间设锥形导流角。
保压时，阀针1与底座2之间通过底座2的弧形密封面202与阀针1的锥形密封面102形成线密封，保证底座2内部高压水的密封效果。
泄压时，阀针1沿Y轴方向远离底座，底座内部高压水在内外压差下降形成压力很大的水射流向外喷射，其路径为先经过底座2的导流角203增大其发散面积以降低压力，后经过阀针底座形成的迷宫环以降低压力，使其在线密封面处的水压经过2级降压而调低压力，降低了对密封面的冲击腐蚀，有效保护了密封面，延长了其使用寿命。
本例将密封面与导流角分离，同时利用阀针上的圆环凸起与底座上开设的圆环凹槽将高压水的喷射方向改变，利用迷宫密封原理将高压水的压降距离增大，使得高压水在泄压时水流路径发生改变，由以前的沿导流角直射路径变更为迷宫曲线路径，降低了密封面处的水流压降，有效保护了密封面，延长了密封面的使用寿命。
作为一个具体的例子，在上述实施例的基础上，由于需要密封的是高压水，阀针和底座应具备必要的强度，可以设置其材质为硬质金属，如钢。
作为一个具体的例子，在上述实施例的基础上，为了便于形成线密封，设置阀针和底座装配后同轴。
作为一个具体的例子，在上述实施例的基础上，为了便于加工，设置环形凸台101和环形凹槽201为圆环形。
为了说明本发明的内容及实施方式，本说明书给出了具体实施例。在实施例中引入细节的目的不是限制权利要求书的范围，而是帮助理解本发明所述内容。本领域的技术人员应理解：虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。并且在不脱离本发明及其所附权利要求的精神和范围内，对最佳实施例步骤的各种修改、变化或替换都是可能的。因此，本发明不应局限于最佳实施例及附图所公开的内容。

Claims (8)

1.一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，包括阀针（1）和底座（2），其特征在于：阀针（1）和底座（2）间通过锥形面（102）与弧形面（202）配合形成线密封，在相互配合的锥形面（102）与弧形面（202）之下设置液流折弯结构。
2.根据权利要求1所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述液流折弯结构的液流间隙在1mm~3mm之间。
3.根据权利要求2所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述液流折弯结构为迷宫环式结构。
4.根据权利要求3所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述迷宫环式结构为：所述阀针（1）底平面与锥形面（102）之间设有环形凸台（101），所述底座（2）内孔与弧形面（202）之间设与环形凸台（101）匹配的环形凹槽（201）。
5.根据权利要求4所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述底座（2）内孔与所述环形凹槽（201）内缘之间设锥形导流角。
6.根据权利要求5所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述阀针和底座由硬质金属制成。
7.根据权利要求6所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述阀针和底座装配后同轴。
8.根据权利要求7所述的一种用于防止高压水射流破坏的喷嘴结构，其特征在于：所述环形凸台和所述环形凹槽为圆环形。
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