CN115325225A - 阀芯结构及平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀芯结构及平衡阀，涉及阀门技术领域。阀芯结构包括沿轴向依次设置的阀芯主体、连接杆和减振尾。连接杆轴向的一端连接于阀芯主体轴向的一端，连接杆轴向的另一端连接于减振尾的一轴向端面的中部。减振尾的外周部分沿径向相对于连接杆凸出，且减振尾的外周面开设有沿轴向贯穿的轴向凹槽。由于减振尾中部连接连接杆，而减振尾外周部分沿径向相对于连接杆凸出，使得外周部分相对于连接杆形成轴肩结构，由于减振尾的外周面上开设轴向凹槽，上游朝向减振尾流动的流体可经轴向凹槽继续向下游流动，减少或避免了外周部分对流体的撞击，可减少或消除减振尾处的漩涡回流，保证液流的平稳性，有利于抑制流体自激振荡现象以及啸叫噪声。

Description

阀芯结构及平衡阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，特别涉及一种阀芯结构及平衡阀。

背景技术

在平衡阀中，阀芯尾部的减振尾结构可以改变下流式锥阀的稳态液动力方向，使阀芯阀口处的液流类似滑阀阀口的液流，存在一个使阀口趋于关闭的稳态液动力，以减少阀口流动动力学模型参数失配导致的惯性振动。

然而，这种阀芯的节流口射出的流体射流到下游减振尾台肩处时，极易因减振尾台肩的棱边剪切产生漩涡，影响液体流动的平稳性。

因此，如何减少或消除减振尾处的漩涡，提高液流的平稳性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种阀芯结构及平衡阀，能够减少或消除减振尾处的漩涡，提高液流的平稳性。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种阀芯结构，包括沿轴向依次设置的阀芯主体、连接杆和减振尾；所述连接杆轴向的一端连接于所述阀芯主体轴向的一端，所述连接杆轴向的另一端连接于所述减振尾的一轴向端面的中部；所述减振尾的外周部分沿径向相对于所述连接杆凸出，且所述减振尾的外周面开设有沿轴向贯穿的轴向凹槽。

优选地，多个所述轴向凹槽沿着周向均匀设于所述减振尾的外周面上。

优选地，所述轴向凹槽的槽底设置绕流型凸台，所述绕流型凸台在径向上相对于所述连接杆凸出设置，且所述绕流型凸台在径向上内陷于所述轴向凹槽；所述绕流型凸台在轴向上靠近所述阀芯主体的一端为第一弧形面。

优选地，所述绕流型凸台在径向上相对于所述连接杆凸出设置，且所述连接杆的外周面上靠近所述绕流型凸台的部分为与所述绕流型凸台平滑过渡的第二弧形面。

优选地，所述阀芯主体上靠近所述连接杆的一端外周面上设置节流口；所述节流口包括第一节流口，所述第一节流口与所述轴向凹槽一一对应设置；其中，对于相对应的所述第一节流口和所述轴向凹槽，所述第一节流口的径向中心面、所述轴向凹槽的径向中心面共面设置。

优选地，所述轴向凹槽的周向宽度大于对应的所述第一节流口的周向宽度。

优选地，所述轴向凹槽的周向宽度为对应的所述第一节流口的周向宽度1.1至1.4倍。

优选地，所述第一节流口的槽底包括沿着轴向且靠近所述连接杆的方向依次设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面相对于所述第二侧面倾斜设置，以使所述第一节流口构成V型节流口。

优选地，所述节流口还包括第二节流口，在周向上，所述第一节流口和所述第二节流口交错设置；所述第二节流口为圆柱型节流口。

一种平衡阀，包括如上阀芯结构，还包括阀体和阀座；所述阀座安装于阀体内部，所述阀芯结构安装于阀座内部，阀芯结构与阀座形成滑动配合；所述阀体的侧壁上沿着轴向依次设置第一油口和第二油口，所述第一油口靠近所述减振尾，所述第二油口靠近所述阀芯主体。

本发明提供的阀芯结构，包括沿轴向依次设置的阀芯主体、连接杆和减振尾。连接杆轴向的一端连接于阀芯主体轴向的一端，连接杆轴向的另一端连接于减振尾的一轴向端面的中部。减振尾的外周部分沿径向相对于连接杆凸出，且减振尾的外周面开设有沿轴向贯穿的轴向凹槽。

由于减振尾中部连接于连接杆，而减振尾的外周部分沿径向相对于连接杆凸出，使得外周部分相对于连接杆形成轴肩结构。由于减振尾的外周面上开设轴向凹槽，且轴向凹槽沿轴向贯穿设置，使得该轴肩结构靠近连接杆的一侧表面也被轴向凹槽贯穿，从减振尾上游朝向减振尾流动的流体可以经轴向凹槽继续向下游流动，减少或避免了减振尾外周部分对流体的撞击，可减少或消除减振尾处的漩涡回流，保证液流的平稳性，且可以避免在阀芯主体上的节流口和减振尾台肩之间的两端位置漩涡紊动相位配对，抑制了流体自激振荡现象，从而抑制啸叫噪声。

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，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供阀芯结构实施例一的斜二轴测图；

图2为图1的平行于轴向的剖视图；

图3为图2的A处放大图；

图4为图2中节流口位置的左侧视图；

图5为本发明所提供平衡阀实施例一的平行于轴向的局部剖视图；

图6为图5中平衡阀的工作原理图。

附图标记：

减振尾1，外周部分11，减振尾的外周面12，轴向凹槽13；

绕流型凸台2，第一弧形面21；

连接杆3，第二弧形面31；

阀芯主体4，节流口41，圆柱型节流口411，V型节流口412；

阀座5；

阀体6，第一油口61，第二油口62。

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。

本发明的核心是提供一种阀芯结构及平衡阀，能够减少或消除减振尾处的漩涡，提高液流的平稳性。

本发明所提供阀芯结构，具体可以应用于平衡阀。在具体实施例一中，参考图1至图6，包括沿轴向依次设置的阀芯主体4、连接杆3和减振尾1，具体地，三者可以为一体成型结构。

连接杆3轴向的一端连接于阀芯主体4轴向的一端，连接杆3轴向的另一端连接于减振尾1的一轴向端面的中部。减振尾1的外周部分11沿径向相对于连接杆3凸出，且减振尾1的外周面12开设有沿轴向贯穿的轴向凹槽13，其中，外周部分11为环形结构，其外周面即为减振尾1的外周面12。减振尾1轴向上远离连接杆3一端的中部可以为垂直于阀芯结构轴心线的平面。

本实施例中，由于减振尾中部连接于连接杆3，而减振尾的外周部分11沿径向相对于连接杆3凸出，使得外周部分11相对于连接杆3形成轴肩结构。如图6所示，由于减振尾1的外周面12上开设轴向凹槽13，且轴向凹槽13沿轴向贯穿设置，使得该轴肩结构靠近连接杆3的一侧表面(即图6中外轴部分的右端面)也被轴向凹槽13贯穿，从减振尾1上游朝向减振尾1流动的流体可以经轴向凹槽13继续向下游流动，减少或避免了外周部分11对流体的撞击，可减少或消除减振尾1处的漩涡回流，保证液流的平稳性，且可以避免在阀芯主体4上的节流口41和减振尾1台肩之间的两端位置漩涡紊动相位配对，抑制了流体自激振荡现象，从而抑制啸叫噪声。

进一步地，如图1所示，多个轴向凹槽13沿着周向均匀设于减振尾1的外周面12上，能够进一步保证对漩涡的消除效果。

进一步地，如图2和图3所示，轴向凹槽13的槽底设置绕流型凸台2。绕流型凸台2在径向上相对于连接杆3凸出设置，且绕流型凸台2在径向上内陷于轴向凹槽13。绕流型凸台2在轴向上靠近阀芯主体4的一端为第一弧形面21，轴向凹槽13的槽底具体通过第一弧形面21与绕流型凸台2在径向上外端面过渡。具体地，在设置绕流型凸台2在径向上凸出于连接杆3的高度时，还应考虑从上游节流口41射出的射流厚度，具体地，该高度大于从上游节流口41射出的射流厚度。

通过绕流型凸台2的设置，流体进入轴向凹槽13时，可通过绕流型凸台2上的第一弧形面21进行平滑导向，进一步避免减振尾1对上游流体的棱边剪切作用，更加确保对流体自激振荡现象、流体自激啸叫的抑制效果。

进一步地，如图3所示，绕流型凸台2在径向上相对于连接杆3凸出设置，且连接杆3的外周面上靠近绕流型凸台2的部分为与绕流型凸台2平滑过渡的第二弧形面31，进一步提高流体在连接杆3和绕流型凸台2对接位置的过渡的平滑性。

进一步地，如图1和图2所示，阀芯主体4上靠近连接杆3的一端外周面上设置节流口41。节流口41包括第一节流口，第一节流口与轴向凹槽13一一对应设置。

其中，对于相对应的第一节流口和轴向凹槽13，第一节流口的径向中心面、轴向凹槽13的径向中心面共面设置。节流口41具体设置在阀芯轴向靠近连接杆3的一端的台肩。具体地，第一节流口的径向中心面指的是第一径向节流口41的穿过阀芯结构的轴心线的中心面，轴向凹槽13的径向中心面指的是轴向凹槽13的穿过阀芯结构的轴心线的中心面，如图5所示，该截面即为在一第一节流口的径向中心面上的截面。

通过将第一节流口与轴向凹槽13一一对应设置，可以保证第一节流口流出的流体能够主要流向轴向凹槽13中，降低在这一流动过程中受到的阻力。

进一步地，轴向凹槽13的周向宽度大于对应的第一节流口的周向宽度。更具体地，轴向凹槽13的周向宽度为对应的第一节流口的周向宽度的1.1至1.4倍。由于湍流的脉动，油液射出节流口41时，射流断面不断增大，通过将轴向凹槽13的轴向宽度大于对应节流口41周向宽度的设置，可以适应油液的宽度变化趋势，从而进一步保证轴向凹槽13对其上游流体的避让效果，更加有效地抑制由于射流断面增大撞击减振尾1从而形成漩涡的现象，实现了流体自激振荡现象的抑制。

其中，轴向凹槽13的周向宽度等尺寸，绕流型凸台2的各部分尺寸可以在加工过程中根据需要适应性调节与设定。

进一步地，第一节流口的槽底包括沿着轴向且靠近连接杆3的方向依次设置的第一侧面和第二侧面，第一侧面相对于第二侧面倾斜设置，以使第一节流口构成V型节流口412。在实际使用中，V型节流口412流出的流体在减振尾1处更易出现漩涡，本实施例中将V型节流口412设置为第一节流口设置，可有效解决经V型节流口412流出的流体在减振尾1处形成剪切漩涡的问题。

进一步地，如图1所示，节流口41还包括第二节流口，在周向上，第一节流口和第二节流口交错设置。第二节流口为圆柱型节流口411。通过两者节流口41的交错设置，可以满足平衡阀的正常使用需求。

本发明提供的阀芯结构，在应用于液压阀时，具有流体自激啸叫抑制作用，能够避免射流作用于减振尾1形成剪切漩涡，以及避免涡量扰动向上游反馈形成的持续性流体自激振荡现象，从而抑制啸叫噪声。

除了上述阀芯结构，本发明还提供了一种平衡阀，该平衡阀包括阀芯结构，具体可以为以上任一实施例中提供的阀芯结构，有益效果可以相应参考以上各个实施例。

该平衡阀还包括阀体6和阀座5。阀座5安装于阀体6内部，阀芯结构安装于阀座5内部，阀芯结构与阀座5形成滑动配合。阀体6的侧壁上沿着轴向依次设置第一油口61和第二油口62，第一油口61靠近减振尾1，第二油口62靠近阀芯主体4。具体地，阀体6内部设有阶梯孔，以通过阶梯孔的阶梯面轴向定位阀芯主体4。

由于应用了上述实施例中的阀芯结构，可实现流体自激啸叫抑制效果，如图6所示，工作原理为：箭头为油液流动方向，阀芯结构向右移动，使节流口41打开，从而使油液从阀体6的第二油口62流入，经过阀芯主体4的节流口41和减振尾1的轴向凹槽13，最终从阀体6的第一油口61流出。

该平衡阀的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

需要说明的是，当元件被称为“固定”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的阀芯结构及平衡阀进行了详细介绍。本文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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阀芯结构，其特征在于，包括沿轴向依次设置的阀芯主体(4)、连接杆(3)和减振尾(1)；所述连接杆(3)轴向的一端连接于所述阀芯主体(4)轴向的一端，所述连接杆(3)轴向的另一端连接于所述减振尾(1)的一轴向端面的中部；所述减振尾(1)的外周部分(11)沿径向相对于所述连接杆(3)凸出，且所述减振尾(1)的外周面(12)开设有沿轴向贯穿的轴向凹槽(13)。

2.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，多个所述轴向凹槽(13)沿着周向均匀设于所述减振尾(1)的外周面(12)上。

3.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述轴向凹槽(13)的槽底设置绕流型凸台(2)，所述绕流型凸台(2)在径向上相对于所述连接杆(3)凸出设置，且所述绕流型凸台(2)在径向上内陷于所述轴向凹槽(13)；所述绕流型凸台(2)在轴向上靠近所述阀芯主体(4)的一端为第一弧形面(21)。

4.根据权利要求3所述的阀芯结构，其特征在于，所述绕流型凸台(2)在径向上相对于所述连接杆(3)凸出设置，且所述连接杆(3)的外周面上靠近所述绕流型凸台(2)的部分为与所述绕流型凸台(2)平滑过渡的第二弧形面(31)。

5.根据权利要求1所述的阀芯结构，其特征在于，所述阀芯主体(4)上靠近所述连接杆(3)的一端外周面上设置节流口(41)；所述节流口(41)包括第一节流口，所述第一节流口与所述轴向凹槽(13)一一对应设置；其中，对于相对应的所述第一节流口和所述轴向凹槽(13)，所述第一节流口的径向中心面、所述轴向凹槽(13)的径向中心面共面设置。

6.根据权利要求5所述的阀芯结构，其特征在于，所述轴向凹槽(13)的周向宽度大于对应的所述第一节流口的周向宽度。

7.根据权利要求6所述的阀芯结构，其特征在于，所述轴向凹槽(13)的周向宽度为对应的所述第一节流口的周向宽度的1.1至1.4倍。

8.根据权利要求7所述的阀芯结构，其特征在于，所述第一节流口的槽底包括沿着轴向且靠近所述连接杆(3)的方向依次设置的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面相对于所述第二侧面倾斜设置，以使所述第一节流口构成V型节流口(412)。

9.根据权利要求8所述的阀芯结构，其特征在于，所述节流口(41)还包括第二节流口，在周向上，所述第一节流口和所述第二节流口交错设置；所述第二节流口为圆柱型节流口(411)。

10.一种平衡阀，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的阀芯结构，还包括阀体(6)和阀座(5)；所述阀座(5)安装于阀体(6)内部，所述阀芯结构安装于阀座(5)内部，阀芯结构与阀座(5)形成滑动配合；所述阀体(6)的侧壁上沿着轴向依次设置第一油口(61)和第二油口(62)，所述第一油口(61)靠近所述减振尾(1)，所述第二油口(62)靠近所述阀芯主体(4)。

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