CN1217170C - 阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置。本测量装置由阀体、阀套、阀芯、阀板、背压阀、测量阀口开度用量块、阀套定位用量块等组成，阀套多处开设有测压小孔，通过阀套的移动和转动，依次接通压力传感器，可以对液压滑阀结构形式的阀内流场的压力分布、阀噪声进行测量和研究。滑阀结构包括了全周开口、非全周开口、滑阀缓冲开口结构、滑阀式节流阀结构等，在实际液压阀中应用非常广泛。针对此类阀的噪声控制、阀口及流道结构优化等研发，提供可靠的试验测量装置及平台，还可在本装置上进行柱塞泵配流盘节流槽的优化研究及研制。本发明具有结构简单、测量准确方便、易标准化等优点，尤其适合低噪声液压阀的结构优化研究及研制。

Description

阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置

技术领域

本发明涉及液压阀内部流场压力分布测量装置，尤其涉及阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置。

背景技术

液压滑阀结构是液压阀的一种基本结构形式，有全周开口、非全周开口，从阀的功能上可以构成换向阀、方向节流阀、节流阀、流量控制阀等，操作控制方式有手动、比例、伺服等。非全周开口就是在阀芯凸肩对称开设若干不同形状、尺寸的节流槽，构成可调节阀口，以控制流量及流动方向，而这些节流槽的形状及尺寸对阀的噪声具有很大的影响。同时端面配流式的柱塞泵配流盘上的节流槽形状大小也对泵的噪声产生很大的影响。这些液压元件上的节流槽对噪声的影响机理一直是国内外研究、研制和设计生产中的热点和难点问题。

对于液压阀压力分布测量，日本OSHIMA教授研制了著名的半切阀模型装置，用于锥阀的压力分布测量和锥阀的降噪研究，基于此测量装置的重要论文连续地在国际上发表(1984～2003)。

节流槽的压力分布是决定阀噪声的主要原因，节流槽形状、尺寸不同，其节流槽及回油腔内压力分布也有显著的特征。本发明装置针对上述节流槽对液压阀噪声的影响，采用试验方法利用本发明装置对节流槽的压力分布进行测量，获得不同节流槽及回油腔的压力分布测量数据，为低噪声液压阀的设计、优化奠定可靠的基础。同时，本试验装置及测量方法适用于端面配流式柱塞泵配流盘上节流槽的设计、优化，通过在阀芯上开设不同形式的节流槽，可以模拟柱塞泵配流盘上的节流槽(或阻尼槽)，进行压力分布和噪声测量。

发明内容

本发明的目的是提供一种阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，利用阀套的转动和移动，依次接通设置在阀套上的测压小孔与压力传感器，对节流槽及回油腔的压力分布进行测量。在一个阀芯凸肩上对称开设多个不同结构形式及尺寸的节流槽，用阀套上的多组多排测压小孔及阀体上安装的多个压力传感器同时进行多点测压。本装置综合利用液压压紧方法、薄壁腔受压膨胀效应的方法、测压孔的多排大间距排列以及高精度的间隙配合保证测压小孔之间的密封问题，本发明装置利用量块或量块组合调节阀口开度和阀套定位，测量装置和方法具有高可靠性、测量准确、操作方便、易标准化等优点。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)阀芯与测量套紧固后装入阀套孔中，测量套与阀套一端之间安装阀口开度测量用量块，阀套装入阀体中，阀套与阀体端面之间装有阀套定位用量块，阀套大端面上的小孔组与阀体上的螺纹孔，用螺钉对阀套进行径向定位，确定阀套上相应的三组测压小孔组与阀体上三个引油小孔的接通，阀板上的螺钉压紧机构将测量套、阀芯与阀套压紧，阀体固定在阀板上，阀板孔内装有第一背压阀，阀板与油源的进、出油口相连接，压力传感器三通与高量程压力变送器和装在第一压力表开关上的低量程绝压型压力变送器连接，阀体两端面分别装有压力变送器、高频响压力传感器，阀板一端面上装有第二压力表开关；

2)测量装置中第一背压阀一端经阀板上的通油孔与阀套内的回油腔相连通，第一背压阀另一端经回油路上的第二背压阀和滤油器与油箱接通；压力变送器经阀体上的第二引油小孔及阀套上的第二测压小孔组与阀套内回油腔相连通；高频响压力传感器经阀体上的第三引油小孔及阀套上的第三测压小孔组与阀套内回油腔相连通；压力变送器及低量程绝压型压力传感器经压力传感器三通、阀体上的第一引油小孔、阀套上的第一测压小孔组与阀芯上的节流槽相连通；阀套中的进油腔经阀体中通油孔、阀板中油孔与油源高压出口连接，阀板中进油孔与油源高压出口间安装有压力传感器；油源部分包括变量泵、高压软管、比例溢流阀、液压滤波器、流量计、滤油器。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：本测量装置由系列量块组合及塞尺确定阀口开度、确定阀套测压孔与阀体引油小孔的接通，进行压力测量。适用于滑阀结构形式的液压控制元件以及液压柱塞泵的配流盘节流槽结构的研制和优化等，本试验测量装置具有结构简单、测量准确方便、易标准化等优点，尤其适合低噪声液压阀的结构优化研究及研制。

本发明对非全周开口滑阀进行了压力分布测量试验研究，与计算流体力学(CFD)结果比较可知，本装置及测量方法具有很高的测量精度，对于液压滑阀结构、柱塞泵的降噪研究和生产具有很大的实际意义。

附图说明

图1是本发明测量装置结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B局部放大图；

图4是图3的阀套局部俯视图；

图5是图2的C局部放大图；

图6是图5的阀套局部右视图；

图7是图5的阀套局部左视图；

图8是阀套的主视图；

图9是阀套大端面侧视图；

图10是测量系统油路简图。

图中：1.阀体，2.阀套，3.阀芯，4.测量套，5.阀口开度测量用量块，6.阀套定位用量块，7.第一背压阀，8.阀板，9.压力传感器三通，10.压力表开关，11.压力表开关，12.高量程压力变送器，13.低量程绝压型压力变送器，14.压力变送器，15.高频响压力传感器，16.高精度压力表、17.压力传感器，18.变量泵，19.高压软管，20.比例溢流阀，21.液压滤波器，22.流量计，23.滤油器，24.滤油器，25.第二背压阀。

具体实施方式

如图1～图10所示，本发明包括：

1)阀芯3与测量套4紧固后装入阀套2孔中，测量套4与阀套2一端之间安装阀口开度测量用量块5，阀套2装入阀体1中，阀套2与阀体1端面之间装有阀套定位用量块6，阀套2大端面上的小孔组2d与阀体1上的螺纹孔，用螺钉对阀套2进行径向定位，确定阀套2上相应的三组测压小孔组2a、2b、2c与阀体1上三个引油小孔1a、1b、1c的接通，阀板8上的螺钉压紧机构将测量套4、阀芯3与阀套2压紧，阀体1固定在阀板8上，阀板8孔内装有第一背压阀7，阀板8与油源的进、出油口相连接，压力传感器三通9与高量程压力变送器12和装在第一压力表开关10上的低量程绝压型压力变送器13连接，阀体1两端面分别装有压力变送器14、高频响压力传感器15，阀板8一端面上装有第二压力表开关11；

2)测量装置中第一背压阀7一端经阀板8上的通油孔与阀套2内的回油腔相连通，第一背压阀7另一端经回油路上的第二背压阀25和滤油器24与油箱接通；压力变送器14经阀体1上的第二引油小孔1b及阀套2上的第二测压小孔组2b与阀套2内回油腔相连通；高频响压力传感器15经阀体1上的第三引油小孔1c及阀套2上的第三测压小孔组2c与阀套2内回油腔相连通；高量程压力变送器12及低量程绝压型压力传感器13经压力传感器三通9、阀体1上的第一引油小孔1a、阀套2上的第一测压小孔组2a与阀芯3上的节流槽相连通；阀套2中的进油腔经阀体1中通油孔、阀板8中油孔与油源高压出口连接，阀板8中进油孔与油源高压出口间安装有压力传感器17；油源部分包括变量泵18、高压软管19、比例溢流阀20、液压滤波器21、流量计22、滤油器23。

阀套2上的回油腔开设第二和第三测压小孔组2b、2c、进油和回油之间的密封区段开有第一测压小孔组2a。

阀套2上的小孔呈多排、等间距排列，阀套2的大端面设有与三组测压小孔组2a、2b、2c排数相对应的定位小孔组2d。

阀体1上设有三个引油小孔1a、1b、1c及高频响压力传感器15接口，三个引油小孔1a、1b、1c与阀套2上的三组测压小孔组2a、2b、2c位置相对应。

通过阀套2端面上的定位小孔组2d和阀套定位用量块6确定阀套上三组测压小孔组2a、2b、2c分别与阀体1上的三个引油小孔1a、1b、1c及高频响压力传感器15接通。

通过阀口开度测量用量块5确定阀套2与阀芯3之间的阀口开度。

阀套2采用液压力压紧，保证进、出油腔之间测压小孔组2a的小孔之间的密封。

阀套2的回油腔壁厚较薄，采用液压压力使阀套有一定膨胀效应压紧阀体，保证测压小孔组2b、2c的小孔之间的密封。

阀芯3与测量套4用螺钉连接紧固，装入阀套2内孔中。测量套4与阀套2一端之间安装阀口开度测量用量块5，不同厚度的阀口开度测量用量块5组合确定了阀口开度大小。阀套2装入阀体1中，阀套2与阀体1端面之间装有阀套定位用量块6，阀套定位用量块6对阀套进行轴向定位，同时阀套2大端面上的小孔与阀体上的螺纹孔通过螺钉连接，对阀套进行径向定位，通过对阀套2轴向及径向定位，从而确定阀套2上相应地测压小孔与阀体1上引油小孔的接通。阀板8上的螺钉压紧机构使测量套4、阀芯3与阀套2压紧，克服液压阀上的液动力。阀体1固定在阀板8上，阀板8与油源的进、出油口相连接。油源与测量装置(或称试验段)要用房间隔离，减小测量装置部分的本底噪声。压力传感器三通9连接了高量程的压力变送器12和低量程绝压型压力变送器13，当压力很低时，打开压力表开关10，用低量程绝压型压力变送器13测压，压力变送器12始终工作，压力较高时关闭压力表开关10保护低量程绝压型压力变送器13。这样高低压分段测量可以提高测压精度。高精度压力表16采用0.4级以上精度的精密压力表，调节第一背压阀7时，对阀腔背压进行精确测量显示。高频响压力传感器15获取阀腔内的高频压力波动信号。所有压力传感器、流量计输出与计算机数据采集系统连接。

上述阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置操作过程如下：

将测量装置安装于油路中，见图10所示。高压油源由变量泵18供油，比例溢流阀20控制泵出口及测量装置进油口的压力，流量计22检测进入测量装置的流量。高压软管19和液压滤波器21用于减小压力波动。压力油进入测量装置的进油腔，流经节流槽至回油腔，经第一背压阀7、第二背压阀25、滤油器24回油箱。测量前要对测量装置上的所有传感器进行标定，标定时关闭第一背压阀7，通过调节比例溢流阀20，逐渐升高泵出口压力，记录所有压力传感器及压力表的值，得出所有传感器的标定曲线。

先用相应厚度的阀口开度测量用量块5和角尺等量具确定阀口开度和节流槽放置方位，然后通过阀套2相对于阀体1的平移和转动逐点测量节流槽及回油腔各个点的压力值，阀套2相对于阀体1的平移用阀套定位用量块6确定，阀套2的转动角度用阀套2大端面上相应的定位孔2d与阀体1上的螺纹孔对中用螺钉锁定。阀口开度、节流槽放置方位和阀套位置确定后，启动油源，调节比例溢流阀20，确定测量装置进口压力，调节第一背压阀7调定阀腔回油背压。启动计算机数据采集系统，记录压力传感器的测量数据，一个测压位置的测量完成。重复以上步奏直到测量完所有的测压位置。

Claims (6)

1.阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于包括：

1)阀芯(3)与测量套(4)紧固后装入阀套(2)孔中，测量套(4)与阀套(2)一端之间安装阀口开度测量用量块(5)，阀套(2)装入阀体(1)中，阀套(2)与阀体(1)端面之间装有阀套定位用量块(6)，阀套(2)大端面上的小孔组(2d)与阀体(1)上的螺纹孔，用螺钉对阀套(2)进行径向定位，确定阀套(2)上相应的三组测压小孔组(2a、2b、2c)与阀体(1)上三个引油小孔(1a、1b、1c)的接通，阀板(8)上的螺钉压紧机构将测量套(4)、阀芯(3)与阀套(2)压紧，阀体(1)固定在阀板(8)上，阀板(8)孔内装有第一背压阀(7)，阀板(8)与油源的进、出油口相连接，压力传感器三通(9)与高量程压力变送器(12)和装在第一压力表开关(10)上的低量程绝压型压力变送器(13)连接，阀体(1)两端面分别装有压力变送器(14)、高频响压力传感器(15)，阀板(8)一端面上装有第二压力表开关(11)；

2)测量装置中第一背压阀(7)一端经阀板(8)上的通油孔与阀套(2)内的回油腔相连通，第一背压阀(7)另一端经回油路上的第二背压阀(25)和滤油器(24)与油箱接通；压力变送器(14)经阀体(1)上的第二引油小孔(1b)及阀套(2)上的第二测压小孔组(2b)与阀套(2)内回油腔相连通；高频响压力传感器(15)经阀体(1)上的第三引油小孔(1c)及阀套(2)上的第三测压小孔组(2c)与阀套(2)内回油腔相连通；高量程压力变送器(12)及低量程绝压型压力传感器(13)经压力传感器三通(9)、阀体(1)上的第一引油小孔(1a)、阀套(2)上的第一测压小孔组(2a)与阀芯(3)上的节流槽相连通；阀套(2)中的进油腔经阀体(1)中通油孔、阀板(8)中油孔与油源高压出口连接，阀板(8)中进油孔与油源高压出口间安装有压力传感器(17)；油源部分包括变量泵(18)、高压软管(19)、比例溢流阀(20)、液压滤波器(21)、流量计(22)、滤油器(23)。

2.根据权利要求1所述的阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于：阀套(2)上的回油腔开设第二和第三测压小孔组(2b、2c)、进油和回油之间的密封区段开有第一测压小孔组(2a)。

3.根据权利要求1所述的阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于：阀套(2)上的小孔呈多排、等间距排列，阀套(2)的大端面设有与三组测压小孔组(2a、2b、2c)排数相对应的定位小孔组(2d)。

4.根据权利要求1所述的阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于：阀体(1)上设有三个引油小孔(1a、1b、1c)及高频响压力传感器(15)接口，三个引油小孔(1a、1b、1c)与阀套(2)上的三组测压小孔组(2a、2b、2c)位置相对应。

5.根据权利要求1所述的阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于：通过阀套(2)端面上的定位小孔组(2d)和阀套定位用量块(6)确定阀套上三组测压小孔组(2a、2b、2c)分别与阀体(1)上的三个引油小孔(1a、1b、1c)及高频响压力传感器(15)接通。

6.根据权利要求1所述的阀套移动式液压阀内部流场压力分布测量装置，其特征在于：通过阀口开度测量用量块(5)确定阀套(2)与阀芯(3)之间的阀口开度。

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