CN1563764A - 中、高压直动式水压溢流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水液压系统中的压力控制元件，属阀类，用于解决现有直动式溢流阀存在的技术难题，减小阀口泄漏、气蚀、振动、噪声，改善阀的工作稳定性。本发明包括在阀体内依次布置的阀座、阀芯、阻尼杆、阻尼套、阀套、调压弹簧、弹簧座、端盖和调节螺杆，阀芯为腔体，阻尼杆与阻尼套相应的内孔形成配合间隙，配合间隙之间的空腔形成阻尼腔；阀座和阀芯形成的阀口处为锥阀结构，阀芯肩部均匀开有小孔，阀芯尾端的圆柱面与阀套的内孔形成导向面。本发明适用于以海水、淡水、高水基等作工作介质的中高压水液压系统中作为压力控制阀。与同类溢流阀相比，泄漏小、抗气蚀性能好、振动小、噪声低、工作稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种水液压系统中的压力控制元件，属阀类，适用于以海水、淡水、高水基等作工作介质的中高压水液压系统中作为压力控制阀。
背景技术
溢流阀是液压系统中常用的压力控制元件，可作为定压溢流阀或安全阀，传统的溢流阀多采用液压油作工作介质。当溢流阀采用水(水基)介质(包括海水、淡水或高水基等)时，气蚀问题较油压溢流阀突出。这是由于水的汽化压力大大高于矿物油，当水在阀口高速流动时，流场局部压力会低于水的汽化压力，将发生气穴及气蚀现象，使阀口处材料受到气蚀侵蚀，从而降低阀的工作可靠性和寿命。溢流阀的工作压力越高，气穴及气蚀现象越严重。
水压溢流阀存在的另一个关键技术难题是振动、噪声和工作稳定性问题。除了气穴和气蚀的原因之外，产生的原因还有多种：1)由于水的粘度低，粘性阻尼小；2)水的密度、弹性模量较矿物油大，“水击”现象严重；3)介质在阀口不均匀出流以及弹簧力偏离阀芯轴心等原因产生的径向力使阀芯偏振。此外，由于水的粘度低，阀口处的泄漏问题较严重。
图3是丹麦Danfoss公司生产的直动式水压溢流阀(Trostmann E..Water Hydraulics Control Technology.Marcel Dekker，Inc.，New York，1996)，该阀通过在阀芯后端设置阻尼腔，在一定程度上改善了阀的工作稳定性。但阀芯易于偏振，由此产生的振动、噪声及工作稳定性问题仍然存在。此外该阀所采用的材料不能用海水，只适用于淡水或高水基等腐蚀性不强的介质。
发明内容
本发明提供一种中、高压直动式水压溢流阀，用于解决直动式溢流阀存在的上述技术难题，在中、高压下工作，减小阀口泄漏、气蚀、振动、噪声，改善阀的工作稳定性，同时适用于海水等腐蚀性强的低粘度介质。
本发明的一种中、高压直动式水压溢流阀，包括在阀体9内依次布置的阀座1、阀芯2、阻尼杆3、阻尼套4、调压弹簧5、弹簧座6、端盖8和调节螺杆7，阀芯2为腔体，阻尼杆3由轴向排列的直径不同的圆柱体构成、其中两段圆柱面分别与阻尼套4相应的内孔形成配合间隙，两配合间隙之间的空腔形成阻尼腔10；其特征在于阀座1、阀芯2、阻尼杆3、阻尼套4置于阀套11内，阀座1和阀芯2形成的阀口处为锥阀结构，阀芯2端部的锥角略大于阀座1内孔口部的锥角，阀芯2肩部均匀开有小孔，阀芯尾端的圆柱面与阀套11的内孔形成导向面。
所述的中、高压直动式水压溢流阀，其进一步特征在于：阻尼杆3与阀芯2腔体内孔接触配合传递调压弹簧力，阻尼杆端部与阀芯的接触处为球面。
所述的中、高压直动式水压溢流阀，当溢流阀在较高压力下工作时，阀座1内孔口部的锥角可以开有环形台阶、阀座和阀芯形成阀口为两级节流阀口结构。
所述的中、高压直动式水压溢流阀，其特征在于：阀座与阀芯采用软—硬材料配对，阀座可采用硬度较低的钛合金或镍铜合金或奥氏体不锈钢直接加工而成，阀芯可采用经强化处理的马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢。
本发明采用的技术方案为了减小泄漏，阀芯2采用密封性好的锥阀结构。为减小阀芯偏振，在阀芯尾端设计有导向圆柱面，并与阀套11内孔形成配合间隙，给阀芯运动提供导向。为了提高阀芯的工作稳定性，在阀芯后端设置的阻尼杆3为T形圆柱体、阻尼杆上的大、小圆柱面分别与阻尼套4相应的内孔之间形成配合间隙，且两配合间隙之间的空腔形成阻尼腔10，利用阀芯运动时阻尼腔内的压力变化来增加阀芯的运动阻尼。为了使弹簧力均匀作用在阀芯上，将阻尼杆上与阀芯的接触处设计为球面结构。
为减轻气穴及减小气蚀的危害，采取了下列措施：1)阀芯和阀座在阀口处均设计成锥面结构，且阀芯锥角略大于阀座锥角，有利于抑制气穴；2)阀座与阀芯采用软—硬材料配对，阀座可采用硬度较低的钛合金或镍铜合金(如Monel等)或奥氏体不锈钢(如1Cr18Ni9Ti)直接加工而成，阀芯可采用经强化处理的马氏体不锈钢(仅适用于淡水或高水基)或沉淀硬化不锈钢，有利于减小气蚀的破坏；3)图1所示的单级节流阀口可改为图2所示的两级节流阀口，更有利于减小气蚀。
该溢流阀适用于以海水、淡水、高水基等作工作介质的中高压水液压系统中作为压力控制阀。与同类溢流阀相比，泄漏小、抗气蚀性能好、振动小、噪声低、工作稳定性好。
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构示意图。
图2是阀座和阀芯形成阀口为两级节流阀口结构的一种实施状态。
图3为Danfoss直动式水压溢流阀结构示意图。
上述图中的标号为：阀座1、阀芯2、阻尼杆3、阻尼套4、调压弹簧5、弹簧座6、调节螺杆7、端盖8、阀体9、阻尼腔10、阀套11、弹簧套管12。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种实施例包括：阀座1、阀芯2、阻尼杆3、阻尼套4、调压弹簧5、弹簧座6、调节螺杆7、端盖8、阀体9、阀套11等。阀芯为锥阀结构。阀芯尾端设有导向圆柱面，并与阀体内孔形成配合间隙，给阀芯运动提供导向。在阀芯后端设置了阻尼杆，阻尼杆上的大、小圆柱面分别与阻尼套相应的内孔之间形成配合间隙，且两配合间隙之间的空腔形成阻尼腔10。阻尼杆上与阀芯的接触处为球面结构。装配时，阀座1通过阀套11压在阀体9内孔左端面上，阀套11和阻尼套4通过端盖8压在阀体中。
高压水从P口进入，当作用在阀芯上的液压力大于调压弹簧设定的工作压力时，阀芯开启，水经过阀口流出后，通过阀芯上均匀分布的小孔达到阀芯后腔，再经过阻尼套上的斜孔进入弹簧腔，最后经O口流出。阀芯在液压力、弹簧力、摩擦力的作业下处于某一平衡位置。P口的压力可通过改变调压弹簧的预压缩量设定。阀芯在动态调节过程中，阀芯上的导向面可抑制阀芯开启时的偏振，同时阻尼腔10容积的变化将引起该腔的压力变化，从而产生一个与阀芯运动方向相反的附加作用力，增加了阀芯运动的阻尼，提高了阀芯的工作稳定性。
图2是阀座和阀芯形成阀口为两级节流阀口结构的另一种实施状态，当溢流阀在较高压力下工作时，阀座1内孔口部的锥角开有环形台阶、阀座和阀芯形成阀口为两级节流阀口结构。
Claims (5)
1、一种中、高压直动式水压溢流阀，包括在阀体[9]内依次布置的阀座[1]、阀芯[2]、阻尼杆[3]、阻尼套[4]、调压弹簧[5]、弹簧座[6]、端盖[8]和调节螺杆[7]，阀芯[2]为腔体，阻尼杆[3]由轴向排列的直径不同的圆柱体构成、其中两段圆柱面分别与阻尼套[4]相应的内孔形成配合间隙，两配合间隙之间的空腔形成阻尼腔[10]；其特征在于阀座[1]、阀芯[2]、阻尼杆[3]、阻尼套[4]置于阀套[11]内，阀座[1]和阀芯[2]形成的阀口处为锥阀结构，阀芯[2]端部的锥角略大于阀座[1]内孔口部的锥角，阀芯[2]肩部均匀开有小孔，阀芯尾端的圆柱面与阀套[11]的内孔形成导向面。
2、如权利要求1所述的中、高压直动式水压溢流阀，其特征在于：阻尼杆[3]与阀芯[2]腔体内孔接触配合传递调压弹簧力，阻尼杆端部与阀芯的接触处为球面。
3、如权利要求1或2所述的中、高压直动式水压溢流阀，其特征在于：当溢流阀在较高压力下工作时，阀座[1]内孔口部的锥角开有环形台阶、阀座和阀芯形成阀口为两级节流阀口结构。
4、如权利要求1或2所述的中、高压直动式水压溢流阀，其特征在于：阀座与阀芯采用软—硬材料配对，阀座可采用硬度较低的钛合金或镍铜合金或奥氏体不锈钢直接加工而成，阀芯可采用经强化处理的马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢。
5、如权利要求3所述的中、高压直动式水压溢流阀，其特征在于：阀座与阀芯采用软—硬材料配对，阀座可采用硬度较低的钛合金或镍铜合金或奥氏体不锈钢直接加工而成，阀芯可采用经强化处理的马氏体不锈钢或沉淀硬化不锈钢。
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