CN203879832U - 一种纯水液压节流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种纯水液压节流阀，包括阀体、阀套、锥阀芯、推杆、调节手轮、法兰，阀套安装在阀体的中心位置处，阀体的两侧面分别开设有进水口和出水口；锥阀芯装在阀套中，推杆连接在调节手轮上并穿过法兰与锥阀芯连接；所述锥阀芯由圆柱段、圆台段以及抛物线形球状段共同组成，球状段与圆台段采用光滑圆弧过渡连接；所述锥阀芯的前端开有轴向梯形通槽并与阀套配合，在梯形通槽的内表面向外延伸方向开有四个倾斜的引流孔并与阀套内形成的空腔连通；所述梯形通槽的底面上安装有消声垫。本实用新型采用由圆柱段、圆台段以及抛物线形球状段共同组成的锥阀芯，提高抗气蚀能力；同时能够增强水介质的流量特性的刚性，降低振动和噪声。

Description

一种纯水液压节流阀

技术领域

本实用新型涉及一种水液压系统中的流量控制元件，适用于以海水、淡水、海水基等作为工作介质的中高压水液压系统中的流量控制阀，尤其涉及一种纯水液压节流阀。

背景技术

纯水液压技术是以天然淡水、海水或自来水代替矿物油作为液压系统工作介质的新技术，不含有任何的添加剂，具有来源广泛、环境友好、清洁安全的独特优势。在液压传动技术的发展进程中，水作为动力传递、交换和控制的介质起着非常重要的作用。纯水液压技术的应用展现出的技术优势有利于可持续性发展，实施绿色制造，特别是应用在有卫生、环保和消防要求的产业部门和技术领域。美国、日本、英国、芬兰、德国和丹麦等自20世纪70年代或80年代初开始研制，现已经进入实用推广阶段。我国自20世纪90年代开始纯水液压传动技术方面的研究工作，各类的纯水液压元件的研制现还处于起步阶段。

纯水液压节流阀是纯水液压系统中重要的控制元件，它是通过改变节流面积或节流长度来控制流体流量的元件。当节流阀在水（包括海水、淡水或高水基等）介质中使用时，会产生一系列的技术问题。①气蚀与气蚀磨损：由于水介质的汽化压力高，节流口处的流速也很高，所以在纯水液压节流阀中很容易产生气蚀，气蚀对材料表面的破坏作用主要是气泡崩溃后产生的压力波对零件表面产生很强的冲击作用，同矿物油相比，水在气泡破裂时产生的压力冲击更大，破坏力更强；②拉丝侵蚀和冲蚀：由于水的粘度低、润滑性差，在相同条件下阀口的流速比油压阀高，在小开度、大压差情况下更是如此，会对阀芯和阀座产生严重的冲刷作用，同时水介质中的细小颗粒被高速水流携带着冲向零件的表面，刮出一条条痕迹；③泄漏量大：由于水介质的粘度大约是油的1/30-1/40，因而在相同的过流面积和压差作用下比油的泄露量大，造成系统容积效率下降；④压力冲击、振动与噪声：由于水介质的弹性模量大约是液压油的1.5-2.4倍，水中声速比液压油中高约10%，因此水的压缩性小、刚性大、压力冲击波在水中的传递速度快而衰减慢，产生剧烈的振动和噪声，即水击现象。

目前，国内外所研制的纯水液压节流阀主要有3种形式：①采用两级平板式节流阀口形式，如日本研制的水压平板式节流阀，该类阀过流能力强，抗气蚀性能好，阀芯质量轻，闭死容积小，滞后影响小，但是其密封靠阀芯和阀座之间形成的环形面积，由于密封的面积较大，要达到实现完全密封所需的比压就需要很大的作用力，另外对阀芯和阀座的材料选择要求很高；②采用多级锥阀式节流阀口形式，如芬兰研制的水压节流阀等，该类阀通过在节流部位设计多个节流口，用多个节流口串联共同分担节流口两端的压差，能够很好地减小气蚀破坏，但这种节流口形式节流流道长，在小流量时形成较长的缝隙状流道，杂质容易阻塞节流口，且加工难度大，精度难以保证；③采用轴向三角槽式节流阀口形式，如国内的华中科技大学和浙江大学等，在中国专利申请号为：200420022460.6的专利中公开了一种流量精确控制的纯水液压节流阀，它主要包括阀体、阀套，在阀体的下端和一侧面分别开有进水口和出水口，阀体上安装有法兰，节流阀芯装在阀体和法兰类，在节流阀芯下端开有轴向三角通槽的节流阀口并与阀套配合，节流阀芯中部轴内开有斜向的压力平衡孔并与法兰孔配合；采用轴向三角通槽式的节流阀口形式，可实现微量调节，结构上采用增加阀套的锥阀式结构形式，可实现零泄漏。但是这种结构形式的节流阀无法解决大压差、变流量工况下阀口的气蚀问题，同时开设的三角通槽式的节流阀口易受到水压的冲击损坏，弱化了使用强度，降低了使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种纯水液压节流阀。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种纯水液压节流阀，包括阀体、阀套、锥阀芯、推杆、调节手轮、法兰，所述阀套安装在阀体的中心位置处，阀体的两侧面分别开设有进水口和出水口，阀体的进水口经阀套的两侧面孔与阀体的出水口连通；所述锥阀芯装在阀套中，推杆连接在调节手轮上并穿过法兰与锥阀芯连接；锥阀芯内安装有复位弹簧，所述复位弹簧的上端安装在弹簧座上；

所述锥阀芯由圆柱段、圆台段以及抛物线形球状段共同组成，球状段与圆台段采用光滑圆弧过渡连接；

所述锥阀芯的前端开有轴向梯形通槽并与阀套配合，在梯形通槽的内表面向外延伸方向开有四个倾斜的引流孔并与阀套内形成的空腔连通；

所述梯形通槽的底面上安装有消声垫。

作为本实用新型的优选技术方案，所述锥阀芯的圆柱段与圆台段处节流口的半锥角α为12°，在流量一定时，较小的α角使得锥阀的开度较大，有利于提高抗污染能力，所述锥阀芯的球状段出口处的扩展角β为55°。

作为本实用新型的优选技术方案，所述阀套伸出阀体并与底盖连接，阀套与阀体之间通过密封圈和阶梯形圈密封，这种密封形式在高压水介质下密封性能可靠；所述底盖通过紧定螺钉安装在阀体的下端；所述法兰通过紧定螺钉安装在阀体的上端。

作为本实用新型的优选技术方案，所述阀体采用奥氏体不锈钢制成，表面进行阳极化处理；所述阀套采用铜基合金制成；所述锥阀芯以金属为基材，表面喷涂氧化锆陶瓷；所述消声垫采用聚合物材料制成。

与现有的技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用由圆柱段、圆台段以及抛物线形球状段共同组成的锥阀芯，能够形成过流阀口，把很集中的气蚀冲击从阀口处向后延伸出去，这使得射束气蚀产生的部位与损坏部位不一致，保护阀口，使得节流阀的抗气蚀能力大大增强，同时依靠阀芯和阀套的锥面进行密封，密封效果好，易获得较高的调节压力，减小运动部件之间的配合公差，实现微小泄露或零泄露；

2、在锥阀芯的前端采用轴向梯形通槽，相对于轴向三角通槽，它的过流面积变化率较为恒定，有利于提高流量特性的刚性，且对水温的变化不敏感，具备优越的调节性能，同时通过开设引流孔，能够提高节流阀出口处的压力，减小节流阀进出口的压差，有效地抑制气蚀、降低振动和噪声；

3、通过在梯形通槽的底面上安装有消声垫，从而改变了阀口的流场分布，使得流场流线变化缓慢，降低振动和噪声。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中锥阀芯的结构示意图。

图中：1-阀体；2-阀套；3-锥阀芯；4-推杆；5-调节手轮；6-法兰；7-梯形通槽；8-引流孔；9-消声垫；10-复位弹簧；11-弹簧座；12-底盖；13-紧定螺钉；14-密封圈；15-阶梯形圈；16-密封垫片；30-圆柱段；31-圆台段；32-球状段。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图2所示，所述一种纯水液压节流阀，包括阀体1、阀套2、锥阀芯3、推杆4、调节手轮5、法兰6，所述阀套2安装在阀体1的中心位置处，阀体1的两侧面分别开设有进水口和出水口，进水口和出水口均采用管式连接，在进出水口上均安装有密封垫片16，防止漏水，阀体1的进水口经阀套2的两侧面孔与阀体1的出水口连通；所述锥阀芯3装在阀套2中，采用锥阀芯3一方面密封效果好，密封力随着压力的增高而增大，易获得较高的调节压力，减小运动部件之间的配合公差，实现零泄露。另一方面对水介质适应性好，同时能自动补偿节流阀的磨损。

推杆4连接在调节手轮5上并穿过法兰6与锥阀芯3连接，所述调节手轮5上带有刻度，可重复性强，如果每次把调定值记录下来，就便于检查是否调节了手轮，通过手轮的调节，经推杆4的作用，使锥阀芯3做轴向移动，即可改变节流口的通流截面积实现流量的调节。在锥阀芯3内安装有复位弹簧10，所述复位弹簧10的上端安装在弹簧座11上。

所述锥阀芯3由圆柱段30、圆台段31以及抛物线形球状段32共同组成，球状段32与圆台段31采用光滑圆弧过渡连接；所述锥阀芯3的圆柱段30与圆台段31处节流口的半锥角α为12°，所述锥阀芯3的球状段32出口处的扩展角β为55°。采这种异形结构的锥阀芯能够把很集中的气蚀冲击从阀口处向后延伸出去，这使得气蚀产生的部位与损坏部位不一致，保护阀口，使得节流阀的抗气蚀能力大大增强。

所述锥阀芯3的前端开有轴向梯形通槽7并与阀套2配合，在梯形通槽7的内表面向外延伸方向开有四个倾斜的引流孔8并与阀套2内形成的空腔连通；水介质从进水口流入，经梯形通槽7节流后，从出水口流出，并通向执行器或水箱。

所述梯形通槽7的底面上安装有消声垫9，从而改变了阀口的流场分布，使得流场流线变化缓慢，所述消声垫9采用聚合物材料制成，吸振性能好。

所述阀套2伸出阀体1并与底盖12连接，所述底盖12通过紧定螺钉13安装在阀体1的下端；所述法兰6通过紧定螺钉13安装在阀体1的上端。

阀套2与阀体1之间采用间隙配合，并通过密封圈14和阶梯形圈15密封；法兰6与阀体1之间采用间隙配合，也通过密封圈14和阶梯形圈15密封；这种密封形式在高压水介质下密封性能可靠，有效地解决了纯水节流阀泄露严重的问题，同时由于两端阀套2的支撑作用，液压径向力得到了平衡，可以保证锥阀芯3不会偏斜，动作灵活可靠；密封圈14可采用O型密封圈，用丁腈橡胶材料制成，具有极低的摩擦系数和良好的自润滑性能，使用寿命长，动静态密封效果好。

所述阀体1采用奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti）制成，表面进行阳极化处理（根据实际需要采用软质或硬质阳极化处理），能有效防止水介质的腐蚀，并进行淬火处理，使得阀体1的硬度达到HRC33-40。所述阀套2采用铜基合金制成，依靠铜基合金形成氧化膜来减小气蚀。所述锥阀芯3以金属为基材，表面喷涂氧化锆陶瓷，由于保留了金属的强韧性和陶瓷的高硬度及优良的抗磨抗腐蚀性能，且克服了氧化锆陶瓷的脆性，同时陶瓷吸振性能好，有利于消减气蚀产生的冲击波，减小系统的振动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种纯水液压节流阀，包括阀体（1）、阀套（2）、锥阀芯（3）、推杆（4）、调节手轮（5）、法兰（6），所述阀套（2）安装在阀体（1）的中心位置处，阀体（1）的两侧面分别开设有进水口和出水口，阀体（1）的进水口经阀套（2）的两侧面孔与阀体（1）的出水口连通；所述锥阀芯（3）装在阀套（2）中，推杆（4）连接在调节手轮（5）上并穿过法兰（6）与锥阀芯（3）连接；其特征在于：

所述锥阀芯（3）由圆柱段（30）、圆台段（31）以及抛物线形球状段（32）共同组成，球状段（32）与圆台段（31）采用光滑圆弧过渡连接；

所述锥阀芯（3）的前端开有轴向梯形通槽（7）并与阀套（2）配合，在梯形通槽（7）的内表面向外延伸方向开有四个倾斜的引流孔（8）并与阀套（2）内形成的空腔连通；

所述梯形通槽（7）的底面上安装有消声垫（9）。

2.根据权利要求1所述的一种纯水液压节流阀，其特征在于：所述锥阀芯（3）的圆柱段（30）与圆台段（31）处节流口的半锥角α为12°，所述锥阀芯（3）的球状段（32）出口处的扩展角β为55°。

3.根据权利要求1或2所述的一种纯水液压节流阀，其特征在于：所述阀套（2）伸出阀体（1）并与底盖（12）连接，阀套（2）与阀体（1）之间通过密封圈（14）和阶梯形圈（15）密封；所述底盖（12）通过紧定螺钉（13）安装在阀体（1）的下端；所述法兰（6）通过紧定螺钉（13）安装在阀体（1）的上端。

4.根据权利要求1或2所述的一种纯水液压节流阀，其特征在于：所述阀体（1）采用奥氏体不锈钢制成，表面进行阳极化处理；所述阀套（2）采用铜基合金制成；所述锥阀芯（3）以金属为基材，表面喷涂氧化锆陶瓷；所述消声垫（9）采用聚合物材料制成。