CN205298114U - 一种泵式超高压泄压阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了.一种泵式超高压泄压阀，包括阀体，在阀体内部转动连接有阀芯，阀芯外侧圆周面上均匀设有多个沉孔，所述沉孔的底部沿阀芯的径向与第二圆柱形空腔相连通；在阀体上设有使第一通道与大气相连通的零压口（O）、进油口（P）和出油口（T），在阀芯的转动过程中位于进油口（P）正下方的沉孔与进油口（P）相连通，位于第二通道正下方的沉孔与第二通道和出油口（T）均相连通，所述阀芯左端固定连接有传动轴；通过阀芯的转动使得阀芯圆周面上的多个沉孔对进油口的高压油有规律地以定容传递方式泄压，阀芯与阀体或圆柱体之间会有极少量的高压渗油，从而实现了对高压油的高压工作、高压泄油、低压工作等工作状态的控制。

Description

一种泵式超高压泄压阀

技术领域

本实用新型属于液压阀技术领域，具体涉及一种泵式超高压泄压阀。

背景技术

我国人造金刚石的合成设备为六面顶压机，该压机采用油压高达100MPa的超高压液压系统。其配备的超高压油泵可直接输出高达100MPa的油压到六面顶压机工作缸中，在压机压制工作结束后需要从超高压管路上泄流降压。目前，六面顶压机超高压卸压系统基本都采用电磁换向阀控制单级泄压阀通断来实现卸压，由于泄压的范围比较大，因此在单级泄压阀内部做有小的液流阻尼孔以控制泄流油的回流速度来减小泄压冲击，当压机将压力泄到6MPa以下时，泄压工作结束，压机转到回程动作。

然而由于压机在泄压过程中油压力变化范围非常大，由于压机泄压过程中压力变化非常大，在高压下泄压速度合适的阻尼孔，到低压时就显得泄压速度太慢。为了解决泄压速度均匀的问题，目前在液压系统中安装了4个具有大小不同阻尼的泄压阀，在泄压过程中随着压力的降低开启，通过4个电磁换向阀，逐渐开启具有不同阻尼大小的泄压阀来保证泄压速度接近一致。这种结构的液压系统复杂，而且泄压曲线波动在0.5MPa以上，不能满足合成高品级金刚石的泄压工艺要求。人造金刚石的合成工艺，特别是合成宝石级人造金刚石的泄压工艺，对泄压曲线的可控性、平稳性要求极高。油缸压力从100Mpa泄压，降到10Mpa范围内的泄压波动及泄压曲线偏差都要≤0.2Mpa。这对泄压元件及控制提出了非常苛刻的要求：

1、泄压阀额定压力要达到100Mpa的超高压。

2、当泄压阀压力从100Mpa降到10Mpa过程中，要求通过该泄压阀的流量变化基本恒定。

3、要求泄压流量可调节范围宽，泄压流量Q=0.3~6L/min。泄压阀流量Q的计算公式为：

Q=(P×C)/R

其中，P：泄压阀的进油口和出油口之间的压差（MPa）；C:泄压系数（可视为常量）；R：泄压阀的液阻尼。

由上式可知，若要保证泄压阀流量Q恒定，只有通过改变泄压阀的液阻尼R，使之伺服随压力P的变化而变化来实现。

对于如此大的压差以及小流量控制，如采用单级节流阀，阀口需要调节到极小缝隙，这会带来极大的不稳定因素：一是当油液中的不均匀高分子添加剂及微小杂质经过阀口时会使缝隙堵塞；二是高压油经过阀口时由于速度极高，对阀芯的冲刷磨损大、摩擦产生较高的热量，从而使得阀芯受热膨胀改变节流面积，造成流量波动大。

发明内容

本实用新型目的是为解决超泄压阀在超高压泄压过程中泄压阀流量不稳定而产生冲击并且使得泄压波动和泄压曲线偏差都比较大的问题，而提出了一种泵式超高压泄压阀，解决上述问题所采取的技术方案是：一种泵式超高压泄压阀，包括阀体，在阀体内部设有水平设置的密封的第一圆柱形空腔，在第一圆柱形空腔内转动连接有阀芯，所述阀芯的外直径等于第一圆柱形空腔的直径，在阀芯内部设有右端开口的第二圆柱形空腔，所述第二圆柱形空腔的轴线与第一圆柱形空腔的轴线重合，在第二圆柱形空腔内转动连接有圆柱体，所述圆柱体的直径等于第二圆柱形空腔的直径，所述圆柱体的右端与阀体为一体设置，在圆柱体内设有互相连通的第一通道和第二通道，所述第二通道的自由端口位于圆柱体的下边缘，在第二通道的自由端口所对应的阀芯外侧圆周面上均匀设有多个沉孔，所述沉孔的底部沿阀芯的径向与第二圆柱形空腔相连通；在阀体上设有使第一通道与大气相连通的零压口O、进油口P和出油口T，在阀芯的转动过程中位于进油口P正下方的沉孔与进油口P相连通，位于第二通道正下方的沉孔与第二通道和出油口T均相连通，所述阀芯左端固定连接有传动轴，所述传动轴的左端伸出阀体之外且传动轴与阀体转动连接，所述传动轴的转动由电机来控制。

进一步，所述传动轴的直径小于阀芯的外直径，所述阀芯的左端面与阀体之间、阀芯的右端面与阀体之间、圆柱体的左端面与阀芯之间均设有间隔，所述间隔均与零压口O相连通。

进一步，在阀体左端安装有左端盖，所述传动轴的左端伸出左端盖且传动轴与左端盖转动连接，在阀体右端安装有右端盖。

进一步，所述进油口P连接有高压油管接头。

进一步，在高压油管接头前端安装有用于过滤高压油中磁性滤渣的磁铁；所述高压油管接头前端安装有用于密封的球面垫圈。

通过阀芯的转动使得阀芯圆周面上的多个沉孔对进油口的高压油有规律地以定容传递方式泄压，阀芯与阀体或圆柱体之间会有极少量的高压渗油，为了防止这些高压渗油对阀芯两端面产生轴向压力而设置了与大气相连通的通道，从而实现了对高压油的高压工作、高压泄油、低压工作等工作状态的控制；

依据进油口P和出油口O之间的油压差的变化由PLC对电机精确控制以实现阀芯在第一圆柱形空腔内的精确转动从而保证了本泄泄压泵在超高压泄压过程中泄压流量的稳定性，满足了液压油缸压力从100Mpa泄压到10Mpa范围内的泄压波动及泄压曲线偏差都小于0.2Mpa要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1中沿A-A线的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步描述。

如图1和图2所示，本实用新型包括阀体9，在阀体9内部设有水平设置的密封的第一圆柱形空腔（其空间被占据图中未标出），在第一圆柱形空腔内转动连接有阀芯15，所述阀芯15的外直径等于第一圆柱形空腔的直径，在阀芯15内部设有右端开口的第二圆柱形空腔（其空间被占据图中未标出），所述第二圆柱形空腔的轴线与第一圆柱形空腔的轴线重合，在第二圆柱形空腔内转动连接有圆柱体14，所述圆柱体14的直径等于第二圆柱形空腔的直径，所述圆柱体14的右端与阀体9为一体成型制作或与阀体9固定连接，在圆柱体14内设有互相连通的第一通道13和第二通道12，所述第二通道12的自由端口位于圆柱体14的下边缘，在第二通道12的自由端口所对应的阀芯15外侧圆周面上均匀设有4至8个沉孔11，所述沉孔11的底部沿阀芯14的径向与第二圆柱形空腔相连通；在阀体9上设有使第一通道13与大气相连通的零压口O、进油口P和出油口T，在阀芯15的转动过程中位于进油口P正下方的沉孔与进油口P相连通，位于第二通道12正下方的沉孔11与第二通道12和出油口T均相连通，其它沉孔的底部出口均被圆柱体14所挡住，所述阀芯15左端固定连接有传动轴1，所述传动轴1的直径小于阀芯15的外直径，所述传动轴1的左端伸出阀体9之外且传动轴1与阀体9转动连接，在阀体9左端安装有左端盖2，所述传动轴1的左端伸出左端盖2且传动轴1与左端盖2转动连接，在阀体9右端安装有右端盖8，所述传动轴1的转动由电机来控制，所述电机带动传动轴1的转动速度和转动时间由PLC依据进油口P和出油口T之间的油压差变化来控制。

阀芯15与阀体9或阀芯15与圆柱体14之间会有极少量的高压渗油，为了防止这些高压渗油对阀芯15两端面产生轴向压力差而带来的影响，在安装阀芯15时让阀芯15的左端面和右端右与阀体9之间留有少许间隔7，让阀芯15与圆柱体14左端面之间也留有少许间隔，并将此间隔通过阀体9内部的通道与零压口（O）相连通以与外界大气连通从而减压。

本实用新型在使用时，首先在进油口P安装上高压油管接头3，在高压油管接头3前端安装有用于过滤高压油中磁性滤渣的磁铁4；所述高压油管接头3前端安装有用于密封的球面垫圈5，然后由PLC依据进油口P和出油口T之间的油压差变化对伺服电机转子的转速进行精确控制以实现对泄压阀流量Q有规律地以定容传递方式泄压。

上述阀芯对泄压阀流量Q有规律地以定容传递方式泄压的原理如下：

如图1和图2所示，在伺服电机带动阀芯15转动的过程中，当沉孔11到达进油口P的正下方时，有部分高压油进入沉孔11内，由于沉孔11的顶端与阀体9、沉孔11的底部与圆柱体14之间相接触，所以阀芯15带着装有高压油的沉孔11继续旋转，当装有高压油的沉孔11转到第二通道12的正下方时，沉孔11的底部与第二通道12相连通而与大气相连通，沉孔11中的高压油由于具有惯性而甩出沉孔11从出油口T流出。

本实施例中，泄压流量Q的计算公式为：

Q=n×S×U×η

式中，n为沉孔的数量，Q为泄压流量（L/min），S为沉孔的容积（mL），U为阀芯转速（r/min），η为沉孔的容积效率。由公式可知，改变阀芯转速U即可改变泄压流量Q。为了提高沉孔的容积效率η，可将零压口O接入压缩空气，或将T口接入一个低压小油辅助吸油，可显著减少沉孔经过T口后的残余油量。

依据进油口P和出油口T之间的油压差的变化由PLC对位移控制器精确控制以实现阀芯15在第一圆柱形空腔内的精确转动从而保证了本实用新型在超高压泄压过程中泄压流量的稳定性，满足了液压油缸压力从100Mpa泄压到10Mpa范围内的泄压波动及泄压曲线偏差都小于0.2Mpa要求。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种泵式超高压泄压阀，其特征在于，包括阀体，在阀体内部设有水平设置的密封的第一圆柱形空腔，在第一圆柱形空腔内转动连接有阀芯，所述阀芯的外直径等于第一圆柱形空腔的直径，在阀芯内部设有右端开口的第二圆柱形空腔，所述第二圆柱形空腔的轴线与第一圆柱形空腔的轴线重合，在第二圆柱形空腔内转动连接有圆柱体，所述圆柱体的直径等于第二圆柱形空腔的直径，所述圆柱体的右端与阀体为一体设置，在圆柱体内设有互相连通的第一通道和第二通道，所述第二通道的自由端口位于圆柱体的下边缘，在第二通道的自由端口所对应的阀芯外侧圆周面上均匀设有多个沉孔，所述沉孔的底部沿阀芯的径向与第二圆柱形空腔相连通；在阀体上设有使第一通道与大气相连通的零压口（O）、进油口（P）和出油口（T），在阀芯的转动过程中位于进油口（P）正下方的沉孔与进油口（P）相连通，位于第二通道正下方的沉孔与第二通道和出油口（T）均相连通，所述阀芯左端固定连接有传动轴，所述传动轴的左端伸出阀体之外且传动轴与阀体转动连接，所述传动轴的转动由电机来控制。

2.根据权利要求1所述的一种泵式超高压泄压阀，其特征在于，所述传动轴的直径小于阀芯的外直径，所述阀芯的左端面与阀体之间、阀芯的右端面与阀体之间、圆柱体的左端面与阀芯之间均设有间隔，所述间隔均与零压口（O）相连通。

3.根据权利要求1或2所述的一种泵式超高压泄压阀，其特征在于，在阀体左端安装有左端盖，所述传动轴的左端伸出左端盖且传动轴与左端盖转动连接，在阀体右端安装有右端盖。

4.根据权利要求1或2所述的一种泵式超高压泄压阀，其特征在于，所述进油口（P）连接有高压油管接头。

5.根据权利要求4所述的一种泵式超高压泄压阀，其特征在于，在高压油管接头前端安装有用于过滤高压油中磁性滤渣的磁铁；所述高压油管接头前端安装有用于密封的球面垫圈。