專利名稱：中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水液壓系統(tǒng)中的壓力控制元件，屬閥類，適用于以海水、淡水、高水基等作工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中作為壓力控制閥。
背景技術(shù)：
溢流閥是液壓系統(tǒng)中常用的壓力控制元件，可作為定壓溢流閥或安全閥，傳統(tǒng)的溢流閥多采用液壓油作工作介質(zhì)。當(dāng)溢流閥采用水(水基)介質(zhì)(包括海水、淡水或高水基等)時(shí)，氣蝕問題較油壓溢流閥突出。這是由于水的汽化壓力大大高于礦物油，當(dāng)水在閥口高速流動(dòng)時(shí)，流場局部壓力會(huì)低于水的汽化壓力，將發(fā)生氣穴及氣蝕現(xiàn)象，使閥口處材料受到氣蝕侵蝕，從而降低閥的工作可靠性和壽命。溢流閥的工作壓力越高，氣穴及氣蝕現(xiàn)象越嚴(yán)重。
水壓溢流閥存在的另一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)難題是振動(dòng)、噪聲和工作穩(wěn)定性問題。除了氣穴和氣蝕的原因之外，產(chǎn)生的原因還有多種1)由于水的粘度低，粘性阻尼小；2)水的密度、彈性模量較礦物油大，“水擊”現(xiàn)象嚴(yán)重；3)介質(zhì)在閥口不均勻出流以及彈簧力偏離閥芯軸心等原因產(chǎn)生的徑向力使閥芯偏振。此外，由于水的粘度低，閥口處的泄漏問題較嚴(yán)重。
圖3是丹麥Danfoss公司生產(chǎn)的直動(dòng)式水壓溢流閥(Trostmann E..Water Hydraulics Control Technology.Marcel Dekker，Inc.，New York，1996)，該閥通過在閥芯后端設(shè)置阻尼腔，在一定程度上改善了閥的工作穩(wěn)定性。但閥芯易于偏振，由此產(chǎn)生的振動(dòng)、噪聲及工作穩(wěn)定性問題仍然存在。此外該閥所采用的材料不能用海水，只適用于淡水或高水基等腐蝕性不強(qiáng)的介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，用于解決直動(dòng)式溢流閥存在的上述技術(shù)難題，在中、高壓下工作，減小閥口泄漏、氣蝕、振動(dòng)、噪聲，改善閥的工作穩(wěn)定性，同時(shí)適用于海水等腐蝕性強(qiáng)的低粘度介質(zhì)。
本實(shí)用新型的一種中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，包括在閥體9內(nèi)依次布置的閥座1、閥芯2、阻尼桿3、阻尼套4、調(diào)壓彈簧5、彈簧座6、端蓋8和調(diào)節(jié)螺桿7，閥芯2為腔體，阻尼桿3由軸向排列的直徑不同的圓柱體構(gòu)成、其中兩段圓柱面分別與阻尼套4相應(yīng)的內(nèi)孔形成配合間隙，兩配合間隙之間的空腔形成阻尼腔10；其特征在于閥座1、閥芯2、阻尼桿3、阻尼套4置于閥套11內(nèi)，閥座1和閥芯2形成的閥口處為錐閥結(jié)構(gòu)，閥芯2端部的錐角略大于閥座1內(nèi)孔口部的錐角，閥芯2肩部均勻開有小孔，閥芯尾端的圓柱面與閥套11的內(nèi)孔形成導(dǎo)向面。
所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其進(jìn)一步特征在于阻尼桿3與閥芯2腔體內(nèi)孔接觸配合傳遞調(diào)壓彈簧力，阻尼桿端部與閥芯的接觸處為球面。
所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，當(dāng)溢流閥在較高壓力下工作時(shí)，閥座1內(nèi)孔口部的錐角可以開有環(huán)形臺(tái)階、閥座和閥芯形成閥口為兩級(jí)節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。
所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其特征在于閥座與閥芯采用軟一硬材料配對(duì)，閥座可采用硬度較低的鈦合金或鎳銅合金或奧氏體不銹鋼直接加工而成，閥芯可采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼。
本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為了減小泄漏，閥芯2采用密封性好的錐閥結(jié)構(gòu)。為減小閥芯偏振，在閥芯尾端設(shè)計(jì)有導(dǎo)向圓柱面，并與閥套11內(nèi)孔形成配合間隙，給閥芯運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向。為了提高閥芯的工作穩(wěn)定性，在閥芯后端設(shè)置的阻尼桿3為T形圓柱體、阻尼桿上的大、小圓柱面分別與阻尼套4相應(yīng)的內(nèi)孔之間形成配合間隙，且兩配合間隙之間的空腔形成阻尼腔10，利用閥芯運(yùn)動(dòng)時(shí)阻尼腔內(nèi)的壓力變化來增加閥芯的運(yùn)動(dòng)阻尼。為了使彈簧力均勻作用在閥芯上，將阻尼桿上與閥芯的接觸處設(shè)計(jì)為球面結(jié)構(gòu)。
為減輕氣穴及減小氣蝕的危害，采取了下列措施1)閥芯和閥座在閥口處均設(shè)計(jì)成錐面結(jié)構(gòu)，且閥芯錐角略大于閥座錐角，有利于抑制氣穴；2)閥座與閥芯采用軟—硬材料配對(duì)，閥座可采用硬度較低的鈦合金或鎳銅合金(如Monel等)或奧氏體不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti)直接加工而成，閥芯可采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼(僅適用于淡水或高水基)或沉淀硬化不銹鋼，有利于減小氣蝕的破壞；3)圖1所示的單級(jí)節(jié)流閥口可改為圖2所示的兩級(jí)節(jié)流閥口，更有利于減小氣蝕。
該溢流閥適用于以海水、淡水、高水基等作工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中作為壓力控制閥。與同類溢流閥相比，泄漏小、抗氣蝕性能好、振動(dòng)小、噪聲低、工作穩(wěn)定性好。


圖1是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是閥座和閥芯形成閥口為兩級(jí)節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施狀態(tài)。
圖3為Danfoss直動(dòng)式水壓溢流閥結(jié)構(gòu)示意圖。
上述圖中的標(biāo)號(hào)為閥座1、閥芯2、阻尼桿3、阻尼套4、調(diào)壓彈簧5、彈簧座6、調(diào)節(jié)螺桿7、端蓋8、閥體9、阻尼腔10、閥套11、彈簧套管12。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型一種實(shí)施例包括閥座1、閥芯2、阻尼桿3、阻尼套4、調(diào)壓彈簧5、彈簧座6、調(diào)節(jié)螺桿7、端蓋8、閥體9、閥套11等。閥芯為錐閥結(jié)構(gòu)。閥芯尾端設(shè)有導(dǎo)向圓柱面，并與閥體內(nèi)孔形成配合間隙，給閥芯運(yùn)動(dòng)提供導(dǎo)向。在閥芯后端設(shè)置了阻尼桿，阻尼桿上的大、小圓柱面分別與阻尼套相應(yīng)的內(nèi)孔之間形成配合間隙，且兩配合間隙之間的空腔形成阻尼腔10。阻尼桿上與閥芯的接觸處為球面結(jié)構(gòu)。裝配時(shí)，閥座1通過閥套11壓在閥體9內(nèi)孔左端面上，閥套11和阻尼套4通過端蓋8壓在閥體中。
高壓水從P口進(jìn)入，當(dāng)作用在閥芯上的液壓力大于調(diào)壓彈簧設(shè)定的工作壓力時(shí)，閥芯開啟，水經(jīng)過閥口流出后，通過閥芯上均勻分布的小孔達(dá)到閥芯后腔，再經(jīng)過阻尼套上的斜孔進(jìn)入彈簧腔，最后經(jīng)O口流出。閥芯在液壓力、彈簧力、摩擦力的作業(yè)下處于某一平衡位置。P口的壓力可通過改變調(diào)壓彈簧的預(yù)壓縮量設(shè)定。閥芯在動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程中，閥芯上的導(dǎo)向面可抑制閥芯開啟時(shí)的偏振，同時(shí)阻尼腔10容積的變化將引起該腔的壓力變化，從而產(chǎn)生一個(gè)與閥芯運(yùn)動(dòng)方向相反的附加作用力，增加了閥芯運(yùn)動(dòng)的阻尼，提高了閥芯的工作穩(wěn)定性。
圖2是閥座和閥芯形成閥口為兩級(jí)節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施狀態(tài)，當(dāng)溢流閥在較高壓力下工作時(shí)，閥座1內(nèi)孔口部的錐角開有環(huán)形臺(tái)階、閥座和閥芯形成閥口為兩級(jí)節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，包括在閥體[9]內(nèi)依次布置的閥座[1]、閥芯[2]、阻尼桿[3]、阻尼套[4]、調(diào)壓彈簧[5]、彈簧座[6]、端蓋[8]和調(diào)節(jié)螺桿[7]，閥芯[2]為腔體，阻尼桿[3]由軸向排列的直徑不同的圓柱體構(gòu)成、其中兩段圓柱面分別與阻尼套[4]相應(yīng)的內(nèi)孔形成配合間隙，兩配合間隙之間的空腔形成阻尼腔[10]；其特征在于閥座[1]、閥芯[2]、阻尼桿[3]、阻尼套[4]置于閥套[11]內(nèi)，閥座[1]和閥芯[2]形成的閥口處為錐閥結(jié)構(gòu)，閥芯[2]端部的錐角略大于閥座[1]內(nèi)孔口部的錐角，閥芯[2]肩部均勻開有小孔，閥芯尾端的圓柱面與閥套[11]的內(nèi)孔形成導(dǎo)向面。
2.如權(quán)利要求1所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其特征在于阻尼桿[3]與閥芯[2]腔體內(nèi)孔接觸配合傳遞調(diào)壓彈簧力，阻尼桿端部與閥芯的接觸處為球面。
3.如權(quán)利要求1或2所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其特征在于當(dāng)溢流閥在較高壓力下工作時(shí)，閥座[1]內(nèi)孔口部的錐角開有環(huán)形臺(tái)階、閥座和閥芯形成閥口為兩級(jí)節(jié)流閥口結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其特征在于閥座與閥芯采用軟—硬材料配對(duì)，閥座可采用硬度較低的鈦合金或鎳銅合金或奧氏體不銹鋼直接加工而成，閥芯可采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼。
5.如權(quán)利要求3所述的中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，其特征在于閥座與閥芯采用軟—硬材料配對(duì)，閥座可采用硬度較低的鈦合金或鎳銅合金或奧氏體不銹鋼直接加工而成，閥芯可采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種水液壓系統(tǒng)中的壓力控制元件，尤其是中、高壓直動(dòng)式水壓溢流閥，屬閥類，用于解決現(xiàn)有直動(dòng)式溢流閥存在的技術(shù)難題，減小閥口泄漏、氣蝕、振動(dòng)、噪聲，改善閥的工作穩(wěn)定性。本實(shí)用新型包括在閥體內(nèi)依次布置的閥座、閥芯、阻尼桿、阻尼套、閥套、調(diào)壓彈簧、彈簧座、端蓋和調(diào)節(jié)螺桿，閥芯為腔體，阻尼桿與阻尼套相應(yīng)的內(nèi)孔形成配合間隙，配合間隙之間的空腔形成阻尼腔；閥座和閥芯形成的閥口處為錐閥結(jié)構(gòu)，閥芯肩部均勻開有小孔，閥芯尾端的圓柱面與閥套的內(nèi)孔形成導(dǎo)向面。本實(shí)用新型適用于以海水、淡水、高水基等作工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中作為壓力控制閥。與同類溢流閥相比，泄漏小、抗氣蝕性能好、振動(dòng)小、噪聲低、工作穩(wěn)定性好。
文檔編號(hào)F15B21/02GK2713193SQ200420017780
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者賀小峰, 李壯云, 朱玉泉, 劉銀水, 朱碧海 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)