一種純水液壓節(jié)流閥的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種純水液壓節(jié)流閥，包括閥體、閥套、錐閥芯、推桿、調(diào)節(jié)手輪、法蘭，閥套安裝在閥體的中心位置處，閥體的兩側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口和出水口；錐閥芯裝在閥套中，推桿連接在調(diào)節(jié)手輪上并穿過(guò)法蘭與錐閥芯連接；所述錐閥芯由圓柱段、圓臺(tái)段以及拋物線形球狀段共同組成，球狀段與圓臺(tái)段采用光滑圓弧過(guò)渡連接；所述錐閥芯的前端開(kāi)有軸向梯形通槽并與閥套配合，在梯形通槽的內(nèi)表面向外延伸方向開(kāi)有四個(gè)傾斜的引流孔并與閥套內(nèi)形成的空腔連通；所述梯形通槽的底面上安裝有消聲墊。本實(shí)用新型采用由圓柱段、圓臺(tái)段以及拋物線形球狀段共同組成的錐閥芯，提高抗氣蝕能力；同時(shí)能夠增強(qiáng)水介質(zhì)的流量特性的剛性，降低振動(dòng)和噪聲。
【專利說(shuō)明】一種純水液壓節(jié)流閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種水液壓系統(tǒng)中的流量控制元件，適用于以海水、淡水、海水基 等作為工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中的流量控制閥，尤其涉及一種純水液壓節(jié)流閥。

【背景技術(shù)】
[0002] 純水液壓技術(shù)是以天然淡水、海水或自來(lái)水代替礦物油作為液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的 新技術(shù)，不含有任何的添加劑，具有來(lái)源廣泛、環(huán)境友好、清潔安全的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在液壓傳動(dòng) 技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，水作為動(dòng)力傳遞、交換和控制的介質(zhì)起著非常重要的作用。純水液壓技 術(shù)的應(yīng)用展現(xiàn)出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)有利于可持續(xù)性發(fā)展，實(shí)施綠色制造，特別是應(yīng)用在有衛(wèi)生、環(huán) 保和消防要求的產(chǎn)業(yè)部門和【技術(shù)領(lǐng)域】。美國(guó)、日本、英國(guó)、芬蘭、德國(guó)和丹麥等自20世紀(jì)70 年代或80年代初開(kāi)始研制，現(xiàn)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用推廣階段。我國(guó)自20世紀(jì)90年代開(kāi)始純水液 壓傳動(dòng)技術(shù)方面的研究工作，各類的純水液壓元件的研制現(xiàn)還處于起步階段。
[0003] 純水液壓節(jié)流閥是純水液壓系統(tǒng)中重要的控制元件，它是通過(guò)改變節(jié)流面積或節(jié) 流長(zhǎng)度來(lái)控制流體流量的元件。當(dāng)節(jié)流閥在水(包括海水、淡水或高水基等)介質(zhì)中使用時(shí)， 會(huì)產(chǎn)生一系列的技術(shù)問(wèn)題。①氣蝕與氣蝕磨損：由于水介質(zhì)的汽化壓力高，節(jié)流口處的流速 也很高，所以在純水液壓節(jié)流閥中很容易產(chǎn)生氣蝕，氣蝕對(duì)材料表面的破壞作用主要是氣 泡崩潰后產(chǎn)生的壓力波對(duì)零件表面產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊作用，同礦物油相比，水在氣泡破裂時(shí) 產(chǎn)生的壓力沖擊更大，破壞力更強(qiáng)；②拉絲侵蝕和沖蝕：由于水的粘度低、潤(rùn)滑性差，在相 同條件下閥口的流速比油壓閥高，在小開(kāi)度、大壓差情況下更是如此，會(huì)對(duì)閥芯和閥座產(chǎn)生 嚴(yán)重的沖刷作用，同時(shí)水介質(zhì)中的細(xì)小顆粒被高速水流攜帶著沖向零件的表面，刮出一條 條痕跡；③泄漏量大：由于水介質(zhì)的粘度大約是油的1/30-1/40,因而在相同的過(guò)流面積和 壓差作用下比油的泄露量大，造成系統(tǒng)容積效率下降；④壓力沖擊、振動(dòng)與噪聲：由于水介 質(zhì)的彈性模量大約是液壓油的1. 5-2. 4倍，水中聲速比液壓油中高約10%，因此水的壓縮性 小、剛性大、壓力沖擊波在水中的傳遞速度快而衰減慢，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，即水擊現(xiàn) 象。
[0004] 目前，國(guó)內(nèi)外所研制的純水液壓節(jié)流閥主要有3種形式：①采用兩級(jí)平板式節(jié)流 閥口形式，如日本研制的水壓平板式節(jié)流閥，該類閥過(guò)流能力強(qiáng)，抗氣蝕性能好，閥芯質(zhì)量 輕，閉死容積小，滯后影響小，但是其密封靠閥芯和閥座之間形成的環(huán)形面積，由于密封的 面積較大，要達(dá)到實(shí)現(xiàn)完全密封所需的比壓就需要很大的作用力，另外對(duì)閥芯和閥座的材 料選擇要求很高；②采用多級(jí)錐閥式節(jié)流閥口形式，如芬蘭研制的水壓節(jié)流閥等，該類閥通 過(guò)在節(jié)流部位設(shè)計(jì)多個(gè)節(jié)流口，用多個(gè)節(jié)流口串聯(lián)共同分擔(dān)節(jié)流口兩端的壓差，能夠很好 地減小氣蝕破壞，但這種節(jié)流口形式節(jié)流流道長(zhǎng)，在小流量時(shí)形成較長(zhǎng)的縫隙狀流道，雜質(zhì) 容易阻塞節(jié)流口，且加工難度大，精度難以保證；③采用軸向三角槽式節(jié)流閥口形式，如國(guó) 內(nèi)的華中科技大學(xué)和浙江大學(xué)等，在中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮椋?00420022460. 6的專利中公開(kāi)了 一種流量精確控制的純水液壓節(jié)流閥，它主要包括閥體、閥套，在閥體的下端和一側(cè)面分別 開(kāi)有進(jìn)水口和出水口，閥體上安裝有法蘭，節(jié)流閥芯裝在閥體和法蘭類，在節(jié)流閥芯下端開(kāi) 有軸向三角通槽的節(jié)流閥口并與閥套配合，節(jié)流閥芯中部軸內(nèi)開(kāi)有斜向的壓力平衡孔并與 法蘭孔配合；采用軸向三角通槽式的節(jié)流閥口形式，可實(shí)現(xiàn)微量調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)上采用增加閥套 的錐閥式結(jié)構(gòu)形式，可實(shí)現(xiàn)零泄漏。但是這種結(jié)構(gòu)形式的節(jié)流閥無(wú)法解決大壓差、變流量工 況下閥口的氣蝕問(wèn)題，同時(shí)開(kāi)設(shè)的三角通槽式的節(jié)流閥口易受到水壓的沖擊損壞，弱化了 使用強(qiáng)度，降低了使用壽命。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0005] 本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種純水液壓節(jié)流閥。
[0006] 本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] -種純水液壓節(jié)流閥，包括閥體、閥套、錐閥芯、推桿、調(diào)節(jié)手輪、法蘭，所述閥套安 裝在閥體的中心位置處，閥體的兩側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口和出水口，閥體的進(jìn)水口經(jīng)閥套 的兩側(cè)面孔與閥體的出水口連通；所述錐閥芯裝在閥套中，推桿連接在調(diào)節(jié)手輪上并穿過(guò) 法蘭與錐閥芯連接；錐閥芯內(nèi)安裝有復(fù)位彈簧，所述復(fù)位彈簧的上端安裝在彈簧座上；
[0008] 所述錐閥芯由圓柱段、圓臺(tái)段以及拋物線形球狀段共同組成，球狀段與圓臺(tái)段采 用光滑圓弧過(guò)渡連接；
[0009] 所述錐閥芯的前端開(kāi)有軸向梯形通槽并與閥套配合，在梯形通槽的內(nèi)表面向外延 伸方向開(kāi)有四個(gè)傾斜的引流孔并與閥套內(nèi)形成的空腔連通；
[0010] 所述梯形通槽的底面上安裝有消聲墊。
[0011] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述錐閥芯的圓柱段與圓臺(tái)段處節(jié)流口的半錐 角α為12°，在流量一定時(shí)，較小的α角使得錐閥的開(kāi)度較大，有利于提高抗污染能力，所 述錐閥芯的球狀段出口處的擴(kuò)展角β為55°。
[0012] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述閥套伸出閥體并與底蓋連接，閥套與閥體 之間通過(guò)密封圈和階梯形圈密封，這種密封形式在高壓水介質(zhì)下密封性能可靠；所述底蓋 通過(guò)緊定螺釘安裝在閥體的下端；所述法蘭通過(guò)緊定螺釘安裝在閥體的上端。
[0013] 作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述閥體采用奧氏體不銹鋼制成，表面進(jìn)行陽(yáng) 極化處理；所述閥套采用銅基合金制成；所述錐閥芯以金屬為基材，表面噴涂氧化鋯陶瓷； 所述消聲墊采用聚合物材料制成。
[0014] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：
[0015] 1、采用由圓柱段、圓臺(tái)段以及拋物線形球狀段共同組成的錐閥芯，能夠形成過(guò)流 閥口，把很集中的氣蝕沖擊從閥口處向后延伸出去，這使得射束氣蝕產(chǎn)生的部位與損壞部 位不一致，保護(hù)閥口，使得節(jié)流閥的抗氣蝕能力大大增強(qiáng)，同時(shí)依靠閥芯和閥套的錐面進(jìn)行 密封，密封效果好，易獲得較高的調(diào)節(jié)壓力，減小運(yùn)動(dòng)部件之間的配合公差，實(shí)現(xiàn)微小泄露 或零泄露；
[0016] 2、在錐閥芯的前端采用軸向梯形通槽，相對(duì)于軸向三角通槽，它的過(guò)流面積變化 率較為恒定，有利于提高流量特性的剛性，且對(duì)水溫的變化不敏感，具備優(yōu)越的調(diào)節(jié)性能， 同時(shí)通過(guò)開(kāi)設(shè)引流孔，能夠提高節(jié)流閥出口處的壓力，減小節(jié)流閥進(jìn)出口的壓差，有效地抑 制氣蝕、降低振動(dòng)和噪聲；
[0017] 3、通過(guò)在梯形通槽的底面上安裝有消聲墊，從而改變了閥口的流場(chǎng)分布，使得流 場(chǎng)流線變化緩慢，降低振動(dòng)和噪聲。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018] 圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖2為本實(shí)用新型中錐閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖中：1-閥體；2-閥套；3-錐閥芯；4-推桿；5-調(diào)節(jié)手輪；6-法蘭；7-梯形通槽； 引流孔；9-消聲墊；10-復(fù)位彈簧；11-彈簧座；12-底蓋；13-緊定螺釘；14-密封圈； 15-階梯形圈；16-密封墊片；30-圓柱段；31-圓臺(tái)段；32-球狀段。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022] 如圖1和圖2所示，所述一種純水液壓節(jié)流閥，包括閥體1、閥套2、錐閥芯3、推桿 4、調(diào)節(jié)手輪5、法蘭6,所述閥套2安裝在閥體1的中心位置處，閥體1的兩側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有 進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口均采用管式連接，在進(jìn)出水口上均安裝有密封墊片16，防 止漏水，閥體1的進(jìn)水口經(jīng)閥套2的兩側(cè)面孔與閥體1的出水口連通；所述錐閥芯3裝在閥 套2中，采用錐閥芯3 -方面密封效果好，密封力隨著壓力的增高而增大，易獲得較高的調(diào) 節(jié)壓力，減小運(yùn)動(dòng)部件之間的配合公差，實(shí)現(xiàn)零泄露。另一方面對(duì)水介質(zhì)適應(yīng)性好，同時(shí)能 自動(dòng)補(bǔ)償節(jié)流閥的磨損。
[0023] 推桿4連接在調(diào)節(jié)手輪5上并穿過(guò)法蘭6與錐閥芯3連接，所述調(diào)節(jié)手輪5上帶 有刻度，可重復(fù)性強(qiáng)，如果每次把調(diào)定值記錄下來(lái)，就便于檢查是否調(diào)節(jié)了手輪，通過(guò)手輪 的調(diào)節(jié)，經(jīng)推桿4的作用，使錐閥芯3做軸向移動(dòng)，即可改變節(jié)流口的通流截面積實(shí)現(xiàn)流量 的調(diào)節(jié)。在錐閥芯3內(nèi)安裝有復(fù)位彈簧10,所述復(fù)位彈簧10的上端安裝在彈簧座11上。
[0024] 所述錐閥芯3由圓柱段30、圓臺(tái)段31以及拋物線形球狀段32共同組成，球狀段 32與圓臺(tái)段31采用光滑圓弧過(guò)渡連接；所述錐閥芯3的圓柱段30與圓臺(tái)段31處節(jié)流口 的半錐角α為12°，所述錐閥芯3的球狀段32出口處的擴(kuò)展角β為55°。采這種異形 結(jié)構(gòu)的錐閥芯能夠把很集中的氣蝕沖擊從閥口處向后延伸出去，這使得氣蝕產(chǎn)生的部位與 損壞部位不一致，保護(hù)閥口，使得節(jié)流閥的抗氣蝕能力大大增強(qiáng)。
[0025] 所述錐閥芯3的前端開(kāi)有軸向梯形通槽7并與閥套2配合，在梯形通槽7的內(nèi)表 面向外延伸方向開(kāi)有四個(gè)傾斜的引流孔8并與閥套2內(nèi)形成的空腔連通；水介質(zhì)從進(jìn)水口 流入，經(jīng)梯形通槽7節(jié)流后，從出水口流出，并通向執(zhí)行器或水箱。
[0026] 所述梯形通槽7的底面上安裝有消聲墊9,從而改變了閥口的流場(chǎng)分布，使得流場(chǎng) 流線變化緩慢，所述消聲墊9采用聚合物材料制成，吸振性能好。
[0027] 所述閥套2伸出閥體1并與底蓋12連接，所述底蓋12通過(guò)緊定螺釘13安裝在閥 體1的下端；所述法蘭6通過(guò)緊定螺釘13安裝在閥體1的上端。
[0028] 閥套2與閥體1之間采用間隙配合，并通過(guò)密封圈14和階梯形圈15密封；法蘭6 與閥體1之間采用間隙配合，也通過(guò)密封圈14和階梯形圈15密封；這種密封形式在高壓水 介質(zhì)下密封性能可靠，有效地解決了純水節(jié)流閥泄露嚴(yán)重的問(wèn)題，同時(shí)由于兩端閥套2的 支撐作用，液壓徑向力得到了平衡，可以保證錐閥芯3不會(huì)偏斜，動(dòng)作靈活可靠；密封圈14 可采用0型密封圈，用丁腈橡膠材料制成，具有極低的摩擦系數(shù)和良好的自潤(rùn)滑性能，使用 壽命長(zhǎng)，動(dòng)靜態(tài)密封效果好。
[0029] 所述閥體1采用奧氏體不銹鋼（lCrl8Ni9Ti)制成，表面進(jìn)行陽(yáng)極化處理(根據(jù)實(shí) 際需要采用軟質(zhì)或硬質(zhì)陽(yáng)極化處理)，能有效防止水介質(zhì)的腐蝕，并進(jìn)行淬火處理，使得閥 體1的硬度達(dá)到HRC33-40。所述閥套2采用銅基合金制成，依靠銅基合金形成氧化膜來(lái)減 小氣蝕。所述錐閥芯3以金屬為基材，表面噴涂氧化鋯陶瓷，由于保留了金屬的強(qiáng)韌性和陶 瓷的高硬度及優(yōu)良的抗磨抗腐蝕性能，且克服了氧化鋯陶瓷的脆性，同時(shí)陶瓷吸振性能好， 有利于消減氣蝕產(chǎn)生的沖擊波，減小系統(tǒng)的振動(dòng)。
[0030] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本 實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型 的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種純水液壓節(jié)流閥，包括閥體（1)、閥套（2 )、錐閥芯（3 )、推桿（4 )、調(diào)節(jié)手輪（5 )、 法蘭（6)，所述閥套（2)安裝在閥體（1)的中心位置處，閥體（1)的兩側(cè)面分別開(kāi)設(shè)有進(jìn)水口 和出水口，閥體（1)的進(jìn)水口經(jīng)閥套（2)的兩側(cè)面孔與閥體（1)的出水口連通；所述錐閥芯 (3)裝在閥套（2)中，推桿（4)連接在調(diào)節(jié)手輪（5)上并穿過(guò)法蘭（6)與錐閥芯（3)連接；其 特征在于： 所述錐閥芯（3)由圓柱段（30)、圓臺(tái)段（31)以及拋物線形球狀段（32)共同組成，球狀 段（32)與圓臺(tái)段（31)采用光滑圓弧過(guò)渡連接； 所述錐閥芯（3)的前端開(kāi)有軸向梯形通槽（7)并與閥套（2)配合，在梯形通槽（7)的內(nèi) 表面向外延伸方向開(kāi)有四個(gè)傾斜的引流孔（8)并與閥套（2)內(nèi)形成的空腔連通； 所述梯形通槽（7)的底面上安裝有消聲墊（9)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種純水液壓節(jié)流閥，其特征在于：所述錐閥芯（3)的圓柱段 (30)與圓臺(tái)段（31)處節(jié)流口的半錐角α為12°，所述錐閥芯（3)的球狀段（32)出口處的 擴(kuò)展角β為55°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種純水液壓節(jié)流閥，其特征在于：所述閥套（2)伸出 閥體（1)并與底蓋（12)連接，閥套（2)與閥體（1)之間通過(guò)密封圈（14)和階梯形圈（15)密 封；所述底蓋（12)通過(guò)緊定螺釘（13)安裝在閥體（1)的下端；所述法蘭（6)通過(guò)緊定螺釘 (13)安裝在閥體（1)的上端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種純水液壓節(jié)流閥，其特征在于：所述閥體（1)采用奧 氏體不銹鋼制成，表面進(jìn)行陽(yáng)極化處理；所述閥套（2)采用銅基合金制成；所述錐閥芯（3) 以金屬為基材，表面噴涂氧化鋯陶瓷；所述消聲墊（9)采用聚合物材料制成。
【文檔編號(hào)】F15B13/02GK203879832SQ201420166935
【公開(kāi)日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2014年4月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月8日
【發(fā)明者】許亞峰, 王傳禮, 鄧海順, 何濤, 楊嬌艷, 魏本柱 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)