专利名称：先导式纯水液压溢流阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及以液压控制技术为特征的液压元件，尤其涉及一种先导式纯水液压溢流阀。
背景技术：
纯水液压技术因其具有环保性和阻燃性的独特优势，正受到世界各国液压界的广泛重视，而纯水液压元件亦成为了研究的重点内容之一。溢流阀是液压系统最为关键的阀类元件之一，针对适用于纯水液压系统的溢流阀的研究亦成为研究重点。
传统的油压溢流阀有两种型式一种是由阀体、锥形或球形阀芯和调压弹簧组成的直接作用式溢流阀，也称直动式溢流阀，它的压力控制精度低，常做先导阀使用；另一种是由先导阀和两级或三级同心的主阀组成的先导式溢流阀，这种阀允许对压力进行微小调节，压力控制精度高。但是，由于先导阀的阀芯是锥形或球形的，无论是直动式还是先导式，由于其先导阀的可变节流口只有一个，而且开口度很小，流量增益高，噪音大，因而限制了其工作压力不能太高，阀易撞坏，寿命短。在纯水液压系统中，由于水的密度大、粘度小，纯水溢流阀的工作稳定性问题比油压溢流阀更为严重，同时，在相同条件下纯水溢流阀的泄漏量是油压溢流阀的数十倍，使得现有油压溢流阀的结构无法适用于水介质。
另外，由于水的汽化压力高，使得水极易汽化和沸腾，因而在相同条件下，纯水溢流阀遭受的气蚀破坏程度要比油压溢流阀强上百倍；与矿物油相比，水介质腐蚀性很强，腐蚀作用的破坏使得现有的油压溢流阀材料都不适用于水介质。
因此，如何吸取传统油压溢流阀的设计经验，克服水介质带来的不利影响，提高溢流阀静动态特性，成为纯水溢流阀研究的关键所在。目前国际上研制的纯水溢流阀结构主要还是沿用了传统的油压溢流阀结构，它在先导回路只有一个固定液阻，在锥阀芯和阀座之间形成可变液阻，当溢流量增加时，先导阀和主阀开度都要增加，流量增大，进口压力增大，因此存在较大的正稳态调压偏差。而且，其抗气蚀能力较差，对加工工艺的要求较高，加工成本较高。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种先导式纯水液压溢流阀，用于改善溢流阀的静动态特性，实现无泄漏，同时减轻气蚀、腐蚀等现象，适用于中高于水介质环境下。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是包括先导式纯水液压溢流阀由主阀和先导阀同轴配置组合而成；其中1)主阀包括主阀体，装在主阀体孔中的主阀套，主阀芯装在主阀套内，主阀芯小通孔中装有主阀液阻，主阀芯大通孔中装有主阀弹簧，主阀芯开启时，主阀芯和主阀套之间形成两个串连的可变节流阀口，主阀体上开有进水口和出水口，进水口的液流分为两路，一路通过主阀芯中心孔、主阀液阻与主阀弹簧腔连通，另一路通过主阀芯与主阀套之间形成的流道与出水口连通，在主阀芯中心孔内开有径向通孔；2)先导阀包括先导阀体，先导阀体中从左至右依次开有六个阶梯状孔，先导阀体从左至右的第一、二、三孔中装有先导阀套，装在先导阀套孔中的先导阀芯，第四孔中装有先导阀液阻，主阀套的另一端与先导阀体中的第六孔相配合，主阀弹簧的另一端顶在先导阀体中的第五孔端面，先导阀体的第一孔中装有先导阀端盖，先导阀端盖，内装有调节杆，先导阀弹簧顶在先导阀芯和调节杆之间，主阀弹簧腔的液流经过先导阀体的第六孔、第五孔、先导阀液阻进入第三孔，然后经过先导阀套上的径向通孔进入先导阀套上中心孔，当先导阀芯开启时，先导阀芯和先导阀套之间形成一个可变节流阀口，先导阀套上中心孔内的液流经过可变节流口及先导阀套径向通孔流入先导阀体第一孔内，先导阀弹簧腔内的液流通过先导阀套上的斜孔流入先导阀体第一孔内，先导阀体第一孔内液流通过先导阀体上的流道与主阀出水口连通；主阀芯和主阀套之间用O形密封圈密封，主阀套和主阀体之间分别用O形密封圈密封，主阀套和先导阀体的第六孔间用O形密封圈、密封；先导阀套和先导阀体之间用O形密封圈密封；先导阀端盖和先导阀体之间用O形密封圈密封，调节杆和先导阀端盖之间用O形密封圈密封。
主阀芯为具有有效抑制气蚀、降低噪声、减小振动的二级节流结构，并在主阀芯中心开有能影响主流束的高压引流径向通孔，在先导阀入口处增设可提高溢流阀定压精度的先导阀液阻，主阀液阻与先导阀液阻串连，先导阀芯为能增加运动阻尼、提高溢流阀工作稳定性、使先导阀芯导向，保证开启后不会倾侧的带阻尼活塞的三级锥阀结构。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益效果是
1、主阀芯为二级节流结构和主阀套之间形成两个串连的可变节流阀口，溢流阀在主阀中的压降由两个可变节流口承担，从而提高了溢流阀工作压力，这样一来，为达到同样的调压要求，需要通过同样的流量，开口度必须增加，由于开口度增加，流量增益减小，从而提高了溢流阀稳定性；另外，在中心开有高压引流孔，利用高压引流束影响主流束，可以有效抑制气蚀、降低噪声、减小振动；2、在先导阀入口处增设液阻，使得主阀液阻与先导液阻串连，不仅可以提高溢流阀定压精度，而且可以避免细长孔液阻容易出现堵塞的问题；先导阀芯为带阻尼活塞的锥阀结构，此活塞不仅能增加运动阻尼从而提高溢流阀的工作稳定性，还可以使先导阀芯导向，保证开启后不会倾侧；3、主阀芯和主阀套之间、主阀套和主阀体之间、主阀套和先导阀体之间、先导阀套和先导阀体之间、先导阀端盖和先导阀体之间、调节杆和先导阀端盖之间都用O形密封圈进行直接密封，有效解决了纯水溢流阀泄漏严重的问题；4、特殊设计的主阀内流道和阀腔结构，有利于减轻气蚀带来的危害。为防止气蚀，利用流场仿真对主阀内流道进行了优化设计，可使水流更加流畅，减轻了气蚀及流体噪声，阀的所有元件均了采用耐蚀不锈材料，可保证阀具有较长的寿命；5、本实用新型构造简单，动作灵活可靠，具有通用性好，易于标准化的特点，适用于中高压工作条件。
图1为本实用新型的结构原理示意图。
图11是主阀体，2是主阀套，3是O形密封圈，4是主阀液阻，5是主阀芯，6是O形密封圈，7是挡圈，8是O形密封圈，9是挡圈，10是O形密封圈，11是主阀弹簧，12是先导阀液阻，13是先导阀体，14是O形密封圈，15是挡圈，16是先导阀套，17是先导阀芯，18是先导阀端盖，19是先导阀弹簧，20是弹簧垫，21是垫片，22是调节杆，23是螺帽，24是挡圈，25是O形密封圈，26是螺母，27是挡圈，28是O形密封圈，29是钢堵，30是O形密封圈，31是O形密封圈，P口是进水口，O口是出水口，A是主阀，B是先导阀，a是流道，b是径向通孔，c是中心孔，f是中心孔，g是流道，i是斜孔，m是径向通孔，n是径向通孔。
具体实施方式
先导式纯水溢流阀由主阀A和先导阀B组合而成，在主阀体1孔中装有主阀套2，具有二级节流和高压引流结构的锥形主阀芯5位于主阀套2孔内，且由弹簧11压紧，当主阀芯5开启时，主阀芯5和主阀套2之间形成两个串连的可变节流阀口，主阀体1下端开有进水口P和出水口O，通过进水口P的液流分为两路，一路通过主阀芯中心孔c、主阀液阻4与主阀弹簧腔连通，另一路通过主阀芯5与主阀套2之间形成的流道a与出水口O连通，在主阀芯5中心孔c内开有径向通孔b；在先导阀B入口处增设先导阀液阻12，使得主阀液阻4与先导阀液阻12串连，不仅可以提高溢流阀定压精度，而且可以避免细长孔液阻容易出现堵塞的问题；先导阀体13中从左至右依次开有六个阶梯状孔，先导阀体13从左至右的第一、二、三孔中装有先导阀套16，具有阻尼活塞的先导阀芯17位于先导阀套16孔中，此活塞不仅能增加运动阻尼从而提高溢流阀的工作稳定性，还可以使先导阀芯17导向，保证开启后不会倾侧，第四孔中装有液阻12，主阀套2的另一端与先导阀体13中的第六孔相配合，主阀弹簧11的另一端顶在先导阀体13中的第五孔端面，先导阀体13的第一孔中装有先导阀端盖18，先导阀端盖18，内装有调节杆22，先导阀弹簧19顶在先导阀芯17和调节杆22之间，主阀弹簧腔的液流经过先导阀体1的第六孔、第五孔、先导液阻12进入第三孔，然后经过先导阀套16上的径向通孔m进入先导阀套上中心孔f，当先导阀芯17开启时，先导阀芯17和先导阀套16之间形成一个可变节流阀口，先导阀套上中心孔f内的液流经过可变节流口及先导阀套径向通孔n流入先导阀体第一孔内，先导阀弹簧腔内的液流通过先导阀套16上的斜孔i流入先导阀体第一孔内，先导阀体第一孔内液流通过先导阀体上的流道g与主阀出水口O连通；先导阀弹簧19用于调定溢流阀压力，主阀弹簧11用于将主阀芯5压靠在主阀套2上，使得主阀口关闭；当主阀进水口P的压力达到溢流阀调定压力时，压力水通过主阀芯中心孔、主阀液阻4、主阀弹簧腔、先导液阻12进入先导阀腔，克服先导阀弹簧19的弹簧力，使得先导阀芯17打开，溢流阀溢流，同时液流在主阀芯两端形成压差，主阀芯5打开，液流经过主阀芯5与主阀套2之间形成的异形流道到达主阀出水口O。
主阀芯5和主阀套2之间用O形密封圈8、挡圈9密封，主阀套2和主阀体1之间分别用O形密封圈3、挡圈和O形密封圈6、挡圈7密封，主阀套2和先导阀体13的第六孔间用O形密封圈10、挡圈密封；先导阀套16和先导阀体13之间用O形密封圈14、挡圈15密封；先导阀端盖18和先导阀体13之间用O形密封圈28、挡圈27密封，调节杆22和先导阀端盖18之间用O形密封圈25、挡圈24密封。
该阀的额定工作压力为14MPa(最大工作压力为21MPa)，额定流量为120L/min。
采用具有二级节流和高压引流结构的锥形主阀芯、带有阻尼活塞的先导锥阀芯，在先导阀入口处增设液阻，使得主阀液阻与先导液阻串连来提高溢流阀定压精度，可靠的密封形式以及特殊处理的不锈材料组合是本阀的特点。本阀采用内六角螺钉连接主阀体1与先导阀体13，主阀芯5装在主阀体1内，主阀套2装在主阀体1中心，主阀弹簧11将主阀芯5压靠在主阀套2上。主阀体1下端开有进水口P和出水口O，两者通过主阀芯5与主阀套2形成的异形流道相互连通，进出水口采用板式连接，O形密封圈31用于板式连接时密封进出水口。主阀芯5与主阀套2之间靠O形密封圈8加挡圈9密封，这种采用密封件进行直接密封的形式在高压水介质条件下密封性能良好。主阀芯5和主阀套2之间形成两个串连的可变节流阀口，使得阀口压差由两个节流口共同承担，对主阀芯5和主阀套2之间的异形流道进行优化设计，使得水流更加流畅，可大大降低气蚀发生的可能，在主阀芯5中心开有高压引流孔，利用高压引流束影响主流束，可以有效抑制气蚀、降低噪声、减小振动。所研制的先导式纯水溢流阀依靠先导弹簧19进行调压，旋动螺帽23由螺母26进行限位，螺帽23压迫调节杆22运动，调节杆22与弹簧垫20、垫片21相连压缩先导弹簧19，调节系统压力改变。先导阀B入口处设置先导液阻12，液流通过先导液阻12、先导阀芯17与先导阀套16形成的可变节流口到达先导阀出口，在先导阀出口处用O形密封圈30进行密封，先导阀出口与主阀出口相通，属于内控内泄式，在先导阀B上开有外泄口，通常情况下用堵头29封堵。
权利要求1.一种先导式纯水液压溢流阀，其特征在于包括先导式纯水溢流阀由主阀(A)和先导阀(B)同轴配置组合而成；其中1)主阀(A)包括主阀体(1)，装在主阀体(1)孔中的主阀套(2)，主阀芯(5)装在主阀套(2)内，主阀芯(5)小通孔中装有主阀液阻(4)，主阀芯(5)大通孔中装有主阀弹簧(11)，主阀芯(5)开启时，主阀芯(5)和主阀套(2)之间形成两个串连的可变节流阀口，主阀体(1)上开有进水口(P)和出水口(O)，进水口(P)的液流分为两路，一路通过主阀芯中心孔(c)、主阀液阻(4)与主阀弹簧腔连通，另一路通过主阀芯(5)与主阀套(2)之间形成的流道(a)与出水口(O)连通，在主阀芯(5)中心孔(c)内开有径向通孔(b)；2)先导阀(B)包括先导阀体(13)，先导阀体(13)中从左至右依次开有六个阶梯状孔，先导阀体(13)从左至右的第一、二、三孔中装有先导阀套(16)，装在先导阀套(16)孔中的先导阀芯(17)，第四孔中装有先导阀液阻(12)，主阀套(2)的另一端与先导阀体(13)中的第六孔相配合，主阀弹簧(11)的另一端顶在先导阀体(13)中的第五孔端面，先导阀体(13)的第一孔中装有先导阀端盖(18)，先导阀端盖(18)，内装有调节杆(22)，先导阀弹簧(19)顶在先导阀芯(17)和调节杆(22)之间，主阀弹簧腔的液流经过先导阀体(1)的第六孔、第五孔、先导阀液阻(12)进入第三孔，然后经过先导阀套(16)上的径向通孔(m)进入先导阀套(16)上中心孔(f)，当先导阀芯(17)开启时，先导阀芯(17)和先导阀套(16)之间形成一个可变节流阀口，先导阀套(16)上中心孔(f)内的液流经过可变节流口及先导阀套(16)径向通孔(n)流入先导阀体第一孔内，先导阀弹簧腔内的液流通过先导阀套(16)上的斜孔(i)流入先导阀体第一孔内，先导阀体(13)第一孔内液流通过先导阀体上的流道(g)与主阀出水口(O)连通。
2.根据权利要求1所述的一种先导式纯水液压溢流阀，其特征在于主阀芯(5)为具有有效抑制气蚀、降低噪声、减小振动的二级节流结构，并在主阀芯(5)中心开有能影响主流束的高压引流径向通孔(b)，在先导阀(B)入口处增设可提高溢流阀定压精度的先导阀液阻(12)，主阀液阻(4)与先导阀液阻(12)串连，先导阀芯(17)为能增加运动阻尼、提高溢流阀工作稳定性、使先导阀芯(17)导向，保证开启后不会倾侧的带阻尼活塞的三级锥阀结构。
3.根据权利要求1所述的一种先导式纯水液压溢流阀，其特征在于主阀芯(5)和主阀套(2)之间用O形密封圈(8)密封，主阀套(2)和主阀体(1)之间分别用O形密封圈(3)和O形密封圈(6)密封，主阀套(2)和先导阀体(13)的第六孔间用O形密封圈(10)密封；先导阀套(16)和先导阀体(13)之间用O形密封圈(14)密封；先导阀端盖(18)和先导阀体(13)之间用O形密封圈(28)密封，调节杆(22)和先导阀端盖(18)之间用O形密封圈(25)密封。
专利摘要本实用新型公开了一种先导式纯水液压溢流阀。在主阀中装有主阀套，主阀芯位于主阀套内，由弹簧压紧；主阀体下端开有进、出水口，两者在阀体内通过主阀内流道连通；主阀芯为带高压引流孔的二级节流锥阀结构，利用高压引流束影响主流束有效抑制气蚀，降低噪声，减小振动，在主阀芯内设置了固定液阻，增加溢流阀工作的稳定性；先导阀芯为带有阻尼活塞的锥阀结构，不仅能增加运动阻尼从而提高溢流阀的工作稳定性，还可使先导阀芯导向，保证开启后不会倾侧，在先导级入口处设置了固定液阻，提高溢流阀定压精度。本实用新型通过阀芯与阀套、阀套与阀体间密封，及具有异形流道的锥阀结构，实现零泄漏；增设阀口阻尼器，改善溢流阀动静态性能；该阀通用性好。
文档编号F15B13/00GK2729386SQ200420081520
公开日2005年9月28日 申请日期2004年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者杨华勇, 弓永军, 周华 申请人:浙江大学