一种超高压调节阀的制作方法

1.本实用新型涉及电动阀领域，特别涉及一种超高压调节阀。


背景技术：

2.在等静压机等需要使用超高压加载的装置中，超高压可调速卸荷是个难题，需要超高压调节阀解决如下问题：
3.(1)阀芯阀座磨损、通径、关闭力的问题：通径小则阀芯磨损速度快，但需要的关闭力也小；通径大阀芯磨损慢，但需要的关闭力就大。而进一步地，关闭力大，则需要的执行机构的功率或扭矩就大，由此导致调节阀的体积很大，不便于安装。
4.(2)阀芯阀座磨损带来的连带问题：比如关闭不紧和泄漏的问题，寿命过低的问题，导致调节阀经常需要维修。
5.(3)速度控制问题，对于超高压系统，均匀的控制卸荷速度很难实现。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种超高压调节阀，其通过由减速机和传动齿轮组合的减速传动机构将执行机构的扭矩放大，进而产生非常大且可以方便调节的关闭力。
7.本实用新型的一个实施例提供一种超高压调节阀，包括：
8.阀体，所述阀体内具有沿直线方向移动的阀芯；
9.阀盖阀座，所述阀盖阀座与阀体固定连接，其内具有连通于第一开口和第二开口之间的阀座面，所述阀芯的前端伸入至所述阀座面，所述阀芯朝向或背离所述阀盖阀座移动，以封闭或打开所述阀腔与所述第一开口或第二开口之间的连通；
10.导向机构，用于引导所述阀芯沿直线方向移动；
11.旋转执行机构，所述旋转执行机构通过其输出轴输出旋转运动；
12.减速传动机构，所述减速传动机构连接在所述输出轴和阀芯之间，以将所述输出轴的旋转运动转换为直线方向的移动；
13.所述减速传动机构包括与所述输出轴固接的减速机、与减速机连接的传动齿轮、连接于所述传动齿轮和所述阀芯之间的传动副，所述传动副与所述阀芯的外侧螺纹配合，以将输出轴的旋转运动转换为所述阀芯的直线移动。
14.在一个实施例中，所述传动齿轮为传动齿轮组，其包括至少一对相互啮合的齿轮。
15.在一个实施例中，所述阀芯的前端与所述阀座面为可紧密贴合的曲面。
16.在一个实施例中，所述阀芯的前端与所述阀座面为锥度相同的锥面。
17.在一个实施例中，所述阀芯封闭所述阀座面与所述第一开口或第二开口之间的连通的位置为封闭位置，所述阀芯还具有进一步朝向所述阀座面移动的冗余空间。
18.在一个实施例中，所述导向机构设置于所述阀体的背离所述阀盖阀座的一侧，所述导向机构与所述阀芯接触，以引导所述阀芯沿直线方向移动。
19.在一个实施例中，所述阀芯包括：
20.螺杆，所述螺杆与所述传动齿轮的螺母相配合；和
21.阀芯端，所述阀芯端可拆卸地连接于所述螺杆的朝向所述阀盖阀座的一端。
22.在一个实施例中，所述阀盖阀座包括：
23.阀盖，所述阀盖与所述阀体相接，所述阀盖具有供所述阀芯穿过的穿孔；和
24.阀座，所述阀座的位置被限定于所述阀盖的背离所述阀体的一端，所述阀座内具有所述阀座面，所述阀芯的前端与所述阀座面相配合。
25.在一个实施例中，进一步包括：
26.位置传感器，所述位置传感器检测所述阀芯与所述阀座面的相对位置。
27.在一个实施例中，进一步包括：
28.扭矩传感器，所述扭矩传感器检测所述旋转执行机构的输出扭矩，所述输出扭矩关联于所述阀芯和阀座面的相对位置。
29.由以上技术方案可知，本实用新型的超高压调节阀通过由减速机和传动齿轮组合的减速传动机构能够在将执行机构的扭矩放大的同时将旋转速度减速至适于阀调节的速度，进而通过丝杠螺母传动副产生非常大且可以方便调节的关闭力。由此，可使用很小功率的执行器即可有效控制较大通径的阀的开闭。另外，通过减速机构可以方便地控制阀芯和阀座面的相对位置，进而控制流通截面的大小。
30.在一个具体实施例中，使用例如200w的伺服电机即可有效控制10mm通径阀的开闭，并可以可靠工作在300mpa甚至更高。
31.进一步地，通径的提高可明显降低阀芯阀座的磨损，从而提高超高压调节阀的使用寿命。
32.本实施例的超高压调节阀具备等静压机节流阀天然要求的缓开特性，快速的打开不利于制品成型，因为此阀的打开过程是个逐步的过程，无论设定的卸荷速度是多少，阀芯与阀座面都是逐渐分离的，卸荷速度都是由慢逐渐变快的。通过调整执行机构，例如伺服电机、步进电机、液压马达等的转速即可调整卸荷速度，虽然超高压强状态下，卸荷速度对阀芯与阀座面之间的间隙是很敏感的，但是由于减速传动机构的放大倍数可以做到非常大，且执行机构的转速也可以调整，所以可以达到对卸荷速度较精确的调整。
附图说明
33.以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。
34.图1是本实用新型的超高压调节阀的第一实施例的剖视图。
35.图2a和图2b是图1中的局部状态图。
36.图3是本实用新型的超高压调节阀的第二实施例的剖视图。
具体实施方式
37.为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。
38.在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
39.为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关部分，而并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
40.本实用新型的目的在于提供一种超高压调节阀，其通过由减速机和传动齿轮组合的减速传动机构将执行机构的扭矩放大，进而产生非常大且可以方便调节的关闭力。
41.图1是本实用新型的超高压调节阀的第一实施例的剖视图。如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种超高压调节阀，包括：
42.阀体10，阀体10内具有沿直线方向移动的阀芯20；
43.阀盖阀座30，阀盖阀座30的一端与阀体10固定连接，另一端内具有阀座面33，阀盖阀座30内具有连通于第一开口31和第二开口32之间的通道，阀芯20的前端伸入至阀座面33，阀芯20朝向或背离阀盖阀座30移动，以封闭或打开第一开口31和第二开口32 之间的通道，和调节通道的截面大小；
44.导向机构60，用于引导阀芯20沿直线方向移动；
45.旋转执行机构40，旋转执行机构40通过其输出轴41输出旋转运动；
46.减速传动机构50，减速传动机构50连接在输出轴41和阀芯20之间，以将输出轴41 的旋转运动转换为直线方向的移动；
47.减速传动机构50包括与输出轴41固接的减速机51、与减速机连接的传动齿轮52、连接于传动齿轮52和阀芯20之间的丝杠螺母传动副，传动副与阀芯20的外侧螺纹配合，以将输出轴41的旋转运动转换为阀芯20的直线移动。
48.在本实施例中，阀芯20在阀体10内沿直线方向移动，以调整其前端在阀座面33内的位置，从而封闭或打开第一开口31和第二开口32之间的连通。其中，阀芯20由旋转执行机构40提供动力，旋转执行机构40可以为伺服电机、步进电机、液压马达等旋转执行器，减速传动机构50连接在阀芯20与旋转执行机构40的输出轴之间，用于：(1)将旋转执行机构40的输出轴的旋转运动转换为阀芯20的直线位移；(2)将旋转执行机构40 输出的旋转速度减速至适于阀调节的速度；(3)将旋转执行机构40输出的旋转运动通过传动齿轮实现扭矩的放大，从而以较低功率的旋转执行机构40实现较大的关闭力。
49.第一开口31和第二开口32的作用是可以互换的，液体可以从第一开口31流向第二开口32，也可从第二开口32流向第一开口31。阀芯20通过其前端与阀座面33的位置关系而实现对第一开口31和第二开口32之间的连通的控制。当阀芯20的前端移动至与阀座面33紧密贴合时，即可实现对第一开口31和第二开口32之间连通的关闭。
50.其中，减速传动机构50包括与输出轴41固接的减速机51和与减速机连接的传动齿轮52，传动齿轮52与阀芯20采用丝杠螺母结构的配合方式，以将输出轴41的旋转运动转换为阀芯20的直线移动。可以想象到，为了提供良好的减速效果，传动齿轮52可采用多级啮合的齿轮组的形式，而减速机51是为了避免使用过多的齿轮而进一步提供减速的效果，因此，可选地，也可不使用减速机51，而是采用多级啮合的传动齿轮组。
51.由以上技术方案可知，本实用新型的超高压调节阀通过由减速机和传动齿轮组合的减速传动机构能够在将执行机构的扭矩放大的同时将旋转速度减速至适于阀调节的速度，进而通过丝杠螺母传动副产生非常大且可以方便调节的关闭力。由此，可使用很小功率的执行器即可有效控制较大通径的阀的开闭。另外，通过减速机构可以方便地控制阀芯和
阀座面的相对位置，进而控制流通截面的大小。
52.在一个具体实施例中，使用例如200w的伺服电机即可有效控制10mm通径阀的开闭，并可以可靠工作在300mpa甚至更高。
53.进一步地，通径的提高可明显降低阀芯阀座的磨损，从而提高超高压调节阀的使用寿命。
54.本实施例的超高压调节阀具备等静压机节流阀天然要求的缓开特性，快速的打开不利于制品成型，因为调节阀的打开过程是个逐步的过程，无论设定的卸荷速度是多少，阀芯与阀座面都是逐渐分离的，卸荷速度都是由慢逐渐变快的。通过调整执行机构，例如伺服电机、步进电机、液压马达等的转速即可调整卸荷速度，虽然超高压强状态下，卸荷速度对阀芯与阀座面之间的间隙是很敏感的，但是由于减速传动机构的放大倍数可以做到非常大，且执行机构的转速也可以调整，所以可以达到对卸荷速度较精确的调整。
55.如图1所示，传动齿轮52为传动齿轮组，其包括至少一对相互啮合的齿轮521、522。其中，齿轮521与减速机同步旋转，齿轮522的内部具有螺纹，齿轮522与阀芯20采用丝杠螺母结构的配合方式，齿轮522的齿数大于齿轮521的齿数，以实现减速和放大扭矩的目的。
56.在一个优选实施例中，如图2a和图2b所示，阀芯20的前端与阀座面33为具有相同锥度的圆锥面。阀芯20的移动可调节阀芯20的前端与阀座面33之间的间隙，以实现调速卸荷的目的。
57.在现有技术中，阀芯20的前端与阀座面大多采用线接触的方式，二者接触位置很容易发生磨损而导致封闭不严等问题，从而降低使用寿命。而在本实施例中，阀芯20的前端与阀座面33的接触从线接触更改为面接触，阀座面33的磨损大大降低，从而提高了阀芯20和阀座的使用寿命。
58.进一步地，如图1所示，阀芯进一步具有冗余的行程空间，使得阀芯在到达封闭位置后，还可进一步朝向阀盖阀座30移动，由此，当阀芯20的前端在使用过程中发生磨损时，在磨损量是均匀的情况下，阀芯20还可以通过进一步朝向阀座面33移动而实现对磨损量的补偿。
59.如图1所示，在一个实施例中，导向机构60设置于阀体10的背离阀盖阀座30的一侧，导向机构60与阀芯20接触，以引导阀芯20沿直线方向移动。
60.例如，导向机构60具有沿阀芯20的移动方向延伸的空腔，阀芯20的后端可具有与该空腔相适配的铣方23，铣方23伸入至导向机构60内，不仅限定了阀芯20沿直线方向的移动，而且限制了阀芯20的旋转。
61.图3是本实用新型的超高压调节阀的第二实施例的剖视图。如图3所示，本实用新型的一个实施例提供了一种超高压调节阀，包括：
62.阀体10，阀体10内具有沿直线方向移动的阀芯20；
63.阀盖阀座30，阀盖阀座30与阀体10固定连接，其内具有连通于第一开口31和第二开口32之间的阀座面33，阀芯20的前端伸入至阀座面33，阀芯20朝向或背离阀盖阀座 30移动，以封闭或打开阀座面33与第一开口31或第二开口32之间的连通；
64.旋转执行机构40，旋转执行机构40通过其输出轴41输出旋转运动；
65.减速传动机构50，减速传动机构50连接在输出轴41和阀芯20之间，以将输出轴41 的旋转运动转换为直线方向的移动；
66.减速传动机构50包括与输出轴41固接的减速机51和与减速机连接的传动齿轮52，传动齿轮52与阀芯20的外侧螺纹配合，以将输出轴41的旋转运动转换为阀芯20的直线移动。
67.其中，减速传动机构50包括与输出轴41固接的减速机51和与减速机连接的传动齿轮52，传动齿轮52与阀芯20采用丝杠螺母结构的配合方式，以将输出轴41的旋转运动转换为阀芯20的直线移动。可以想象到，为了提供良好的减速效果，传动齿轮52可采用多级啮合的齿轮组的形式，而减速机51是为了避免使用过多的齿轮而进一步提供减速的效果，因此，可选地，也可不使用减速机51，而是采用多级啮合的传动齿轮组。
68.在本实施例中，阀芯20包括：
69.螺杆21，螺杆21与连接于传动齿轮52的螺母相配合；和
70.阀芯端22，阀芯端22连接于螺杆21的朝向阀盖阀座30的一端，阀芯端22的前端与阀座面33为具有相同锥度的圆锥面。
71.由于阀芯端22是最容易发生磨损的位置，在本实施例中，将阀芯20设置为可分离的两个部分，则在由于磨损而需要更换阀芯20时可仅更换阀芯端22，这样不仅能够降低成本，而且避免了在更换阀芯的过程中需要拆卸传动齿轮或阀体的步骤，从而提高了维护效率。
72.相应地，阀盖阀座30包括：
73.阀盖34，阀盖与阀体10相接，阀盖34具有供阀芯20穿过的穿孔；和
74.阀座35，阀座35被限定于阀盖34的背离阀体10的一端，阀座35内具有阀座面33，阀芯20的前端与阀座面33为具有相同锥度的圆锥面。
75.基于相同的原因，阀座35相较于阀盖34而言也是最容易发生磨损的位置，在本实施例中，将阀盖阀座30设置为可分离的两个部分，则在由于磨损而需要更换阀盖阀座时可仅更换阀座35。
76.在一个优选实施例中，进一步包括：
77.位置传感器70，位置传感器检测阀芯20在阀体10或阀座面33内的位置。该位置信号可用于控制卸荷速度、判断阀芯20的关闭位置、识别阀芯阀座的磨损程度以确定阀芯阀座的更换时间等。
78.可选地，本实施例的调节阀可进一步包括：
79.扭矩传感器(未示出)，扭矩传感器检测旋转执行机构40的输出扭矩，输出扭矩关联于阀芯20和阀座面33的相对位置，进而关联第一开口和第二开口之间的连通状态。
80.阀芯20对于阀座面33的封闭或打开可通过阀芯20在阀体10或阀座面33内的位置确定，也可根据旋转执行机构40的输出扭矩判定。因此，在一个优选实施例中，可对旋转执行机构40设定额定扭矩，在达到额定扭矩时，即可认为阀芯已经封闭阀座面33。特别是在本实施例的具有冗余行程的调节阀中，由于阀芯具有自动补偿磨损的功能，因此输出扭矩是一个方便的判定标准。
81.由以上技术方案可知，本实用新型的超高压调节阀通过由减速机和传动齿轮组合的减速传动机构能够在将执行机构的扭矩放大的同时将旋转速度减速至适于阀调节的速度，进而通过丝杠螺母传动副产生非常大且可以方便调节的关闭力。由此，可使用很小功率的执行器即可有效控制较大通径的阀的开闭。另外，通过减速机构可以方便地控制阀芯和
阀座面的相对位置，进而控制流通截面的大小。
82.在一个具体实施例中，使用例如200w的伺服电机即可有效控制10mm通径阀的开闭，并可以可靠工作在300mpa甚至更高。
83.进一步地，通径的提高可明显降低阀芯阀座的磨损，从而提高超高压调节阀的使用寿命。
84.本实施例的超高压调节阀具备等静压机节流阀天然要求的缓开特性，快速的打开不利于制品成型，因为此阀的打开过程是个逐步的过程，无论设定的卸荷速度是多少，阀芯与阀座面都是逐渐分离的，卸荷速度都是由慢逐渐变快的。通过调整执行机构，例如伺服电机、步进电机、液压马达等的转速即可调整卸荷速度，虽然超高压强状态下，卸荷速度对阀芯与阀座面之间的间隙是很敏感的，但是由于减速传动机构的放大倍数可以做到非常大，且执行机构的转速也可以调整，所以可以达到对卸荷速度较精确的调整。
85.在一个优选实施例中，阀芯进一步设置有冗余的行程空间，还可进一步朝向阀座面移动，由此，当阀芯的前端在使用过程中发生磨损时，当磨损量是均匀的情况下，阀芯还可以通过进一步朝向阀座面移动而实现对磨损量的补偿。
86.在本文中，“一个”并不表示将本实用新型相关部分的数量限制为“仅此一个”，并且“一个”不表示排除本实用新型相关部分的数量“多于一个”的情形。
87.除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。
88.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，而并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本实用新型的保护范围之内。