一种高温高压电控调节阀的制作方法

本实用新型涉及测试调节阀技术领域，更具体的是涉及一种高温高压电控调节阀。

背景技术：

在民航飞机液压管路防火试验中，需模拟出飞机飞行过程中的具体环境参数，以保证测试数据的可靠性，鉴于此提出了一种液压系统，并通过压力控制阀调节液压系统中液压油的压力和流量，目前，对于液压控制系统能在油温110℃的条件下实现对压力及流量的精密调控的研究一直未取得较大突破，主要存在以下缺陷：一方面普通压力控制阀的使用介质为矿物质液压油或磷酸酯液压油，其使用温度为-30℃至+80℃，当油温达到110℃时，压力控制阀的内部密封件会因介质高温损坏，从而无法精密调节控制液压系统中液压管路的压力和流量，难以保证液压管路在防火试验中可真实模拟飞机运行的环境参数；另一方面普通压力控制阀的使用介质粘度范围为10mm²/S至800mm²/S,当油温达到110℃时，油液粘度降低，只有5.5mm²/S，阀内泄漏增大，使用寿命短且使用性能达不到要求。

终上所述，一般测试调节阀在高温环境条件下存在无法实现对液压系统压力及流量的精密调控，在飞机液压管路防火试验中测试的数据难以反映出飞机液压管路在真实运行中的性能特征，鉴于对环境参数的真实模拟和测试控制参数的可靠性研究，亟需本领域技术人员研究设计一种高温高压电控调节阀，实现在高温测试环境下对液压系统压力和流量参数达到高精度调节，保证测试数据的可靠性。

技术实现要素：

为了解决现有技术中调节阀在高温测试环境下难以实现对液压系统压力和流量参数达到高精度调节的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高温高压电控调节阀，可在高温测试环境下长期有效地实现对液压系统介质压力和流量参数的高精度调节。

本实用新型为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种高温高压电控调节阀，包括阀体、阀芯、阀座以及驱动阀芯移动的执行器，所述阀体内设置有第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与第二腔室通过阀座隔开，所述阀体上开设有与第一腔室连通的介质进入口和与第二腔室连通的介质输出口，且阀座上设置有连通第一腔室与第二腔室的阀孔，还包括与阀体固定连接的上阀盖，所述上阀盖与阀体之间设置有密封垫，所述上阀盖上设置有供阀芯穿过的导向孔，所述阀芯的上端经导向孔与执行器连接，阀芯的下端设置有用于调节介质经阀孔流量大小的阀芯头，沿所述阀芯头靠近所述阀孔一侧至所述阀芯头远离所述阀孔一侧的方向所述阀芯头的半径逐渐增大，且所述阀芯头的母线为曲线，所述曲线向阀芯头的轴线侧弯曲；且阀体、阀芯、阀座以及上阀盖的材质均为耐高温高压金属。

本实用新型基础方案的工作原理为：根据工况要求，利用执行器将阀芯调整到指定的压力，阀芯向上移动，用于调节介质经阀孔流量大小的阀芯头与阀芯同时向上移动，阀孔的节流面积增大，导致经阀孔流过的介质流量增大，且阀芯头的母线为曲线，曲线向阀芯头的轴线侧弯曲，介质经过弧形面过渡而使得压力逐渐减小，调节至指定压力；或利用执行器将阀芯调整到指定流量，阀芯向下移动，用于调节介质经阀孔流量大小的阀芯头与阀芯同时向下移动，阀孔的节流面积减小，导致经阀孔流过的介质压力增大，阀芯头与介质的接触面为弧形面，介质经过弧形面过渡而使得流量逐渐减小，调节到指定流量；可以精密控制阀孔的有效开口度，实现对压力、流量参数的高精度调节且压力流量稳定。

进而，密封垫采用耐高温材质制成，可有效避免密封件因介质高温损坏而产生阀内泄露的问题，进一步使得调节阀的调节精度提高，且阀体、阀芯、阀座以及上阀盖的材质均为耐高温金属，可耐高温高压，适用于不同范围的介质，包括矿物质液压油，机油，航空煤油，航空润滑油等。

优选地，所述耐高温高压金属为0Cr18Ni9Ti。0Cr18Ni9Ti材料为耐热不锈钢，耐氧化，可承受870℃左右温度反复加热，且对不同介质抗腐蚀性能好，使用寿命长。

优选地，所述导向孔的上端设置有V型密封圈，所述V型密封圈的材质为聚四氟乙烯。由聚四氟乙烯制成的V型密封圈具有极佳的耐寒耐高温，无害无毒无味，有很好的电绝缘性能，对于不同介质的侵蚀具极佳的抵抗性；且对V型密封圈进行竖直方向的挤压，可在不同磨损程度下均可达到较好的密封效果，具有较好实用性。

优选地，所述上阀盖与阀体通过内六角螺钉连接，所述上阀盖上均匀分布有螺纹孔A，所述阀体上设置有与螺纹孔A相对应的内六角螺钉沉孔，且所述阀体与上阀盖连接的内侧设置有用于安装密封垫的沟槽，所述阀体与上阀盖构成静密封。为了便于拆卸安装，上阀盖与阀体采用螺纹连接，可有效保证阀芯的运动部分在阀体内运行，结构紧凑，适用于民航飞机液压管路防火试验的液压控制系统对流量或压力进行调节，且具有较好密封效果，可在稳压范围内实现精确调节。

优选地，所述密封垫由柔性石墨及石棉编制而成。由柔性石墨及石棉编制而成的密封垫具有耐高压,耐腐蚀,耐高温以及柔韧性好等优点，可较好适应200℃高温及21MPa高压的实验环境，避免出现密封件会因介质高温损坏导致内泄较大的问题，使用寿命长且安装在沟槽内便于更换。

优选地，所述上阀盖的上端设置有用于锁紧V型密封圈的压盖。为密封导向孔，进一步防止介质阀内介质泄漏，V型密封圈安装在导向孔内并套设在阀芯外侧，与阀芯构成动密封，当V型密封圈出现一定的磨损密封性能减弱后可进一步利用压盖向下按压V型密封圈，恢复V型密封圈的密封性能。

优选地，所述压盖的上端固定连接有压板，压盖的下端延伸至导向孔内并与V型密封圈相抵，所述压板通过锁紧螺钉与上阀盖连接，所述压板上均匀分布有螺纹孔B，所述上阀盖上设置有与螺纹孔B相配合的锁紧螺钉沉孔。为使得压盖在按压V型密封圈后达到锁紧稳定的目的，通过锁紧螺钉调节压板与上阀盖间的距离，并在调节完成后将压盖锁紧稳定，保证在V型密封圈密封稳定；具体地，压盖与压板上均开设有供阀芯穿过的通孔。

优选地，所述执行器采用PSL202直行程电动执行器。PSL202直行程执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。伺服电机作为连接两隔离部分的中间部件，伺服电机按控制要求输出转矩，通过多极正齿轮传递到梯形丝杆上，丝杆通过杆螺纹变换转矩为推力。且杆螺纹能自锁，并且将直线行程通过与阀门的适配器传递到阀芯并作直线运动，阀芯作直线运动时会改变阀孔的面积大小，由此来实现改变通过阀孔油液的流速大小。

优选地，所述执行器通过两根螺杆与上阀盖可拆卸连接，所述上阀盖的两端沿其中心呈对称设置有两个螺纹孔C，两根所述螺杆的上端与执行器本体固定连接，且两根螺杆的下端分别穿过两个螺纹孔C并通过螺母将其锁紧。为实现执行器与上阀盖连接稳定且精确可调，采用双螺杆将执行器与上阀盖连接，可有效调节执行器与上阀盖间的安装高度，从而可达到调节精确的同时拆卸安装方便。

优选地，所述阀芯为梯形轴结构，所述导向孔包括上轴孔和下轴孔，所述上轴孔的内径尺寸与阀芯较小直径相匹配，所述下轴孔的内径尺寸与阀芯较大直径相匹配，阀芯的梯形过渡段设于下轴孔的下端。阀芯由下而上安装在阀体内，将阀芯设计为梯形轴结构以及导向孔设计为梯形轴孔结构，便于安装阀芯，而阀芯的梯形过渡段设于下轴孔的下端对阀芯的移动起到较好的导向作用，且阀芯与下轴孔间具有一定的孔隙间隔，间隔距离为下轴孔的内径尺寸与阀芯较小直径的差值，可有效减小阀芯与导向孔间的移动磨损，延迟阀芯的使用寿命。

如上所述，本实用新型相对现有技术的有益效果如下：

1.本实用新型的执行器采用直行程电动执行器，有输入控制信号(4-20mADC或1-5VDC)及单相电源即可控制运转，避免现有通过弹簧平衡液体压力的调节阀存在调节不稳定的缺陷，可以精密控制阀芯的有效开口度；且阀芯与阀孔接触的阀芯头的母线为曲线，曲线向阀芯头的轴线侧弯曲，细化介质的经过阀孔的有效面积，实现对压力、流量参数的高精度调节且压力流量稳定。

2.本实用新型密封垫采用柔性石墨及石棉编制而成，可较好适应200℃高温及21MPa高压的实验环境；V型密封圈采用聚四氟乙烯制成，也具有极佳的耐寒耐高温作用，可有效避免密封件因介质高温损坏而产生阀内泄露的问题；且阀体、阀芯、阀座、密封垫以及上阀盖的材质均采用极佳耐高温高压金属材质，承压能力大大增加，同时使用寿命也予以提高。

3.本实用新型上阀盖与阀体采用螺纹连接，执行器与上阀盖通过两根螺杆螺纹可拆卸连接，整个调节阀的运动部分均在阀体内运行，不会受民航飞机液压管路防火试验环境的干扰，结构紧凑拆卸方便且可调节运行稳定。

4、本实用新型阀芯采用梯形轴结构设计，导向孔采用梯形轴孔结构设计，利用阀芯的梯形过渡段设于下轴孔的下端对阀芯的移动起到较好的导向作用，且阀芯与下轴孔间具有一定的孔隙间隔，可有效减小阀芯与导向孔间的移动磨损，延迟阀芯的使用寿命，该结构设计合理巧妙。

附图说明

图1是本实用新型一种高温高压电控调节阀实施例的结构示意图；

图2是图1中阀芯头的结构示意图；

图3是本实用新型调节阀的调节性能曲线图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：1-阀体、2-阀芯、3-阀座、4-PSL202直行程电动执行器、5-第一腔室、6-第二腔室、7-介质进入口、8-介质输出口、9-阀孔、10-上阀盖、11-密封垫、12-导向孔、13-阀芯头、14-弧形面、15-螺纹孔A、16-内六角螺钉沉孔、17-沟槽、18-压盖、19-压板、20-锁紧螺钉、21-螺纹孔B、22-锁紧螺钉沉孔、23-螺杆、24-螺纹孔C、25-上轴孔、26-下轴孔、27-V型密封圈。

实施例基本如附图1所示：本实施例提供一种高温高压电控调节阀，包括阀体1、阀芯2、阀座3以及驱动阀芯2移动的执行器，执行器具体采用德国进口的PSL202直行程电动执行器4，PSL202直行程执行机构主要是由相互隔离的电器控制部分和齿轮传动部分组成。伺服电机作为连接两隔离部分的中间部件，伺服电机按控制要求输出转矩，通过多极正齿轮传递到梯形丝杆上，丝杆通过杆螺纹变换转矩为推力。且杆螺纹能自锁，并且将直线行程通过与阀门的适配器传递到阀芯2并作直线运动，阀芯2作直线运动时会改变阀孔9的面积大小，由此来实现改变通过阀孔9油液的流速大小；此PSL202直行程电动执行器4为现有技术，故在此不再赘述。

阀体1内由下而上依次设置有第一腔室5和第二腔室6，第一腔室5与第二腔室6通过阀座3隔开，阀体1的左侧壁上开设有与第一腔室5连通的介质进入口7，以及在阀体1的右侧壁上开设有与第二腔室6连通的介质输出口8，且阀座3上设置有连通第一腔室5与第二腔室6的阀孔9，阀孔9为连通第一腔室5与第二腔室6的唯一通孔；进一步地，还包括与阀体1螺纹连接的上阀盖10，上阀盖10与阀体1之间设置有由耐高温材质制成的密封垫11，上阀盖10上设置有供阀芯2穿过的导向孔12，阀芯2的上端经导向孔12与执行器内的丝杆传动连接，驱动阀芯2上下移动。

而在阀芯2的下端设置有用于调节介质经阀孔9流量大小的阀芯头13，如图2所示，阀芯头13呈T形设置，阀芯头13的上端面尺寸面积大于阀孔9的横截面积，而阀芯头13用于改变阀孔9有效开口度与介质的接触的下端面为弧形面14，沿阀芯靠近阀孔一侧至阀芯远离阀孔一侧的方向阀芯的半径逐渐增大，且阀芯的母线为曲线，曲线向阀芯轴线侧弯曲；介质经过弧形面14过渡可逐渐调节阀孔9的有效开口度，阀芯2与执行器的配合可实现对压力、流量参数的高精度调节且压力流量稳定。

阀体1、阀芯2、阀座3、密封垫11以及上阀盖10的材质均为耐高温高压金属，具体地，所述耐高温金属为0Cr18Ni9Ti，0Cr18Ni9Ti材料为耐热不锈钢，耐氧化，可承受870℃左右温度反复加热，且对不同介质抗腐蚀性能好，使用寿命长。

为了便于拆卸安装，上阀盖10与阀体1通过内六角螺钉连接，上阀盖10上均匀分布有至少4个螺纹孔A15，阀体1上设置有与螺纹孔A15相对应的内六角螺钉沉孔16，可有效保证阀芯2的运动部分在阀体1内运行，结构紧凑，适用于民航飞机液压管路防火试验的液压控制系统对流量或压力进行调节。

且在阀体1与上阀盖10连接的内侧设置有用于安装密封垫11的沟槽17，使得阀体1与上阀盖10构成静密封，密封垫11具体由柔性石墨及石棉编制而成，具有耐高压,耐腐蚀,耐高温以及柔韧性好等优点，可较好适应200℃高温及21MPa高压的实验环境，避免出现密封件会因介质高温损坏导致内泄较大的问题，使用寿命长且安装在沟槽17内便于更换。

为了密封导向孔12，进一步防止介质阀内介质泄漏，导向孔12的上端设置有V型密封圈27，V型密封圈27安装在导向孔12内并套设在阀芯2外侧，与阀芯2构成动密封；且V型密封圈27的材质具体采用聚四氟乙烯，具有极佳的耐寒耐高温，无害无毒无味，有很好的电绝缘性能，对于不同介质的侵蚀具极佳的抵抗性；且对V型密封圈27进行竖直方向的挤压，可在不同磨损程度下均可达到较好的密封效果，具有较好实用性；具体地，在上阀盖10的上端设置有用于锁紧V型密封圈27的压盖18，当V型密封圈27出现一定的磨损密封性能减弱后可进一步利用压盖18向下按压V型密封圈27，恢复V型密封圈27的密封性能。

本实施例的具体实施方式为：根据工况要求，将高温高压电控调节阀安装在飞机液压管路防火试验的管道上，调节阀的调节性能如图3所示，利用PSL202直行程电动执行器4调节阀芯2到指定的压力，阀芯2向上或向下移动，用于调节介质经阀孔9流量大小的阀芯头13随阀芯2向上或向下移动，用以改变有效通过阀孔9的介质节流面积，而阀芯头13与介质的接触面为弧形面14，介质经过弧形面14过渡而使得压力逐渐改变，可以精密控制阀孔9的有效开口度，实现对压力、流量参数的高精度调节且压力流量稳定；同理，利用执行器将阀芯2调整到指定流量，阀芯2向上或向下移动，用于调节介质经阀孔9流量大小的阀芯头13随阀芯2向上或向下移动，介质经过弧形面14过渡而使得压力逐渐改变，可以精密控制阀孔9的有效开口度，实现对压力、流量参数的高精度调节且压力流量稳定，模拟出飞机液压管路防火试验中真实的管路流量和压力参数，保证飞机液压管路防火试验中测试参数的可靠性。

且用于密封阀体1内腔的密封垫11以及V型密封圈27均采用耐高温材质制成，可有效避免密封件因介质高温损坏而产生阀内泄露的问题，进而防止产生由于介质内泄漏而节流阀调节精度较低的缺陷；且阀体1、阀芯2、阀座3、密封垫11以及上阀盖10的材质均为耐高温金属0Cr18Ni9Ti，可耐高温高压，适用于不同范围的介质，包括矿物质液压油，机油，航空煤油，航空润滑油等，可较好适应200℃高温及21MPa高压的实验环境，可有效延长调节阀的使用寿命，实用性好。

实施例2

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体地，为使得压盖18在按压V型密封圈27后达到锁紧稳定的目的，压盖18的上端固定连接有压板19，压盖18的下端延伸至导向孔12内并与V型密封圈27相抵，压板19通过锁紧螺钉20与上阀盖10连接，压板19上均匀分布有至少4个螺纹孔B21，上阀盖10上设置有与螺纹孔B21相配合的锁紧螺钉沉孔22；通过锁紧螺钉20调节压板19与上阀盖10间的距离，并在调节完成后将压盖18锁紧稳定，保证在V型密封圈27密封稳定；具体地，压盖18与压板19上均开设有供阀芯2穿过的通孔。

实施例3

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体地，为实现执行器与上阀盖10连接稳定且精确可调，执行器通过两根螺杆23与上阀盖10可拆卸连接，上阀盖10的两端沿其中心呈对称设置有两个螺纹孔C24，两根螺杆23的上端与执行器本体固定连接，且两根螺杆23的下端分别穿过两个螺纹孔C24并通过螺母将其锁紧，采用双螺杆23将执行器与上阀盖10连接，可有效调节执行器与上阀盖10间的安装高度，从而可达到调节精确的同时拆卸安装方便。

实施例4

如图1所示，本实施例在实施例1的基础上做了进一步改进，具体地，阀芯2为梯形轴结构，导向孔12包括上轴孔25和下轴孔26，上轴孔25的内径尺寸与阀芯2较小直径相匹配，下轴孔26的内径尺寸与阀芯2较大直径相匹配，阀芯2的梯形过渡段设于下轴孔26的下端。阀芯2由下而上安装在阀体1内，将阀芯2设计为梯形轴结构以及导向孔12设计为梯形轴孔结构，便于安装阀芯2，而阀芯2的梯形过渡段设于下轴孔26的下端对阀芯2的移动起到较好的导向作用，且阀芯2与下轴孔26间具有一定的孔隙间隔，间隔距离为下轴孔26的内径尺寸与阀芯2较小直径的差值，可有效减小阀芯2与导向孔12间的移动磨损，该结构设计合理巧妙，可进一步延迟阀芯2的使用寿命，具有较好实用性。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。