一种超大流量快放阀的制作方法

本发明属于模拟冲击地压试验装备技术领域，特别是涉及一种超大流量快放阀。

背景技术：

近年来，随着我国煤矿开采深度的不断增加，矿压也随之增大，从而使得具有冲击地压的矿井数目不断增加。这使得原先的高刚度矿井支护装备已不能完全适应具有冲击地压倾向矿井的支护需要，只有具有刚柔耦合特性的缓冲吸能矿井支护装备才更能适应冲击地压矿井的支护需求。因此，国内相关矿井支护生产厂家开始研发具有缓冲吸能特性的矿井支护装备，而像防冲吸能锚杆、防冲吸能支架及具有高抗快卸特性的大流量安全阀等设备，也成为近年来防冲支护装备的研究热点。在研究新型防冲吸能支护装备过程中，需要用到大吨位高速液压复合加载动力冲击试验机，来模拟冲击地压发生时冲击力对防冲支护装备的瞬时大载荷高速冲击效果，以测试新研发的刚柔一体防冲支护装备的性能。而在研制该大吨位高速液压复合加载动力冲击试验机的过程中，需要用到额定压力为31.5MPa，且额定流量大于48000L/min的超大流量快放阀，但目前能满足该条件的高压快放阀在国内外均未曾报道过。因此，需要一种新的快放阀结构来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超大流量快放阀，该快放阀的瞬时流量大，且开启速度快，能满足试验所需的测试需求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种超大流量快放阀，包括快放阀壳体和阀芯，所述快放阀壳体内设置有第一油腔与第二油腔，所述第一油腔与第二油腔之间通过隔板分隔，所述隔板上开设有过油孔，所述阀芯包括沿其轴线方向依次连接的第一轴段、第二轴段和第三轴段，其中，所述第一轴段的直径小于第二轴段的直径，第一轴段与第二轴段之间形成第一轴肩，所述第二轴段的直径小于第三轴段的直径，第二轴段与第三轴段之间形成第二轴肩，所述阀芯沿其轴线方向贯穿所述快放阀壳体，且第一轴段置于第一油腔内，第二轴段置于第二油腔内，所述快放阀壳体的第二油腔端面固定有端盖，所述端盖内侧形成第三油腔，所述第三轴段置于第三油腔内，所述第三轴段与第三油腔之间滑动密封，所述端盖的端面开设有第一油口，所述第一油口与第三油腔连通，所述快放阀壳体的第一油腔端面固定有透盖，所述第一轴段贯穿透盖，第一轴段与透盖之间滑动密封，第一轴段远离快放阀壳体端连接有动力装置，所述动力装置可驱动阀芯沿其轴线方向滑动，所述第一轴段上套装有锁紧螺母，所述锁紧螺母与第一轴肩之间固定有圆环形固定套，所述固定套与过油孔之间滑动密封，所述快放阀壳体在第二油腔侧开设有至少两个进油口，所述进油口与第二油腔连通，所述快放阀壳体在第一油腔侧开设有至少两个出油口，所述出油口与第一油腔连通。

所述动力装置为控制油缸，所述控制油缸的缸筒固定于透盖远离第一油腔端，所述缸筒与透盖之间密封连接，且所述第一轴段置于所述缸筒内，第一轴段端部固定有活塞，所述活塞与缸筒内壁之间滑动密封，所述缸筒的端面开设有第二油口，所述第二油口与缸筒内连通，且第二油口轴线与所述阀芯轴线共线，所述缸筒侧壁靠近透盖端沿圆周方向均布有第三油口。

所述活塞与第一轴段之间通过螺母固定连接。

所述固定套外表面设置有圆环形凹槽，所述凹槽内套装有密封件，所述第二轴段上套装有圆环形的固定座和密封保护套，所述固定座固定于所述第二轴肩处，所述固定座上均布设置有若干圆柱孔，所述圆柱孔轴线与阀芯轴线平行，所述密封保护套置于固定套与固定座之间，且所述密封保护套可沿阀芯轴线方向滑动，所述密封保护套由依次连接的第一环形套与第二环形套组成，所述第一环形套套装于固定套，所述第二环形套套装于第二轴段，所述第二环形套沿其圆周方向均布开设有若干台阶孔，所述台阶孔与固定座上的圆柱孔一一对应，所述台阶孔与其对应的圆柱孔之间通过弹簧连接，所述弹簧轴线与阀芯轴线平行，且当密封保护套与固定套紧密接触时，弹簧仍处于压缩状态，当密封保护套滑向固定座时，可露出所述密封件。

所述圆柱孔内固定有导向销，所述导向销置于所述弹簧内且与弹簧同轴。

所述第二环形套上的相邻两个所述台阶孔之间均开设有均布的腰形孔。

所述固定座上对称设置有两个定位销，所述定位销轴线与阀芯轴线平行，所述第二环形套上与所述定位销对应的开设有两个定位孔。

所述台阶孔与圆柱孔均为六个。

所述进油口相对阀芯圆周均布设置，所述出油口相对阀芯圆周均布设置。

所述端盖和透盖与快放阀壳体之间均采用密封连接。

本发明的有益效果：

本发明供了一种超大流量快放阀，该快放阀的壳体内设有第一油腔与第二油腔，当阀芯关闭时，第二油腔内充满高压液压油，从而在第一油腔与第二油腔内形成较大的压力差，且阀芯的开启速度快，因此，当阀芯开启时，会在第一油腔的出油口处得到较大的瞬时流量，从而满足试验所需的测试需求。

附图说明

图1是本发明超大流量快放阀的主视图；

图2是图1的左视图；

图3是阀芯完全打开时的结构示意图；

图4是阀芯完全关闭时的结构示意图；

图5是图4中的A处局部放大视图；

图6是密封保护套的结构示意图；

图7是图6的B-B剖视图；

图8是本发明快放阀的工作原理图；

图中：1-快放阀壳体，2-阀芯，3-控制油缸，4-第一油腔，5-第二油腔，6-隔板，7-过油孔，8-第一轴段，9-第二轴段，10-第三轴段，11-第一轴肩，12-第二轴肩，13-端盖，14-第三油腔，15-第一油口，16-透盖，17-缸筒，18-活塞，19-第二油口，20-第三油口，21-锁紧螺母，22-固定套，23-进油口，24-出油口，25-密封件，26-固定座，27-密封保护套，28-第一环形套，29-第二环形套，30-台阶孔，31-弹簧，32-导向销，33-腰形孔，34-定位孔，35-螺母，36-控制电机，37-控制泵，38-第一单向阀，39-控制蓄能器，40-第一三位四通电磁换向阀，41-溢流阀，42-两位两通电磁换向阀，43-主电机，44-主泵，45-第二单向阀，46-蓄能器组，47-截止阀，48-节流阀，49-冲击缸，50-第二三位四通电磁换向阀，51-第三单向阀，52-第四单向阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1至图8所示，一种超大流量快放阀，属于模拟冲击地压试验装备技术领域，用于在研制该大吨位高速液压复合加载动力冲击试验机时，提供瞬时大流量，以满足在模拟冲击地压发生时冲击力对防冲支护装备的瞬时大载荷高速冲击效果。

本发明超大流量快放阀包括快放阀壳体1和阀芯2，快放阀壳体1内设置有第一油腔4与第二油腔5，第一油腔4与第二油腔5之间通过隔板6分隔，隔板6上开设有过油孔7。阀芯2包括沿其轴线方向依次连接的第一轴段8、第二轴段9和第三轴段10，其中，第一轴段8的直径小于第二轴段9的直径，第一轴段8与第二轴段9之间形成第一轴肩11，第二轴段9的直径小于第三轴段10的直径，第二轴段9与第三轴段10之间形成第二轴肩12，第一轴段8可根据实际使用情况，加工成阶梯轴。阀芯2沿其轴线方向贯穿快放阀壳体1，且第一轴段8置于第一油腔4内，第二轴段9置于第二油腔5内，

快放阀壳体1的第二油腔5端面固定有端盖13，端盖13与快放阀壳体1之间密封连接，以防止在接触面处产生漏油。端盖13内侧形成第三油腔14，第三轴段10置于第三油腔14内。第三轴段10与第三油腔14之间滑动密封，以使第三油腔14与第二油腔5能够有效隔离。端盖13的端面开设有第一油口15，第一油口15与第三油腔14连通，在本实施例中，第一油口15轴线与阀芯2轴线共线，可防止阀芯2受力产生偏移。快放阀壳体1的第一油腔4端面固定有透盖16，透盖16与快放阀壳体1之间密封连接，以防止接触面处产生漏油。第一轴段8贯穿透盖16，第一轴段8与透盖16之间滑动密封，第一轴段8远离快放阀壳体1端连接有动力装置，动力装置可驱动阀芯2沿其轴线方向滑动。在本实施例中，动力装置为控制油缸3，控制油缸3的缸筒17固定于透盖16远离第一油腔4端，缸筒17与透盖16之间密封连接。第一轴段8置于缸筒17内，第一轴段8端部固定有活塞18，活塞18与缸筒17内壁之间滑动密封，可使缸筒17的有杆腔与无杆腔有效隔离，防止控制油缸3内泄。在本实施例中，活塞18与第一轴段8之间通过螺母35固定连接。缸筒17的端面开设有第二油口19，第二油口19与缸筒17内连通，且第二油口19轴线与阀芯2轴线共线，缸筒17侧壁靠近透盖16端沿圆周方向均布有第三油口20，在本实施例中，第三油口20为两个。

第一轴段8上套装有锁紧螺母21，在本实施例中，锁紧螺母21与第一轴段8之间螺纹连接。在阀芯2开启过程中，当锁紧螺母21的端面进入第二油腔5后，锁紧螺母21的端面受第二油腔5内高压液压油的作用，对其产生作用力，从而可有助于阀芯2的快速开启。锁紧螺母21与第一轴肩11之间固定有圆环形固定套22，固定套22与过油孔7之间滑动密封，当阀芯2关闭时，固定套22进入过油孔7内，从而可将第一油腔4与第二油腔5有效隔离开。在本实施例中，固定套22外表面设置有圆环形凹槽，凹槽内套装有密封件25。第二轴段9上套装有圆环形的固定座26和密封保护套27，密封保护套27可在阀芯2开启时，有效保护密封件25不被高压高速的液压油冲坏。

固定座26固定于第二轴肩12处，固定座26上均布设置有若干圆柱孔，圆柱孔轴线与阀芯2轴线平行。密封保护套27置于固定套22与固定座26之间，且密封保护套27可沿阀芯2轴线方向滑动。密封保护套27由依次连接的第一环形套28与第二环形套29组成，第一环形套28套装于固定套22，第二环形套29套装于第二轴段9，第二环形套29沿其圆周方向均布开设有若干台阶孔30，台阶孔30与固定座26上的圆柱孔一一对应，在本实施例中，台阶孔30与圆柱孔均为六个。台阶孔30与其对应的圆柱孔之间通过弹簧31连接，弹簧31轴线与阀芯2轴线平行，且当密封保护套27与固定套22紧密接触时，即阀芯2完全开启时，弹簧31仍处于压缩状态，当密封保护套27滑向固定座26时，即阀芯2完全关闭时，可露出密封件25。固定座26上对称设置有两个定位销，定位销轴线与阀芯2轴线平行，第二环形套29上与定位销对应的开设有两个定位孔34，定位销可防止密封保护套27在滑动过程中发生偏移。在本实施例中，圆柱孔内固定有导向销32，导向销32置于弹簧31内且与弹簧31同轴，导向销32可对弹簧31起到导向的作用，防止弹簧31在被压缩过程中发生变形或损坏。此外，本实施例中的第二环形套29上的相邻两个台阶孔30之间均开设有均布的腰形孔33，腰形孔33可有效减少在阀芯2开启过程中，第一环形套28内高压液压油对密封保护套27产生的阻力，以保证阀芯2开启后，第一环形套28能套装于固定套22上，从而保护密封件25不被高压液压油冲坏。

快放阀壳体1在第二油腔5侧开设有至少两个进油口23，进油口23与第二油腔5连通，快放阀壳体1在第一油腔4侧开设有至少两个出油口24，出油口24与第一油腔4连通。在本实施例中，进油口23相对阀芯2圆周均布设置，出油口24相对阀芯2圆周均布设置，当进油口23引入高压液压油时，高压液压油作用在阀芯2上的轴向力为零，且由于进油口23与出油口24均相对阀芯2圆周均布设置，因此，可保证有高压液压油流过时，阀芯2所受径向力平衡，保证阀芯2轴向开启、关闭运动的灵活性。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程。

如图8所示，为本发明超大流量快放阀使用时的工作原理图。

首先打开控制电机36，油箱内的液压油经过滤油器、控制泵37和第一单向阀38流入控制蓄能器39。之后，使第一三位四通电磁换向阀40的左位接通，此时，通过第一三位四通电磁换向阀40的液压油的一条支路经第一油口15进入第三油腔14，另一条支路经第三油口20进入控制油缸3的有杆腔，而控制油缸3无杆腔的回油经第二油口19流回油箱，从而驱动阀芯2关闭。当阀芯2完全关闭时，固定套22置于过油孔7内，以实现第一油腔4与第二油腔5的有效隔离，并保持控制电机36开启，过压液压油从溢流阀41溢出。

在阀芯2关闭之后，打开两位两通电磁换向阀42与主电机43，油箱内液压油经过滤油器、主泵44和第二单向阀45流入由多个蓄能器组成的蓄能器组46。此时，高压液压油经进油口23进入第二油腔5内，随着压力的加载，第二油腔5内逐渐形成高压区，而第一油腔4相对的形成低压区。此时，打开截止阀47，并使第一三位四通电磁换向阀40的右位接通，通过第一三位四通电磁换向阀40的液压油经节流阀48与第二油口19进入控制油缸3的无杆腔，而控制油缸3有杆腔与第三油腔14中的回油分别经第三油口20与第一油口15流回油箱，从而驱动阀芯2快速开启。当阀芯2开启时，第二油腔5内的高压液压油经过油孔7迅速流入第一油腔4，并经出油口24进入冲击缸49右腔，冲击缸49左腔回油经截止阀47流回油箱，完成一次高速冲击过程。

冲击结束之后，关闭截止阀47，打开第一三位四通电磁换向阀40并使左位接通，此时，通过第一三位四通电磁换向阀40的液压油的一条支路经第一油口15进入第三油腔14，另一条支路经第三油口20进入控制油缸3的有杆腔，而控制油缸3无杆腔的回油经第二油口19流回油箱，从而驱动阀芯2关闭。当阀芯2完全关闭后，固定套22置于过油孔7内，以实现第一油腔4与第二油腔5的有效隔离。打开第二三位四通电磁换向阀50并使右位接通，液压油经第三单向阀51流入冲击缸49左腔，冲击缸49右腔回油经第四单向阀52流回油箱，从而调整冲击缸49缸杆位置，以便在下次冲击试验中使用。

最后，关闭第一三位四通电磁换向阀40和蓄能器组46两位两通电磁换向阀42，并关闭控制电机36与主电机43，试验结束。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。