流量精确控制的纯水液压节流阀的制作方法

专利名称：流量精确控制的纯水液压节流阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及流量控制阀，尤其涉及一种流量精确控制的纯水液压节流阀。
背景技术：
纯水液压技术直接以过滤后的自然水代替矿物油作为液压系统的工作介质，不含任何添加剂，具有来源广泛、环境友好、清洁安全的独特优势。纯水液压技术的应用展现出的技术优势有利于可持续性发展，实施绿色制造，特别是应用在有卫生、环保和消防要求的产业部门和技术领域。美国、日本、英国、芬兰、德国和丹麦等自20世纪70年代或80年代初开始研制，现已进入实用推广阶段。我国自20世纪90年代开始纯水液压传动技术方面的研究工作，各类纯水液压元件的研制现还处于起步阶段。
纯水液压节流阀是纯水液压系统中重要的控制元件，主要用作纯水液压系统中的流量调节等。与矿物油相比，水介质具有腐蚀性强、粘度低、汽化压力高等特点，使得纯水液压节流阀面临气蚀、腐蚀作用的破坏以及高压下密封困难等诸多技术难题。由于水的粘度很低，常温下其运动粘度只有典型液压油的1/40～1/30，因而在压差和流量相同的条件下，纯水液压节流阀的阀口开度要比等型号和规格的油压节流阀小很多，在小流量(小开度)时更容易导致阻塞。为避免发生阻塞现象，纯水液压节流阀应依据工作条件设计合理的结构形式、选择合理的阀芯/阀套组合材料。现有的油压节流阀无论其结构及材料都不适合水介质的特性。目前国际上研制的水压节流阀主要有2种形式第一种是采用两级平板式节流阀口形式。如日本研制的水压平板式节流阀等。该类阀过流能力强，抗气蚀性能好，阀芯质量轻，闭死容积小，滞后影响小，并且响应频率高。但其密封靠阀芯和阀座之间形成的环形面积，由于密封的面积较大，要达到实现完全密封所需的比压就需要很大的作用力。另外对阀芯和阀座的材料选择要求很高。
第二种是采用了多级锥阀式节流阀口形式。如芬兰以及我国华中科技大学研制的水压节流阀等。该类阀通过在节流部位设计多个节流口，用多个节流口串联共同分担节流口两端的压差，能够较好地减小阀口的气蚀破坏。但这种节流口形式节流流道长，在小流量时形成了较长的缝隙状流道，杂质容易阻塞节流口，从而不能得到较小的最小调节流量。且这种多级锥阀式节流口形式结构较复杂，加工难度较大，精度难以保证。

发明内容
本实用新型的目的在于提供一种流量精确控制的纯水液压节流阀，采用能实现微量调节的轴向三角槽式的节流阀口形式，适用于中高压水介质环境下。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是在阀体中心装有阀套，阀体下端和一侧面分别开有进水口和出水口，阀体下端进水口经阀套下端孔和一侧面孔，与阀体一侧面出水口连通；阀体上装有法兰，节流阀芯装在阀体、法兰内，节流阀芯下端开有轴向三角通槽的节流阀口并与阀套配合，节流阀芯中部轴内开有斜向的压力平衡孔并与法兰孔配合，法兰外的节流阀芯上装有调节手轮，法兰上端装有压紧螺母，压紧螺母上设有紧定螺钉。
法兰与阀体之间均加O型密封圈和挡圈密封，法兰与节流阀芯之间加U型密封骨架和挡圈密封，阀体与阀套之间加O型密封圈和挡圈密封。
本实用新型与背景技术相比，具有的有益的效果是1、采用能够实现微量调节的轴向三角通槽式节流阀口形式。这种节流口形式在小开口时主要靠轴向三角通槽过流，此时杂质不容易阻塞节流口，容易实现微量调节，且三角槽在阀芯端部贯通布置，液压径向力得到了平衡，能够用于中高压工作条件。
2、在节流阀芯中部轴内开有斜向的压力平衡孔，这不仅能够保证阀芯在低压下工作可靠，而且在高压条件下工作时调节力小，调节容易，也能保证孔径不至于过大而使水流通过压力平衡孔出流。
3、为解决纯水液压控制阀中泄漏现象严重的问题，在结构上采用增加阀套的锥阀结构形式，变间接密封为直接密封，依靠节流阀芯与阀套之间的锥面密封，可实现零泄漏。
4、特殊设计的阀口截面几何形状、阀腔结构和采用表面经过特殊处理的耐蚀不锈材料组合，能够较好地防腐蚀、气蚀以及冲蚀破坏。另外通过流场仿真计算优化设计了阀口回油腔的面积大小，使水流流畅有利于减小水流通过回油腔时产生的流体噪声。
5、法兰与阀体之间均采用O型密封圈加挡圈形式密封，法兰与节流阀芯之间采用U型密封骨架加挡圈形式密封，阀体与阀套之间采用O型密封圈加挡圈形式密封，这种密封形式在高压水介质条件下密封性能可靠。


图1为本实用新型的结构原理示意图；图2为本实用新型的阀芯结构原理示意图。
图中1是法兰、2是紧定螺钉、3是U型密封骨架、4是挡圈、5是节流阀芯、6是衬套、7是调节手轮，8是夹紧环、9是压紧螺母、10是内六角螺钉、11是O型密封圈、12是挡圈、13是垫片、14是阀体、15是阀套、16是O型密封圈、17是挡圈，A口是进水口、B口是出水口，C是压力平衡孔，D是轴向三角通槽式节流阀口，E是轴向三角通槽。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型在阀体14中心装有阀套15，阀体14下端和一侧面分别开有进水口A和出水口B，阀体14下端进水口A经阀套15下端孔和一侧面孔，与阀体14一侧面出水口B连通；阀体14上装有法兰1，节流阀芯5装在阀体14、法兰1内，节流阀芯5下端开有轴向三角通槽E的节流阀口并与阀套15配合，节流阀芯5中部轴内开有斜向的压力平衡孔C并与法兰1孔配合，法兰1外的节流阀芯5上装有调节手轮7；法兰1上端装有压紧螺母9，压紧螺母9上设有紧定螺钉2。
法兰1与阀体14之间均加O型密封圈16和挡圈17密封，法兰1与节流阀芯5之间加U型密封骨架3和挡圈4密封，阀体14与阀套15之间加O型密封圈11和挡圈12密封。
该阀的工作压力为14MPa(最大工作压力为21MPa)，额定工作流量为120L/min，采用能够实现微量调节的轴向三角通槽式的节流阀口D形式、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。本阀结构采用内六角螺钉10连接阀体14与法兰1，节流阀芯5装在阀体14、法兰1内，阀套15装在阀体14的中心。阀体14下端和侧面分别开有进水口A和出水口B，两者通过阀套15相互连通，进出水口采用管式连接。垫片13用于管式连接时密封进出水口。法兰1与节流阀芯5之间采用U型密封骨架3加挡圈4密封，U型密封骨架3由衬套6定位，衬套6通过夹紧环8由压紧螺母9压紧固定。法兰1与阀体14之间采用间隙配合，两者之间通过O型密封圈16加挡圈17密封；阀套15与阀体14之间也采用间隙配合，两者之间采用O型密封圈11加挡圈12密封，这种配合密封在高压水介质条件下密封性能良好。在阀体14和节流阀芯5之间增设有阀套15，通过变间接密封为直接密封，依靠节流阀芯5与阀套15之间的锥面密封，可以减小配合公差，实现零泄漏。静止条件时，锁紧压紧螺母9上的紧定螺钉2，可以锁定节流阀芯；工作条件时，先松开压紧螺母9上的紧定螺钉2，将调节手轮7套在节流阀芯5上端的外六角上，节流阀芯5的下端设有螺纹，通过旋转节流阀芯5轴向移动改变节流口开口量的大小，从而改变通过节流阀的流量大小。节流阀芯5中部轴内开有斜向的压力平衡孔C，可保证在高压工作条件时节流阀芯调节可靠。阀口采用能够实现微量调节的轴向三角通槽式节流阀口D形式，在阀口开度较小时主要靠轴向三角通槽E过流，此时杂质不容易阻塞节流口，能实现微量调节；在阀口开度较大时，通过节流阀口过流。
权利要求1.一种流量精确控制的纯水液压节流阀，其特征在于包括在阀体(14)中心装有阀套(15)，阀体(14)下端和一侧面分别开有进水口(A)和出水口(B)，阀体(14)下端进水口(A)经阀套(15)下端孔和一侧面孔，与阀体(14)一侧面出水口(B)连通；阀体(14)上装有法兰(1)，节流阀芯(5)装在阀体(14)、法兰(1)内，节流阀芯(5)下端开有轴向三角通槽(E)的节流阀口并与阀套(15)配合，节流阀芯(5)中部轴内开有斜向的压力平衡孔(C)并与法兰(1)孔配合，法兰(1)外的节流阀芯(5)上装有调节手轮(7)；法兰(1)上端装有压紧螺母(9)，压紧螺母(9)上设有紧定螺钉(2)。
2.根据权利要求1所述的一种流量精确控制的纯水液压节流阀，其特征在于法兰(1)与阀体(14)之间均加O型密封圈(16)和挡圈(17)密封，法兰(1)与节流阀芯(5)之间加U型密封骨架(3)和挡圈(4)密封，阀体(14)与阀套(15)之间加O型密封圈(11)和挡圈(12)密封。
专利摘要本实用新型公开了一种流量精确控制的纯水液压节流阀。它在阀体中心装有阀套，阀体下端和一侧面分别开有进水口和出水口，阀体下端进水口经阀套下端孔和一侧面孔，与阀体一侧面出水口连通；阀体上装有法兰，节流阀芯装在阀体、法兰内，节流阀芯下端开有轴向三角通槽的节流阀口并与阀套配合，节流阀芯中部轴内开有斜向的压力平衡孔并与法兰孔配合，法兰外的节流阀芯上装有调节手轮，法兰上端装有压紧螺母，压紧螺母上设有紧定螺钉。本实用新型采用轴向三角通槽式的节流阀口形式，可实现微量调节；结构上采用增加阀套的锥阀结构形式，可实现零泄漏；采用O型密封圈加挡圈和U型密封骨架加挡圈的密封形式，密封安全可靠，适合在中高压水介质环境下工作。
文档编号F15B21/02GK2700621SQ200420022460
公开日2005年5月18日 申请日期2004年4月28日 优先权日2004年4月28日
发明者周华, 杨华勇, 谢伟, 弓永军 申请人:浙江大学