专利名称：压力自动填充式低噪节流阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及节流阀，尤其是涉及一种压力自动填充式低噪节流阀。
技术背景节流阀是一种基本液压阀形式，用以控制执行机构的运动速度和方向，加 上各种操作控制方式如手动、比例、电液伺服等，其应用非常广泛。从结构上 讲又有全周开口和非全周开口之分。节流结构形式多样，控制特性各有特点， 但一般都具有较为狭小和复杂的流道结构，且流速较高，气穴现象难以避免， 带来大量的噪声及振动问题，气穴堵塞流道以后，将使系统流量饱和，从而使 系统流量不可控制。削弱或消除气穴是解决上述问题的关键。以往锥阀等滑阀 结构的研究中有使用压力分布控制来抑制气穴的例子， 一般采取高压油向气穴 发生区域注入的方法。气穴发展程度是随压力参数变化而变化的， 一般的压力 注入方法不能很好的适应气穴不同发展程度的特点，压力不足，抑制效果不佳， 压力过大，局部压力升高，破坏原有系统流量和控制特性。由于研究手段的限 制，不易得到准确和具体的气穴分布情况。压力注入位置不当，如提高气穴溃 灭区域局部压力，尽管使气穴迅速消失，但却会引发更大的气穴噪声。本发明 借助高速摄像技术，深入研究了节流阀中气穴现象。研究发现，气穴沿阀体节 流边缘或阀芯节流部位初生以后，形成稳定的发育区，发育区是一个独立的气 态空间，与液体存在明显的分界层，并稳定的附着在初生壁面上。如同一个浸 没在液体中的气球，而气球的开口被阀芯或阀体壁面密封。在清晰和具体的了 解节流槽气穴分布情况的基础上，结合气穴产生原理，气穴溃灭发声原理，可 以更具针对性的对节流阀结构进行创新，抑制气穴，降低噪声与振动。 发明内容本发明的目的在于提供一种压力自动填充式低噪节流阀。 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是 技术方案一包括阀体和阀芯，阀体和阀芯之间装有阀套；阀套外壁开有环形槽，阀体 开有通孔，阀体的通孔与阀套的环形槽构成阀体阀套内部流道；阀套内部进油 腔和出有腔之间为阀套凸台，阀套凸台节流边缘沿周向开设阀套压力填充孔，所有相邻阀套压力填充孔轴线夹角相等，阀套压力填充孔的阀套凸台边缘一端 相对阀体阀套内部流道一端轴向位置偏向出油腔，套压力填充孔沿轴向分布一 组以上，阀套压力填充孔连通阀体阀套内部流道，通过软管与单向阀相连；外 界低压油源通过软管与单向阔相连。所述的阀芯是全周开口或非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩与阀芯节流 部位之间为弧形过渡。所述的周向相邻阀套压力填充孔轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔轴线 与阀芯轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔轴线与阀套凸台的内壁交点与阀套 凸台节流边缘距离为0.2 0.5mm，阀套压力填充孔直径0.3 0.5mm。所述的低压油源压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单向 阀控制液体流动方向为低压油源到阀套压力填充孔，通油压力0.008Mpa。技术方案二包括阀体和阀芯，其特征在于阀体和阀芯之间装有阀套；阀套外壁开有 环形槽，阀体开有通孔，阀体的通孔与阀套的环形槽构成阀体阀套内部流道； 阀套内部进油腔和出有腔之间为阀套凸台;阀套凸台节流边缘沿周向开设阀套压 力填充孔，所有相邻阀套压力填充孔轴线夹角相等，阀套压力填充孔的阀套凸台 边缘一端相对阀体阀套内部流道一端轴向位置偏向出油腔，阀套压力填充孔沿轴 向分布一组以上，阀套压力填充孔连通阀体阀套内部流道，通过软管与单向阀 相连;阀芯进油腔一端内部开设阀芯内部流道；阀芯节流部位沿周向开设阀芯压 力填充孔，相邻阀芯压力填充孔轴线夹角相等，阀芯压力填充孔的阀芯节流部 位一端相对阀芯压力填充孔的阀芯内部流道一端轴向位置偏向出油腔，阀芯压 力填充孔沿轴向分布两组以上，阀芯压力填充孔连通阀芯内部流道，通过软管 与单向阀相连；外界低压油源通过软管与单向阀相连。所述的的阀芯是全周开口、非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩与阀芯节 流部位之间为阶梯形过渡。所述的相邻阀套压力填充孔轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔轴线与阀 芯轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔轴线与阀套凸台的内壁交点与阀套凸台 节流边缘距离为0.2 0.5mm;阀芯同一圆周上相邻阀芯压力填充孔轴线夹角为 2 6°，阀芯压力填充孔轴线与阀芯轴线夹角为30 45°，阀芯压力填充孔轴线 与阀芯外壁的交点与阀芯轴肩距离为0.2 0.5mm，轴向相邻阀芯压力填充孔之 间距离相等，为0.2 0.5mm;阀芯，阀套压力填充孔直径均为0.3 0.5mm。所述的油源压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单向阀13控制液体流动方向为低压油源到阀芯，阀套压力填充孔，通油压力0.008Mpa。 本发明具有的有益的效果是-根据气穴发育区的壁面附着特点及发育区气态空间独立存在特性，在气态 空间内开设阀芯和阀体压力填充孔；利用气穴产生后，本身压力极低特点，与 外界低压油源形成填充动力，自动引流，自适应填充气穴空间，改善节流系统 噪声振动及流量控制特性。填充液油流动方向单一，低压油源压力绝对值低但 控制精度高，保证系统原有流动状态。
图1是本发明的阀芯轴向截面为弧形过渡的节流阀总体结构示意图。 图2是图1的A—A视图。 图3是图1的B—B视图。图4是本发明阀芯轴向截面弧形过渡节流阀E局部放大工作原理示意图。 图5是本发明的阀芯轴向截面为阶梯形过渡的节流阀总体结构示意图。 图6是图5的A'—A'视图。 图7是图5的C—C视图。 图8是图5的B'—B'视图。图9是本发明阀芯轴向截面阶梯形过渡节流阀E'局部放大工作原理示意图。 图中1.阀体，2、 2，.阀芯，3.阀套，4.进油口， 5.出油口， 6.进油腔， 7.出油腔，8.阀体阀套内部流道，9.阀芯内部流道，10.阀体油管接头，11.阀 芯油管接头，12.紧固螺钉，13.单向阀，14.低压油源，15.阀芯压力填充孔， 16.阀套压力填充孔，17.节流槽，18.沿阀芯节流部位产生的气穴，19.沿阀 套凸台边缘产生的气穴，20.气穴溃灭尾流，21.阀套凸台节流边缘，22.软管， 23.阀套凸台，24.阀芯轴肩，25.阀芯节流部位，26.阀套压力填充孔沿圆周 均匀分布，27.阀芯压力填充孔沿圆周均匀分布。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。噪声和振动是液压系统中常见的现象，对系统工作的稳定性和可靠性以及 元件寿命带来很大的危害，气穴产生的高频噪声更是一大环境污染。就目前的 节流阀结构很难彻底消除气穴带来的问题。在保证液压系统操作特性的基础上， 尽量的抑制气穴的产生，是亟需解决的问题。根据已知的气穴初生和气穴发声 原理可知，当液体局部压力低于空气分离压或饱和蒸汽压时，气体将从液体中 析出，形成气泡或气泡流，即产生气穴。气穴发展到下游高压处发生溃灭，诱6发高频噪声和振动，同时气泡溃灭带来的冲击能量，极易使金属产生腐蚀。结合实验研究得到的节流阀气穴壁面稳定附着情况，及发育区独立的气态空 间等特点，在气穴附着处开设压力填充孔，压力填充孔通过内部流道与外界软 管相连，并连接单向阀，再与低压油源相连。气穴一旦产生，根据气穴初生原 理，气态空间将形成极低压力，瞬态压力甚至为"负压"，气穴低压区通过压力填 充孔，软管和单向阀与外界低压油源相连，形成油路，在压差作用下，外界液 油自动填充气穴空间，从而一定程度上消除了气穴。同时，液油的填充使原有 的低压区域压力上调，不再满足气穴初生的条件，进而抑制了气穴的再生。气 穴发展越剧烈，气穴发育区越大，气穴区压力值越低，液油填充动力相应增加； 反之亦然。由此可见，压力自动填充结构能有根据气穴发展程度的不同自动调 整填充液油量，不会出现压力注入不足或过高的现象，是一个自适应的过程。 同时，为了不破坏流道内原有的流动性质，如流量，流动形态等，规定了压力 填充孔的数量、大小、填充角度和分布。单向阀的使用可以保证无气穴情况下 液油不会从压力填充孔中向外流出，加上低压油源的使用可以保证压力填充单 向，平稳，抑制气穴的同时，保证原有的流动状态。介质粘性较小时，不易形 成稳定的气穴发育区，所以规定了工作介质的粘度范围。如图1所示，是本发明的一种压力自动填充式低噪节流阀，包括阀体1和 阀芯2。阀体1和阀芯2之间装有阀套3(如图2所示)，使用紧固螺钉12固定； 阀套3外壁开有环形槽，阀体1外壁向环形槽开设通孔，阀体1的通孔与阀套3 的环形槽构成阀体阀套内部流道8;阀套3内部进油腔6和出有腔7之间为阀套 凸台23，与阀芯2节流槽17形成节流配合;阀套凸台节流边缘21沿周向开设30 个以上阀套压力填充孔16(如图3所示)，所有相邻阀套压力填充孔16轴线夹角 相等，阀套压力填充孔沿圆周均匀分布26，阀套压力填充孔16的阀套凸台边缘 21 —端相对阔体阀套内部流道8 —端轴向位置偏向出油腔7，阀套压力填充孔 16沿轴向分布一组以上(如图4所示)，阀套压力填充孔16连通阀体阀套内部流 道8，通过软管22与单向阀13相连；外界低压油源14通过软管22与单向阀 13相连。所述的阀芯2是全周开口或非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩24与 阀芯节流部位25之间为弧形过渡，过渡区以后(出油腔一端)，节流部位底部可 以为弧线、直线或两者组合的形状。所述的周向相邻阔套压力填充孔16轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔16 轴线与阀芯2轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔16轴线与阀套凸台23的内 壁交点与阀套凸台节流边缘21距离为0.2 0.5mm，阀套压力填充孔16直径0.3 0.5mm。所述的低压油源14压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单 向阀13控制液体流动方向为低压油源14到阀套压力填充孔16,通油压力 0.008Mpa。如图5所示，是本发明的另一种压力自动填充式低噪节流阀，包括阀体1 和阀芯2。阀体1和阀芯2之间装有阀套3(如图6所示)，使用紧固螺钉12固定； 阀套3外壁开有环形槽，阀体1开有通孔，阀体1的通孔与阀套3的环形槽构 成阀体阀套内部流道8;阀套3内部进油腔6和出有腔7之间为阀套凸台23;阀 套凸台节流边缘21沿周向开设30个以上阀套压力填充孔16，所有相邻阀套压 力填充孔16轴线夹角相等，阀套压力填充孔沿圆周均匀分布26(如图8所示)，阀 套压力填充孔16的阀套凸台边缘21 —端相对阀体阀套内部流道8 —端轴向位 置偏向出油腔7，阀套压力填充孔16沿轴向分布一组以上，阀套压力填充孔16 连通阀体阀套内部流道8，通过软管22与单向阀13相连;阀芯2'进油腔6—端 内部开设阀芯内部流道9;阀芯2'节流部位25沿周向开设阀芯压力填充孔15， 相邻阀芯压力填充孔15轴线夹角相等，阀芯压力填充孔沿圆周均匀分布27(如 图7所示)，阀芯压力填充孔15阀芯节流部位25 —端相对阀芯内部流道9 一端 轴向位置偏向出油腔7，阀芯压力填充孔15沿轴向分布两组以上，阀芯压力填 充孔15连通阀芯内部流道9，通过软管22与单向阀13相连；外界低压油源14 通过软管22与单向阀13相连。所述的的阀芯2'是全周开口、非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩24与阀 芯节流部位25之间为阶梯形过渡，过渡区以后(出油腔一端)，节流部位底部可 以为弧线、直线或两者组合的形状。所述的相邻阀套压力填充孔16轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔16轴 线与阀芯2'轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔16轴线与阀套凸台23的内壁 交点与阀套凸台节流边缘21距离为0.2 0.5mm;阀芯2，同一圆周上相邻阀芯 压力填充孔15轴线夹角为2 6°，阀芯压力填充孔15轴线与阀芯2'轴线夹角 为30 45°，阀芯压力填充孔15轴线与阀芯2'外壁的交点与阀芯轴肩24距离为 0.2 0.5mm，轴向相邻阀芯压力填充孔15之间距离相等，为0.2 0.5mm;阀芯 压力填充孔15和阀套压力填充孔16直径均为0.3 0.5mm。所述的油源14压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单向阀 13控制液体流动方向为低压油源14到阀芯压力填充孔15和阀套压力填充孔16， 通油压力0.008Mpa。两种结构所述的工作介质为具有一定粘度的液体， 一般粘性大于1.5X10— 5m2/s。上述压力自动填充式低噪节流阀工作过程如下如图1所示，液压油通过进油口 4进入进油腔6，在节流槽17的作用下进 行节流工作，进而流入出油腔7，最终从出油口5流出；由于节流槽17空间狭 窄、流道复杂及液体流速较快等原因，在节流槽17产生气穴。研究情况表明， 对于阀芯轴肩24和阀芯节流部位25之间的轴向截面为弧形过渡的节流阀(如图 4)，形成沿阀套凸台边缘产生的气穴19，在气穴尾部形成气穴溃灭尾流20，流 向阀芯2壁面，发生溃灭，产生气穴噪声与振动；而对于阀芯轴肩24和阀芯节 流部位25之间的轴向截面为阶梯形过渡的节流阀，开度较小时，形成沿阀芯节 流部位产生的气穴18，开度较大时，形成沿阀套凸台边缘产生的气穴19。与气 穴初生位置无关，两种气穴初生以后都会形成稳定的发育区，并附着在阀体凸 台节流边缘21或阀芯节流部位25的壁面，如同一个浸没在液体中的气球，而 气球的开口被壁面密封(图4和图9)。根据此种情况，在阀体凸台节流边缘21 或阀芯节流部位25的壁面开设阀套压力填充孔16和阀芯压力填充孔15，与气 穴内部低压空间相通；同时，阀套压力填充16和阀芯压力填充孔15各自连通 阀体阀套内部流道8和阀芯内部流道9，再通过阀体油管接头10，阀芯油管接 头11及软管22连接单向阀13，单向阀13再通过软管22与低压油源14相连， 这样就构成了低压油源14到单向阀13到阀体、阀芯压力填充孔再到气穴低压 空间的单向油路；根据油液中气穴产生的压力条件设定单向阀13通油压力，同 时为了保证液油填充时能的适应气穴发展程度，设定了低压油源的压力绝对值 和波动精度。 一旦气穴产生，根据气穴产生时的气穴低压空间"负压"与低压油源 之间的压差，形成油液填补动力，进而油液从阀体、阀芯压力填充孔进入气穴 空间，已有气穴得到消除和削弱，同时改善了局部压力条件，抑制了气穴再生。 进而消除了气穴带来的高频噪声、振动和腐蚀等问题。
权利要求
1.一种压力自动填充式低噪节流阀，包括阀体(1)和阀芯(2)，其特征在于阀体(1)和阀芯(2)之间装有阀套(3)；阀套(3)外壁开有环形槽，阀体(1)开有通孔，阀体(1)的通孔与阀套(3)的环形槽构成阀体阀套内部流道(8)；阀套(3)内部进油腔(6)和出有腔(7)之间为阀套凸台(23)，阀套凸台节流边缘(21)沿周向开设阀套压力填充孔(16)，所有相邻阀套压力填充孔(16)轴线夹角相等，阀套压力填充孔(16)的阀套凸台边缘(21)一端相对阀体阀套内部流道(8)一端轴向位置偏向出油腔(7)，阀套压力填充孔(16)沿轴向分布一组以上，阀套压力填充孔(16)连通阀体阀套内部流道(8)，通过软管(22)与单向阀(13)相连；外界低压油源(14)通过软管(22)与单向阀(13)相连。
2. 根据权利要求1所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于-所述的阀芯(2)是全周开口或非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩(24)与阀芯节流 部位(25)之间为弧形过渡。
3. 根据权利要求1所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于 所述的周向相邻阀套压力填充孔(16)轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔(16滩 线与阀芯(2)轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔(16)轴线与阀套凸台(23)的内 壁交点与阀套凸台节流边缘(21)距离为0.2 0.5mm，阀套压力填充孔(16)直径 0.3 0.5mm。
4. 根据权利要求1所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于所述的低压油源(14)压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单向阀 (13)控制液体流动方向为低压油源(14)到阀套压力填充孔(16)，通油压力 O細Mpa。
5. —种压力自动填充式低噪节流阀，包括阀体(1)和阀芯(2)，其特征在于阀体(1)和阀芯(2)之间装有阀套(3);阀套(3)外壁开有环形槽，阀体(l)开有通孔， 阀体(1)的通孔与阀套(3)的环形槽构成阀体阀套内部流道(8);阀套(3)内部进油腔 (6)和出油腔(7)之间为阀套凸台(23)，阀套凸台节流边缘(21)沿周向开设阀套压力 填充孔(16)，所有相邻阀套压力填充孔(16滩线夹角相等，阀套压力填充孔(16) 的阀套凸台边缘(21)—端相对阀体阀套内部流道(8)—端轴向位置偏向出油腔(7)， 阀套压力填充孔(16)沿轴向分布一组以上，阀套压力填充孔(16)连通阀体阀套内 部流道(8),通过软管(22)与单向阀(13湘连，阀芯(2')进油腔(6)—端内部开设阀 芯内部流道(9);阀芯节流部位(25)沿周向开设阀芯压力填充孔(15)，相邻阀芯压力填充孔(15)轴线夹角相等，阀芯压力填充孔(15)的阀芯节流部位(25)—端相对 阀芯压力填充孔(15)的阀芯内部流道(9)一端轴向位置偏向出油腔(7)，阀芯压力 填充孔(15)沿轴向分布两组以上，阀芯压力填充孔(15)连通阀芯内部流道(9)，通 过软管(22)与单向阀(13)相连；外界低压油源(14)通过软管(22)与单向阀(13)相连。
6. 根据权利要求5所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于 所述的的阀芯(2')是全周开口、非全周开口的节流阀结构；阀芯轴肩(24)与阀芯 节流部位(25)之间为阶梯形过渡。
7. 根据权利要求5所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于 所述的相邻阀套压力填充孔(16)轴线夹角为5 10°，阀套压力填充孔(16辦线与 阀芯(2')轴线夹角为60 75°，阀套压力填充孔(16)轴线与阔套凸台(23)的内壁交 点与阀套凸台节流边缘(21)距离为0.2 0.5mm;阀芯(2')同一圆周上相邻阀芯压 力填充孔(15)轴线夹角为2 6°，阀芯压力填充孔(15)轴线与阀芯(2')轴线夹角为 30 45°，阀芯压力填充孔(15)轴线与阀芯(2，)外壁的交点与阀芯轴肩(24)距离为 0.2 0.5mm，轴向相邻阀芯压力填充孔(15)之间距离相等，为0.2 0.5mm;阀 芯，阀套压力填充孔(15、 16)直径均为0.3 0.5mm。
8. 根据权利要求5所述的一种压力自动填充式低噪节流阀，其特征在于 所述的油源(14)压力变化范围0.01 0.02Mpa，稳定精度士0.001Mpa;单向阀(13) 控制液体流动方向为低压油源(14)到阀芯，阀套压力填充孔(15、 16)，通油压力 0.008Mpa。
全文摘要
本发明公开了一种压力自动填充式低噪节流阀。一般节流阀工作时易在节流部位产生气穴，并附着在壁面上。本发明在壁面开设压力填充孔，通过单向阀与外界油源相连；气穴产生以后，其局部低压与外界油源之间形成填充动力，油液通过压力填充孔填充气穴空间，有效的消除了已有气穴，并改善局部低压，进而抑制了气穴再生。消除了气穴带来的噪声、振动和腐蚀等问题。本发明是全周开口、非全周开口节流阀结构，阀芯轴与阀芯节流部位之间为弧形、阶梯型过渡。利用气穴产生后，本身压力极低特点，与外界低压油源形成填充动力，自适应填充气穴空间，改善节流系统噪声振动及流量控制特性。填充液油流动方向单一，低压油源压力控制精度高，保证系统原有流动状态。
文档编号F15B13/00GK101324292SQ20081006319
公开日2008年12月17日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者新 付, 杜学文, 俊 邹, 亮 陆 申请人:浙江大学