超高压卸压阀的制作方法

本发明属于液压技术领域，涉及一种主要应用于工作在100MPa以上超高压设备上的超高压卸压阀。

背景技术：

超高压技术广泛应用于等静压处理、超高压射流、食品超高压处理、深海压力试验等行业。但由于受到材料科学、密封技术等科技水平的限制，用于食品超高压处理和大容积等静压设备等需频繁升降压设备的疲劳寿命阻碍着超高压技术在这些行业的进一步应用和产业化进程。其中，超高压卸压阀的寿命是最难解决的关键问题。

超高压技术在航天航空复合材料、陶瓷、高强度工程塑料、超硬材料制造、化学工业、石油化工、加工技术、等静压处理、超高静压挤压、粉末冶金、金属成形以及地球物理、地质理学研究等领域、特种材料等研究领域被广泛应用。可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。在这些领域中要求压力容器内的压力按工艺要求实现平滑曲线方式缓慢卸压,避免大压降现象导致产品形成内应力。在超高压系统中,超高压卸压阀对系统的卸压速度和精度有很大的影响。在超高压系统卸压速度控制中,超高压卸压阀起着关键性作用。超高压技术是指利用大于100MPa的压力处理材料，使其达到人们所需要的目的的一门新技术。超高压卸压阀在系统中的作用是控制卸压，是超高压系统少有的几个活动最频繁的部件之一，其性能直接影响系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。超高压阀的主要失效原因为，气蚀和冲蚀磨损，而影响气蚀和冲蚀的因素很多，主要有材料的力学性能、流体力学因素和环境影响。为达到启闭或调节的目的，启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕其自身的轴线旋转。一般超高压卸荷阀工作时，阀瓣在介质压力作用下受到一个向上的推力，系统中压力越高所受到向上的推力越大，密封面的比压就越低。并且阀门在关闭的瞬间受到控制压力的作用，对阀座产生很大的冲击力，易损坏密封面而降低阀门的使用寿命。从力学上分析，因为锥形阀是悬臂梁，在高压高速流体的冲击下，在高频振动下容易产生振动和疲劳断裂。超高压卸压阀是超高压设备加压工作完毕后释放超高压，使其工作介质降到常压的部分。由于超高压卸压阀卸压时前后压差非常大，特别是当卸压阀打开的初始瞬间，压差处于最大，流速非常高，冲击力很大，容易引起阀芯冲蚀，加上摩擦发热引起阀芯温度升高导致硬度降低，因此阀芯会很快被冲坏，失去密封功能。超高压卸压阀在设备中的作用是控制卸压，不仅要求运动灵活、密封性好，而且要求耐高压、耐热、耐冲击、耐磨损等，其性能直接影响系统工作的可靠性、安全性、工作效率和使用寿命。超高压卸压阀的主要失效形式是阀芯的变形、断裂、碎裂、密封面出现沟槽、凹坑,密封环及其附近烧伤。为提高超高压卸压阀的寿命，现有技术主要采取的措施主要有；1.阀芯选择抗磨和红硬性好的材料。2.对超高压阀使用的材料，进行适当的热处理和表面硬化处理方法提高起抗挤压和耐冲蚀性能。3.超高压卸压阀采用特殊结构。如：采用自紧式密封结构。采用以上措施，寿命可延长到几百次。现有技术采取的措施主要针对超高压卸压阀的阀芯和阀座，虽然可以部分地解决上述缺陷，但在结构上仍然存在两个不足之处，一是超高压的释放在阀芯与阀座之间，会产生大量的热，使超高压卸压阀阀芯与阀座温度升高。温度越高，超高压卸压阀的阀芯与阀座寿命越短；二是超高压卸压阀的阀芯与阀座承受介质的高速冲刷，导致其失效，失去密封能力。决定超高压卸压阀的寿命的阀芯和阀座的两个关键因素：1.流体高速冲蚀阀芯和阀座；2.流体高速流径阀芯和阀座是摩擦发热引起温度升高，导致阀芯和阀座硬度降低。

技术实现要素：

本发明的目的针对现有技术中的不足之处，提供一种能够避免超高压卸压过程中阀芯高速冲蚀和温度过高，可显著提高其寿命的超高压卸压阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超高压卸压阀，包括：装配在卸压阀右端阀体4孔中的缸体10，设置在缸体10孔中的活塞9，在活塞9左端内置弹簧8，活塞推动阀芯7，阀芯7通过内套6环槽顶在阀座5锥孔上，对接进口接头3中心节流孔，其特征在于：进口接头3的大端制螺纹孔，小端台阶轴制有通向阀体4阀腔的圆锥腔节流孔，该圆锥腔节流孔连通阀座5中心孔，正对阀芯7的顶尖；在上述进口接头3的大端制螺纹孔螺接有紧固螺母2，一个长度范围设定在几十毫米或者更长的节流管1通过所述进口接头3小端台阶轴的通径孔连通上述圆锥腔节流孔的小端；卸压时，流体在节流管1的阻尼作用下逐渐释放压力，将产生的热量传递到节流管，通过节流管散热。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

避免了阀芯温度的过高和高速冲蚀，可显著提高超高压卸压阀寿命。本发明在超高压卸压阀前端设置长度为几十毫米或者更长小孔的节流管。卸压时，流体经过节流管，由于阻尼作用，压力逐渐释放，超高压卸压产生大量的热量通过很长节流管温度升高而散热，同时阀座5通径加大及活塞9行程增长加大了超高压卸压阀的开度，使流体介质通过超高压卸压阀阀芯和阀座的速度不至于太快，减弱对超高压卸压阀阀芯和阀座冲刷而提高其使用寿命，改变了超高压卸压阀阀芯和阀座经受流体的超高速和大的冲击作用力的状况。节流管长度可设计很长，压力的释放主要在节流管阶段完成，流体的冲蚀损坏和压力的释放产生的热量在节流管部分，温度升高分散在节流管长度上，避免阀芯温度过高。使超高压卸压阀的阀芯和阀座主要完成开关功能，冲蚀很小，不容易造成超高压卸压阀的密封失效。避免了阀芯和阀座之间既起开关作用，又主要起压力释放作用的状况，从而解决了传统超高压卸压阀阀芯和阀座容易产生冲蚀损坏导致密封失效，设备不能正常工作问题。即便是超高压卸压阀的节流管冲蚀损坏，只要不严重到爆破失效的状况，设备仍然能正常工作，可显著提高超高压卸压阀寿命，解决了超高压卸压阀寿命较低的问题，提高了超高压设备的可靠性，克服了卸压阀寿命短，制约超高压设备产业化的“瓶颈”问题。

附图说明

图1是本发明超高压卸压阀结构的示意图。

图2是另一种节流管方式实施例示意图。

图中：1节流管、2紧固螺母、3进口接头、4阀体、5阀座、6内套、7阀芯、8弹簧、9活塞、10缸体、11.密封圈、12内套组合密封、13阀芯组合密封、14密封垫、15螺套，16芯轴，A超高压流体进口、B流体卸压出口、C控制油口。

具体实施方式

在图1所示的超高压卸压阀实施例中，紧固螺母2前置内孔螺接螺套15，带动节流管1圆锥头体通过进口接头3的大端制螺纹孔，通过进口接头3小端台阶轴的通孔连通圆锥腔节流孔的小端；在进口接头与阀体4之间垫有密封垫14，进口接头3小端台阶轴将密封垫14固定在阀体4上。在阀体右端孔中装配有缸体10，在缸体10圆孔中设有活塞9。为了密封缸体10内孔，活塞9外圆上设有装配密封圈11的环槽。活塞9左端制有装配弹簧8的孔，活塞9顶住阀芯7，通过装配在活塞9左端弹簧孔槽的内置弹簧8推动活塞9，使活塞有向右移动的力。阀芯7装在内套6内，阀芯7通过内套6环槽顶在阀座5的锥孔里，内套6左端制有装配阀座5孔。装在缸体10里的活塞9推动阀芯7的顶尖压住阀座5的锥孔，形成锥面密封，同时内套6内孔装配有阀芯组合密封13，密封阀芯7的外径。在内套6外圆的环槽内装配有内套组合密封12密封内套6的外径。

当需要卸压阀开启时，活塞9右端的控制油经过控制油口C回油箱，活塞9在弹簧8的作用下向右移动，高压油经超高压流体进口A推开阀芯7，通过内套6的环形槽，径向流出阀体4的流体卸压出口B，卸压阀开启。超高压流体经过节流管1时，由于阻尼作用，压力逐渐进行释放。同时阀座5通径加大及活塞9行程增长加大了超高压卸压阀的开度。流体通过阀座5与阀芯7之间的密封面时压力和流速显著减低，冲蚀减弱。流体流经阀芯和阀座摩擦发热引起温度升高显著减低，阀芯和阀座硬度变化不大。阀芯和阀座之间主要起开关作用，解决了决定超高压卸压阀的寿命的阀芯和阀座的两个关键因素，延长了超高压卸压阀寿命。

图1中节流管是中心小孔节流。也可采用其它方式。如图2是另一种节流管方式。节流管1孔中设置加工有微小螺旋沟槽的芯轴16，超高压卸压时，流体经过芯轴16的螺旋沟槽，实现效果更佳的压力释放和散热。芯轴16同心装配在节流管1孔中，节流管1通过紧固螺母2内置螺套15，将节流管锥尖埋入在进口接头3内孔中，紧固螺母2螺接在进口接头3螺纹孔内。这样可以避免现有技术悬臂梁锥形阀，在高压高速流体的冲击下，在高频振动下容易产生振动和疲劳断裂的缺陷。由于锥形阀头前端紧贴螺套15，芯轴16振动很小或很难发生振动，密封面不易受损，提高了阀门使用寿命。