球阀液压回路设计的制作方法

本发明涉及一种液压回路，尤其适用于矿山机械。

背景技术：

球阀问世于20世纪50年代，随着科学技术的飞速发展，生产工艺及产品结构的不断改进，在短短的40年时间里，已迅速发展成为一种主要的阀类。在西方工业发达的国家，球阀的使用正在逐年不断的上升。在我国，球阀被广泛的应用在石油炼制、长输管线、化工、造纸、制药、水利、电力、市政、钢铁等行业，在国民经济中占有举足轻重的地位。它具有旋转90度的动作，旋塞体为球体，有圆形通孔或通道通过其轴线。球阀在管路中主要用来做切断、分配和改变介质的流动方向。球阀最适宜做开关、切断阀使用，V型球阀。电动阀门除应注意管道参数外，尚应特别注意其使用的环境条件，由于电动阀门中的电动装置是一机电设备，其使用状态受其使用环境影响很大。

球阀通常与液压系统一同使用，球阀具有很低的流阻，并且在工作时即使无润滑剂也不会被卡住，故能可靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中，球阀在较大的压力和温度范围内，能实现完全密封，可实现快速启闭，某些结构的启闭时间仅为0.05~0.1s，以保证能用于试验台的自动化系统中，且在快速启闭阀门时，操作无冲击，其球形关闭件能在边界位置上自动定位；工作介质在双面上密封可靠，在全开和全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，因此高速通过阀门的介质不会引起密封面的侵蚀，球阀整体结构紧凑、重量轻，可以认为它是用于低温介质系统的最合理的阀门结构。

技术实现要素：

为了克服控制油缸长期处于带压工作状态造成的零件失效问题，发明了一种精巧的液压回路设计用于此球阀的控制上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：液压系统主要包括减压阀、液控单向阀、换向阀、测压点、控制油缸、蓄能器、节流阀以及单向阀等。控制油缸直接连接到滑套上，为打开关闭阀门提供动力，换向阀切换该阀门的打开关闭状态，减压阀和液控单向阀的组合实现了高压情况下打开关闭该阀门的过程，同时满足了低压情况下，保持阀门当前状态的要求，蓄能器和节流阀的组合实现了高压到低压切换过程中的时间控制。通过以上各部件相互作用，组合成为一个液压系统整体。

本发明的有益效果是，此液压控制回路很大程度地减少阀门控制油缸的高压工况，对延长阀门及其控制机构的寿命起到显著作用；通过对减压阀外控泄油口的控制实现减压阀控制压力的变化；通过蓄能器的蓄能作用，实现了换向一段时间内仍维持高压的效果；通过对节流阀的调整，可以实现对降压过程时间方面的控制；此液压系统具有鲜明的二级压力调整及延迟卸压等显著特点，可用于相关的有此需求的其他设备的设计中；此液压系统用于矿用机械时防止井涌、井喷等钻井事故的重要保障，提升工作时工作环境的安全性以及可靠性，在起下钻过程中关闭此阀门也能减少钻井液的漏失，可以在这个过程中提高经济效益，并减少浪费。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是阀门控制机构原理图。

图2是阀门打开之后的原理图（静态）。

图3是阀门关闭过程中的原理图。

图4是阀门打开过程中的原理图。

图1-4中1.减压阀，2. 液控单向阀，3.换向阀 ，4.测压点，5.控制油缸，6.蓄能器，7.节流阀，8.单向阀。

具体实施方式

如图1所示，液压系统主要包括减压阀1、液控单向阀2、换向阀3,测压点4、控制油缸5、蓄能器6、节流阀7和单向阀8；控制油缸5直接连接到滑套上，换向阀3切换该阀门的打开关闭状态，减压阀1和液控单向阀2的组合使用，蓄能器6和节流阀7的组合使用，以上结构使得此系统本身拥有二级压力调整及延迟卸压特点;调整节流阀7，以实现控制降压过程的时间;通过蓄能器蓄能作用，实现了一段时间内维持高压的效果。

如图2所示，在控制阀门打开状态下，阀门控制油缸始终处于伸出位置，此时减压阀1的设定压力为3 MPa，作用在此阀门装置的一套控制机构上，此套控制机构整体处于一种低压维持当前状态的稳定情况下，液控单向阀2、蓄能器6、节流阀7等在此正常钻井工况下不起作用。

阀门关闭后，油缸处于高压状态，该阀门的系列控制机构都处于承受13 MPa的高压和等效的作用力的状态，此阀门不能长期处于关闭状态。

如图3所示，换向电磁阀3的电磁铁通电，系统压力通过减压阀1减压到3 MPa后作用到此阀门的控制油缸上， 3 MPa的液压油同时经单向阀8和节流阀7也流向了蓄能器6和液控单向阀2，蓄能器的充气压力通常为6 MPa，3 MPa的压力作用在液控单向阀2上，关闭了减压阀1的外控泄油口，减压阀1将被动的提升二级压力回路的压力至最大值，在此高压情况下，推动阀门控制油缸5关闭该阀门，切断了泥浆通道。

如图4所示，打开该阀门时，电磁铁3断电复位后，利用蓄能器的蓄能保压作用，液控单向阀2仍然一直处于闭合状态，保持油缸的初始打开压力仍然为最大压力13 MPa左右;此阀门控制油缸行程结束后，一小段时间内蓄能器卸压结束，以预防快速卸压造成阀门控制油缸在减压阀1的初始压力下无法运行的情况。