CN107091356A - 一种泄压阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泄压阀，包括阀体，阀体上设有进油通道、泄压通道及布置在两通道之间的阀座，阀体中对应所述阀座移动装配有锥形阀芯，阀体上还设有用于驱动锥形阀芯移动以使得锥形阀芯在移动过程中与所述阀座配合形成不同阀口开度的驱动机构，进油通道上设有用于控制进油通道导通、断开的通断阀芯。在需要利用锥形阀芯的移动以进行泄压等级调整时，先利用通断阀芯断开进油通道，可形成短时间或瞬时的静态环境，有效减少了锥形阀芯在调整过程中受到的压力油冲击，便于实现对应的泄压调整，可有效保证泄压调整精度和调整效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种泄压阀。
背景技术
我国人造金刚石的合成设备为六面顶压机，该液压机压力使用高达100MPa以上，相应配备一套超高压液压系统。超高压液压系统主要作用为在液压机压制过程中提供高压液压油，并在金刚石合成过程中保持压力，合成结束后液压系统需要将压力卸荷到6MPa左右，至此完成一个工作周期。
在液压系统的卸荷过程中，泄压速度及泄压控制精度对金刚石的合成至关重要，泄压控制不当会造成严重的后果，比如放炮、裂锤以及影响人造金刚石的生产及稳定性。人造金刚石的合成工艺，特别是合成宝石级人造金刚石的泄压工艺，对泄压曲线的可控性、平稳性要求极高。油缸压力从100MPa泄压，降到10MPa范围内的泄压波动及泄压曲线偏差都要≤0.2MPa。目前，六面顶压机泄压系统采用的大多是三级泄压阀，现有三级卸压阀采用三级阀芯来控制卸压，使每一次卸压阀芯提供约30MPa范围内的泄压控制。不同的阀芯开度对应不同的液阻尼，但是，通过三级不同开度阀芯提供三种不同的液阻尼来控制泄压，无法保证泄压的精度，容易造成泄压波动。经过大量实验证明，一个液阻尼能够控制的泄压压力范围大约在5MPa以内。简单地说，一个阀芯固定的开度想要达到理想泄压控制精度，其对应的压力范围大约在5MPa左右。如果要求泄压阀满足大颗粒宝石级人造金刚石的泄压精度要求，则需要大约19级左右，这就势必造成泄压阀结构复杂，制造及调试、维修成本过高。
在授权公告号为CN202392124U的中国实用新型专利中公开了一种超高压卸压阀，包括阀体，阀体上设有液体介质进出口，阀体中设有锥面垫，锥面垫上设有用于连通液体介质进出口的流体通道，在阀体中移动装配有控制阀杆，控制阀杆具有与锥面垫上的流体通道的一端对应插配以形成锥阀密封的锥尖，控制阀杆由液压驱动力驱动向关闭流体通道的方向移动，在液压驱动力降低时，由经液体介质进口进入的液体介质顶开，这样一来，可通过控制液压驱动力的大小控制锥尖的开度大小，进而实现控制卸压。现有技术中，为简化驱动控制阀杆动作的机构，也有采用伺服电机来顶推阀杆动作的。当将上述卸压阀具体应用在六面顶压机上时存在诸多问题：六面顶压机配套的液压系统压力高至100MPa，当在较高压力情况下进行泄压调整时，由于液体介质压力直接作用在控制阀杆上，精确调整阻力较大，调整效果差，泄压波动较大，而且，在高压力的动态调整会影响卸压阀的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种泄压阀，以解决现有技术中的液体介质压力直接作用在控制阀杆上导致在较高压力情况下泄压精确调整阻力较大的技术问题。
为实现上述目的，本发明所提供的泄压阀的技术方案是：一种泄压阀，包括阀体，阀体上设有进油通道、泄压通道及布置在两通道之间的阀座，阀体中对应所述阀座移动装配有锥形阀芯，阀体上还设有用于驱动锥形阀芯移动以使得锥形阀芯在移动过程中与所述阀座配合形成不同阀口开度的驱动机构，所述进油通道上设有用于控制进油通道导通、断开的通断阀芯。
所述通断阀芯为往复移动装配在所述阀体中的滑动阀芯，滑动阀芯上具有封堵结构和连通结构，滑动阀芯在其移动行程上具有由封堵结构封堵断开进油通道的封堵工作位和由连通结构与进油通道连通以导通进油通道的导通工作位。
所述滑动阀芯上的连通结构为所述滑动阀芯外周面上的连通环槽。
所述滑动阀芯上的封堵结构为所述滑动阀芯上位于所述连通环槽旁侧的封堵外周面。
所述滑动阀芯密封移动装配在所述阀体上设有的滑动内腔中，滑动内腔包括沿滑动阀芯滑动方向位于所述滑动阀芯两侧的两移动控制腔。
所述阀体中沿所述锥形阀芯移动方向导向移动装配有阀杆，所述锥形阀芯位于所述阀杆相应端部，所述驱动机构包括伺服电机和阀芯顶杆，伺服电机通过丝杠螺母机构驱动所述阀芯顶杆沿所述锥形阀芯移动方向往复移动，所述阀芯顶杆具有用于顶推所述阀杆带着锥形阀芯朝向关闭相应阀口的方向移动的顶推端。
所述伺服电机通过连接法兰与所述阀体固定装配在一起，所述阀芯顶杆导向移动装配在所述连接法兰上。
本发明的有益效果是：本发明所提供的泄压阀中，在进油通道上设有用于控制进油通道导通、断开的通断阀芯，这样一来，在需要利用锥形阀芯的移动进行泄压等级调整时，先利用通断阀芯断开进油通道，可形成短时间或瞬时的静态环境，有效减少锥形阀芯在调整过程中受到的压力油冲击，便于实现对应的泄压调整，可有效保证泄压调整精度和调整效率。
附图说明
图1为本发明所提供的泄压阀的一种实施例的结构示意图；
图2为图1所示泄压阀的进油通道上设置滑动阀芯的结构示意图（滑动阀芯处于导通工作位）；
图3为图2所示滑动阀芯处于封堵工作位时的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明所提供的泄压阀的具体实施例，如图1至图3所示，该实施例中的泄压阀包括阀体7，阀体7上设有进油通道P、泄压通道T及布置在两通道之间的阀座，阀体7中密封移动装配有阀杆，阀杆上设有相应的阀杆密封圈5，阀杆的相应端部设有与阀座对应的锥形阀芯6，在阀杆带着锥形阀芯6往复移动过程中，使得锥形阀芯6可与对应阀座配合以形成不同阀口开度，对应不同的泄压等级要求。
阀体7上还设有用于驱动阀杆连同锥形阀芯往复移动的驱动机构，驱动机构具体包括伺服电机1，伺服电机1通过连接法兰2与阀体7固定装配在一起，连接法兰2通过紧固螺钉3与阀体7固定装配，连接法兰2上沿锥形阀芯移动方向导向移动装配有阀芯顶杆4，阀芯顶杆4由伺服电机1通过丝杠螺母机构驱动往复移动，并且，阀芯顶杆4具有用于顶推阀杆带着锥形阀芯朝向关闭相应阀口的方向移动的顶推端。
本实施例中，通过伺服电机1驱动阀芯顶杆4顶推阀杆带着锥形阀芯6向阀口开度减小的方向移动，当需要扩大阀口开度时，伺服电机1反向转动，通过丝杠螺母机构驱动阀芯顶杆4反向移动，锥形阀芯6则在油压和弹簧的作用下向着阀口开度增大的方向移动，实现阀口开度的调整，满足不同泄压等级要求。
如果仅依靠锥形阀芯的移动来实现泄压调整时，在液压压力较大时，调整阻力相对较大，往复调整带来的泄压波动较大，影响泄压调整精度及调整效率，为克服该问题，本实施例中，在进油通道P上设有用于进油通道导通、断开的通断阀芯，当需要进行泄压调整时，可由通断阀芯断开进油通道，可形成短时间或瞬时的静态环境，便于实现对应的泄压调整，可有效保证泄压调整精度和调整效率。
具体来说，在阀体7上对应进油通道的一直线段处设有滑动内腔，通断阀芯为滑动装配在滑动内腔中的滑动阀芯10，滑动内腔包括沿滑动阀芯10滑动方向位于滑动阀芯10两侧的两移动控制腔，两移动控制腔为左控制腔A和右控制腔B，通过向不同控制腔中充入液压油驱使滑动阀芯在滑动内腔中的往复左右移动。
滑动阀芯上具有封堵结构和连通结构，滑动阀芯在其移动行程上具有由封堵结构封堵断开进油通道的封堵工作位和由连通结构与进油通道连通以导通进油通道的导通工作位，此处的连通结构具体为滑动阀芯外周面上的连通环槽11，而封堵结构具体为滑动阀芯10上位于连通环槽11旁侧的封堵外周面。
使用时，在向左控制腔A中充入液压油时，滑动阀芯10向右侧移动至封堵工作位，滑动阀芯10上的封堵外周面封堵断开进油通道P。当向右控制腔B充入液压油时，滑动阀芯10向左移动至导通工作位，滑动阀芯10上的连通环槽11与进油通道P连通以导通进油通道。
本实施例所提供的泄压阀在进行泄压操作时，当需要在液压油压力较高的情况下进行泄压等级调整时，可先驱动滑动阀芯移动以断开进油通道，此时，可形成短时间或瞬时的静态环境，方便驱动机构控制锥形阀芯移动以实现对阀口开度的调节，便于实现相应的泄压调整，调整轻便，泄压调整精度好，效率高。
在调整完成后，驱动滑动阀芯移动至导通工作位，进油通道正常导通，液压油经进油通道经过阀座处的阀口后压力降低，最终经泄压通道T排出。
本实施例中，对应不同的压力范围调整相应的阀口开度，以满足相应的泄压速度要求。如本实施例中，一个阀口开度实际对应的泄压范围在5MPa以内，想要保证泄压精度，就需要随着压力下降，不断地调节阀口开度。
处于锥阀前一级的通断阀芯的作用在于通过阀芯通断进而控制油路通断，在设定的阀口开度下，通过控制通断频率也可调节泄压速度，而在要求泄压速度较快时，可仅通过不同压力端调节阀口开度来控制泄压精度，在大单晶合成中，需要泄压速度保持在0.1MPa/s及以下时，可以在控制阀口开度的前提下，控制通断阀芯的通断频率来保证泄压速度。
本实施例中，通断阀芯采用滑动阀芯，并利用位于滑动阀芯两侧的控制腔实现对滑动阀芯的移动控制，控制精确，操作方便。在其他实施例中，也可利用其他驱动结构控制滑动阀芯的往复移动，如电动推杆或活塞缸驱动结构。
本实施例中，滑动阀芯上的连通结构为连通环槽，在保证有效连通的基础上，方便加工。在其他实施例中，滑动阀芯上的连通结构也可为径向连通孔。
本实施例中，通断阀芯为滑动阀芯，控制方便。在其他实施例中，通断阀芯也可采用球阀，通过球阀上球形阀芯的转动控制进油通道的导通、断开。
本实施例中，锥形阀芯位于阀座的朝向泄压通道的一侧，这样一来，由阀芯顶杆顶推锥形阀芯朝向阀口开度减小的方向移动。在其他实施例中，锥形阀芯也可为与阀座的朝向进油通道的一侧，此时，可对应该锥形阀芯配置弹簧，弹簧向锥形阀芯施加迫使锥形阀芯朝向阀口开度减小的方向移动，而由阀芯顶杆向锥形阀芯施加破事锥形阀芯朝向阀口开度增大的方向移动。
Claims (7)
1.一种泄压阀，包括阀体，阀体上设有进油通道、泄压通道及布置在两通道之间的阀座，阀体中对应所述阀座移动装配有锥形阀芯，阀体上还设有用于驱动锥形阀芯移动以使得锥形阀芯在移动过程中与所述阀座配合形成不同阀口开度的驱动机构，其特征在于：所述进油通道上设有用于控制进油通道导通、断开的通断阀芯。
2.根据权利要求1所述的泄压阀，其特征在于：所述通断阀芯为往复移动装配在所述阀体中的滑动阀芯，滑动阀芯上具有封堵结构和连通结构，滑动阀芯在其移动行程上具有由封堵结构封堵断开进油通道的封堵工作位和由连通结构与进油通道连通以导通进油通道的导通工作位。
3.根据权利要求2所述的泄压阀，其特征在于：所述滑动阀芯上的连通结构为所述滑动阀芯外周面上的连通环槽。
4.根据权利要求3所述的泄压阀，其特征在于：所述滑动阀芯上的封堵结构为所述滑动阀芯上位于所述连通环槽旁侧的封堵外周面。
5.根据权利要求2所述的泄压阀，其特征在于：所述滑动阀芯密封移动装配在所述阀体上设有的滑动内腔中，滑动内腔包括沿滑动阀芯滑动方向位于所述滑动阀芯两侧的两移动控制腔。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的泄压阀，其特征在于：所述阀体中沿所述锥形阀芯移动方向导向移动装配有阀杆，所述锥形阀芯位于所述阀杆相应端部，所述驱动机构包括伺服电机和阀芯顶杆，伺服电机通过丝杠螺母机构驱动所述阀芯顶杆沿所述锥形阀芯移动方向往复移动，所述阀芯顶杆具有用于顶推所述阀杆带着锥形阀芯朝向关闭相应阀口的方向移动的顶推端。
7.根据权利要求6所述的泄压阀，其特征在于：所述伺服电机通过连接法兰与所述阀体固定装配在一起，所述阀芯顶杆导向移动装配在所述连接法兰上。
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