中高压水压减压阀的研制

　　1 前言

　　水压传动技术是直接以不加任何添加剂的海水或淡水作为工作介质的液压传动技术,由于与环境友善、不燃、保证安全生产以及清洁卫生、与产品相容等多方面的优点,在诸如食品、饮料、医药、电子、包装等对环境污染敏感和冶金、热轧、铸造等高温明火场合以及煤矿井下等易燃易爆环境的应用具有突出的优点,而成为国际液压界和工程界普遍关注的热点。

　　水压技术的应用,需要研制出包括泵、控制阀和马达、缸等各种功能的元件作为平台。减压阀作为一种压力控制元件,其功能是将出口压力调节到低于进口压力,并在通过阀的流量或进口压力发生变化时,维持出口压力的基本稳定。目前国际上尚无关于能以海水作为工作介质的减压阀的文献资料[1]。美国的Elwood公司虽然生产减压阀,但只能以淡水作为工作介质[2]。国际上著名的水压元件公司Danfoss公司也没有减压阀产品供应市场。国内目前也没有关于水压减压阀的报道。

　　本文介绍了一种适用于以海水或淡水等低粘度流体作为工作介质的水压定值减压阀的工作原理、关键技术问题及其解决措施,并对该阀的静态特性进行了试验研究。该阀的设计指标为额定压力15 MPa,额定流量40L/min,出口压力10 ~14MPa,泄漏流量小于0. 2L/min。

　　2 工作原理

　　水压减压阀的结构原理如图1所示。该阀主要由主阀芯、阻尼器、主阀弹簧、先导阀座、先导阀芯及先导阀弹簧等组成。其工作原理同油压减压阀大体相似。

　　图2为水压减压阀的工作原理示意。主阀口和先导阀口均为可变的。在进口压力p1变化的情况下,阻尼器所产生的压力损失也相应产生变化,从而调节主阀的开口,维持出口压力p2相对稳定。在进口压力保持恒定的情况下,如果通过阀的流量产生变化,通过固定阻尼器和先导阀的调节用,出口压力p2也将维持基本稳定。

　　3 关键技术问题及对策

　　3. 1 结构型式选择

　　(1)先导阀结构型式

　　研制的水压减压阀采用了先导型的结构型式。对于减压阀来说,其出口有压力,因此,先导阀的泄漏口不能与出口直接相通。由于该阀可能应用在工作介质为有毒的低粘度液体的场合,因此对泄漏量有严格的要求。作为泄漏口的先导阀口,其结构型式也必须考虑这种特殊要求。在所研制的减压阀中,先导阀采用了锥阀的结构型式,在出口压力没有达到调定压力之前,可以完全密封,避免了泄漏。同时,这种锥阀在水压阀中还具有以下优点:

　　1)过流能力强;

　　2)结构简单,可以采用陶瓷做阀芯,从而耐气蚀和拉丝侵蚀,提高了阀的寿命;