超高壓卸壓閥的制作方法

本發明屬于液壓技術領域，涉及一種主要應用于工作在100MPa以上超高壓設備上的超高壓卸壓閥。

背景技術：

超高壓技術廣泛應用于等靜壓處理、超高壓射流、食品超高壓處理、深海壓力試驗等行業。但由于受到材料科學、密封技術等科技水平的限制，用于食品超高壓處理和大容積等靜壓設備等需頻繁升降壓設備的疲勞壽命阻礙著超高壓技術在這些行業的進一步應用和產業化進程。其中，超高壓卸壓閥的壽命是最難解決的關鍵問題。

超高壓技術在航天航空復合材料、陶瓷、高強度工程塑料、超硬材料制造、化學工業、石油化工、加工技術、等靜壓處理、超高靜壓擠壓、粉末冶金、金屬成形以及地球物理、地質理學研究等領域、特種材料等研究領域被廣泛應用。可用于控制空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質、泥漿、油品、液態金屬和放射性介質等各種類型流體的流動。在這些領域中要求壓力容器內的壓力按工藝要求實現平滑曲線方式緩慢卸壓,避免大壓降現象導致產品形成內應力。在超高壓系統中,超高壓卸壓閥對系統的卸壓速度和精度有很大的影響。在超高壓系統卸壓速度控制中,超高壓卸壓閥起著關鍵性作用。超高壓技術是指利用大于100MPa的壓力處理材料，使其達到人們所需要的目的的一門新技術。超高壓卸壓閥在系統中的作用是控制卸壓，是超高壓系統少有的幾個活動最頻繁的部件之一，其性能直接影響系統工作的可靠性、安全性、工作效率和使用壽命。超高壓閥的主要失效原因為，氣蝕和沖蝕磨損，而影響氣蝕和沖蝕的因素很多，主要有材料的力學性能、流體力學因素和環境影響。為達到啟閉或調節的目的，啟閉件是一個圓盤形的閥板，在閥體內繞其自身的軸線旋轉。一般超高壓卸荷閥工作時，閥瓣在介質壓力作用下受到一個向上的推力，系統中壓力越高所受到向上的推力越大，密封面的比壓就越低。并且閥門在關閉的瞬間受到控制壓力的作用，對閥座產生很大的沖擊力，易損壞密封面而降低閥門的使用壽命。從力學上分析，因為錐形閥是懸臂梁，在高壓高速流體的沖擊下，在高頻振動下容易產生振動和疲勞斷裂。超高壓卸壓閥是超高壓設備加壓工作完畢后釋放超高壓，使其工作介質降到常壓的部分。由于超高壓卸壓閥卸壓時前后壓差非常大，特別是當卸壓閥打開的初始瞬間，壓差處于最大，流速非常高，沖擊力很大，容易引起閥芯沖蝕，加上摩擦發熱引起閥芯溫度升高導致硬度降低，因此閥芯會很快被沖壞，失去密封功能。超高壓卸壓閥在設備中的作用是控制卸壓，不僅要求運動靈活、密封性好，而且要求耐高壓、耐熱、耐沖擊、耐磨損等，其性能直接影響系統工作的可靠性、安全性、工作效率和使用壽命。超高壓卸壓閥的主要失效形式是閥芯的變形、斷裂、碎裂、密封面出現溝槽、凹坑,密封環及其附近燒傷。為提高超高壓卸壓閥的壽命，現有技術主要采取的措施主要有；1.閥芯選擇抗磨和紅硬性好的材料。2.對超高壓閥使用的材料，進行適當的熱處理和表面硬化處理方法提高起抗擠壓和耐沖蝕性能。3.超高壓卸壓閥采用特殊結構。如：采用自緊式密封結構。采用以上措施，壽命可延長到幾百次。現有技術采取的措施主要針對超高壓卸壓閥的閥芯和閥座，雖然可以部分地解決上述缺陷，但在結構上仍然存在兩個不足之處，一是超高壓的釋放在閥芯與閥座之間，會產生大量的熱，使超高壓卸壓閥閥芯與閥座溫度升高。溫度越高，超高壓卸壓閥的閥芯與閥座壽命越短；二是超高壓卸壓閥的閥芯與閥座承受介質的高速沖刷，導致其失效，失去密封能力。決定超高壓卸壓閥的壽命的閥芯和閥座的兩個關鍵因素：1.流體高速沖蝕閥芯和閥座；2.流體高速流徑閥芯和閥座是摩擦發熱引起溫度升高，導致閥芯和閥座硬度降低。

技術實現要素：

本發明的目的針對現有技術中的不足之處，提供一種能夠避免超高壓卸壓過程中閥芯高速沖蝕和溫度過高，可顯著提高其壽命的超高壓卸壓閥。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種超高壓卸壓閥，包括：裝配在卸壓閥右端閥體4孔中的缸體10，設置在缸體10孔中的活塞9，在活塞9左端內置彈簧8，活塞推動閥芯7，閥芯7通過內套6環槽頂在閥座5錐孔上，對接進口接頭3中心節流孔，其特征在于：進口接頭3的大端制螺紋孔，小端臺階軸制有通向閥體4閥腔的圓錐腔節流孔，該圓錐腔節流孔連通閥座5中心孔，正對閥芯7的頂尖；在上述進口接頭3的大端制螺紋孔螺接有緊固螺母2，一個長度范圍設定在幾十毫米或者更長的節流管1通過所述進口接頭3小端臺階軸的通徑孔連通上述圓錐腔節流孔的小端；卸壓時，流體在節流管1的阻尼作用下逐漸釋放壓力，將產生的熱量傳遞到節流管，通過節流管散熱。

本發明相比于現有技術具有如下有益效果。

避免了閥芯溫度的過高和高速沖蝕，可顯著提高超高壓卸壓閥壽命。本發明在超高壓卸壓閥前端設置長度為幾十毫米或者更長小孔的節流管。卸壓時，流體經過節流管，由于阻尼作用，壓力逐漸釋放，超高壓卸壓產生大量的熱量通過很長節流管溫度升高而散熱，同時閥座5通徑加大及活塞9行程增長加大了超高壓卸壓閥的開度，使流體介質通過超高壓卸壓閥閥芯和閥座的速度不至于太快，減弱對超高壓卸壓閥閥芯和閥座沖刷而提高其使用壽命，改變了超高壓卸壓閥閥芯和閥座經受流體的超高速和大的沖擊作用力的狀況。節流管長度可設計很長，壓力的釋放主要在節流管階段完成，流體的沖蝕損壞和壓力的釋放產生的熱量在節流管部分，溫度升高分散在節流管長度上，避免閥芯溫度過高。使超高壓卸壓閥的閥芯和閥座主要完成開關功能，沖蝕很小，不容易造成超高壓卸壓閥的密封失效。避免了閥芯和閥座之間既起開關作用，又主要起壓力釋放作用的狀況，從而解決了傳統超高壓卸壓閥閥芯和閥座容易產生沖蝕損壞導致密封失效，設備不能正常工作問題。即便是超高壓卸壓閥的節流管沖蝕損壞，只要不嚴重到爆破失效的狀況，設備仍然能正常工作，可顯著提高超高壓卸壓閥壽命，解決了超高壓卸壓閥壽命較低的問題，提高了超高壓設備的可靠性，克服了卸壓閥壽命短，制約超高壓設備產業化的“瓶頸”問題。

附圖說明

圖1是本發明超高壓卸壓閥結構的示意圖。

圖2是另一種節流管方式實施例示意圖。

圖中：1節流管、2緊固螺母、3進口接頭、4閥體、5閥座、6內套、7閥芯、8彈簧、9活塞、10缸體、11.密封圈、12內套組合密封、13閥芯組合密封、14密封墊、15螺套，16芯軸，A超高壓流體進口、B流體卸壓出口、C控制油口。

具體實施方式

在圖1所示的超高壓卸壓閥實施例中，緊固螺母2前置內孔螺接螺套15，帶動節流管1圓錐頭體通過進口接頭3的大端制螺紋孔，通過進口接頭3小端臺階軸的通孔連通圓錐腔節流孔的小端；在進口接頭與閥體4之間墊有密封墊14，進口接頭3小端臺階軸將密封墊14固定在閥體4上。在閥體右端孔中裝配有缸體10，在缸體10圓孔中設有活塞9。為了密封缸體10內孔，活塞9外圓上設有裝配密封圈11的環槽。活塞9左端制有裝配彈簧8的孔，活塞9頂住閥芯7，通過裝配在活塞9左端彈簧孔槽的內置彈簧8推動活塞9，使活塞有向右移動的力。閥芯7裝在內套6內，閥芯7通過內套6環槽頂在閥座5的錐孔里，內套6左端制有裝配閥座5孔。裝在缸體10里的活塞9推動閥芯7的頂尖壓住閥座5的錐孔，形成錐面密封，同時內套6內孔裝配有閥芯組合密封13，密封閥芯7的外徑。在內套6外圓的環槽內裝配有內套組合密封12密封內套6的外徑。

當需要卸壓閥開啟時，活塞9右端的控制油經過控制油口C回油箱，活塞9在彈簧8的作用下向右移動，高壓油經超高壓流體進口A推開閥芯7，通過內套6的環形槽，徑向流出閥體4的流體卸壓出口B，卸壓閥開啟。超高壓流體經過節流管1時，由于阻尼作用，壓力逐漸進行釋放。同時閥座5通徑加大及活塞9行程增長加大了超高壓卸壓閥的開度。流體通過閥座5與閥芯7之間的密封面時壓力和流速顯著減低，沖蝕減弱。流體流經閥芯和閥座摩擦發熱引起溫度升高顯著減低，閥芯和閥座硬度變化不大。閥芯和閥座之間主要起開關作用，解決了決定超高壓卸壓閥的壽命的閥芯和閥座的兩個關鍵因素，延長了超高壓卸壓閥壽命。

圖1中節流管是中心小孔節流。也可采用其它方式。如圖2是另一種節流管方式。節流管1孔中設置加工有微小螺旋溝槽的芯軸16，超高壓卸壓時，流體經過芯軸16的螺旋溝槽，實現效果更佳的壓力釋放和散熱。芯軸16同心裝配在節流管1孔中，節流管1通過緊固螺母2內置螺套15，將節流管錐尖埋入在進口接頭3內孔中，緊固螺母2螺接在進口接頭3螺紋孔內。這樣可以避免現有技術懸臂梁錐形閥，在高壓高速流體的沖擊下，在高頻振動下容易產生振動和疲勞斷裂的缺陷。由于錐形閥頭前端緊貼螺套15，芯軸16振動很小或很難發生振動，密封面不易受損，提高了閥門使用壽命。