阀控偶合器主阀的阀口流场分析及结构改进

　　1 概述

　　大功率刮板输送机，特别是放顶煤开采后部输送机，运量大、载荷变化大且存在冲击，对驱动提出了更高的要求，如电机的无负载启动、平稳迅速地建立扭矩、刮板机卡链时的系统保护等。阀控液力偶合器可以对传动系统进行有效保护，实现可控启动，是目前大功率刮板输送机最佳的软启动装置。本文对阀控偶合器的电液阀组主阀阀口进行流场分析和结构优化，旨在提高阀控偶合器的整体性能。

　　2 阀控偶合器液压系统原理

　　福伊特公司 562DTPKWL2 阀控偶合器是专门为采矿业设计的，工作叶轮材料选用青铜，以纯水作为工作介质，最大输出功率可达 1 000 kW［1］。由电液阀为主体的控制系统和偶合器为主体的液力系统组成液压系统(图 1)。流量控制器 1 根据偶合器特性进行充排液量匹配，控制液压系统充液速度，二位二通电磁先导阀 3 控制充液主阀 2，主阀中有固定阻尼孔，当电磁阀 3 开启时，充液阀上下腔形成压力差，主阀在压力差的作用下打开，偶合器就进行充液。二位三通电磁先导阀 5 控制截止阀 4 和排液阀6 的通断，也是靠主阀上下腔之间形成压力差，推动主阀芯动作。截止阀主要为控制偶合器循环回路的通断，排液阀控制偶合器内液体的排出，正常工作时，在先导阀 5 的作用下这两个阀只有一个会打开。在排液阀和截止阀前部装有冷却器 8，冷却偶合器排出的液体，可以大大降低偶合器内液体的温度，减少水垢的产生和电液阀组的开启次数，减少阻塞的几率，降低电液阀的损伤，延长电磁阀的使用寿命，也降低偶合器换水的频率。液力偶合器 7 为液力传动机构，其内部装有压力传感器 12，监控偶合器腔体的充液量，作为电液阀组通断的控制信号。在液力偶合器出口装有监控水温的温度传感器，用作电液阀组通断的另一路信号。在偶合器输出轴上装有转速传感器 13，监控偶合器的运行速度。

　　3 阀控偶合器液压阀典型结构

　　偶合器在运行过程中会产生大量热量，因此要求电液阀组具有足够大的通流能力，保证偶合器的工作效率。这里选择系统流量为240 L/min，压力不超过 1. 6 MPa，属于低压大流量范围。目前常采用带有电磁先导阀的电液阀作为纯水介质的大流量阀，阀芯采用金属对橡胶的平面柔性密封，结构如图2 所示。阀芯为不锈钢材质，阀体为黄铜材质，阀芯上有阻尼孔。阻尼孔上腔和先导阀流道相通。阀芯动密封为组合密封圈，可有效保证密封效果。为满足偶合器流量要求，主阀进出口直径为 40 mm，阀口开度最大为 5 mm。

　　4 主阀阀口流场分析