新型双向管路防爆阀在液压系统失压保护中的应用

　　引言

　　防爆阀是一种超流量的自动保护装置，其基本原理是当管路中流量超过一定值时，由液流造成的阀芯轴向力使其自动切断油路，是将流量讯号转化为压差信号，压差克服弹簧力推动阀芯运动，切断油路^[1]。防爆阀的运用可有效防止液压系统中管路破裂、管接头拔脱、液压锁失灵等意外情况的发生，具有结构简单、反应迅速、使用方便、安全可靠等特点，现已在许多液压系统中得到广泛的运用。

　　1 单向管路防爆阀结构工作原理

　　由于受压管路或管接头破裂，则会使液压系统失去背压，此时，带载的液压执行机构将不受控地加速下落。使用单向管路防爆阀能防止液压执行机构这类失控运动的发生。单向管路防爆阀的结构简图和图形符号如图1 所示。

　　此类防爆阀是一种平板阀，在自然状态下，阀板在弹簧力的作用下离开阀座，维持一定的阀口开度。当液流从B 流向F 时，由于流动阻力，阀口存在压力差，因而在阀板两端有一个与流动方向相同的压差作用力。在正常工作状态下，此力不超过弹簧力，阀口是开启的，液压油可以正常流通。如果F 侧的管路出现破裂时，B 到F 的流量会急剧增加，当通过阻尼孔的流动阻力超过弹簧力时，阀芯会立刻关闭，负载能够停留在管路破裂瞬间的位置上，直到F 端恢复正常压力后，防爆阀恢复开启^[2]。

　　需要注意的是，此类防爆阀在使用时必须直接安装在要保护液压执行机构的压力油进口处。如果安装在管路中间，防爆阀与执行元件之间的管路出现破裂就起不到保护作用。这样就要求在设计液压执行机构时需要给防爆阀预留足够的安装空间。

　　2 新型双向管路防爆阀的工作原理和典型应用

　　2. 1 工作原理

　　新型双向管路防爆阀可以有效地防止超越负载因管道意外破裂而引起执行机构的加速下落。双向管路防爆阀结构简图和图形符号如图2 所示。

　　双向管路防爆阀为滑阀式，靠阀芯与阀座的间隙密封。自然状态下，阀芯在两侧对中弹簧力的作用下，阀口开启。当液流从A 流向B 时，由于流动阻力，经过阀口后液流压力由p₁降为p₂，阀芯受到与流动方向相同的压差作用力，正常工作状态下，压差作用不超过弹簧力，阀口开启，即:

　　其中: p₁、p₂为防爆阀的进出口压力; F 为弹簧力，F =KΔX，K 为弹簧刚度; A 为阀芯有效作用面积。

　　当B 侧管路发生破裂时，由A 到B 的流量急剧增加造成的压差能够克服弹簧力，推动阀芯向左运动，迅速关闭阀口，即: Δp = p₁- p₂> F / A。防爆阀能够立即切断油源与失压负载，而使其他负载不受影响。