一种差压式手动液压开关控制阀的设计

　　开关控制阀是液压系统中最常用的一种基本控制元件，用于导通或截断液流的通道，对开关阀的基本要求是结构简单、工作可靠、响应快、泄漏少。根据阀芯结构特点，目前使用的开关阀有多种不同结构，如球阀、闸阀、蝶阀、滑阀、锥阀等[2]。但从阀的控制原理上看，基本属于直动型，即通过外力直接驱动阀芯相对阀座产生位移，开启或关闭阀口。阀的开启或关闭需要克服阀芯与阀套间的摩擦力、作用在阀芯上的稳态和瞬态液动力等，而这些力与流体压力及流量相关，所以当操控力来源于人力或电磁铁时，就不宜用于高压、大流量系统的控制。针对这个问题，本文提出了一种新型差压式先导型开关阀。

　　1 阀的结构组成

　　如图1所示，差压式开关阀由先导阀和主阀两部分组成，手动控制力作用于先导阀，通过主阀实现液流的通断控制。主阀部分主要包括主阀芯1、密封环2、主阀弹簧3、主阀体13。先导阀主要包括先导阀体4、先导阀芯9、阀盖10、锁紧螺母6、压花把手7。主阀设计成平板阀结构，先导阀为锥阀结构，主阀芯1由主阀弹簧3压紧在主阀体13的阀座上，使用工程塑料密封环2实现主阀芯1和阀体孔之间的动密封，先导阀体4通过螺纹安装在主阀体13上，采用O型密封圈12实现它们之间的静密封，阀盖10也通过螺纹旋紧在主阀体13上，使用O型密封圈5实现密封，先导阀芯9通过螺纹旋入阀盖10后压在先导阀体4上，先导阀芯9和阀盖10之间采用O型密封圈11密封，锁紧螺母6可以固定先导阀芯9位置，压花把手7通过销8与先导阀芯9联接。主阀上腔b位于主阀芯1和先导阀体4之间，通孔a是主阀芯1上的径向通孔，阻尼孔c位于主阀芯1轴线上，连通通孔a和主阀上腔b，先导阀腔f位于先导阀体4和阀盖10之间，先导阀体4上通孔d连通了主阀上腔b和先导阀腔f，先导阀体4上盲孔e位于先导阀体轴线处，盲孔m则位于先导阀体径向，连通先导阀体4上盲孔e和主阀体13上凹形环槽h，凹形环槽h可以确保先导阀体4上的盲孔m和主阀体13上的盲孔n相通，主阀体13上的盲孔n用以连通阀的出口A，先导阀体4上的盲孔g还有一对称盲孔用于装配或拆卸时转动先导阀体用。

　　图1 差压式开关阀的结构

　　2 阀的工作原理

　　液压油由阀口P进入并通过主阀芯1上的通孔a及阻尼孔c进入主阀上腔b，然后通过先导阀体4上的通孔d进入先导阀腔f。常态时先导阀关闭，液压油充满先导阀腔后并不能形成流动。要打开阀时，转动压花把手7，使先导阀芯提升，先导阀口打开，这时液压油通过先导阀体4上盲孔e、m及主阀体13上的凹形环槽h和盲孔n流到阀的出口A处，这样就形成了一个先导阀回路，由于液压油在流过阻尼孔c时在主阀上下腔形成了压力差，只要主阀芯下腔所受液体作用力大于上腔液体作用力、弹簧力和摩擦阻力之和时，主阀就打开，主油路接通。要关闭开关阀时，旋转压花把手7，使先导阀关闭，这时先导阀水的流动中断，主阀上下腔没有压差，主阀在弹簧力的作用下关闭。主阀开启条件可以用下式表示：