定值減壓閥液流閥的類型

1壓力控制閥的定義減壓閥通常是指限制出口壓力的閥。在一些教科書中指出,減壓閥有三大類:定值減壓閥、定差減壓閥、定比減壓閥。定差減壓閥,可以歸類于定壓差閥,又稱壓力補償閥,被廣泛應用于二通流量閥、三通流量閥及各種類型的負載敏感回路中,有很多類型,筆者將另文介紹分析。定比減壓閥用途很窄,做成螺紋插裝閥形式的很少見。因此,本文專注于定值減壓閥。有幾個國際知名液壓元件公司將此類閥稱為pressureregulator壓力調節閥,其實這樣稱呼并不精確。因為,壓力調節閥,顧名思義,是根據壓力調節的閥,那就既可以是出口壓力,也可以是進口壓力(溢流閥)。國際標準ISO5598《流體傳動系統及元件術語》(國標GB/T17446)定義,減壓閥是在進口壓力和流量變化時,維持出口壓力恒定的閥。在1985版中有兩個稱呼:pressureregulator和pressure-reducingvalve,而在2008版中限定,pressure-reducingvalve用于液壓,pressureregulator用于氣動。在該標準中還注明:應該保持進口壓力高于設定的出口壓力。其實,從本質上來說,減壓閥只是一個可以根據出口壓力改變液流通道,被動地限制出口壓力的裝置而已。1.1壓力缸擔保系統減壓閥可分為二通型與三通型。二通型,即單純減壓閥(reducingvalve),圖形符號如圖1a。P口是壓力油進口,K口是出口。在K口壓力超過設定值的時候,二通型只能關閉通道,不能防止K口壓力由于其他原因,例如,閥泄漏、液壓缸受到外來負載力、負載振動等,繼續上升。因為彈簧腔的壓力會影響設定值,因此都有單獨端口,通常直接接回油,所以,二通型減壓閥一般也有三個端口。三通型,又稱減壓溢流閥(reducing/relievingvalve),圖形符號如圖1b。P口是壓力油進口,T口接回油。在K口壓力上升超過設定值時,溢流功能起作用,開啟通道K→T,液壓油從T口流出。這時,T是出口。所以,為避免混淆起見,本文以下稱K口為限壓口。多數三通型減壓閥的彈簧腔端口與T口都直接相通(見圖1(c))。1.2該函數當K口壓力低于設定壓力時,減壓閥所能做的,只是把通道盡量開大,僅此而已。因此,如圖2所示,如果P口壓力p直到p1.3通過減壓閥的流量是間斷性在夾緊回路中常采用減壓閥(見圖3(a))。當夾緊缸的壓力p當p但是,由于減壓閥都是滑閥,總存在泄漏。因此,在主回路失壓(p同時,由于在該回路中,使用二通型減壓閥,夾緊缸中的壓力p圖4中的三通型減壓閥限制了松開液壓馬達制動器的最高壓力,使之不因為液壓馬達的工作壓力而超壓。圖5中,三通型減壓閥限制了后續部分回路的工作壓力。圖6中,三通型減壓閥V1限制了液壓缸無桿腔的工作壓力,二通減壓閥V2限制液壓馬達的工作壓力,二通減壓閥V3作為次級控制閥,進一步限制液壓馬達某一方向的工作壓力。雖然減壓閥是個常開閥,但是反向很容易關閉。如果需要其通流,可以把彈簧腔接到執行器另一側,如V1,或另接一個單向閥,如V3。在圖3和圖4的應用中,通過減壓閥的流量一般是間斷性地。而在圖6的應用中,通過減壓閥的流量就可能是持續性的,因為液壓馬達持續旋轉需要持續的流量供應。2第二通減壓閥構造一般如圖7所示。彈簧預緊力除閥芯端面面積之商,即彈簧預緊壓力,也即設定壓力p在K口壓力低于p當K口壓力超過p2.1穩定型減壓閥的穩態特性主要從以下三方面考察。1壓降時的流量壓差流量特性反映了通道全開時,不同流量流經減壓閥所引起的壓降。因為這時的流量是需要的,所以,通常希望壓降盡可能地低。一般是由閥的幾何尺寸決定的。因為是通道全開,固定不變,所以測試曲線通常是一拋物線,如一固定節流口(見圖8)。測試回路與測試過程可參見參考文獻[1]。22流量限制壓力特性增壓p理論流量-受限壓力特性反映了在通過不同流量時受限壓力p理論上,希望p這是因為,隨著通過的流量q增大,閥開口X必須增大,因此,調壓彈簧的壓縮量相應減少(參見圖7),從而,與之相平衡的p流量大到一定值圖10為某一產品樣本上提供的,比較接近真實情況的曲線。圖10中,曲線a的設定值較高。當通過流量大到一定值(約22L/min)時,受限壓力p曲線b的設定值較低,出現“全流量”的流量值也較大。這是因為,兩條曲線是在同一進口壓力p另外,由于閥芯與閥體間總有摩擦力,因此實測曲線會有滯回:流量上升時和流量下降時的曲線一般不重合,圖10中未表現出來(可參見圖15)。3口到t口的泄漏目前市場所見的減壓閥結構大多如圖7所示,因此,內泄漏就只會發生在P口與T口、P口與K口之間。從P口到T口的泄漏,只要相對泵的工作流量還很小,在一般情況下,不會帶來大問題。但從P口到K口的泄漏就不同。如果K口聯通的是一個液壓缸(例如圖3、4),在液壓缸已經走到底時,經過一段時間,這一內泄漏就會導致壓力進一步上升。原本期望的限壓功能就不能實現。這一泄漏量可以直接測試,也可以間接測試。a直接測試理論上,應該參照圖11的回路搭建,利用秒表和量杯,直接測試。但實際上不容易完成。因為,唯有當限壓口壓力pb間接測試如果把減壓閥反接(見圖12):泵源接K口,P口接油箱。只要溢流閥開啟壓力p2.2“全流量”的特性作為減壓閥,不管進口壓力、限壓口流量如何波動,希望受限壓力p考慮到減壓閥也有“全流量”效應。在“全流量”時,已不能正常控制p進口壓力波動和限壓口流量波動對p制成螺紋插裝式的二通型減壓閥種類不多,市場上常見的僅有直動型、先導型、氣控比例型和電比例型這幾種,詳見參考文獻[1]。3回油口型圖13所示為三通型減壓閥的結構。右半邊是處于減壓狀態,左半邊是處于溢流狀態。其結構與二通型很相似。只是閥體上回油口T的通流面積要大一些,因為這時,流過回油口的不僅是彈簧腔的油,而且也可能有從K口來的油。另外,閥芯上的軸向通流槽可能長一些,閥芯允許的行程要長一些:在封閉P口后,還可開啟T口。3.1溢流功能不太大三通型減壓閥一般也都有內泄漏,但只要是相對泵的工作流量不是太大,在一般情況下,不會帶來大問題。因為,從進口到限壓口的內泄漏,現在可以經由溢流功能流出,不會形成超壓。因此,三通型的穩態特性主要從以下兩方面考察。1p口到k口三通型的壓差流量特性只考察,液流從P口到K口,即減壓功能時。從K口到T口,即溢流功能時,就是下述的流量-受限壓力特性,所以不需重復測量。22流量限制壓力特性三通型減壓閥的流量-受限壓力特性必須要從兩方面考察:負開口區—(a)理論分析圖14所示為該特性的示意圖。在區域I中減壓功能起作用,在區域II中溢流功能起作用。一般都有一個負開口區——P口關閉后,T口不立刻開啟,因此,受限壓力p減小負開口量,就可以減小死區,但從P口到T口的內泄漏會相應增加。另外,因為液動力總是趨于使閥口關閉的方向(參見圖13),因此當壓力油從P口流向K口,即減壓功能時,液動力方向向上,降低p所以,液動力也會增加pb試驗曲線圖15為某三通型減壓閥的測試曲線,從該圖中可以看到滯回和溢流功能的全流量特性。3.2螺紋插裝式非專閥產品特性對比由于結構及閥芯慣量不同,不同類型的三通型減壓閥可能具有不同的動態特性。一般而言,直動型的動態響應特性較先導型的快。這是因為,先導型的要等到先導閥開啟,有一定先導液流,造成壓差,推動主閥芯后,才能關閉主通道,因此,超調會較大。另外,三通型,由于閥芯在關閉進油通道時容易有過沖,立刻又開啟了回油通道,因此,壓力振蕩較多。而二通型,則由于沒有回油通道,因此,幾乎沒有壓力振蕩。圖16為三個不同類型的三通型減壓閥的動態