一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法，包括阀体、固连在阀体一侧的介质仓、滑动连接在阀体内一侧的阀杆、滑动连接在阀体内另一侧的圆锥齿轮形阀芯、固连在介质仓内的圆锥齿轮形阀座、抵接在阀杆与圆锥齿轮形阀芯的弹簧和固连在阀体一侧的电磁铁，其中，圆锥齿轮形阀芯端头插入圆锥齿轮形阀座内，圆锥齿轮形阀芯所述端头为圆锥齿轮状，圆锥齿轮形阀座内开设有圆锥齿轮状槽，圆锥齿轮形阀芯所述端头与圆锥齿轮形阀座所述槽相互啮合，本发明专利技术具有方法简单、易操作，压力灵敏度较高，可以稳定的对粘性介质压力加载、卸载进行控制的优点。

A pressure loading and unloading device for viscous medium and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法
本专利技术涉及阀门
，尤其涉及一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法。
技术介绍
压力控制装置是一种能够提供压力环境的装置，在工程控制中，常以空气、液体作为工作介质，以气体或液体的压力作为被控制量，利用作用在阀芯上的液体或气体压力和弹簧力相互平衡的工作原理对压力进行控制。粘性介质压力成形技术是近年来发展起来的先进制造技术，已在航天、航空等前沿领域得到应用，粘性介质压力成形过程中，采用粘性介质作为传力介质，其物态为半固态、可流动、并且具有一定的粘度，成形过程中需要对粘性介质的工作压力进行加载和卸载，并将压力控制在合理的范围内。而粘性介质为半固态、可流动、并且具有一定的粘度，同时粘性介质工作压力大小影响其粘度的变化，其性质不同于气体、液体等工作介质，因此传统的以气体或液体为工作介质的压力控制装置不适合粘性介质压力的控制，现有的压力控制装置不能有效的对粘性介质进行压力控制，不能实现对粘性介质压力进行加载、卸载控制，必须探索适合于粘性介质压力加载、卸载的控制装置和控制方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术中的缺陷，提供了一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种粘性介质压力加载、卸载装置及其控制方法，包括阀体、固连在阀体一侧的介质仓、滑动连接在阀体内一侧的阀杆、滑动连接在阀体内另一侧的圆锥齿轮形阀芯、固连在介质仓内的圆锥齿轮形阀座、抵接在阀杆与圆锥齿轮形阀芯的弹簧和固连在阀体一侧的电磁铁，阀体一侧开设有流出口，介质仓一侧固连有粘性介质注入缸，粘性介质注入缸向介质仓内通入粘性介质，粘性介质通过圆锥齿轮形阀芯和圆锥齿轮形阀座流到流出口处，其中，圆锥齿轮形阀芯端头插入圆锥齿轮形阀座内，圆锥齿轮形阀芯所述端头为圆锥齿轮状，圆锥齿轮形阀座内开设有圆锥齿轮状槽，圆锥齿轮形阀芯所述端头与圆锥齿轮形阀座所述槽相互啮合。通过采用上述技术方案，相比较传统的球面状阀芯与阀座结构，圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座结构形式增大了阀芯和阀座的接触面积，阀芯开启时，使具有一定粘度、流动性较差的粘性介质在单位时间内与采用球面状阀芯与阀座结构的液体流量相近，能够较快地达到压力要求，易于控制粘性介质压力加载与卸载。其中，通过全齿高控制圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座接触面积，如果粘性介质粘度η增大，则全齿高h增大，圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座接触面积增加，开启式时粘性介质流量不会因粘度较大而降低；粘性介质粘度η减小，全齿高h减小，开启式时粘性介质流量不会因粘度较低而增加。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，圆锥齿轮形阀芯的全齿高尺寸随粘性介质的粘度增大而增大。通过采用上述技术方案，以根据不同粘性介质的物理性质进行选配，使装置具有较大范围的适用性。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，粘性介质的粘性介质分子量在10000～300000时，圆锥齿轮形阀芯的全齿高h1为4.0～4.5mm；粘性介质的粘性介质分子量在310000～500000时，圆锥齿轮形阀芯的全齿高h2为6.5～7.0mm；粘性介质的粘性介质分子量在510000～700000时，圆锥齿轮形阀芯的全齿高h3为7.7～8.2mm；粘性介质的粘性介质分子量在710000～900000时，圆锥齿轮形阀芯的全齿高h4为8.8～9.5mm。通过采用上述技术方案，可使装置能适配10000～900000的大范围粘性介质，使装置具有极高的适配性和实用性。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，圆锥齿轮形阀芯圆锥齿轮形端头的母线为具有一定曲率的圆弧曲线，圆锥齿轮形阀座与圆锥齿轮形阀芯啮合的密封面的母线为直线，以使圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座密封面啮合时相切于一条线。通过采用上述技术方案，避免面-面接触状态下阀芯开启后再次闭合时粘附在接触面上的粘性介质阻碍圆锥齿轮形阀芯闭合。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，圆锥齿轮形阀芯套接在阀杆一端外，圆锥齿轮形阀芯与阀杆滑动连接。通过采用上述技术方案，以稳定圆锥齿轮形阀芯的滑动方向，且能保证圆锥齿轮阀芯与阀杆稳定连接，进而可使弹簧施力或受力方向稳定。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，电磁铁与阀杆另一端抵接。通过采用上述技术方案，可通过电磁铁控制阀杆运动，使装置更趋智能化，减少人为操作。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，阀体与圆锥齿轮形阀芯的抵接端面内固连有密封圈，密封圈与圆锥齿轮形阀芯过盈配合。通过采用上述技术方案，提高装置的密封性，避免粘性介质流到阀杆处。本专利技术还提供一种粘性介质压力加载控制方法，包括以下步骤：Ⅰ：利用电磁铁控制阀杆运动使弹簧压缩，弹簧产生的力使圆锥齿轮形阀芯处于闭合位；Ⅱ：利用粘性介质注入缸向介质仓注入粘性介质；Ⅲ：当粘性介质压力达到设定的压力值时，粘性介质注入缸停止注入；Ⅳ：如果粘性介质压力超过设定压力值时则开始卸载工作，同时停止注入粘性介质，当粘性介质压力小于弹簧的开启力时，则圆锥齿轮形阀芯回到闭合位，在此过程中实现粘性介质的加载控制。通过采用上述技术方案，可使装置实现加载的动态平衡，保障粘性介质的压力能稳定在设定的范围之内，提高装置的实用性和安全性。本专利技术还提供一种粘性介质压力卸载控制方法，包括以下步骤：Ⅰ：利用电磁铁控制阀杆运动使弹簧压缩，弹簧产生的力作用在圆锥齿轮形阀芯上，在初始状态时使圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座紧密啮合，此时圆锥齿轮形阀芯处于闭合位；Ⅱ：介质仓与粘性介质工作区域相连通，粘性介质在工作区域被压缩并向圆锥齿轮形阀芯方向流动，同时产生一定的压力作用在圆锥齿轮形阀芯端面，粘性介质压力大于弹簧的开启力时圆锥齿轮形阀芯与圆锥齿轮形阀座分离形成一定间隙，处于开启位；Ⅲ：为实现压力控制，粘度不同时粘性介质所需要的圆锥齿轮形阀芯开启间隙不同，相同分子量的粘性介质在工作压力较小时，其粘度较低，流动速率较快，需要较小的圆锥齿轮形阀芯开启间隙，需要较大的弹簧开启力；粘性介质工作压力较大时，其粘度较高，流动速率较慢，需要较大的圆锥齿轮形阀芯开启间隙，需要较小的弹簧开启力；利用电磁铁不同电流大小控制阀杆压缩弹簧的量即可控制圆锥齿轮形阀芯的开启间隙，进而控制粘性介质工作压力；Ⅳ：圆锥齿轮形阀芯开启后粘性介质从开启间隙中流入阀体，然后从流出口排出，当粘性介质作用在圆锥齿轮形阀芯的压力小于弹簧的开启力时，圆锥齿轮形阀芯重新回到闭合位，在此过程中完成粘性介质卸载。通过采用上述技术方案，根据粘性介质的压力，动态地调节圆锥齿轮形阀芯的开启间隙，使粘性介质的卸载能够在较为平顺的状态下进行，不仅能使粘性介质顺利卸载，还可避免压力瞬时变化大而造成装置爆裂的问题，提高安全性。作为对本专利技术的进一步说明，优选地，粘性介质工作压力控制范围为0～180MPa。通过采用上述技术方案，相比现有的调节阀门，该装置不仅能实现对粘性介质压力的加载和卸载，还具有更大的控制范围，其实用性也更高。实施本专利技术的，具有以下有益效果：本专利技术为粘性介质类半固态、可流动、具有一定粘度的介质提供一种压力加载、卸载控制方法，该方法简单、易操作，控制稳定性较好，压力灵敏度较高，可以稳定的对粘性介质压力加载、卸载进行控制。附图说明图1为本专利技术的进行粘性介质压力卸载控制过程初始时圆锥齿轮形阀芯闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，包括阀体(1)、固连在阀体(1)一侧的介质仓(2)、滑动连接在阀体(1)内一侧的阀杆(3)、滑动连接在阀体(1)内另一侧的圆锥齿轮形阀芯(4)、固连在介质仓(2)内的圆锥齿轮形阀座(5)、抵接在阀杆(3)与圆锥齿轮形阀芯(4)的弹簧(6)和固连在阀体(1)一侧的电磁铁(7)，阀体(1)一侧开设有流出口(12)，介质仓(2)一侧固连有粘性介质注入缸(21)，粘性介质注入缸(21)向介质仓(2)内通入粘性介质(8)，粘性介质(8)通过圆锥齿轮形阀芯(4)和圆锥齿轮形阀座(5)流到流出口(12)处，其中，圆锥齿轮形阀芯(4)端头插入圆锥齿轮形阀座(5)内，圆锥齿轮形阀芯(4)所述端头为圆锥齿轮状，圆锥齿轮形阀座(5)内开设有圆锥齿轮状槽，圆锥齿轮形阀芯(4)所述端头与圆锥齿轮形阀座(5)所述槽相互啮合。

【技术特征摘要】
1.一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，包括阀体(1)、固连在阀体(1)一侧的介质仓(2)、滑动连接在阀体(1)内一侧的阀杆(3)、滑动连接在阀体(1)内另一侧的圆锥齿轮形阀芯(4)、固连在介质仓(2)内的圆锥齿轮形阀座(5)、抵接在阀杆(3)与圆锥齿轮形阀芯(4)的弹簧(6)和固连在阀体(1)一侧的电磁铁(7)，阀体(1)一侧开设有流出口(12)，介质仓(2)一侧固连有粘性介质注入缸(21)，粘性介质注入缸(21)向介质仓(2)内通入粘性介质(8)，粘性介质(8)通过圆锥齿轮形阀芯(4)和圆锥齿轮形阀座(5)流到流出口(12)处，其中，圆锥齿轮形阀芯(4)端头插入圆锥齿轮形阀座(5)内，圆锥齿轮形阀芯(4)所述端头为圆锥齿轮状，圆锥齿轮形阀座(5)内开设有圆锥齿轮状槽，圆锥齿轮形阀芯(4)所述端头与圆锥齿轮形阀座(5)所述槽相互啮合。2.根据权利要求1所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，圆锥齿轮形阀芯(4)的全齿高尺寸随粘性介质(8)的粘度增大而增大。3.根据权利要求2所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，粘性介质(8)的粘性介质分子量在10000～300000时，圆锥齿轮形阀芯(4)的全齿高h1为4.0～4.5mm；粘性介质(8)的粘性介质分子量在310000～500000时，圆锥齿轮形阀芯(4)的全齿高h2为6.5～7.0mm；粘性介质(8)的粘性介质分子量在510000～700000时，圆锥齿轮形阀芯(4)的全齿高h3为7.7～8.2mm；粘性介质(8)的粘性介质分子量在710000～900000时，圆锥齿轮形阀芯(4)的全齿高h4为8.8～9.5mm。4.根据权利要求3所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，圆锥齿轮形阀芯(4)圆锥齿轮形端头的母线为具有一定曲率的圆弧曲线，圆锥齿轮形阀座(5)与圆锥齿轮形阀芯(4)啮合的密封面的母线为直线，以使圆锥齿轮形阀芯(4)与圆锥齿轮形阀座(5)密封面啮合时相切于一条线。5.根据权利要求1所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，圆锥齿轮形阀芯(4)套接在阀杆(3)一端外，圆锥齿轮形阀芯(4)与阀杆(3)滑动连接。6.根据权利要求5所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，电磁铁(7)与阀杆(3)另一端抵接。7.根据权利要求5所述的一种粘性介质压力加载、卸载装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王忠金，冯业坤，杨继平，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23