专利摘要

一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门，属于阀门技术领域。本发明的结构包括进水口、阀体、节流口、阀芯、射流减阻结构、非光滑槽结构，阀芯上有射流减阻结构，阀芯正对进水口的一面开槽，阀芯的侧面非线性排布与槽相通的射流孔，阀体的内表面和阀芯的表面为非光滑槽结构，非光滑槽结构上分布式安装刚柔复合涂层。本发明可以降低冲蚀磨损，减轻空化气蚀，适用于各种溢流阀结构形式的液压控制元件的噪声控制，原理新颖，结构简单，降噪效果显著。

权利要求

1.一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门，其结构包括进水口、阀体、节流口、阀芯、射流减阻结构、非光滑槽结构，阀芯上有射流减阻结构，阀芯正对进水口的一面开槽，阀芯的侧面非线性排布与槽相通的射流孔，阀体的内表面和阀芯的表面为非光滑槽结构，非光滑槽结构上分布式安装刚柔复合涂层；通过最大限度的扰流方式达到改变压力分布，所述的刚柔复合涂层采用陶瓷涂层作为耐磨涂层，并采用等离子喷涂技术进行涂层制备，第一层采用刚性涂层；第二层采用柔性涂层，刚柔复合涂层总体硬度呈梯度式降低，形成刚柔混合结构；所述的非光滑槽结构为仿贝类生物非光滑槽表面，所述的射流减阻结构为仿墨鱼尾部射流减阻结构，在阀座上建立非线性排布的射流孔。

说明书

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门。

背景技术

液压系统的噪声和元件磨损在很大程度上与空化和气蚀有关。对于液压系统空化和气蚀的研究有助于降低噪声，延长元件寿命有较大的现实意义。流体介质压强降到某一临界值后，气体形成的小气泡将迅速膨胀，形成明显气泡，气泡随着液流进入高压区后将被急剧破坏或缩小，原来所占据的空间瞬间形成真空，四周液体高速冲向真空区域，产生局部液压冲击。发生液压冲击时，高速运动的液体质点的动能突然变成压力能和热能，这会对水液压元器件造成不同程度上的损坏。

影响水液压阀寿命的因素还有一个主要方面：高速液流对阀芯的冲蚀磨损。冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动其表面材料所发生的损耗。由于我国高含沙水的水质情况，水液压系统经常受到冲蚀磨损的影响。实际工程中的冲蚀问题一直难以解决。

仿生学是模仿生物系统的原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征的科学。耦合仿生是模仿生物体中两个(或两个以上)不同体系(包括特征、系统等), 即通过耦合方式将两种生物特性联合起来，从而建造人造技术系统的一种研究方法。

避免和减轻空化发生以及气蚀损坏除了采用新结构新材料等方法，主动措施主要是尽量避免出现临界压差。关于抗冲蚀磨损方法，生物非光滑耐磨是生物为自身生存以适应环境所表现出的生物体表面非光滑特性。其是以自然界中生物非光滑形态结构为原型,解决冲蚀磨损工程问题的一种科学应用技术。同时，运用涂层技术在受损严重的表面喷涂性能更高的涂层材料，可以有效的提高液压元件的使用寿命，工作性能更加稳定，并且，涂层技术的针对性强，使用材料少，加工技术成熟，现已成为解决耐磨、减磨、冲蚀等问题的主要方法之一。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门。

为实现上述目的，一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门，其结构包括进水口1、阀体2、节流口3、阀芯4、射流减阻结构5、非光滑槽结构6，阀芯4上有射流减阻结构5，阀芯4正对进水口1的一面开槽，阀芯4的侧面非线性排布与槽相通的射流孔，阀体2的内表面和阀芯4的表面为非光滑槽结构6，非光滑槽结构6上分布式安装刚柔复合涂层。

所述的刚柔复合涂层采用陶瓷涂层作为耐磨涂层，并采用等离子喷涂技术进行涂层制备，第一层采用硬度高、韧性好的刚性涂层，第二层采用硬度低、弹性模量高的柔性涂层。

所述的非光滑槽结构6为仿贝类生物非光滑槽表面。

所述的射流减阻结构5为仿墨鱼尾部射流减阻结构。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门，在水液压传动系统内部，仿生非光滑表面及刚柔分布式涂层可以降低冲蚀磨损；非线性排布的仿生射流孔可以减轻空化气蚀，本发明适用于各种溢流阀结构形式的液压控制元件的噪声控制，原理新颖，结构简单，降噪效果显著。

附图说明

图1为本发明涉及的锥形调节阀剖面结构示意图。

图2为本发明涉及的球型调节阀剖面结构示意图。

图3为本发明涉及的分布式刚柔复合涂层结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

实施例1

一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门，其结构包括进水口1、阀体2、节流口3、阀芯4、射流减阻结构5、非光滑槽结构6，阀芯4上有射流减阻结构5，阀芯4 正对进水口1的一面开槽，阀芯4的侧面非线性排布与槽相通的射流孔，阀体2的内表面和阀芯4的表面为非光滑槽结构6，非光滑槽结构6上分布式安装刚柔复合涂层，采用非光滑结构和涂层技术从而减轻冲蚀磨损带来的元器件损害，减轻阀门失效程度；在阀座上建立非线性排布的射流孔，通过最大限度的扰流方式达到改变压力分布，减小阀口前后压力差进而减小空化气蚀现象的作用。

所述的刚柔复合涂层采用陶瓷涂层作为耐磨涂层，并采用等离子喷涂技术进行涂层制备，第一层采用硬度高、韧性好的刚性涂层，以提高表面综合性能，减少磨损量，提高寿命；第二层采用硬度低、弹性模量高的柔性涂层，不仅能够有效联接基体与表面涂层，提高涂层与基体之间的结合强度，还可以吸收表面冲击，减少表面涂层的裂纹，由于硬度比表面涂层低，因此涂层总体硬度呈梯度式降低，形成刚柔混合结构，能够有效减缓冲击力，达到抗冲蚀指标要求；总体结构设计采用分布式安装方法，有效的解决加工工艺的困难，加工方便，拆装便捷，可进行针对性的涂层修复更换，降低维修成本。

所述的非光滑槽结构6为仿贝类生物非光滑槽表面，根据仿生学中的生物非光滑表面耐磨理论，采用仿生贝类非光滑槽的设计，该结构通过改变表面形态来改变近表面流场的条件，从而影响固体粒子的速度变化及运动轨迹，并且由于非光滑槽结构可以在一定程度上阻止裂纹的产生，减小表面的损坏，因此可以达到减轻冲蚀磨损的作用，间接性地增强了表面抗冲蚀性能。

所述的射流减阻结构5为仿墨鱼尾部射流减阻结构，在阀座上建立非线性排布的射流孔，通过最大限度的扰流方式达到改变压力分布，减小阀口前后压力差进而减小空化气蚀现象的作用。

在涂层技术和基体结构设计的耦合作用下，使元件表面综合性能得到极大的提升，表面的抗冲蚀性能得到了大幅度增强，使用寿命提高数倍，降低了生产成本，提高了工作稳定性和安全性。

实施例2

本发明涉及一种集成分布式刚柔复合涂层与仿生非光滑空间扰流微结构的高寿命阀的宏微复合结构。

液压系统的噪声和元件磨损在很大程度上与空化和气蚀有关。对于液压系统空化和气蚀的研究有助于降低噪声，延长元件寿命有较大的现实意义。流体介质压强降到某一临界值后，气体形成的小气泡将迅速膨胀，形成明显气泡，气泡随着液流进入高压区后将被急剧破坏或缩小，原来所占据的空间瞬间形成真空，四周液体高速冲向真空区域，产生局部液压冲击。发生液压冲击时，高速运动的液体质点的动能突然变成压力能和热能，这会对水液压元器件造成不同程度上的损坏。

影响水液压阀寿命的因素还有一个主要方面：高速液流对阀芯的冲蚀磨损。冲蚀磨损是指材料受到小而松散的流动粒子冲击时表面出现破坏的一类磨损现象。其定义可以描述为固体表面同含有固体粒子的流体接触做相对运动其表面材料所发生的损耗。由于我国高含沙水的水质情况，水液压系统经常受到冲蚀磨损的影响。实际工程中的冲蚀问题一直难以解决。

仿生学是模仿生物系统的原理来建造技术系统,或者使人造技术系统具有或类似于生物系统特征的科学。耦合仿生是模仿生物体中两个(或两个以上)不同体系(包括特征、系统等), 即通过耦合方式将两种生物特性联合起来，从而建造人造技术系统的一种研究方法。

避免和减轻空化发生以及气蚀损坏除了采用新结构新材料等方法，主动措施主要是尽量避免出现临界压差。关于抗冲蚀磨损方法，生物非光滑耐磨是生物为自身生存以适应环境所表现出的生物体表面非光滑特性。其是以自然界中生物非光滑形态结构为原型,解决冲蚀磨损工程问题的一种科学应用技术。同时，运用涂层技术在受损严重的表面喷涂性能更高的涂层材料，可以有效的提高液压元件的使用寿命，工作性能更加稳定，并且，涂层技术的针对性强，使用材料少，加工技术成熟，现已成为解决耐磨、减磨、冲蚀等问题的主要方法之一。

本发明的目的是提供一种基于耦合仿生原理与分布式刚柔复合涂层的高寿命水液压调节阀建模方法，在球阀阀体上采用非光滑结构和涂层技术从而减轻冲蚀磨损带来的元器件损害，减轻阀门失效程度；在阀座上建立非线性排布的射流孔，通过最大限度的扰流方式达到改变压力分布，减小阀口前后压力差进而减小空化气蚀现象的作用。

针对水液压阀内的空化气蚀和冲蚀现象，提出使用综合力学性能更好的分布式刚柔复合涂层。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：它包括阀体、阀芯；阀体内采用非光滑结构和涂层技术结合，从而减轻冲蚀磨损带来的元器件损害，减轻阀门失效程度；在阀座上建立非线性排布的射流孔，通过最大限度的扰流方式达到改变压力分布，减小阀口前后压力差进而减小空化气蚀现象的作用。

在阀芯上应用涂层技术，需要考虑涂层制备工艺和涂层材料两方面要素。涂层技术作为一种重要的表面处理制备工艺，归根结底也是在部件结构方面进行了革新，本专利采用陶瓷涂层作为耐磨涂层，并采用等离子喷涂技术进行涂层制备。在涂层机构设计中，第一层，采用硬度高，韧性好的刚性涂层，以提高表面综合性能，减少磨损量，提高寿命；第二层，采用硬度较低，弹性模量较高的柔性涂层，不仅能够有效联接基体与表面涂层，提高涂层与基体之间的结合强度，还可以吸收表面冲击，减少表面涂层的裂纹，由于硬度比表面涂层低，因此涂层总体硬度呈梯度式降低，形成刚柔混合结构，能够有效减缓冲击力，达到抗冲蚀指标要求；总体结构设计采用分布式安装方法，有效的解决加工工艺的困难，加工方便，拆装便捷，可进行针对性的涂层修复更换，降低维修成本。在基体结构设计中，根据仿生学中的生物非光滑表面耐磨理论，采用仿生贝类非光滑槽的设计，该结构通过改变表面形态来改变近表面流场的条件，从而影响固体粒子的速度变化及运动轨迹，并且由于非光滑槽结构可以在一定程度上阻止裂纹的产生，减小表面的损坏，因此可以达到减轻冲蚀磨损的作用，间接性地增强了表面抗冲蚀性能。在涂层技术和基体结构设计的耦合作用下，使元件表面综合性能得到极大的提升，表面的抗冲蚀性能得到了大幅度增强，使用寿命提高数倍，降低了生产成本，提高了工作稳定性和安全性。

设计集成分布式刚柔复合涂层的仿生非光滑表面嵌入式空间扰流结构，达到改变阀内部流态同时改变流固边界层、改变整体流体能量缓冲，减少冲蚀-气蚀磨损提高寿命的目的。本发明着重体现仿生结构设计与涂层技术的协同作用机理。

在水液压传动系统内部，仿生非光滑表面及刚柔分布式涂层可以降低冲蚀磨损；非线性排布的仿生射流孔可以减轻空化气蚀，本发明使用于各种溢流阀结构形式的液压控制元件的噪声控制，原理新颖，结构简单，降噪效果显著。

下面结合附图进一步说明本使用新型的实施方案。

如图1-图2所示，本发明包括：在阀座表面根据仿生学理论借鉴墨鱼尾部射流减阻结构生物原型，设计带有射流孔的扰流结构。根据贝类生物非光滑槽表面，对阀座添加非光滑槽抗气蚀结构。

在阀芯上应用涂层技术，第一层采用硬度高，韧性好的刚性表面层，减少磨损量，提高寿命；第二层采用硬度低，弹性模量高的柔性过渡层，可以减少表面涂层的裂纹，并能够有效联接基体与表面涂层，由硬度比表面涂层低，因此涂层总体硬度呈梯度式降低，形成刚柔混合结构，能够有效减缓冲击力，达到抗冲蚀指标要求。基体上采用仿生贝类非光滑表面结构，改变表面流场分布，阻止表面裂纹产生。涂层技术和基体表面结构共同提高表面抗冲蚀性能。

一种基于刚柔复合涂层与非光滑空间扰流微结构的阀门专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。