水刀調壓溢流閥型式較多,但無論是彈簧閥直接控制還是先導閥間接控制,都注意到利用高壓水的回流來改變溢流閥的工作狀態。微小型清洗機的溢流閥都設計成簡單的三通式彈簧閥,且不再設安全閥。
值得注意的是,在清洗作業中,調壓溢流閥的閥芯是頻繁起跳的,除了保證閥芯的材料和熱處理硬度以外,研磨適量的閥線、超高壓工況考慮改用環行平面接觸閥芯都是必要的。為了保證閥組的密封性,設計要求研磨后的閥芯與閥座要組合進行煤油滲透試驗,5min之內不得有滲漏。這一要求對其他高壓閥組同樣適用。彈簧的設計原則是其工作高度下的作用力與溢流閥閥芯受液力臨界狀態的反作用力相平衡。
對于以超高壓泵為主機的水切割機組,為保證其溢流卸荷的可靠性,根據排出壓力的信號反饋,微機控制有源動力(氣壓或液壓)強制溢流,溢流閥仍是彈簧閥原理。
一種可調節壓力的三通閥,高壓水水平進、出,通過開啟閥芯自垂直通道溢流得以調節出口的工況。這種型式的閥與彈簧預置壓力的調壓閥很相近,所不同的是外力直接控制閥芯開啟。由于閥芯與閥座為金屬對金屬的錐面密封,在高速水流作用下容易失效,因此錐面的硬度、形狀、精度都是重要的。該閥的進、出水管接頭也是錐面密封,且陰錐面(60°)總是比陽錐面(59°)大1°。接頭采用兩個內嵌螺母,既有利于錐管對中,也可保持連接過程中錐管不轉動。密封填料上下各有壓環,以防止填料被擠出。該閥要求在手柄旋轉的同時,閥芯只做上下運動而不隨之轉動,為此手柄旋轉的套管與填料壓蓋內螺紋連接,并緊壓在長長的閥桿止口上。為了達到同樣的目的,有時采用鋼珠連接在閥桿和手柄桿之間以減少閥桿尺寸。閥桿的只進不轉有利于延長閥芯壽命。三通閥的壓力范圍很廣,可從80 -400MPa,甚至還高。閥芯(桿)與閥體材料均為不銹鋼,填料為聚四氟乙烯、氟橡膠等。
控制閥與噴槍的作用相同,都是控制噴嘴出流必不可少的機構。所不同的是控制閥用于清洗內表面(管道、容器等),為腳踏控制或其他形式控制;而噴槍用于清洗外表面(包括除銹、切割等),為手持控制。因此,控制閥與噴槍(實質也是控制閥)的工作原理一致。本節則以產品為主線進行討論。
腳踏溢流閥為三通式閥,進水與出水直通,控制閥閥芯則為打開第三路作溢流卸荷使用。正常工況下,腳踏板不施力,則閥芯為常閉,高壓水直達噴嘴;當需要停車時,腳踏板施力,打開閥芯,高壓水全部回流水箱。實質上,這也是一種間接控制,類似溢流閥。其缺點是只要開泵,不踩下腳踏閥,噴嘴即出流,這與閥的習慣啟閉功能不一致。
腳踏控制閥,其特點是閥芯的作用是對進水與出水的截流,也就是非溢流控制。由于清洗機都配有調壓溢流閥,因此控制閥僅作截流開關就很常見。但是,對高壓大流量的截流開關并非容易。這是因為尺寸所限,液力與彈簧的平衡難以實現。為了較好地解決這一問題,除了精心設計面積差以外,就是采用組合閥。即以小面積針閥與大面積錐閥呈線接觸組合。泵在高壓工況下,錐閥在前后端壓差作用下關閉,這時只要以很小的力打開針閥,即可卸去錐閥后端液壓,開啟錐閥;噴嘴節流形成的液壓使錐閥保持動態平衡,這樣撤去針閥上作用力,在彈簧作用下,針閥又很容易聯動錐閥關閉。所形成的水錘自調壓閥卸荷。為結構簡單的腳踏控制閥。實質上就是一個單向閥隔開了進水與出水,其動作就是或者強制打開,或者彈簧回位。由于液力與簧力的匹配并不精確,加之內腔尺寸所限,就影響了這種閥在高壓工況下的啟閉靈敏性,但它以其結構簡單占據一定的應用范圍。
為一間接作用的腳踏控制闊。高壓水克服閥簧作用使閥芯處于常開狀態;當需要關閉水射流,則在腳踏板上施力強制打開彈簧預載球閥,將出流的高壓水引入閥芯背腔,在閥芯兩面面積相等、液力平衡條件下,彈簧力使閥芯關閉。該閥芯打開期間,閥芯背腔為常
壓。這種間接作用控制閥的特點是小閥控制大閥,水刀腳踏板施力很小便可靈敏控制切斷水射流。