插装式阀的工作原理及应用场景解析

插装式阀可以看做不穿外衣的阀，因为它们都不带外壳，必须安装在一个阀块或集成块内，才能工作。

由于不穿外衣，功能部分都进入集成块体内，因此，许多插装阀可以挤在一个集成块里，所以非常紧凑。系统越复杂，这个优点就越突出。相对其他安装连接方式，插装阀组成的系统是最紧凑的。

使用插装阀的集成块继承了板式阀集成块的所有优点。而且由于紧凑，集成块的体积和重量、压力的沿程损失都可进一步降低。

由于紧凑，集成块的体积小、重量轻和集成度高，就降低了系统的初始成本。而由于泄漏可能性小、压力损失小、发热少、可靠性高，整个系统的运营成本也可降低。

因此，管式阀、板式阀和叠加阀的应用受到了很大的排挤，特别是管式阀和叠加阀。

插装式（Cartridge）主要有滑入式（Slip-in）和旋入式（Screw-in）这两类。

1.滑入式

滑入式即通常所称的盖板式插装阀（图1-15），也被称为二通插装阀或逻辑阀。它一般都还需要附加先导控制阀才能工作。

图1-16为25～160通径的盖板式二通插装阀。

盖板式插装阀一定要采用集成块方式成组应用。图1-17为一用于1600t注塑机的使用盖板式插装阀的集成块体。

插装阀靠盖板压在集成块内（图1-18）。

盖板式插装阀由于功能单一，结构相对简单，容易做得大。因此，在大流量（约大于1000L/min）时无可匹敌。

图1-19为一个用于120MN自由锻压机的集成块体，使用125通径盖板式插装阀，外形尺寸1540mm×1400mm×995mm。

图1-15 盖板式插装阀示意图（BR）

1—盖板 2、3—阀套 4—阀芯 5—弹簧 A、B—进出通道 X—控制通道

图1-16 25～160通径的二通插装阀（山东泰丰液压）

图1-17 使用盖板式插装阀的集成块体（山东泰丰液压）

图1-18 一个用于2500t锻压机的插装阀集成块（汉诺威工展2007）

图1-19 一个使用125通径盖板式插装阀的集成块（PTC ASIA 2009）

图1-20为一个通径250的二通插装阀。通过流量为100000L/min时的压差仅0.5MPa左右，用于海上钻井平台抗海浪时的升降。

盖板式二通插装阀的标准化进展比较顺利。只花了三年，就在德国工业标准DIN24342（1979）的基础上制定了ISO7368（GB/T 2877—1981），对阀孔和与盖板连接的尺寸作了统一规定。这样，不同生产商的插件可以互换。

其实，盖板式插装阀还有三通式，但由于它的应用比二通式要少得多，因此不太为人所熟悉。

图1-20 一个250通径的二通插装阀及盖板（德Hydroment）

2.旋入式

旋入式（screw-in cartridge，或threaded cartridge valve）即本书的主题——螺纹插装阀。(www.xing528.com)

螺纹插装阀的工作原理与其他形式的阀并无本质差别，只是结构不同，主要元件都是轴向排列（见图1-21）。

图1-21 螺纹插装阀

螺纹插装阀利用螺纹，拧入集成块或阀块中的安装孔后，都能独立地完成一个或多个液压功能，如溢流阀、电磁换向阀、流量控制阀、平衡阀等。

集成块或阀块，由于仅为螺纹插装阀的外部密封提供一个耐压外壳（见图1-22），并无其他运动部件。因此对精度的要求不是很高，使用成型钻铰刀具即可，给加工带来很大方便。

图1-22 一个尚未装螺纹插装阀的集成块（德Zoeller-Kipper）

螺纹插装阀可以方便地更换，而无须拆卸管接头（见图1-23和图1-24）。

图1-23 一个剖开了的螺纹插装阀集成块（德Zoeller-Kipper）

图1-24 一个装配完整的插装阀集成块（德Zoeller-Kipper）

许多不同性能的阀具有相同的安装阀孔，这样就便于加工，便于更换，也减少了加工工具。

图1-25系图1-3中的管式元件被图1-24的集成块所取代后的情况。

图1-25 采用螺纹插装阀集成块后的连接状况（德Zoeller-Kipper）

由于结构紧凑，几乎所有的阀都集中在一个集成块里，所以，在必要时，如果在现场不能确定哪个阀出故障，可以方便地更换整个集成块，从而缩短现场修理而带来的停工时间。

由于螺纹插装阀的结构相对简单、部件加工容易、没有铸件、通用件多、互换性强、很容易组合成不同功能的阀、便于大批量生产，因此生产成本比相同功能的板式阀、管式阀低。

由于以上这一系列优点，螺纹插装阀对于现代液压，特别是行走设备的液压，已是不可或缺的了。

插装阀除了盖板式和螺旋式外，美Pippenger先生在《Hydraulic Cartridge Valve Technology》一书中还列出了Insert-Type，又称Parts in Body。本书作者根据其所举的实例，译作埋入式（见图1-26）。

埋入式阀完全进入阀块内部，没有曝露在阀块之外的部分。利用自身的螺纹或靠其他元件，如管接头、卡环挡圈等定位。目前仅见单向阀和二通流量调节阀采用埋入式，应用量也较少。

图1-26 埋入式单向阀（HAWE）

鉴于其种类相对来说少得多，其他功能特点与普通螺纹插装阀相似，因此在本书中就不单独列章介绍，而是合并在相应章节中介绍。

还有一种螺钉固定式（drop-in，见图1-27）。靠几个小螺钉固定。结构简单，成本低。但是，因为小螺钉比普通螺纹插装阀阀体上的大螺纹的抗拉力要小得多，因此，只能承受低压。装拆也较麻烦，占用面积大，不紧凑，所以用得不多。

作者希望在此再次强调：

1）任何分类都是不完善的。因为，在现实中总存在，或者会出现，介于两类之间的品种。而这类非马非驴的产品，往往由于吸取了两类产品的优点或摒弃了两类产品的弱点而特别有生命力。

图1-27 螺钉固定式插装阀（HF）

2）分类只是为了梳理现状，以便于学习，只能作为学习的起点，决非学习的终点。决不能僵化死守分类而阻碍了创新。