CN101230868A - 液压阀的球体阀杆及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于液压阀的部件。一种液压阀的球体阀杆或阀芯，它是在阀杆或阀芯与阀座相接的一端焊接有一定精度的圆球体，该圆球体的球心位于该阀杆或阀芯的中心轴线的延长线上，该圆球体的直径大于等于阀座的阀孔直径。其制造方法为：先在阀杆或阀芯的一端的端面上加工或不加工与圆球体直径相应的凹球面、凹锥面或中心孔，该凹球面、凹锥面或中心孔与该阀杆或阀芯具有共同的中心轴线，将圆球体置于该凹球面、凹锥面或中心孔的孔口上，并用专门的夹具在一定的压力下，保持该圆球体与阀杆或阀芯处于同一中心轴线上，用电阻焊、惰性气体保护焊、钎焊或磨擦焊将圆球体焊接在阀杆或阀芯上。解决用圆球体的球面来替代阀杆或阀芯的锥体密封结构的技术问题。

Description

液压阀的球体阀杆及其制造方法

技术领域：

本发明是关于液压阀的部件，尤其是关于液压阀的球体阀杆及其制造方法。

背景技术：

液压阀作为液压系统中的控制元件，广泛地运用于各种工程机械、机床、锻压设备、农业机械、飞机、船舶、航天装置中。随其在液压系统中的控制功能的差异，液压阀的结构也各不相同，但其阀门的锥体密封结构A(见图1和图2)却是相同的，为由锥体A1和与锥体A1接触的阀座1上的环形刃口A2构成，且不同结构的液压阀，其锥体密封结构A的数量不同，例如图1所示的单向阀只有一个锥体密封结构A，图2所示的换向阀则有二个锥体密封结构A。这种锥体密封结构的优点是可以承受较高的压力，但其缺点就在于为达到高度密封的要求，必须提高锥体的加工精度，特别是锥度密封结构A的数量愈多，加工愈困难，因此其加工成本高。同时由于锥体A1是设置在滑动的阀杆或阀芯2上，是阀杆或阀芯2的一部分，因此，当为了提高锥体的耐磨性而使用优质钢材如高碳钢、硬质合金钢时，就加大了材料的成本。

发明内容：

本发明的目的是提供一种液压阀的球体阀杆或阀芯及其制造方法，解决用圆球体的球面来替代阀杆或阀芯的锥体密封结构的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种液压阀的球体阀杆或阀芯，其特征在于：在阀杆或阀芯与阀座相接的一端焊接有一定精度的圆球体，该圆球体的球心位于该阀杆或阀芯的中心轴线的延长线上，该圆球体的直径大于等于阀座的阀孔直径。

其特征在于：该圆球体的表面粗糙度Ra≤1.6，球形公差于直径＜3mm时为≤0.06mm、直径＞3～6mm时为≤0.12mm，直径＞6～12mm时为≤0.18mm、直径＞12～24mm时为≤0.24mm、直径＞24～48mm时为≤0.3mm、直径＞48～150mm时为≤0.4mm。

其特征在于：该圆球体与阀杆或阀芯为相同或不同的金属材质。

一种上述液压阀的球体阀杆或阀芯的制造方法，其特征在于：先在阀杆或阀芯的一端的端面上加工或不加工与圆球体直径相应的凹球面、凹锥面或中心孔，该凹球面、凹锥面或中心孔与该阀杆或阀芯具有共同的中心轴线，将圆球体置于该凹球面、凹锥面或中心孔的孔口上，并用专门的夹具在一定的压力下，保持该圆球体与阀杆或阀芯处于同一中心轴线上，用电阻焊、惰性气体保护焊、钎焊或磨擦焊，将圆球体焊接在阀杆或阀芯上。

本发明的有益效果是：

1、圆球体例如钢球已为大批量加工的标准产品，由于易于加工，不仅制造精度高，如G10级已经高于精密机加工(如磨床)能达到的圆度、表面粗糙度的水准，而且加工成本低。

2、由于圆球体的精密度高，其密封性高，几乎接近零内泄漏。

3、可以根据不同的技术要求，选择不同的金属材料来制造圆球、阀芯或阀杆，可节省稀缺或优质金属材料的消耗量，降低材料成本。

4、阀杆或阀芯与圆球体是分开加工、热处理后再焊接的，因此加工方便，制造成本低。

5、可选用高碳优质碳素结构钢、合金结构钢、硬质合金或有色金属制造圆球体，提高阀的使用寿命。

附图说明：

图1为现有单向阀的阀门结构示意图。

图2为现有换向阀的阀门结构示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是使用本发明的一种单向阀结构示意图。

图5是使用本发明的一种换向阀结构示意图。

具体实施方式：

请参阅图3所示，本发明是一种液压阀的球体阀杆或阀芯，它是一端焊有圆球体3的阀杆或阀芯2，该阀杆或阀芯2与各种液压阀的结构基本一致，唯一的差别在于没有密封锥体A1，而是用圆球体3的球体来替代。如此可以将圆球体3和阀杆或阀芯2分开，各自先行加后，用焊接的方法将它们连接成一体，这不仅有利于加工，而且充分发挥标准化大规模生产在提高质量精度和生产效率，降低成本方面的优势；圆球体特别是钢球，按现有钢球专业厂工艺水平，达到G10级精度要求是很平常的事，而在该精度下的产品圆度和表面粗糙度已经高于锥体精密机加工的水准，况且将圆球体的精度进一步提高，也非难事。可见本发明使用高精度的圆球体替代传统的锥体，其密封性能远优于锥体密封结构。

因此该圆球体3只要满足其表面粗糙度Ra≤1.6及球形公差于直径＜3mm时为≤0.06mm、直径＞3～6mm时为≤0.12mm，直径＞6～12mm时为≤0.18mm、直径＞12～24mm时为≤0.24mm、直径＞24～48mm时为≤0.3mm、直径＞48～150mm时为≤0.4mm的精度已足够满足密封要求。当然，圆球体3的精度愈高其泄漏量愈小，密封性愈高，但相应成本也高，所以在满足液压阀的精度要求前提下，选择一定精度的圆球体3。

本发明圆球体3和阀杆或阀芯2可以采用不同材质的金属材料制造，通常圆球体3的材质在强度和化学稳定性方面均优于阀杆或阀芯2的材质，如阀杆或阀芯2采用钢号≤45的低碳或中碳优质碳素结构钢，圆球体3则采用钢号≥50的高碳优质碳素结构钢、或合金结构钢、或轴承钢、或工具钢或硬质合金、或有色合金；但圆球体3和阀杆或阀芯2也可以使用相同材质的金属材料。

本发明的制造方法是将按技术要求加工后的阀杆或阀芯2一端的端面加工一个与圆球体3直径相应的凹球面、凹锥面或中心孔，该凹球面、凹锥面或中心孔与该阀杆或阀芯2具有共同的中心轴线X-X，将圆球体3置于该凹球面、凹锥面或中心孔孔口上，并用专门的夹具使该阀杆或阀芯2与圆球体3夹置在焊接设备的正、负电极之间，并施以一定的压力，以电阻焊的方式将圆球体3牢固地焊接在阀杆或阀芯2的一端上。由于该电阻焊为瞬间大电流，因此在熔融圆球体3和阀杆或阀芯2接触处的金属材料时，对两者本体的形状和性能几乎不发生影响或影响极少，例如圆球体的硬度、圆度、表面粗糙度与焊接前后没有什么变化。特别是使用一种由电容(例如超级电容)储能，在数毫秒至数十毫秒内即可释放数万安培电流的储能电焊机，效果尤佳。焊接时，在专用夹具的保证下，该圆球体3的球心位于阀杆或阀芯2的中心轴线X-X的延长线上。本发明还可以使用钎焊，由于钎焊的加热温度低，对圆球体3和阀杆或阀芯2的几何形状和物理机械性能不会形成负面影响。同样本发明还可以使用由氩气、氦气的惰性气体保护焊或摩擦焊也能获得相同的效果。

本发明可以在焊接前不必对阀杆或阀芯2顶端进行凹球面、凹锥面或中心孔的加工，直接用专用夹具将圆球体3焊接在阀杆或阀芯2的顶端面，尤其是在大直径的圆球体3时，以减少制造工序和成本。

图4和图5是本发明用于一种液压单向阀和液压换向阀上的结构实例。从图中可知，本发明使用的圆球体3的直径至少应与阀座1上阀孔11的直径相等，才能将阀孔11堵住起关闭作用，通常该圆球体3的直径大于阀孔11的直径，闭阀时，圆球体3座在阀孔11的端口处，形成一个严密的线密封。在图4中当阀杆或阀芯1前右移动，使圆球体3与阀座1右端的阀孔11相抵靠，即将阀孔11关闭，堵断了进油道B与出油道C的通路，完成单向阀的功能。图5为一种换向阀的阀门结构示意，圆球体3处于阀座1的阀腔12中，而阀腔12的左、右两边各设一阀孔11，当阀杆或阀芯1向左移动，使圆球体3抵靠在左边的阀孔11端口处，在堵断进油道B与另一出油道D的通路时，将进油道B与出油道C的通路开放；而当阀杆或阀芯1向右移动，使圆球体3抵靠在右边的阀孔11端口处，则将进油道B与另一出油道D的通路关闭，而将进油道B与出油道C开通，从而完成油路换向的功能。

Claims (4)

1.一种液压阀的球体阀杆或阀芯，其特征在于：在阀杆或阀芯与阀座相接的一端焊接有一定精度的圆球体，该圆球体的球心位于该阀杆或阀芯的中心轴线的延长线上，该圆球体的直径大于等于阀座的阀孔直径。

2.根据权利要求1所述的液压阀的球体阀杆或阀芯，其特征在于：该圆球体的表面粗糙度Ra≤1.6，球形公差于直径＜3mm时为≤0.06mm、直径＞3～6mm时为≤0.12mm，直径＞6～12mm时为≤0.18mm、直径＞12～24mm时为≤0.24mm、直径＞24～48mm时为≤0.3mm、直径＞48～150mm时为≤0.4mm。

3.根据权利要求1所述的液压阀的球体阀杆或阀芯，其特征在于：该圆球体与阀杆或阀芯为相同或不同的金属材料。

4.一种上述液压阀的球体阀杆或阀芯的制造方法，其特征在于：先在阀杆或阀芯的一端的端面上加工或不加工与圆球体直径相应的凹球面、凹锥面或中心孔，该凹球面、凹锥面或中心孔与该阀杆或阀芯具有共同的中心轴线，将圆球体置于该凹球面、凹锥面或中心孔的孔口上，并用专门的夹具在一定的压力下，保持该圆球体与阀杆或阀芯处于同一中心轴线上，用电阻焊、惰性气体保护焊、钎焊或磨擦焊，将圆球体焊接在阀杆或阀芯上。

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