CN101255927A - 分开的单向-溢流阀 - Google Patents

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Abstract

一种用于一液压流体回路的一分开的单向—溢流阀，它具有在阀的单向功能期间移动的一圆筒形引导壳体。圆筒形本具有一间隙参数，用于选择一优化的单向功能时间。在圆筒形引导壳体内设置一阻尼盘，该盘在阀的溢流功能期间在引导壳体内移动。阻尼盘具有一单独的间隙参数，用于选择一优化的阻尼能力和流体回路稳定性。从而，单向和溢流间隙参数相互独立，以允许优化阀的单向和溢流两功能。

Description

分开的单向-溢流阀
本案为名称是“包括分开的单向-溢流阀的液压流体回路”、申请日为“2004年4月1日”、申请号为“200410032440.1”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明总地涉及阀，更具体地，涉及使用在液压回路中的一单向-溢流阀。
背景技术
单向-溢流阀在该领域是已知的。这些阀基本上将单向阀和溢流阀的功能组合在一体。单向阀控制流体流动的方向，允许流体仅能沿低压力方向流动。溢流阀防止反向压力使一流体回路的流动反向。溢流阀用作为用于过大的反向压力的一孔口。当反向压力超过一阈值时，一溢流阀将打开，以防止反向压力增加和损坏流体回路。单向-溢流阀的优点是通过将两个功能结合于一单个本体而节省使用空间。
传统的盒型单向溢流阀包括带有一位于中央的杆的一引导件。将该杆在其一端连接于阻尼盘，这对于该阀的溢流功能是关键的。引导件和杆组合体位于一基底或孔塞内。引导件具有在与孔塞相对侧上的一支座。该阀通常处于关闭位置，在此位置没有流体流过该阀。在作为一单向阀工作时，压力驱动传统装置的引导件和杆的组合体进入孔塞，迫使支座移动到一打开位置，以使流体流动。当流体流动经过支座时，该阀被称为处于单向位置。阻尼盘的外径与孔塞的内径之间的间隙越大，流体流动通过阻尼盘的速率越大，该阀将能够越快地移动进入单向位置。一螺旋压缩型单向弹簧的作用是阻止引导件和杆组合体的移动和将该阀复位在某一下降的压力状态下。
在作为一溢流阀工作时，一阈值的反向压力驱动传统装置的阻尼盘和杆组合体离开孔塞。因为支座已处于关闭位置，在杆与支座之间的一间隙打开，使反向压力得以释放。当流体流过在杆与支座之间的间隙时，该阀被称为处于溢流位置。也是一种螺旋压缩型溢流弹簧的作用是阻止阻尼盘和杆组合体移动和在某一下降的反向压力时将杆返回到一关闭位置。在阻尼盘的外径与孔塞的内径之间的间隙越小，该盘的阻尼能力越大和系统的稳定性越大。
对于传统的盒型单向-溢流阀，希望在孔塞与阻尼盘之间有一较大间隙，以便优化单向功能的作用和使该阀移动进入单向位置所需的时间越短。在一液压静力泵的场合，在从一冷起动开始工作时特别需要一快速单向时间。然而，也希望在孔塞与阻尼盘之间有一较小间隙，以便在移动进入溢流位置时阀的阻尼能力最大。这导致通过流体回路的较大稳定性。在一液体静力泵的场合，在较高温度工作时希望有较大的阻尼能力。
传统的盒型单向-溢流阀的缺点是将间隙参数仅限制为一个值。从而，由相同的间隙参数控制阀的单向和溢流功能。基本上，这意味着因为它仅可以一次优化一个功能，所以必须牺牲诸功能中的一个，单向或溢流。可使在阻尼盘的外径与孔塞的内径之间有一较大的间隙以有利于单向功能，或者使该间隙较小，以有利于溢流功能。
发明内容
因此，本发明的一主要目的是提供允许有一迅速的单向响应时间、同时又允许有充分的溢流阻尼和流体回路稳定性的一单向-溢流阀。
本发明的另一目的是提供一单向-溢流阀，该阀考虑到用于阀的单向和溢流功能的分开的间隙参数。
本发明的再一目的是提供使零件数量最少的一单向-溢流阀，该阀具有分开的单向和溢流间隙参数。
本发明的又一目的是提供一单向-溢流阀，该阀节省实际空间，并具有分开的单向和溢流间隙参数。
本发明的又一目的是生产一单向-溢流阀，该阀使其制造时间和成本最少，并具有分开的单向和溢流间隙参数。
对于该领域的那些熟练人员来说这些和其它目的将是显而易见的。
本发明是针对使用在一液压流体回路中的一盒型单向-溢流阀。当在单向方向的压力超过反向压力时，本发明用作一单向阀和阀支座打开。当反向压力超过一标定值同时阀处于关闭位置时，本发明用作一溢流阀和阀杆打开，用于溢流反向压力。
本发明使用改变在单向和溢流两位置中的间隙参数的一圆筒形引导壳体。由此，可以利用一间隙参数作为单向位置，同时可以利用一不同的间隙用于溢流。分开的诸间隙参数使能优化单向和溢流位置。
进一步研究本发明的某些实施例和附图的以下说明，将更全面地理解本发明和因此而提供的优点。
附图说明
图1是一传统的盒型单向-溢流阀的诸零件的一立体图；
图2是本发明的分开的单向-溢流阀的诸零件的一立体图；
图3是一液压静力泵的一侧视图；
图4是关于本发明的一液压流体回路的一过程和设备示意图；
图5是图4的分开的单向-溢流阀处于关闭位置的一剖视图；
图5A是类似于图5的一剖视图；
图6是图4的分开的单向-溢流阀处于单向位置的一剖视图；
图6A是类似于图6的一剖视图；
图7是图4的分开的单向-溢流阀处于溢流位置的一剖视图；以及
图7A是类似于图7的一剖视图。
具体实施方式
将通过本发明应用的较佳实施例描述本发明。并不打算将本发明局限于较佳实施例。而且本发明覆盖可以被包含在本发明的原理和范围内的所有修改和变化。
参阅图1，示出了一传统盒型单向-溢流阀的诸零件的一立体图。将一阻尼盘或螺帽10连接于杆14的底部12。一溢流弹簧16置于阻尼盘上和对着一传统的引导件(guide)18加压。溢流弹簧16是带有一不变的弹簧直径的一螺旋压簧。引导件18迫使一支座20依靠着杆14的头部22。将一单向弹簧24连接于杆14的底部12。单向弹簧24是带有一逐渐缩小的弹簧直径的一螺旋压簧。与杆14的底部12接合的弹簧24的端部较弹簧24的相对侧具有一最小的弹簧直径。所有这些零件通常被插入一液压静力泵32(图3)的一端盖30的一空腔26(图5)内。通常由连接于端盖30(图5)的一孔塞34将这些零件保持在端盖30内。因此，液压静力泵32具有一长的端盖壳体，而该壳体包括孔塞34。
本发明和图1所示的传统的单向-溢流阀的主要差别是图2所示的圆筒形引导壳体(guide housing)36。该引导壳体36附连于支座20和包围阻尼盘或螺帽10和溢流弹簧16。引导壳体36具有跨越该引导件的部分长度的诸凸起38。当引导壳体36移动到单向位置时，诸凸起38位于泵端盖30的空腔26内(图5)。诸凸起38使引导壳体36位于中央和使空腔26与引导壳体36之间的摩擦最小。引导体36还具有超过诸凸起38的范围的一光滑下游部分40。当引导壳体36移动到单向位置时，光滑的下游部分40位于孔塞34的凹进部分42内(图5)。引导壳体36的下游部分40具有一内径和外径。阻尼盘10位于引导壳体36内依靠着下游部分40的内径。能够改变阻尼盘10的直径，以达到在阻尼盘10与引导壳体36的下游部分40的内径之间所需要的间隙。此外，能够改变凹入部分40的内径，以达到在凹入部分42与引导壳体36的下游部分40的外径之间所需要的间隙。
图3示出了变量泵32的一侧视图。泵32包括在泵32的端盖30内的两个分开的单向-溢流阀44和46(未示出)。在一较佳实施例中，在泵端盖30内机加工空腔26(图5)。在泵端盖30的空腔26内容纳如图2所示的分开的单向-溢流阀。孔塞34附连于泵端盖30的外部，用于支承和保持分开的单向-溢流阀44。通常，孔塞34通过螺纹连接于泵端盖30。或者，孔塞34可以结合入泵端盖30内或变量泵32的任何其它部分。可以将本发明用于在一液压静力泵上的其它位置内。并且，可以将本发明与一液压流体回路上的其它构件一起使用以及用于其它用途。
图4示出了采用本发明的两个分开的单向-溢流阀44和46的一液压流体回路48的一过程和设备的示意图。一个分开的单向-溢流阀44具有一系统压力孔口(system pressure port)50和一负载压力孔口(charge pressure port)52。另一个分开的单向-溢流阀46具有一系统压力孔口54和一负载压力孔口。
在叙述如图4所示的液压流体回路48的过程中，供给泵58从一油箱60通过管道62抽取吸入流，其中管道62经过一过滤器64。负载压力经过管道66离开供给泵58。负载溢流阀68保证离开负载泵58的负载压力不超过某一阈值。负载溢流阀68经过管道70释放过高的压力。负载压力流动通过排量控制阀72。控制手柄74调节排量控制阀72、通过管道76的节流负载压力或通过管道78到达变量泵32的箱体流量(case flow)。输入轴80传动变量泵32的缸体组件82。变量泵32从管道84抽取负载压力和产生通过管道86离开缸体组件82的高压。箱体流量也通过管道88离开变量泵32，管道88使箱体流量通过一热交换器90或一热交换器旁路92和返回到油箱60。然后离开变量泵32的高压流入固定排量电动机(fixeddisplacement motor)的缸体组件94内。缸体组件94内的高压传动于输出轴98。然后，缸体组件94将负载压力通过负载管道84返回到变量泵32和流动回路的其余部分。环路冲洗组件(loop flushing module)100包括负载压力溢流阀102，该阀防止负载压力超过某一阈值。
当流入在分开的单向-溢流阀44上的孔口50的高压超过某一阈值时，阀44移动到溢流位置，使高压从孔口50到达孔口52。如果孔口52处的负载压力超过孔口50处的压力，阀44移动到单向位置使负载流量从孔口52流到孔口50。
分开的单向-溢流阀46以一类似的方式工作。当流入在分开的单向-溢流阀46上的孔口54内的系统压力超过某一阈值时，阀46移动到溢流位置使系统压力从孔口54到达孔口56。如果在孔口56处的负载压力超过在孔口54处的压力，阀46移动到单向位置使负载压力从孔口56到达孔口54。
图5-7示出了本发明的操作和将图5A-7A安排在一张纸上，以便更清楚地示出该操作。图5示出了在关闭或中性位置的阀44，在该位置分开的单向-溢流阀44的支座20被压靠于端盖30内的空腔26的支承表面104。在这位置，在孔口50处的压力(以下称为“P2”)大于在孔口52处的压力(以下称为“P1”)。如果P1超过P2，那么该阀将移动进入图6所示的单向位置。在关闭位置时，P2还必须小于溢流压力设定值，该设定值是由溢流弹簧16所控制的一参数和按照所需应用设定。如果P2超过溢流压力设定值，那么阀将移动进入图7所示的溢流位置。在关闭位置中时，推在引导壳体36上的P2和单向弹簧24的弹力的合力推动支座20牢固地依靠于支承表面104。这对于支承表面104产生了一密封，以防止流体通过支座。此外，推压在杆14的头部22上P1的力将头部22牢固地推靠于支座20。这产生了对于在支座20内的孔口106的一密封，以防止流体渗漏通过孔口106。
如果P1超过P2，那么对着杆14和支座20作用的P1的压力将驱动该阀进入单向位置，如图6所示。在这位置处，在杆14和支座20的表面上的P1产生的力克服了P2产生的阻力和单向弹簧24产生的弹簧力。当杆14、支座20、圆筒形引导壳体36和阻尼盘10的组合体一致推压在弹簧24上时，单向弹簧24压靠着孔塞34的凹入部分42的底壁。然后阀组件向右移动，在支座20与支承表面104之间产生一间隙，在支座20与支承表面之间产生一单向流体通路。当阀组件移动到单向位置时，溢流弹簧16没有被加压。溢流弹簧16和阻尼盘10与阀组件44的其余部分一起移动，阻尼盘10保持它相对于引导壳体36的位置。
在圆筒形引导壳体36的外径与孔塞34中的凹入部分的内径之间存在一单向间隙(check clearance)108。这单向间隙108调节该阀的单向功能(checkfunction)。希望单向间隙108大到保证一迅速的单向响应，尤其在冷起动操作期间。这较大的单向间隙将使引导壳体36迅速插入孔塞34的凹入部分42内。具体的单向间隙取决于单向-溢流阀44的应用情况和所需的要求。
还可以通过改变单向弹簧24的参数调节单向功能。根据单向-溢流阀44的应用和所需要求，能够改变包括圈数、弹簧直径和弹簧丝直径的特征尺寸，以改变弹簧24的弹簧常数和性能。
如果P2超过溢流压力设定值，那么P2在阻尼盘10上产生的力将驱动该阀进入溢流位置，如图7所示。具体地说，P2在阻尼盘10的底表面上产生的力将使阻尼盘10和杆14的组合体一致地推动和压缩该溢流弹簧16。因为圆筒形引导壳体36和支座20被支承表面104限制住，所以它们不能与阻尼盘10和杆14一起移动。因此，当阻尼盘10向溢流位置移动时迫使溢流弹簧16在圆筒形引导壳体36内部压缩。当溢流弹簧16在引导壳体36内压缩时，阻尼盘10和杆14向左移动，从而在孔口106与杆14的头部22之间产生一间隙。这样就造成了通过孔口106的一溢流流体通道。
溢流压力设定值是主要由溢流弹簧16的特征尺寸调节的一参数。根据单向-溢流阀44的应用和所需的要求能够改变溢流压力设定值。
一溢流间隙(relief clearance)110存在于阻尼盘10的外径与圆筒形引导壳体36的内径之间。这溢流间隙110控制着阀的溢流功能(relief fuction)稳定性。希望溢流间隙110较小，以提供阻尼和稳定性，尤其是在较热的操作温度下。这较小的溢流间隙增加了阻尼，该阻尼防止了阀突然和急剧地移动到排放位置。这样就产生一较稳定的流体回路。而且，该阻尼还防止杆的头部22撞回进入支座20的孔口106内。该阻尼还防止杆14的高频振荡，从而消除阀的振鸣声。具体的溢流间隙取决于单向-溢流阀44的应用所需要求。
通过改变溢流弹簧16的参数还能够调节溢流功能。根据单向-溢流阀44的应用和所需的要求，能够改变包括圈数、弹簧直径和金属丝直径的特征尺寸，以改变弹簧16的弹簧常数和性能。
因为附加了圆筒形引导壳体36，所以将与单向功能相关联的单向间隙参数和与溢流功能相关联的溢流间隙参数分开。此外，根据应用和所需的要求能够单独地选择这两个间隙参数，以优化单向和溢流两功能。具体地说，能够选择单向间隙108，以改变单向功能的速度。类似地，能够选择溢流间隙110，以改变溢流功能的阻尼速度。
虽然已结合它的实施例示出和叙述了本发明，应理解在以下权利要求书所指出的广阔范围内可以做出许多修改、代替和添加。从以上所述，可以知道本发明至少完成了全部所述目的。

Claims (5)

1.一种可移动地被接纳在一长的端盖壳体内的单向一溢流阀，在端盖壳体的该端内有一孔塞，该阀包括：
一可滑动地安装在端盖壳体内、用于在其中纵向移动的引导壳体；连接于引导壳体的支座；
一具有第一和第二端的杆，该杆在第一端处延伸通过支座和在第二端连接于一阻尼件；以及
可滑动地被接纳在引导壳体内的阻尼件。
2.如权利要求1的设备，其特征在于：还包括在引导壳体的一外径与孔塞的一内凹部分之间、用于该阀在孔塞内移动的一第一间隙。
3.如权利要求1的设备，其特征在于：还包括在引导壳体的一内径与阻尼件的一外径之间的关于阻尼件在引导壳体内移动的一第二间隙。
4.如权利要求1的设备，其特征在于：阻尼件和杆一起移动而与支座和引导壳体无关。
5.如权利要求1的设备，其特征在于：还包括在引导壳体的一外径与孔塞的一内凹部分之间的一第一间隙以及在阻尼件的一外径与引导壳体的一内径之间的一第二间隙。
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