CN101514762B - 改进的旁通压力调节阀 - Google Patents

Abstract

一种旁通压力调节阀(1)，具有：通过主管道(13)相互连通的进口(10)和出口(11)；旁通口(12)。旁通压力调节阀(1)包括：在阻断主管道(13)和旁通口(12)之间的流体连通的至少闭合位置和不阻断该流体连通的至少打开位置之间移动的闭塞器(20)；预先设置成将闭塞器(20)移离闭合位置的操作压力控制装置(30)；用于确定穿过主管道(13)的流体的流动压力损失的装置(40)，其沿着主管道(13)设置以将主管道(13)上游的第一管道(13a)与下游的第二管道(13b)分开；由主管道(13)的第一管道(13a)和第二管道(13b)之间的流体压差控制的闭塞器操控装置(50)，其区别于操作压力控制装置(30)但与闭塞器(20)操作性地连接。

Description

改进的旁通压力调节阀

技术领域

本发明的目的是一种旁通压力调节阀。尤其，该阀有效地应用在用于高压洗涤的液压回路内部。

背景技术

高压洗涤设备通常包括指定用于在压力下放置洗涤流体的活塞泵、本发明类型的阀和预先设置成使操作者能够控制流体的分配的通常称为枪的杠杆式旋塞阀(lever tap valve)。

如果没有电设备用于自动关闭泵的话，泵将连续工作，因此即使操作者已经关闭了枪也保持运行状态；假设流体不可压缩，则有必要通过旁通管道将流体排入低压箱。该管道的打开由被简单地称为旁通阀或卸载阀的阀控制。

该阀也用于随着枪的打开控制操作压力：这通常通过部分打开旁通孔来实现。随着旁路的完全闭合，最终达到安装在枪上的喷嘴可以获得的最大操作压力；通过部分打开旁路，可以获得更小的压力。基本上，在超过可以被调节的阈值压力时，液压回路开始打开旁通管道。在该例子中，通常使用已知类型的调节机构，该调节机构由通过预载弹簧保持在座中的闭塞器构成。

较不精密的旁通阀由枪关闭时在流体中产生的压力峰值控制：流体被隔断输送支流且用于引导打开旁通孔的阻止针阻拦。这种类型的装置尽管构造非常简单且可靠，但仍然表现出明显的缺点；枪上游的输送通道始终处于高压，存在明显的安全和容易使用方面的问题。随着枪被关闭，洗涤流体将维持十分高的压力以使旁通阀保持打开状态，因此压力水平超过正常的工作压力。

通常称为重调阀的改进旁通阀可以用于解决上述问题。它们不是由通道内部的压力峰值控制，而是由导向分配枪的洗涤流体流控制。这种类型的阀通常包括指定用于在穿过它的流体中产生流动压力损失的装置和由产生的压差控制的导向板，该导向板根据流动压力损失确定旁通支流的闭合。流动压力损失显然会随着枪的关闭和由此引起的流体流的中断而消失。

与在普通卸载阀中发生的不同，在重调阀中由于不存在阻止针，即使枪被关闭输送管道也与旁路连接：由于流动中断产生的压力峰值不会因此继续被阻拦而是可以通过由于没有流动而打开的旁通孔排出。随着枪被关闭，输送支流因此而处于刚刚超过大气压力的压力下。

在单个装置中，所述类型的阀通常结合了输送支流中的所述压力重调功能和操作压力控制功能。一般的解决方案是将压力控制弹簧的一端结合在导向板上，并将弹簧的另一端结合在控制阀的闭塞器的柄上。这样，弹簧就只在流动管道内存在流动压力损失的情况下被该板压缩；在这种构造中它趋向于将闭塞器保持在闭合旁通支流的位置并且施加控制操作压力的作用力。随着弹簧被卸载，即在没有流动压力损失的情况下，没有作用力施加在闭塞器上来将它保持在座中，因此它就在低压下打开旁通支流。

但是上述阀表现出重要的问题：为了保持闭塞器闭合，调节弹簧必须被对比(contrast)。因为它通常是非常强力的弹簧，所以装置产生的流动压力损失必须非常大。由此引起洗涤流体分配压力的显著减小，进而导致能量的大量消耗并引起设备的泵的过热问题。

此外，由于总是需要有很大的流动压力损失来保证闭塞器密封在旁通座上，因此随之可能在低流量下出现设备功能问题。

为了在有限的流动压力损失下操作，有必要将导向活塞与对比弹簧分开，以致它只承受由它所承受的压差引起的力。但是，在这种情况下，该机构特别灵敏，因此必须进行极其精确的校准。对于这种必要性，已知类型的阀受到由于流体流量的波动引起的流动压力损失的变化和由于其中一个导向活塞表面与运动中流体的接触而引起的功能不规则性的限制。

在一些根据现有技术制造的重调阀中，用于关闭旁路的导向活塞的对比弹簧的分离通过提供可能彼此连接的两个不同旁通孔来实现，这两个旁通孔的闭合由两个不同的闭塞器控制，其中一个闭塞器由操作压力调节装置控制，另一个闭塞器则由用于在枪被关闭时重调压力的机构控制。但是这两个不同的闭塞器的存在会导致不希望的尺寸增大和过度的构造复杂性。

发明内容

本发明的旁通压力调节阀的目的是解决现有技术中的上述缺点。

本发明的旁通压力调节阀的主要优点在于由通过该装置的被分配流体通道引起的有限流动压力损失；该流动压力损失在程度上与普通卸载阀中的流动压力损失相当。

本发明的阀的进一步优点是它的紧凑性，具有积极的效果例如更小的总尺寸、有限数量的部件和生产过程的简化。

本发明的装置的进一步重要优点是它可以用在宽范围的流中，而不会出现任何操作性能的恶化。

本发明的更进一步优点是装置的校准容易且精确，这导致其可靠性高。

阀装置的进一步优点是可以在其上结合微型开关，该微型开关指定用于响应分配枪的关闭而电控制泵或液压回路的其它电设备或机电设备的关闭。

附图说明

本发明的进一步特征和优点将从以下两个优选但不是排他的实施例的详细描述中显示出，该实施例通过附图中的非限制性例子进行说明，其中：

图1是本发明的旁通压力调节阀的第一实施例的剖视图；

图2是处于打开位置的其上结合有分配枪的图1的阀的操作图；

图3是处于打开位置的其上结合有分配枪的图1的旁通压力调节阀的操作图；

图4是本发明的旁通压力调节阀的第二实施例的剖视图；

图5是本发明的其中一个可行的液压洗涤设备图。

具体实施方式

参见附图，1表示本发明的旁通压力调节阀。尤其，该阀预先设置成在相关回路中的枪被关闭时减小输送支流内的压力直至稍高于大气压力，即它是通常被称为重调阀的阀类型。

该装置以优选操作构造进行说明。下文中用相对高度(例如通过使用类似“更低”或“更高”的词语)描述的旁通压力调节阀1的元件之间的位置关系将始终参照该构造进行解释。

本发明的旁通压力调节阀1显示出通过主管道13设置成相互连通的进口10和出口11；它进一步具有旁通口12。

旁通压力调节阀1包括闭塞器20，闭塞器20至少在阻断主管道13和旁通口12之间的流体连通的闭合位置和不阻断该流体连通的打开位置之间移动。

该阀进一步包括：用于控制操作压力的装置30，其预先设置成在主管道13中流体压力下超出阈值水平时将闭塞器20从闭合位置移动到打开位置；用于确定通过主管道13的流体中的流动压力损失的装置40，其沿着主管道自身布置以将上游的第一管道(tract)13a与下游的第二管道13b分开。

该阀的特征在于它包括用于操控闭塞器的装置50，其由主管道13的第一管道13a和第二管道13b之间的流体压力差控制，区别于用于控制操作压力的装置30但是与闭塞器20操作地连接，并且预先设置成在闭塞器20上施加一作用力，在比第二管道13b中的压力大的第一管道13a中的流体压力下该作用力将闭塞器20保持在闭合位置。

如前所讨论的，所述旁通压力调节阀1优选用作液压洗涤设备100的旁通压力调节阀。其中一个可行实施例中的图5中说明的这些设备包括通常由活塞泵构成的用于泵送洗涤流体的装置101，和优选由分配枪构成的用于分配流体的装置102。在图5的设备中，管道104a提供用于泵送的装置，并从低压箱103获得流体。在这种类型的应用中，旁通压力调节阀1可以直接安装在泵头(图5中说明的构造方案)上或可以通过特殊管道连接在泵头上。与该旁通压力调节阀进一步相关的是：将出口11与用于分配的装置102连接的输送管道104b以及与旁通口12相连的低压旁通管道104c。旁通管道104c可以选择性地连接在低压箱103上，将流体直接送至用于泵送的装置101或将流体排出液压回路，其中用于泵送的装置101从低压箱103中抽吸流体(在图5中可见的构造方案)。

当旁通压力调节阀1被考虑操作性地结合在上述加压洗涤设备100上时，其操作是清楚的。

图2说明了通过分配装置102分配洗涤流体期间，即分配枪打开期间该阀的构造。在这种状态下，流体流过主管道13；装置40确定主管道的第二管道13b中的流动压力损失。第一管道13a中的流体压力因此保持大于第二管道13b中的压力；由操控装置50控制的闭塞器20因此是闭合的。旁通管道104c保持闭合，并且整个洗涤流体的流量达到分配装置102的流量。

但是在所述操作情况下，闭塞器20可以通过操作压力控制装置30离开闭合位置。这发生在主管道13内的流体压力超过阈值水平的情况下；因此通向低压箱103的旁通管道104c的打开使得操作压力减小。当压力回到阈值以下时，控制装置30不再施加它们的作用力，同时闭塞器20通过操控装置50回到闭合位置。

图3说明了流体分配截止阀的构造，即枪关闭时的构造。在该操作状态下，流体停止流动，并且流动压力损失消失。操控装置50不在闭塞器20上施加维持作用力，因此闭塞器20回到打开位置，使得洗涤流体能够向低压箱103流出。

考虑使得可能得到前述优点的构造方面的较详细描述，闭塞器20的操控装置50的构造特别重要。它们包括圆筒形室51、被封闭在圆筒形室51内部移动的导向活塞52和连接柄53。该活塞将圆筒形室51分为与主管道13的第一管道13a直接流体连接的第一部分51a和与主管道13的第二管道13b直接流体连接的第二部分51b。连接柄53将导向活塞52与闭塞器20整体(solidly)连接。

与现有技术中采用的构造方案不同，圆筒形室51与主管道13分开设置。这种构造方案导致了装置功能规则性方面的重要优点。

在本发明的优选实施例中，圆筒形室51通过第一辅助管道54和第二辅助管道54b与主管道13连接，第一辅助管道54将室的第一部分51a与管道的第一管道13a连接，第二辅助管道54将室的第二部分51b与管道54的第二管道13b连接。

闭塞器20设置在主管道13内部，并且以与导向活塞52整体连接的方式沿着移动轴线x移动。移动轴线x具有主要与主管道13的延伸方向垂直的分量；优选的，如在所述实施例中的，它与该延伸方向垂直。

连接柄53可以被封闭在连接孔15内部滑动，连接孔15穿过主管道13和圆筒形室51之间的分隔壁。闭塞器20预先设置成在其闭合位置通过定位在座14a上而阻塞在主管道13上开口且与连接孔15相对的流出孔14。

在所述实施例中，闭塞器20有利地为球形，并且通过套管接头53a有利地连接在连接柄53的一端。

圆筒形室51延伸至内部设置有闭塞器20的主管道13的下面；它相应于移动轴线x竖直延伸。在导向活塞52的上表面和下表面之间没有压差的情况(没有流动或枪被关闭的情况)下，由于这些表面的特定平衡，压力的作用将倾向于维持闭塞器20在打开位置。重力作用对于阀的功能没有影响，因此阀可以在任何位置工作，不需要竖直定向。

根据所要求的操作性能，圆筒形室551的第一部分51a位于第二部分51b的下面；因此主管道13的第一管道13a中的更大流体压力确定了作用在导向活塞52上的向上指向的力，这有助于保持闭塞器20压在座14a上。因此第一辅助管道54进入圆筒形室51的底表面附近；第二辅助管道54b进入上表面附近。

在构造上，圆筒形室至少通过被密封地插入主阀体16的下筒柱形壳体内的第一套管元件55形成。座14a也设置在被密封地应用在主阀体16上的环形插入件14b上；环形插入件14b也限定流出孔14。

本发明的旁通压力调节阀1包括将旁通口12与流出孔14连接的低压室17。操作压力控制装置30包括在室17内部沿着与移动轴线x的方向基本上一致的方向移动的加压元件31。在主管道13内超过阈值的流体压力下，加压元件31被预先设置成施加将闭塞器20从闭合位置移至打开位置的作用力。

操作压力控制装置30进一步包括受加压元件31整体约束的控制活塞32，控制活塞32可以被密封地滑动并且将低压室17和与主管道13流体连通的控制室33分开。在所述实施例中，该流体连通由将控制室33与主管道的第二管道13b连接的第三辅助管道35保证。在该实施例中低压室17和控制室33设置在主阀体16的同一上圆筒形壳体中，该上圆筒形壳体被控制活塞32再分。控制室33被密封地引入以封闭上圆柱形壳体的第二套管元件36封闭。

控制装置30包括对抗装置34，其指定用于以可调节的强度对抗控制活塞32的接近流出孔14的运动。在优选实施例中，对抗装置34包括与拉杆34b结合的第一压缩弹簧34a，其中拉杆34b又与控制活塞32整体结合。拉杆34b延伸超出控制室33，并且第一压缩弹簧34a被压缩在第二套管元件36的外表面和与其相对的冲击(striker)表面之间。该冲击表面的位置可以通过应用在拉杆34b的螺纹端的调节螺母34c来调节。

在控制室33内存在加压流体的情况下，会有一个力作用在趋向于在闭塞器20的方向移动加压元件31的控制活塞32上；但是由于第一压缩弹簧34a的存在，该力受回复力的对抗。超过阈值压力时，弹簧的回复作用已不足以阻止活塞，并且加压元件将推动闭塞器20，导致旁通管道104c打开。通过操纵调节螺母34c，可以压缩或释放弹簧，从而改变导致上述打开所需的阈值压力。

操作压力控制装置30沿着移动轴线x纵向延伸，与闭塞器操控装置50反向。由于这种构造方案，作用在同一闭塞器20上的两个机构集中在主管道13的单段上，显著地减小了旁通压力调节阀1的尺寸。此外，如可以从上文推导出的，如果不是在超过主管道13内部阈值压力的瞬间，闭塞器操控装置50不会与主压缩弹簧34a相对地作用；由此得出结论，不需要产生很大的流动压力损失来使装置运行。

为了能够精确地校准本发明的装置，用于确定流动压力损失的装置40优选预先设置成，至少对于不超过最大限制的流量水平、在通过主管道13的变化流体流量下产生基本上恒定的流动压力损失。

尤其，装置40包括被通孔41a穿过的辅助闭塞器41和预先设置成在辅助闭塞器41上施加指向管道上游的力的弹性装置，辅助闭塞器41在主管道13内部移动但是在上游受节流部42的限制。节流部42将主管道13的第一管道13a与第二管道13b分开。辅助闭塞器41有利地为圆锥形，在节流部42的方向上逐渐变细，并且该弹性装置包括设置在辅助闭塞器41和冲击表面之间的第二压缩弹簧43。

操作上，当流体流量从主管道13的第一管道传送到第二管道时，辅助闭塞器41上的压力确定结合在其上的弹簧43的与流量相关的压缩程度。闭塞器41移动远离节流部42并打开流出表面，该流出表面随流量变化从而在流量增大期间限制流动压力损失的增大。小直径的通孔41a用于在没有流体流的情况下，即当辅助闭塞器41紧靠在节流部42上时，保证主管道13的第一管道13a和第二管道13b之间的流体连通。

在没有说明的构造变形中，用于确定流动压力损失的装置40可以由设置在主管道13的第一和第二管道之间的简单固定的喷嘴构成。该方案尽管操作精确性不高，但是具有简化装置构造的优点。

为了能够在连接柄53上结合外部传送元件，图4的可选实施例包括与图1不同的第一套管元件55。由于这个细节，从而可以实现闭塞器操控装置50与微型开关105结合的前述类型的加压洗涤设备100。微型开关105预先设置成发送有关闭塞器20的位置的电信号，从而操控开启和关闭泵送装置101或设置在回路中的其它电设备或机电设备。

Claims (10)

1.一种旁通压力调节阀(1)，具有：旁通口(12)；设置成通过主管道(13)相互连通的进口(10)和出口(11)；所述旁通压力调节阀(1)包括：在阻断主管道(13)和旁通口(12)之间流体连通的至少一个闭合位置和不阻断该流体连通的至少一个打开位置之间移动的闭塞器(20)；预先设置成当主管道内部的流体压力超过阈值水平时将闭塞器(20)从闭合位置移动到打开位置的操作压力控制装置(30)；用于确定穿过主管道(13)的流体的流动压力损失的装置(40)，其沿着主管道(13)设置以将主管道(13)上游的第一管道(13a)与下游的第二管道(13b)分开；其特征在于，所述旁通压力调节阀包括由主管道(13)的第一管道(13a)和第二管道(13b)之间的流体压力差控制的闭塞器操控装置(50)，该闭塞器操控装置(50)区别于操作压力控制装置(30)但与闭塞器(20)操作性地连接，该闭塞器操控装置(50)预先设置成在闭塞器(20)上施加作用力，当第一管道(13a)中的流体压力大于第二管道(13b)中的流体压力时所述作用力将所述闭塞器(20)保持在其闭合位置。

2.如权利要求1所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，闭塞器操控装置(50)包括：圆筒形室(51)；在圆筒形室(51)内部密封地移动的导向活塞(52)，其将圆筒形室分成与主管道(13)的第一管道(13a)直接流体连通的第一部分(51a)和与主管道(13)的第二管道(13b)直接流体连通的第二部分(51b)；将导向活塞(52)与闭塞器(20)整体连接的连接柄(53)。

3.如权利要求2所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，圆筒形室(51)与主管道(13)分开，并且通过第一辅助管道(54)和第二辅助管道(54b)与主管道(13)连接，第一辅助管道(54)将圆筒形室的第一部分(51a)与主管道的第一管道(13a)连接，第二辅助管道(54b)将圆筒形室的第二部分(51b)与主管道的第二管道(13b)连接。

4.如权利要求3所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，闭塞器(20)设置在主管道(13)内部，并且以与导向活塞(52)整体约束的方式沿着移动轴线(X)移动；移动轴线(X)与主管道(13)的延伸方向垂直；连接柄(53)可以在连接孔(15)内部密封地滑动，连接孔(15)穿过主管道(13)和圆筒形室(51)之间的分隔壁；闭塞器(20)预先设置成通过在其闭合位置压在座(14a)上而阻塞流出孔(14)，该流出孔(14)在主管道(13)上开口且与连接孔(15)相对。

5.如权利要求4所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，所述旁通压力调节阀包括将旁通口(12)与流出孔(14)连接的低压室(17)；操作压力控制装置(30)包括加压元件(31)，该加压元件(31)在低压室(17)内部沿着与移动轴线(x)的方向一致的方向移动，并且预先设置成在与闭塞器(20)接触的状态下和在主管道(13)内部的流体压力超过阈值水平下，施加将闭塞器(20)从闭合位置移至打开位置的作用力。

6.如权利要求5所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，操作压力控制装置(30)包括受加压元件(31)整体约束的控制活塞(32)，该控制活塞(32)可以密封地滑动并且将低压室(17)与和主管道(13)流体连通的控制室(33)分开；操作压力控制装置(30)进一步包括用于对抗的装置(34)，其指定用于以可调节的强度对抗控制活塞(32)在接近流出孔(14)的方向上的运动。

7.如上述权利要求之一所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，用于确定流动压力损失的装置(40)预先设置成，至少对于不超过最大限制的流量水平、在通过主管道(13)的变化流体流量下产生基本上恒定的流动压力损失。

8.如权利要求7所述的旁通压力调节阀(1)，其特征在于，用于确定流动压力损失的装置(40)包括被通孔(41a)穿过的辅助闭塞器(41)和预先设置成在辅助闭塞器(41)上施加指向主管道(13)上游方向的力的弹性装置，所述辅助闭塞器(41)在主管道(13)内部移动但是在上游受到节流部(42)的限制。

9.一种加压洗涤设备(100)，包括洗涤流体的泵送装置(101)、洗涤流体的分配装置(102)和低压旁通管道(104c)；其特征在于，所述加压洗涤设备进一步包括上述任一权利要求所述的旁通压力调节阀(1)，该旁通压力调节阀(1)的进口(10)与泵送装置(101)流体连通，出口(11)与分配装置(102)流体连通，旁通口与低压旁通管道(104c)相连。

10.如权利要求9所述的加压洗涤设备(100)，其特征在于，闭塞器操控装置(50)与微型开关(105)结合，该微型开关(105)预先设置成发送有关闭塞器(20)的位置的电信号，从而操控开启和关闭泵送装置(101)。

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