CN101652735A - 压力阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压力阀，该压力阀设有阀套和以能够运动的方式在所述阀套中导引的控制活塞，通过所述控制活塞能够控制经由所述阀套从压力介质源到负载的压力介质路径。在所述控制活塞上设置了凸缘区段，通过该凸缘区段能够改变在所述阀套的压力介质源侧的径向开口处的开口横截面。在所述径向开口下游的压力介质路径通过至少一条在轴向上穿过所述凸缘区段延伸的通道导引。此外，存在着用于向所述控制活塞加载能够调节的控制压力的预控制装置，其中具有入口的控制压力介质输送通道在所述凸缘区段上游的区域中设置在控制活塞上。特点是，设计所述至少一条在轴向上延伸的通道的尺寸，使得压力介质能够在所述凸缘区段处积聚。
Description
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的压力阀。
背景技术
压力阀，尤其预控制的二通路或者三通路减压阀在应该根据设定值尽可能恒定地保持负载接头上的压力时用在液压的控制技术中。应用领域比如是液压的压力机、机床上的夹紧装置等等。在不同于在几乎任意的流量的情况下将压力保持恒定的要求的情况下，实际的减压阀大多数拥有下降的调节特性曲线，也就是说在压力设定值保持恒定的情况下，随着流量的上升调节压力下降。这种特性归因于沿闭合方向向控制活塞加载上升的流量的流动力。
在外壳阀的情况下可以改进特性曲线并且此外所述阀可以在结构上得到简化，方法是从所述阀的调节活塞中的空腔中截取控制压力介质。在这个空腔中早已存在着已调节的压力。通过在所述空腔的端面处截取控制压力介质实现了有利的控制压力介质特性曲线，并且防止在高流量时拉紧所述调节活塞。这种阀结构在DE 196 15 789 A1中得到公开。
此外，在压力阀的情况下人们试图以尽可能低廉的成本来设计结构并且通过宽的使用范围来减小型号多样性。因此，越来越多地作为筒形嵌入式阀尤其不仅为固定液压系统而且为移动液压系统设计减压阀。这种类型的压力阀比如在Bosch Rexroth AG(博世力士乐股份公司)的数据页RD 18111-02/06.05中得到描述。
发明内容
本发明的任务是，说明一种在其调节压力特性曲线方面得到改进的用在筒形嵌入式阀技术中的压力阀。
该任务通过一种具有权利要求1所述特征的压力阀得到解决。
按本发明，压力阀设有阀套和以能够运动的方式在所述阀套中导引的控制活塞，通过所述控制活塞能够控制经由所述阀套从压力介质源到负载的压力介质路径。在所述控制活塞上设置了凸缘区段，通过该凸缘区段能够改变在所述阀套的压力介质源侧的径向开口处的开口横截面。在所述径向开口下游的压力介质路径通过至少一条在轴向上穿过所述凸缘区段延伸的通道导引。此外，存在着用于向所述控制活塞加载能够调节的控制压力的预控制装置，其中具有入口的控制压力介质输送通道在所述凸缘区段上游的区域中设置在控制活塞上。
特点是，如此设计所述至少一条在轴向上延伸的通道的尺寸，使得压力介质能够在所述凸缘区段处积聚。通过这种方式可以依赖于上升的流量来提高所述控制压力介质输送通道处的入口压力。因此，可以在压力介质量-调节压力-特性曲线的线性化的意义上来影响能够在控制压力室中向所述控制活塞加载的控制压力。此外，应该强调所述阀的特别简单的结构。相对于传统的阀，主要对控制活塞进行了改动。所述控制活塞可以作为简单的圆柱形的基体或者说作为多级活塞。由此，在同时获得卓越的等压特性的情况下保证按本发明的压力阀的简单的费用低廉的可制造性。
本发明的有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。
按照一种优选的改进方案，所述控制活塞构造为分级的活塞，该活塞从前面提到的第一凸缘区段开始在轴向上延续为在径向上缩进的颈部区段并且随后延续为第二凸缘区段。这样的控制活塞制造简单并且允许通过简单的孔来制造所必需的通道。
优选所述控制活塞在两个凸缘区段上在阀套中导引，由此获得良好的密封性以及可靠的功能。
按照本发明的一种特别优选的改进方案，所述控制压力介质输送通道从所述第二凸缘区段的在轴向上定向的表面或者从所述颈部区段的靠近所述第二凸缘区段的区域尤其外侧面出发。这保证从一个区域可靠地向所述预控制装置供给控制压力介质，在该区域中存在着均匀的压力情况。
按本发明的压力阀的使用范围更为广泛，如果将其构造为三通路阀，其中按照一种有利的结构所述第二凸缘区段控制在所述阀套的与卸载管路相连接的径向开口处的开口横截面。
一种特别优选的设计方案在此规定，设置第二控制压力介质输送通道，该第二控制压力介质通道在所述第一凸缘区段的背向颈部区段的一侧上拥有入口。这也在限压运行中保证可靠地向所述预控制装置供给控制压力介质，在所述限压运行中将压力介质从负载接头朝储槽排放。
优选在所述第二控制压力介质输送通道中布置了止回阀，该止回阀按照其通流方向在所述第二控制压力介质输送通道的入口处允许压力介质的流入。在压力介质被从压力介质源输送给负载的减压运行中，所述止回阀由于压力情况阻止控制压力介质流入所述第二控制压力介质输送通道中。在这种情况下，仅仅通过所述第一控制压力介质输送通道来输送控制压力介质，从而保持控制压力介质输送量与通过所述阀导送的流量之间的所期望的关系。
所述两条控制压力介质输送通道可以特别简单地制成，如果所述第二控制压力介质输送通道汇入所述第一控制压力介质输送通道中。优选在轴向上穿过所述控制活塞的孔分段地用于构造所述第一控制压力介质输送通道和所述第二控制压力介质输送通道。此外，有利的是，所述第一控制压力介质输送通道的入口由汇入轴向孔的径向孔构成。
按照一种特别优选的设计方案，在所述凸缘区段中环绕地设置了多个贯通的轴向孔，所述轴向孔汇入所述凸缘区段的朝向颈部区段的环形表面中。在这种结构中，所述通道的总横截面可以通过所述第一凸缘区段非常准确地加以确定。此外，在所述颈部区段上，可以通过所述阀套的径向开口来构造用于压力介质流入的大的流入室。这使得能够以离开所述第一凸缘区段上的控制棱边的足够距离来布置所述控制压力介质输送通道的开口。从一个流动稳定的区域中取出控制压力介质。所述控制压力介质输送通道的开口处的压力情况尤其不依赖于所述控制活塞的角位置。
所述压力阀在设计上特别简单并且在制造上成本低廉，如果在所述颈部区段中构造贯通的径向孔并且在所述第一凸缘区段中设置汇入所提到的径向孔中的轴向孔。在此，按本发明将所述轴向孔的直径选择得小于所述径向孔的直径。
按照一种特别优选的设计方案，所述预控制装置在向其输送的控制压力介质量上升时引起上升的控制压力。通过这种方式，可以直接对沿闭合方向起作用的流动力进行补偿。优选所述预控制装置设有直接操纵的限压阀。这样的限压阀成本低廉并且拥有所期望的特性曲线。
附图说明
下面在参照附图中示出的实施例的情况下对本发明及其优点进行详细解释。
图1是压力阀的横截面示意图，该压力阀具有分级的控制活塞和设在所述控制活塞的负载接头侧的凸缘区段中的环状布置的轴向孔，
图2是相应于图1的压力阀的一种变型方案，在该变型方案中所述控制活塞在负载接头侧的端面上拥有附加的控制压力介质入口，
图3是按本发明的一种另外的实施例的压力阀的横截面示意图，在该实施例中所述控制活塞拥有布置在压力介质路径中的径向孔和轴向孔，并且
图4是在图3中示出的压力阀的旋转了90°的横截面示意图。
具体实施方式
按照图1，三通路减压阀1构造为筒形嵌入式阀3，该筒形嵌入式阀3用于安装到阀体5的安装孔4中。所述阀体5拥有汇入所述安装孔4中的连接孔，所述连接孔被分配给所述阀1的压力介质源接头P、储槽接头T和负载接头A。所述筒形嵌入式阀3如通常一样包括紧固套筒7和保持在所述紧固套筒7中的阀套9，控制活塞11以能够运动的方式在所述阀套9中导引。
在所述紧固套筒7中布置了预控制阀。该预控制阀构造为中心阀结构形式的限压阀12。通过设有缓冲喷嘴
的配合套筒14来建立与控制压力室15的流体连接。通过压力弹簧18朝所述配合套筒14的方向向控制锥16加载力。所述限压阀12的打开压力可以通过作用于所述压力弹簧18的调节套筒20来调节。
所述阀套9拥有第一圈布置在所述安装孔4的压力介质输送区域21中的径向孔22以及第二圈布置在所述安装孔4的储槽接头区域23中的径向孔24。所述阀套的端面的开口25与所述负载接头A进行流体连接。在所述阀套9中导引的控制活塞11在轴向上划分为朝向所述开口25的第一凸缘区段27、颈部区段29和限制着控制压力室15的第二凸缘区段31。所述第一凸缘区段27拥有一圈在轴向上构造的孔33，所述孔33汇入朝向颈部区段29的环形表面34中。所述第二凸缘区段31在其朝向控制压力室15的一侧上设有凹处。在所述凹处的底部，轴向孔36构造为盲孔。所述轴向孔36与在径向上在所述第二凸缘区段31的近旁设置在颈部区段29中的喷嘴孔37一起形成用于所述控制压力室15的控制压力介质输送通道。在所述控制压力室15中接纳着压力弹簧39，该压力弹簧39支撑在所述第二凸缘区段31的凹处的底部及所述紧固套筒7的环形表面上。这个压力弹簧39向所述控制活塞加载朝所述开口25的方向指向的力。
下面对在图1中示出的减压阀1的功能进行解释。在所述负载接头A中调节的压力通过控制活塞11上的力平衡条件来确定。在压力介质从P向A流动时，所述控制活塞11占据一个位置，在该位置中存在着在所述径向孔22关闭的意义上以及在所述径向孔22打开的意义上起作用的力的平衡。这一方面是指由所述负载接头A作用的静压力并且另一方面是指由控制压力室15中的控制压力引起的力以及所述压力弹簧39的力。由此，所述控制活塞11按照所述控制压力的设定值以及压力弹簧39的但是通常选择得较小的力来调节所述负载接头A中的压力。在压力介质从A向T流动时，同样适用刚刚说明的力平衡。所述控制活塞11在此占据一个位置，在该位置中它控制压力介质在径向孔24处的流出。在这种压力介质流动方向的情况下，根据所述控制压力及压力弹簧39的力来限制所述负载接头A中的压力。
沿所述压力介质的从P向A的流动方向由于所述轴向孔33处的通流横截面的限制通过所述第一凸缘区段27产生压力降。所述压力介质可以这样说积聚在所述第一凸缘区段27的上游。流动的压力介质量越大，那么在此相对于所述负载接头A在所述控制活塞11的颈部侧上的压力提高的程度就越高。所述控制活塞11的颈部区段29处的更高的压力引起通过所述喷嘴孔37流入控制压力室15中的控制压力介质量的提高。由于所述限压阀12的上升的控制压力介质量-控制压力-特性曲线，所述控制压力室15中的控制压力也随着通过路径P向A流动的压力介质量而提高。提高的控制压力增强在径向孔22打开的意义上作用于所述控制活塞11的力。这反作用于沿关闭方向起作用的随压力介质量上升而增强的流动力。通过这种方式，可以获得所述减压阀1的几乎恒定的压力介质量-调节压力-特性曲线。
根据所说明的发明，本领域的技术人员通过常用的计算或试验来求得所述轴向孔33的所必需的横截面以及所述限压阀12的控制压力介质量-控制压力-特性曲线的所必需的上升。
本发明当然也能够轻易地用在二通路减压阀上。这样的二通路减压阀可以简单地通过省去储槽接头和所配属的径向孔24来进行说明。沿从P向A的通流方向的流动力的所说明的补偿则不受影响。
图2借助于三通路限压阀2示出了在图1中示出的减压阀1的一种变型方案。该减压阀2的结构在很大程度上相当于所述减压阀1的结构。区别仅仅在于控制压力介质输送。对于相同的特征来说使用相同的附图标记。在所述减压阀2的以下说明中，仅仅对所提到的与减压阀1的区别进行说明。
与构造为盲孔的轴向孔36相反，在所述减压阀2的控制活塞11中存在着在所述控制活塞11的整个长度上穿过该控制活塞11的分级的轴向孔41。在所述第二凸缘区段31的凸肩的近旁，喷嘴孔37汇入所述轴向孔41中。此外朝所述控制活塞11的朝向阀套9的开口25的端面35的方向，在所述分级的轴向孔41中先后布置了喷嘴芯43、止回阀45以及在所述轴向孔41的汇入开口上布置了入口套件47。
在减压运行中在压力介质的从P向A的流动方向的情况下，所述颈部区段29的区域中的压力由于压力介质路径的通过轴向孔33引起的收缩稍许大于所述负载接头A处的压力，也就是说稍许大于所述入口套件47处的压力。所述止回阀45因此保持关闭。仅仅通过所述喷嘴孔37来将控制压力介质输送到所述控制压力室15中。通过所述止回阀45来防止控制压力介质朝所述端面35的方向流出。利用通过所述阀导送的压力介质量来得到所述控制压力介质量的所期望的上升。
相反，在限压运行中在压力介质的从A向T的流动方向的情况下，所述入口套件47处的压力高于所述喷嘴孔37处的压力。仅仅拥有很弱的弹簧的止回阀45打开并且允许控制压力介质从所述控制活塞11的端面35前面的区域流入所述控制压力室15中。在通过所述第一凸缘区段27产生高的压力降时，可能不能再仅仅从所述喷嘴孔37中进行足够的控制压力介质供给，由此所述限压功能会恶化或者说在最严重的情况下控制油供给会中断并且保持在所述接头A上的压力会突然消失。通过所述控制压力介质的从端面35前面的区域中的流入来保证可靠的控制压力介质供给，在所述端面35的前面的区域处如所述的一样积聚了升高的压力。通过所述入口套件47输送的控制压力介质量可以通过所述喷嘴芯43的内直径来确定。
在图3和4中借助于三通路减压阀50示出了本发明的一种另外的实施例。图4中的示意图相对于图3中的示意图围绕着阀轴线旋转了90°。所述减压阀50如在第一实施例中一样构造为筒形嵌入式阀。所述三通路减压阀50与前面所说明的减压阀2之间的区别仅仅在于所述控制活塞11的结构。为相同的特征使用相同的附图标记。在所述减压阀50的下面的说明中主要说明所提到的与减压阀2的区别。
所述控制活塞11又构造为分级的活塞，该活塞具有朝向阀套开口25的第一凸缘区段27、颈部区段29和朝向所述控制压力室15的第二凸缘区段31。所述控制压力室15中的压力通过未示出的预控制阀优选通过布置在所述紧固套筒7中的限压阀来调节。
与所述减压阀1或2相反，所述颈部区段29在所述减压阀50的控制活塞11中在径向上仅仅稍许缩进，使得该颈部区段29也可以被视为设在所述控制活塞11的外侧面中的环绕的槽。所述颈部区段29被径向孔54从中穿过，所述径向孔54的直径几乎相当于所述颈部区段29的宽度。代替一圈在轴向上构造的孔33，仅仅存在着一个布置在中间的轴向孔52，该轴向孔52从所述端面35开始汇入所述径向孔54中。所述轴向孔52的直径在此小于所述径向孔54的直径。另外的分级的轴向孔形成所述第二凸缘区段31中的控制压力介质输送通道56。所述控制压力介质输送通道56的朝向径向孔54的端部区段在此构造为喷嘴孔。
如在图4中示出的一样，存在着附加的构造在所述控制活塞11的表层(Mantel)中的控制压力介质输送通道60。该控制压力介质输送通道60设有喷嘴芯43和止回阀62，该止回阀62在相应的压力情况下能够使控制压力介质从所述端面35流入到所述控制压力室15中。所述控制压力介质输送通道60优选构造为分级的轴向孔。
所述减压阀50的功能相当于所述减压阀2的功能。在从P向A的压力介质流动方向的情况下，在减压运行中由于所述轴向孔52处的横截面的变窄通过所述第一凸缘区段27产生压力降。压力介质在这过程中在所述第一凸缘区段27的上游在所述颈部区段29的区域中在一定程度上积聚。所述压力降随压力介质量的上升而增强。因此，随着压力介质量的上升，存在于所述控制压力介质输送通道56的入口处的压力增加并且由此所输送的控制压力介质量增加。这能够通过上升的控制压力特性曲线如早已说明的一样对作用于所述控制活塞11上的流动力进行补偿并且由此实现所述减压阀50的几乎恒定的压力介质量-调节压力-特性曲线。所述止回阀62沿这个压力介质流动方向保持关闭。
在从A向T的压力介质流动方向的情况下，在限压运行中附加地设有止回阀62的控制压力介质输送通道60能够可靠地向所述控制压力室15供给控制压力介质。这尤其适合于从A向T的高的压力介质流，在所述从A向T的压力介质流中由于通过所述第一凸缘区段27形成的压力降仅仅通过所述控制压力介质输送通道56不能进行可靠的压力介质供给。
所述第一实施例的特征与所述第二实施例的特征的组合也应该为本发明所包含。因此，所述减压阀50可以轻易地构造为二通路减压阀，方法是省去所述径向孔24。而后所述附加的控制压力介质输送通道60连同止回阀62和喷嘴芯43类似于按图1的实施例并非必需。三通路减压阀50也可以在限制朝所述储槽排出的最大体积时或者在流动路径通过所述轴向孔52仅仅略微变窄时完全在没有附加的控制压力介质输送通道60、没有止回阀62且没有喷嘴芯43的情况下构成。
附图标记列表：
1 减压阀
2 减压阀
3 筒形嵌入式阀
4 安装孔
5 阀体
7 紧固套筒
9 阀套
11 控制活塞
12 限压阀
14 配合套筒
15 控制压力室
16 控制锥
18 压力弹簧
20 调节套筒
21 压力介质输送区域
22 径向孔
23 储槽接头区域
24 径向孔
25 开口
27 第一凸缘区段
29 颈部区段
31 第二凸缘区段
33 轴向孔
34 环形表面
35 端面
36 轴向孔
37 喷嘴孔
39 压力弹簧
41 轴向孔
43 喷嘴芯
45 止回阀
47 入口套件
50 减压阀
52 轴向孔
54 径向孔
56 带喷嘴孔的控制压力介质输送通道
60 控制压力介质输送通道
62 止回阀
A 负载接头
P 压力介质源接头
T 储槽接头
Claims (14)
1.压力阀，具有阀套(9)和以能够运动的方式在所述阀套(9)中导引的控制活塞(11)，通过所述控制活塞(11)能够控制经由所述阀套(9)从压力介质源到负载的压力介质路径，其中在所述控制活塞(11)上设置了凸缘区段(27)，通过该凸缘区段(27)能够改变在所述阀套(9)的压力介质源侧的径向开口(22)处的开口横截面，并且在所述径向开口(22)下游的压力介质路径通过至少一条在轴向上穿过所述凸缘区段(27)延伸的通道(33；52)导引，此外，所述压力阀具有用于向所述控制活塞(11)加载能够调节的控制压力的预控制装置(12)，其中具有入口的控制压力介质输送通道(36、37；56)在所述凸缘区段(27)上游的区域中设置在控制活塞(11)上，
其特征在于，
设计所述至少一条在轴向上延伸的通道(33；52)的尺寸，使得压力介质能够在所述凸缘区段(27)处积聚。
2.按权利要求1所述的压力阀，其特征在于，所述控制活塞(11)构造为分级的活塞并且从前面提到的第一凸缘区段(27)开始在轴向上延续为在径向上缩进的颈部区段(29)并且随后延续为第二凸缘区段(31)。
3.按权利要求2所述的压力阀，其特征在于，所述控制活塞(11)在所述两个凸缘区段(27、31)上在所述阀套(9)中导引。
4.按权利要求2或3所述的压力阀，其特征在于，所述控制压力介质输送通道(36、37；56)从所述第二凸缘区段(31)的在轴向上定向的表面或者从所述颈部区段(29)的靠近所述第二凸缘区段(31)的区域尤其外侧面出发。
5.按权利要求2到4中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述第二凸缘区段(31)控制所述阀套(9)的与卸载管路进行流体连接的径向开口(24)处的开口横截面。
6.按权利要求5所述的压力阀，其特征在于，设置了第二控制压力介质输送通道(41；60)，该第二控制压力介质输送通道(41；60)在所述第一凸缘区段(27)的背向颈部区段(29)的一侧(35)上拥有入口。
7.按权利要求6所述的压力阀，其特征在于，在所述第二控制压力介质输送通道(41；60)中布置了止回阀(45；62)，该止回阀(45；62)按照其通流方向在所述第二控制压力介质输送通道(41；60)的入口处允许压力介质的流入。
8.按权利要求7所述的压力阀，其特征在于，所述第二控制压力介质输送通道汇入所述第一控制压力介质输送通道中。
9.按权利要求8所述的压力阀，其特征在于，在轴向上穿过所述控制活塞(11)的孔(41)分段地用于构造所述第一控制压力介质输送通道和所述第二控制压力介质输送通道。
10.按权利要求9所述的压力阀，其特征在于，所述第一控制压力介质输送通道的入口由汇入所述轴向孔(41)中的径向孔(37)构成。
11.按权利要求1到10中任一项所述的压力阀，其特征在于，在所述凸缘区段(27)中环绕地设置了多个贯通的轴向孔(33)，所述轴向孔(33)汇入所述凸缘区段(27)的朝向颈部区段(29)的环形表面(34)中。
12.按权利要求2到10中任一项所述的压力阀，其特征在于，在所述颈部区段(29)中构造了贯通的径向孔(54)，在所述第一凸缘区段(27)中设置了汇入所提到的径向孔(54)中的轴向孔(52)，并且所述轴向孔(52)的直径小于所述径向孔(54)的直径。
13.按前述权利要求中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述预控制装置(12)在向其输送的控制压力介质量上升时引起上升的控制压力。
14.按前述权利要求中任一项所述的压力阀，其特征在于，所述预控制装置包括直接操纵的限压阀(12)。
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