CN101839359A - 变差溢流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变差溢流阀，属于液压元件技术领域。它包括阀体、阀芯和弹簧组件。阀芯由阀芯(4)和阀芯(5)组成，三台肩结构，其特征是两端台肩的直径不等。阀的进油口P通过进油腔P与阀芯左端的平衡腔沟通，控制油口A与弹簧腔沟通。平衡腔与弹簧腔在阀芯两端产生的静压力与弹簧力决定阀的启闭状态。将进油口P、控制油口A分别与节流阀的进、出油口连接，可组成一种新型溢流-节流阀，其特点是节流阀两端的压差随负载压力的升高而降低，这种流量-压力特性与液压机的工况基本吻合。用它取代现有溢流-节流阀，能够降低系统高压段的工作压力，更好地实现压力匹配。

Description

变差溢流阀

技术领域

本发明涉及一种变差溢流阀，属于液压元件技术领域。

背景技术

液压机、材料试验机等压力机械的工作循环通常包括空载和加载两种工况。空载工况工作压力低、流量大；加载工况工作压力高、流量小。用定量泵、溢流阀、节流阀组成的液压回路可实现上述工作循环，其特点是结构简单、造价低，但在加载工况下，液压泵始终在恒压下运行，其输出的高压油大部分经溢流阀返回油箱，能量损失大，发热量也大。采用变量泵代替定量泵能够避免溢流损失，但泵的价格较高，且当系统工作压力超过32MPa时(材料试验机多为40MPa)，变量泵的选型也很困难。用定量泵、溢流-节流阀、安全阀组成回路，能够使液压泵的压力跟踪负载压力变化，避免液压泵长时间地在恒压下工作，故比第一方案能耗要小。但这种基于溢流-节流阀的回路，泵压比负载压力始终要高出一个固定值，因而抬高了泵的最高工作压力。对于高压系统，如果工作压力太高，会给设计制造带来困难，同时也不易达到最佳节能效果。上述回路其实都属于流量调节回路，比较适合速度控制，其流量-压力特性与液压机的工况并非十分吻合，因此，有必要研究改进。

发明内容

本发明提供一种变差溢流阀，其性能特点是阀的进、出油口间的压差不是恒定的，而是随负载压力的增大而减小的。本发明与节流阀并联，可组成一种新型变差溢流-节流阀，其流量-压力特性与液压机的要求基本吻合。用它取代普通溢流-节流阀，能够降低系统高压段的工作压力，且能减小能耗。此外，本发明还兼有安全阀的功能，比使用现有溢流-节流阀省掉一个安全阀。

本发明包括阀芯、阀体和弹簧组件。所述阀芯由两只外径不等的阀芯组成，它们装在阀孔中，在轴向液压力和弹簧力的作用下，相邻端面始终保持接触，功能上相当于一只三台阶阀芯，其特征在于两端台肩的直径不等。所述弹簧组件包括弹簧、弹簧套筒、调压螺钉等。所述阀体还包括丝堵及阀套。其中，丝堵、弹簧套筒与阀体为螺纹连接，用密封圈密封，阀芯装入阀体后形成四个油腔，即进油腔P、泄油腔T、阀芯左端的平衡油腔及弹簧腔。阀体还设有进油口P、控制油口A以及出油口T，其中，进油腔P与进油腔P沟通，进油腔P又与阀芯左端的平衡油腔沟通，控制油口A与弹簧腔沟通。平衡油腔与弹簧腔的油压在阀芯的两个端面上产生轴向静压力，该静压力与调压弹簧力决定了阀芯的轴向平衡位置，即决定了溢流口的启闭状态。当溢流阀与节流阀组成溢流-节流阀时，进油口P和控制油口A将分别与节流阀的进、出油口连通，出油口T则与油箱连通。阀体上还设有油道将弹簧腔与阀口A连通。这样，阀芯两端的油腔将分别与节流阀的进、出油口连通。

采用现有定差溢流阀组成溢流-节流阀时，因溢流阀芯两端的作用面积相等，故无论负载如何变化，溢流阀芯两端的压差亦即节流阀的压差始终保持为一个固定的差值，阀的速度刚度高，因此，这种阀适用于调速回路。本发明的主要结构特征在于阀芯两端的作用面积不等。由受力分析可知，阀芯两端的压差是随小端压力的增大而减小的。当本发明与节流阀并联构成变差溢流-节流阀时，节流阀的压差也将随其出口压力的增大而减小，若节流口开度保持不变，则阀的流量也将随着出口压力的增大而减小，其流量-压力特性与液压机的工况基本吻合。变差溢流-节流阀用于压力控制系统时，能够降低系统高压段的工作压力，减轻液压泵的工作负荷，降低能耗和发热，使系统更好地实现压力匹配。此外，变差溢流-节流阀还兼有安全阀的功能，当负载压力上升到接近限定值时，变差溢流阀芯两端的压差将趋于零，阀芯在弹簧力的作用下打开溢流口溢流，系统压力不再继续升高，因而起到了限压保护作用。本发明的主要特点可概括为

1.流量-压力特性符合液压机等设备的工况特点，用它取代现有溢流-节流阀，能使液压系统更好地实现压力匹配，节能效果好，工作压力低。

2.一阀两用，溢流阀兼有安全阀的功能。当节流阀的出口压力即负载压力达到限定值时，阀的进、出口压力相等，油泵输出的流量经溢流阀返回油箱，系统压力不会继续升高。

附图说明

图1为三台肩变差溢流阀示意图

图中标记：1.阀体，2.堵头，3.阀套，4.阀芯4，5.阀芯5，6.弹簧，7.弹簧套筒，8.调压螺钉，9.导套，10.挺杆

图2为两台肩变差溢流阀示意图

图中标记：1.阀体，2.阀芯，3.弹簧，4.盖板

具体实施方式

本发明为一种变差溢流阀，包括阀芯、阀体和弹簧组件。所述阀芯包括阀芯4和阀芯5，其中阀芯4有两个台肩，阀芯5只有一个台肩。所述阀体包括阀体1、丝堵2、及阀套3。阀套3插装在阀孔中，间隙配合，用弹性密封圈密封。阀体1上设有安装阀芯的台肩孔，阀芯4与阀孔为间隙配合，阀芯5与阀套3为间隙配合，配合性质必须满足间隙密封要求。阀芯装入阀体后，在液压力和弹簧力的作用下两相邻端面始终保持接触，相当于一个三台肩阀芯。所述丝堵2、弹簧套筒7与阀体1之间均采用弹性密封圈密封，阀芯装入阀体后形成四个油腔，即进油腔P、泄油腔T、阀芯左端的平衡油腔以及弹簧腔。所述阀体1还设有进油口P、控制油口A以及出油口T。其中进油口P通进油腔P，进油腔P又与阀芯左端的平衡油腔沟通，控制油口A与弹簧腔沟通，出油口T与油箱连通。平衡油腔与弹簧腔中的压力油在阀芯的两个端面上产生轴向静压力，其合力与调压弹簧力决定了阀芯的轴向平衡位置，即决定了溢流口的启闭状态。溢流口位于进油腔P和泄油腔T之间。所述弹簧组件包括弹簧6、弹簧套筒7、调压螺钉8、导套9及挺杆10。通过调压螺钉8可调节弹簧6的压缩量。

本发明可与节流阀并联组成变差溢流-节流阀，此时，P、A、T三个油口分别与节流阀的进、出油口及油箱连通。在工作状态下，阀芯左端平衡油腔的油压等于P口的油压，即等于油泵的油压，弹簧腔的油压等于节流阀出口油压即负载压力，因此，溢流阀的启闭状态取决于油泵压力、负载压力以及弹簧力。因为阀芯左端的轴向作用面积大于右端的面积，由受力分析可知，阀芯两端的压差是随小端压力即负载压力的增大而减小的，故节流阀的压差也将随负载压力的增大而减小。若节流口开度保持不变，则阀的流量将随着负载压力的增大而减小。溢流阀的初始开启压差可由调整螺钉11调节，实际工作压差随负载压力的增大而减小，当负载压力达到最高限定值时，溢流口全开，油泵输出的压力油全部返回油箱，泵压不会继续升高。溢流阀所限定的最高压力由阀芯两端的面积比及初始压差决定。其中，阀芯两端的面积比是根据溢流阀的额定压力在设计阶段确定的，初始开启压差则是在使用时根据具体情况，通过调压弹簧11调节的。

若将本发明的控制油口A与进油口P连通，出油口T通油箱，则该阀也可以作为直动式溢流阀使用。

本发明也可以采用图2所示的两台肩锥阀结构，包括阀体1、阀芯2和弹簧3。其中，阀体1上设有两台肩阀孔，还设有进油口P、控制油口A和出油口T。阀芯2为两台肩锥阀结构，阀芯两端面的有效作用面积不等，其小端承受来自进油口P的压力，大端承受受来自控制油口A的压力。溢流口位于进油口P和出油口T之间，靠阀芯锥面密封，溢流口的启闭状态取决于阀芯两端面上的液压力和弹簧力的平衡情况。因阀芯两端面的面积不等，故进油口P和控制油口A之间的压差是随A口压力的增大而减小的。

本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种变差溢流阀，其特征在于：包括阀体、阀芯和弹簧组件，如图1；所述阀芯为三台肩结构，其特征在于两端台肩的直径不等；所述弹簧组件包括弹簧(6)、弹簧套筒(7)、调压螺钉(8)等；所述阀体包括阀体(1)、丝堵(2)及阀套(3)；其中，丝堵(2)、弹簧套筒(7)与阀体(1)为螺纹连接，用密封圈密封；阀芯与阀体形成四个油腔，即进油腔P、泄油腔T、阀芯左端的平衡油腔以及弹簧腔；阀体(1)还设有进油口P、控制油口A以及出油口T，其中，阀口P与进油腔P沟通，进油腔P又与阀芯左端的平衡油腔沟通，控制油口A与弹簧腔沟通；平衡油腔与弹簧腔的压力油分别在阀芯的两个端面产生轴向静压力，其合力与调压弹簧力决定了阀芯的轴向平衡位置，即决定了溢流口的启闭状态。

2.根据权利要求1所述溢流阀，其特征在于：所述阀芯包括阀芯(4)和阀芯(5)，两只阀芯外径不等，其中一只与阀孔，另一只与阀套(3)均按间隙密封要求配合；阀套(3)与阀孔之间采用密封圈密封；阀芯(4)和阀芯(5)装入阀孔后相当于一只三台阶阀芯。

3.根据权利要求1所述溢流阀，其特征在于：将进油口P与和控制口A连通，出油口T和油箱连通，则该阀将成为直动式溢流阀。

4.根据权利要求1所述溢流阀，其特征在于：也可以采用两台肩结构，如图2所示；包括阀体(1)、阀芯(2)和弹簧(3)；其中，阀体(1)上设有两台肩阀孔，还设有进油口P、控制油口A和出油口T；阀芯(2)为两台肩锥阀，其两端面的有效作用面积不等，小端承受进油口P的压力，大端承受控制油口A的压力。溢流口位于进油口P和出油口T之间，靠阀芯锥面密封，溢流口的启闭状态取决于阀芯两端液压力和弹簧力的平衡情况，因阀芯两端面的面积不等，故进油口P和控制油口A之间的压差将随A口压力的增大而减小。

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