CN102444637B - 插装式溢流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种插装式溢流阀，为解决现有溢流阀中导阀芯与导阀座之间冲击大、易损坏、寿命短及振动、噪声大的缺点，本发明溢流阀设有可滑动的导阀，在导阀两侧形成第一容腔和第二容腔，导阀内设置导阀节流孔连通第一、第二容腔利用差动原理控制导阀的移动以实现先导油道的开启与关闭，控制第一容腔的压力以实现溢流阀开启与关闭控制。本发明采用小刚度弹簧推动导阀座关闭先导阀，导阀芯倒装并用缓冲弹簧吸收导阀座与导阀芯接触时的冲击以降低甚至消除导阀芯与导阀座间的冲击，延长溢流阀的使用寿命。导阀芯在导阀座内仅作轴向移动而无径向偏移与振动，开启与关闭时均处于稳定状态，实现噪声小的优点。

Description

插装式溢流阀

技术领域

本发明涉及液压系统的液压阀，特别是液压系统中的插装式溢流阀。

技术背景

溢流阀是液压系统中常用的压力控制元件，可作为定压溢流阀或安全阀。溢流阀通常用在压力控制方面，而现有的溢流阀按结构和工作原理不同，可分为直动式溢流阀和先导式溢流阀。虽然直动式溢流阀具有结构简单、灵敏度高等优点，但压力受溢流量变化的影响较大，调压偏差大，高压时，要求调压弹簧具有很高的刚度。先导式溢流阀克服了直动式溢流阀的缺点，能够保持系统各相关油路的压力恒定或过载保护，并具有通流能力强、调压范围广、启闭特性好等特点，是液压系统中极其重要的压力阀件。

然而，现有公开的溢流阀存在一些缺陷，如图1所示，导阀座9是与阀体通过螺纹固定连接，导阀芯8通过其顶部的柱状定位针定位于先导阀套的阀孔中并与阀孔为间歇配合，这种结构是利用调压弹簧12来平衡导阀芯12所受液压油的作用力，因此要求调压弹簧12的刚度非常高，这就导致导阀在开启与关闭时导阀芯8与导阀座9的阀孔尖边之间产生很大的冲击，使得导阀在一定的工作时间内因冲击力造成损坏，降低溢流阀使用寿命；并且导阀在开启时，导阀芯在导阀的阀孔中处于浮动状态，导阀芯8会常常偏离中心，使导阀芯与导阀孔相互碰撞，产生振动而产生噪声，甚至产生啸叫现象，增加机器的噪声辐射，难以满足工程机械液压系统的要求。因此，这就需要设计出导阀芯与导阀座之间冲击小，稳定性好，噪音小，使用寿命长的溢流阀。

发明内容

本发明的目在于针对现有溢流阀的先导阀受冲击大而易损坏且先导阀在开启时先导阀芯处于浮动状态易产生振动与啸叫的缺点而提供一种结构简单，稳定性好，噪音小，使用寿命长的插装式溢流阀。

本发明的技术方案是这样实现的：构造一种插装式溢流阀，包括阀座，套装在阀座上的阀体，所述阀座与阀体构成阀腔，在阀腔内自进油口方向其依次设有左右移动时可关闭或连通从进油口至出油口油路的主阀芯、导阀，所述主阀芯与导阀之间构成第一容腔，所述主阀芯上设有连通进油口与第一容腔的第一节流孔，导阀包括导阀座与导阀芯，导阀座上设有一轴向贯通导阀座的导阀孔，导阀座与阀腔滑配合，导阀的另一侧有第二容腔，导阀上设有连通第一容腔与第二容腔的第二节流孔，第一容腔内液体作用于导阀上的轴向作用受力面积大于第二容腔内液体作用于导阀上的轴向作用受力面积大于，第二容腔内设使导阀芯向第二容腔的移动行程小于导阀座向第二容腔滑动行程的限位装置，在导阀的第二容腔侧设有调压弹簧，调压弹簧的一端与导阀座连接，另一端与阀体连接，第一容腔内设缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端与导阀芯接触连接，另一端与主阀芯接触连接；所述导阀芯包括头部的导向部、尾部的锥部、连接导向部和锥部的连接部，锥部位于第一容腔内，导向部与导阀孔滑配合，连接部与导阀孔之间具有导阀间隙，导阀座上设有连通导阀间隙的径向通孔，阀体上设有连通径向通孔且通向阀体外部的出油通道。

该溢流阀的工作过程如下：液压油首先通过第一节流孔进入第一容腔，使第一容腔的压力升高，由于导阀位于第一容腔内的轴向受力面积大于导阀位于第二容腔内的轴向受力面积，当第一容腔内的压力高于调压弹簧的调定的开启压力时，第一容腔内的液压油以及缓冲弹簧对导阀的作用力大于第二容腔内液压油和调压弹簧对导阀的作用力，使导阀向第二容腔方向移动(第二容腔的液压油也通过第二节流孔流向第一容腔)，当导阀芯与限位装置接触时，导阀芯停止移动，导阀座继续移动，此时导阀芯锥部与导阀座的导阀孔尖边脱离接触，使第一容腔与导阀间隙连通，第一容腔内的液压油通过导阀间隙、径向通孔、出油通道流向阀块的溢流油道，使第一容腔内的压力迅速降低，在系统压力的作用下主阀芯向导阀方向移动，使进油口与出油口连通，液压油直接从进油口流向出油口进入阀块溢流油道，使系统压力降低，实现泄压的作用。随着第一容腔内的压力迅速降低，第二容腔的液压油也通过第二节流孔流向第一容腔，第二容腔内的压力也随之降低，但由于第二节流孔的阻尼作用，第二容腔的压力降低速度低于第一容腔内的压力降低速度，当第一容腔内的压力降低到一定值时，第一容腔内的液压油和缓冲弹簧对导阀的轴向作用力小于第二容腔内液压油和调压弹簧对导阀的轴向作用力，导阀座在调压弹簧的作用下向主阀芯方向移动，使导阀座的导阀孔尖边与导阀芯的锥部接触，断开从第一容腔与导阀间隙的油路，使第一容腔的压力提升，溢流阀芯在缓冲弹簧的作用下向左移动，断开从进油口流向出油口的油路。

本发明中，导阀芯滑设于导阀座的导阀孔中，通过导阀芯的导向部与导阀孔的滑配合使其仅可以沿先导阀孔轴向滑动，无论导阀处于开启或关闭状态都是属于稳定状态，不会产生径向的偏移，所以不会产生振动甚至啸叫，不会增加机器的噪声辐射。导阀的开启与关闭也是通过导阀两端第一容腔与第二容腔的液压平衡的基础上采用调压弹簧来进行的控制的，调压弹簧的刚度与先导阀在第一容腔、第二容腔内的轴向受力面积差值有关，当该差值越小时，调压弹簧的刚度要求就越小，因此本发明可通过设计使第二容腔内液压油作用在先导阀上的轴向受力面积差值略微小于第一容腔内液压油作用在先导阀上的轴向受力面积，从而可选择一刚度很小的调压弹簧。小刚度调压弹簧在推动先导阀套左移关闭先导阀时，先导阀芯与先导阀套的冲击就小，同时先导阀芯通过刚度较小的缓冲弹簧连接，在导阀座与导阀芯接触时起缓冲作用，进一步减少冲击，从而使溢流阀的使用寿命增长。

在本发明所述的插装式溢流阀中，出油通道为阀体与阀座之间的油槽，油槽的一端连通导阀座上的径向通孔，另一端通到阀座的出油口处，与阀块溢流油道相通，使导阀开启时液压油通过阀块溢流油道流回液压油箱。

在本发明所述的插装式溢流阀中，限位装置为限位柱，其一端与阀体固定连接，另一端是用于与导阀芯接触连接的限位端。阀体包括阀套与阀帽，阀套与阀座相套接，阀帽与阀套相螺纹连接，限位柱与阀帽可以是一体结构，也可以在阀帽的内侧设有与限位柱套接的内孔，限位柱通过螺纹与内孔连接或紧配合插套于内孔内；另外还可以在阀帽内设有固定帽，固定帽的中心设有限位柱固定孔，限位柱插套在固定孔中形成固定连接，固定帽的外侧面与阀帽的内侧面配合连接，调压弹簧的一端与固定帽的帽沿接触连接，在调压弹簧与固定帽之间设调压垫片，调节弹簧的弹力。

在本发明所述的插装式溢流阀中，节流孔可设置在导阀座上，也可以设置在导阀芯上，当设置在导阀芯上时，限位柱的限位端端面设置有从端面流入、侧面流出的通油通道，所述通油通道在导阀芯与限位柱的限位端面接触连接时与节流孔连通。通油通道可以是有在限位端端面上设置的沉孔、限位端的侧面设置的联通沉孔的穿孔构成，或在限位端端面上设置的凹槽。

在本发明所述的插装式溢流阀中，导阀座可以与阀腔的内壁滑配合，导阀与阀体在导阀的右侧形成第二容腔，导阀座与阀腔配合的外侧面上设置有第一密封槽，第一密封槽内嵌有第一密封圈。作为进一步的改进，导阀座靠近第二容腔的节段的外侧设置有密封套筒，密封套筒的内侧壁与导阀座滑配合，密封套筒的与阀帽接触连接，另一端分别与阀套或阀座接触连接。设置密封套筒与导阀座密封配合，容易保证密封套筒的内侧面与导阀座的同轴度，使导阀座滑动自由顺畅。

另外也可以是导阀座靠近限位柱的端面上设置凹腔，凹腔的侧壁与限位柱外侧面配合，形成滑配合，导阀座与限位柱构成第二容腔。限位柱与导阀座相配合的侧面上设置有第二密封槽，第二密封槽内嵌有第二密封圈。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明通过差动式设计即通过设计使先导阀受第二容腔内液压油轴向作用的受力面积略小于先导阀受第一容腔内液压油轴向作用的受力面积，从而选择一刚度较小的调压弹簧，降低导阀开启关闭时导阀座与导阀芯的冲击，在导阀座与导阀芯关闭接触时，与导阀芯接触的缓冲弹簧能够缓冲导阀座对导阀芯的冲击，另外导阀关闭时，导阀间隙能够起到阻尼作用，降低导阀关闭时导阀座与导阀芯之间的冲击，从而可延长导阀的使用寿命，也即延长溢流阀的使用寿命。

2、本发明中导阀芯滑设于导阀座的导阀孔中，依靠其顶部的导向部与导阀孔滑配合进行径向定位，使其仅可以在沿先导阀孔轴向滑动，导阀无论处于关闭或开启状态，在径向方向上都不会产生偏移与振动；在缓冲弹簧的弹力作用下，导阀关闭时导阀芯与导阀座接触，在导阀开启时与限位装置接触，所以在轴向方向上也始终出于稳定状态。因此本发明的溢流阀在工作时导阀无振动、噪声小，不会增加机器的噪声辐射。

附图说明

图1是现有溢流阀结构示意图；

图2是本发明第一实施例中插装式溢流阀的结构示意简图；

图3时插装式溢流阀中导阀与限位装置接触时的结构示意图；

图4是本发明第一实施例中插装式溢流阀开启时的结构示意简图；

图5是本发明第二实施例中插装式溢流阀的结构示意简图；

图6是本发明第三实施例中插装式溢流阀的结构示意简图；

图7是本发明第四实施例中插装式溢流阀的结构示意简图；

图中零部件名称及序号：

进油口1、阀块2、阀座3、出油口4、阀块溢流油道5、油槽出口6、油槽7、导阀芯8、导阀座9、阀体10、第二容腔11、调压弹簧12、限位柱13、固定帽14、调压垫片15、第二容腔16、缓冲弹簧17、主阀芯18、第一节流孔19、第一密封槽20、第一密封圈21、径向通孔22、沉孔23、径向贯穿孔24、导向部25、连接部26、导阀间隙27、锥部28、第二节流孔29、阀套30、阀帽31、密封套筒32、第二密封槽33、第二密封圈34。

具体实施方式

以下结合附图及实施例描述本发明差动式溢流阀。

实施例1：

如图2所示，插装式溢流阀，包括阀座3，在阀座3上有进油口1与出油口4，在阀座3内孔中滑设主阀芯18，主阀芯18向左移动与阀座3的密封尖边接触时刻关闭从进油口1至出油口4油路，向右移动时主阀芯18与阀座3的密封尖边脱离接触，从进油口1至出油口4油路连通。另外在阀座3上套装阀体10，阀座3与阀体10构成阀腔，在阀腔内主阀芯18的右侧设置有导阀，主阀芯18与导阀之间形成第一容腔16，主阀芯18上设置有连通进油口1与第一容腔16的第一芯节流孔19。导阀的另外一侧为第二容腔11。

如图3所示，导阀包括导阀芯8与导阀座9，导阀座9的左段直径大于导阀座右段的直径，使导阀在第一容腔16内受液压油的轴向作用力的轴向受力面积大于导阀在第二容腔11内受液压油的轴向作用力的轴向受力面积。导阀座的中心设轴向的导阀孔，导阀孔为轴向贯穿孔，导阀芯8包括头部的导向部25、尾部的锥部28、连接头部与尾部的连接部26，其中导向部25滑设于导阀孔中，连接部26与导阀孔的内壁之间有导阀间隙27，锥部28与导阀孔尖边脱离接触时，第一容腔16与导阀间隙27连通，锥部28与导阀孔尖边接触时，第一容腔16与导阀间隙27的油路关闭。在导阀座上设置有径向通孔22，径向通孔22与导阀间隙27连通。在阀体10与阀座3的配合面上设置有油槽7，油槽7的一端连通径向通孔22，另一端为油槽出口7，与阀块2的溢流油道5连通。导阀间隙27、径向通孔22、油槽构成导阀泄漏油道。

导阀套9的右段为小直径段，其外侧壁与阀体10滑配合，在第二容腔11内设有调压弹簧12与限位柱13，限位柱13的一端是用于与导阀芯8的导向部25的端头接触的限位端，使导阀向第二容腔方向移动时，导阀芯的滑动行程小于导阀座的行程，另一端与固定帽14固定连接，调压弹簧的一端与导阀座9接触连接，另一端与固定帽接触连接，在调压弹簧12与固定帽15之间可设调压垫片，调压弹簧12将固定帽14固定在第二容腔11的底部。在导阀芯25上设有连通第一容腔16和第二容腔11的第二节流孔29，在限位柱13的限位端面上设有沉孔23、侧面设置有连通沉孔23的径向贯穿孔24，导阀芯8与限位柱13的限位端面接触时，第二容腔11通过穿孔24、沉孔23与第二节流孔29连通。在导阀座9与阀座3、阀体10相配合的外侧面上各设有密封槽20，在密封槽20内嵌有密封圈。

本发明中的插装式溢流阀2与阀块进行插装时，进油口1与系统压力油路相通，出油口4与油槽出口6与阀块2的溢流油道5相通，溢流油道5与液压系统的油箱相通。当系统压力没有超过溢流阀的溢流压力时，溢流阀各部件的状态如图2所示，其中主阀芯18与阀座3的尖边接触，进油口1与出油口4之间属于关闭状态，导阀芯8的密封锥部与导阀孔的尖边接触，第一容腔16与导阀泄漏油道之间属于关闭状态。进油口1处的液压油对主阀芯18的轴向作用力等于第一容腔16内的液压油和缓冲弹簧17作用在主阀芯18上的作用力，第一容腔16内的液压油和缓冲弹簧17作用在导阀上的轴向作用力等于第二容腔11和调压弹簧12作用在导阀上的轴向作用力，各部件处于稳定状态。当进油口1的压力升高超过溢流阀设定的溢流压力后，由于溢流阀在第一容腔16内的轴向受力面积大于进油口1处对主阀芯18的轴向作用面积，所以进油口1处的压力升高不会推动主阀芯18项右移动而开启溢流阀。进油口1的压力升高后由于第一节流孔19的连通作用，第一容腔16的压力首先升高，使导阀受第一容腔16内的液压油和缓冲弹簧17的作用力大于第二容腔11内的液压油和调压弹簧12对导阀的轴向作用力，推动导阀座9与导阀芯8一同向右移动并压缩调压弹簧12，当导阀芯12与限位柱13的限位端面接触后，导阀芯8不再向右移动，导阀座9继续向右移动，导阀座9继续向右移动时，导阀芯12的锥部与导阀孔的尖边脱离接触，如图4所示，第一容腔16与导阀泄漏油道连通，第一容腔16内的液压油通过导阀间隙27、径向通孔22，油槽7流向阀块溢流油道4，致使第一容腔16内的压力迅速降低，进油口1处的液压油推动主阀芯向右移动，使进油口1至出油口3处的油道连通，液压油从进油口大流量地流向出油口3经阀块溢流油道5流回油箱，使系统压力降低。随着第一容腔16内的压力迅速降低，第二容腔11的液压油也通过第二节流孔29流向第一容腔，使第二容腔11内的压力也随之降低，但由于第二节流孔25的阻尼作用，第二容腔11的压力降低速度低于第一容腔16内的压力降低速度，当第一容腔16内的压力降低到一定值时，进油口1处的压力也不高于溢流阀的开启压力，第一容腔16内的液压油和缓冲弹簧对导阀的轴向作用力小于第二容腔内液压油和调压弹簧对导阀的轴向作用力，导阀座9在调压弹簧12的作用下向左移动，使导阀座9的阀孔尖边与导阀芯8的锥部接触形成密封接触，断开从第一容腔与导阀间隙的油路，使第一容腔的压力提升，主阀芯18在缓冲弹簧17的作用下向左移动，使主阀芯18与阀座的尖边接触，断开从进油口流向出油口的油路，从而完成溢流阀安全泄压的过程。

实施例2：

如图5所示，与第一实施例相比，其不同点在于本实施例中的阀体包括阀套30与阀帽31，阀帽31与阀套30为螺纹连接，导阀座9的小直径段与阀套30滑配合，限位柱与阀帽为一体结构。采用这种结构，首先结构简单，没有了固定帽等部件，另外也容易调试，调试时只需将阀帽31从阀套上拧下来，而不需要将整个溢流阀拆解。

实施例3：

如图6所示，与第一实施例相比，其不同点出了阀体包括阀套30和阀帽之外，还包括密封套筒32，密封套筒32套装在导阀座9的小直径段外侧，与导阀座的外侧面形成滑配合，密封套筒32的两端分别与阀座的右段和阀帽的左端接触，起到固定阀座3的目的。通过设置密封套筒，可容易达成与导阀座的同轴度，降低制造难度。

实施例3：

如图7所示，与第一实施例相比，其不同点在于导阀座的右端面上有一凹腔，凹腔的侧壁与限位柱13的外侧壁滑配合接触，导阀与限位柱之间构成第二容腔11，在限位柱13与导阀座相配合的侧面上设置有密封槽33、在密封槽33内嵌入有密封圈34。

Claims (10)

1.一种插装式溢流阀，包括阀座(3)，套装在阀座(3)上的阀体(10)， 所述阀座(3)与阀体(10)构成阀腔，阀座(3)上有进油口(1)与出油口(4)，在阀腔内自进油口方向其依次设有主阀芯(18)、导阀，所述主阀芯(18)与导阀之间构成第一容腔(16)，所述主阀芯(18)上设有连通进油口(1)与第一容腔(16)的第一节流孔(19)，其特征在于，所述导阀包括导阀座(9)与导阀芯(8)，导阀座(9)上设有一轴向贯通导阀座的导阀孔，导阀座(9)与阀腔滑配合，导阀的另一侧有第二容腔，导阀上设有连通第一容腔(16)与第二容腔(11)的第二节流孔(29)，第一容腔(16)内液体作用于导阀上的轴向作用受力面积大于第二容腔内液体作用于导阀上的轴向作用受力面积，第二容腔内设使导阀芯(8)向第二容腔(11)的移动行程小于导阀座(9)向第二容腔(11)滑动行程的限位装置，在导阀的第二容腔侧设有调压弹簧(12)，调压弹簧(12)的一端与导阀座(9)连接，另一端与阀体连接，第一容腔(16)内设缓冲弹簧(17)，缓冲弹簧(17)的一端与导阀芯(8)接触连接，另一端与主阀芯(18)接触连接；所述导阀芯(8)包括头部的导向部(25)、尾部用于密封的锥部(28)、连接导向部和锥部的连接部(26)，所述锥部(28)位于第一容腔(16)内，所述导向部(25)与所述导阀孔滑配合，所述连接部(26)与导阀孔之间具有导阀间隙(27)，导阀座(9)上设有连通导阀间隙(27)的径向通孔(22)，阀体(10)上设有连通径向通孔(22)且通向阀体外部的出油通道。

2.根据权利要求1所述的插装式溢流阀，其特征在于：所述的出油通道为阀体与阀座之间的油槽(7)。

3.根据权利要求1所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述限位装置为限位柱(13)，其一端与阀体(10)固定连接，另一端是用于与导阀芯(8)接触连接的限位端。

4.根据权利要求3所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述第二节流孔(29)设置在所述导阀芯(8)上，所述限位柱(13)的限位端端面设置有从端面流入、侧面流出的通油通道，所述通油通道在导阀芯(8)与限位端面接触连接时与所述第二节流孔(29)连通。

5.根据权利要求3所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述阀体包括阀套(30)与阀帽(31)，所述阀套(30)与阀座(3)相套接，所述阀帽(31)与阀套(30)相螺接，所述限位柱(13)与所述阀帽(31)固定连接。

6.根据权利要求5所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述阀帽(31)内设有固定帽(14)，所述固定帽的中心设有限位柱固定孔，限位柱插套在固定孔中，所述固定帽(14)的外侧面与所述阀帽(31)的内侧面配合连接。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述导阀座(9)与限位柱(13)的一端滑配合连接，导阀座(9)与限位柱(13)构成所述第二容腔(11)。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述导阀座(9)与阀腔配合的外侧面上设置有第一密封槽(20)，所述第一密封槽内嵌有第一密封圈(21)。

9.根据权利要求7所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述限位柱(13)与导阀座(9)相配合的侧面上设置有第二密封槽(33)，所述第二密封槽内嵌有第二密封圈(34)。

10.根据权利要求5或6所述的插装式溢流阀，其特征在于，所述导阀座靠近第二容腔(11)的节段的外侧设置有密封套筒(32)，所述密封套筒(32)的内侧壁与导阀座(9)滑配合，密封套筒(32)的与阀帽(31)接触连接，另一端分别与阀套(30)或阀座接触连接。

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