CN102937234A - 一种用于液力机械空转润滑的压力阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于液力机械空转润滑的压力阀，包括阀体、阀片、弹簧和阀座；阀座固定安装于阀体的尾部，阀座上设有贯通其上端面和下端面的第一通孔；阀座与阀体之间形成阀体工作腔，弹簧安装于阀座上，阀片位于阀体工作腔内；阀体头部设有连通阀体工作腔的第二通孔；弹簧位于自由状态时，接触弹簧上端的阀片下端面高于阀座上端面，阀片上端面未封堵第二通孔。本发明可通过液压力与弹簧力的关系决定阀片位置，从而决定工作腔是否与油池相连通；这样可以充分利用液力机械旋转时流场产生的压差将润滑油从油池压入工作腔内，润滑轴承、油封等旋转部件，无需加装强制润滑装置，进而减少复杂的润滑部件的设计与加工，降低成本与维修难度。

Description

一种用于液力机械空转润滑的压力阀

【技术领域】

本发明涉及液力机械技术领域，特别涉及一种用于液力缓速器空转时润滑的阀式结构。

【背景技术】

液力机械是以流体（液体或气体）为工作介质与能量载体的机械设备。液力机械的工作过程是通过流体间的相互作用实现能量的传递或相互转换，其包括液力偶合器、液力变矩器、液力缓速器等以液体为工作介质的能量转换装置。此处以液力缓速器为例说明，液力缓速器的工作腔由带有叶片的转子和同样带有叶片的定子组成。制动是利用控制介质（大部分车辆使用经空气压缩泵增压的气体）作用于工作介质并将其压入工作腔，通过转子的高速运转将工作介质加速并约束其流向从而使得工作介质以合理角度冲击定子叶片，通过工作介质间的摩擦以及工作介质与叶片间相互冲击，将车辆的动能转化为工作介质的热能。在液力缓速器工作液压回路中设有散热器，可将热量散发到空气或散热介质中。这就实现了液力缓速器的持续制动作用，制动力的大小由控制缓速器控制流体压力的比例控制阀来实现。

由于液力传动一般使用机油作为工作介质，所以在液力机械工作过程中油液充入工作腔，这样利用工作腔中的工作介质作为液力机械的润滑油液，但液力缓速器在不发挥制动作用时（即空转时）工作腔中油液将流回储油池，液力机械的旋转件将处于缺油空转的状态，缓速器长时间运行在这种状态下极易造成轴承、油封缺油干磨的现象。现有解决液力机械空转润滑问题主要采用以下两种做法。

其一是设立独立的润滑循环油路，即设计独立于工作介质循环的润滑回路。这种方法大多需要使润滑油流动的动力装置，一般需要独立油泵或借用其他油泵来供给传动所需的能量；这种方法需要额外的动力装置与独立的油路及阀控装置，这些润滑油道给缓速器设计、制造带来了很高的难度，使的缓速器壳体的腔道设计过于复杂容易产生铸造缺陷。

其二是利用液力机械流场特性，即合理利用液力机械空转时搅动空气在工作腔内产生的压差将油池中适量的润滑油液压入工作腔，满足旋转部件的润滑需求。如果空转润滑的油路仍然与工作循环的油路共用，则为液力机械正常运转而设计的管路中的液压阀及过高的管路阻力将使得该循环很难实现。所以一般都需在液力机械中独立设计一适合空转润滑所需的独立管路及阀控装置。这就造成很大的复杂设计任务。但由于这种自吸力很小，而缓速器的热交换器阻尼过大油液不能形成良好的润滑循环，所以需要设置一套控制油池与工作腔通断的装置，同时在缓速器控制阀上设置相应的控制模块来控制该通断装置的开闭。当缓速器工作时，使工作腔与油池隔开，当缓速器退出工作时使工作腔与油池直接连通，减小液阻使缓速器的润滑循环能够进行。这种做法虽然降低了缓速器壳体的制造难度，但需要在缓速器控制阀结构上做较大的改变，增加了控制阀的制造成本。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于液力机械空转润滑的压力阀，用于解决液力机械的空转润滑问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于液力机械空转润滑的压力阀，包括阀体、阀片、弹簧和阀座；阀座固定安装于阀体的尾部，阀座上设有贯通其上端面和下端面的第一通孔；阀座与阀体之间形成阀体工作腔，弹簧安装于阀座上，阀片位于阀体工作腔内；阀体头部设有连通阀体工作腔的第二通孔；弹簧位于自由状态时，接触弹簧上端的阀片下端面高于阀座上端面，阀片上端面未封堵第二通孔。

本发明进一步的改进在于：所述阀片四周均布有若干圆弧形过油道。

本发明进一步的改进在于：第一通孔通过阀体工作腔连通第二通孔。

本发明进一步的改进在于：阀体的头部设有外螺纹，液力机械工作腔的壳体上设有螺纹通孔，阀体的头部螺纹连接于液力机械工作腔的壳体上，并通过第二通孔连通液力机械工作腔；第一通孔连通液力机械的油池上腔；油池的出油口通过第一管路连通液力机械工作腔的入油口。

本发明进一步的改进在于：液力机械工作腔的出油口通过第二管路连通油池的回油口；第二管路上设有热交换器；油池的上腔通过气管和比例压力控制阀连通控制介质容器。

本发明进一步的改进在于：阀片的上端面和下端面上设有橡胶密封层。

本发明进一步的改进在于：阀座与阀体过盈配合，阀座的尾部设有内六方孔，阀座与阀体的尾部焊接在一起。

本发明进一步的改进在于：阀片与阀体工作腔内壁间隙配合。

本发明进一步的改进在于：所述液力机械为液力偶合器、液力变矩器或液力缓速器。

本发明进一步的改进在于：阀片上端面压力大于下端面压力与弹簧弹力之和，阀片封堵第一通孔；或者阀片上端面压力小于下端面压力时，阀片封堵第二通孔。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：本发明一种用于液力机械空转润滑的压力阀，用于解决液力机械的空转润滑问题；在不对液力机械整体结构做过多改动的情况下，此阀可通过液压力与弹簧力的关系决定阀片位置，从而决定工作腔是否与油池相连通；这样可以充分利用液力机械旋转时流场产生的压差将润滑油从油池压入工作腔内，润滑旋转部件，无需加装强制润滑装置，进而减少复杂的润滑部件的设计与加工，降低成本与维修难度。

【附图说明】

图1为本发明工作原理图；

图2为空转润滑阀结构示意图；

图3a为空转润滑阀阀片的结构示意图；图3b为图3a的俯视图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

如图1所示：工作腔由转子1及定子3所组成。为了便于缓速器工作时提供工作介质，并提供建立工作介质压力的空间，缓速器设有一个存储工作介质的油池9，油池9的下腔与工作腔之间通过通道10相连。为了将工作介质所吸收的制动热量带走并散发到空气中，缓速器还设有一个热交换器4，热交换器4入口通过管路2与工作腔相通，热交换器4出口通过管路5与油池9相通。在上述管路中设计有控制液体压力与方向的节流阀与方向阀组，其作用为满足液力机械正常工作所需，在此不做赘述。以上所述为大多数液力缓速器工作回路的组成形式。

为了使工作介质能快速注入、排出工作腔以及保持液力机械工作过程中的管路压力，需提供一控制介质容器13，控制介质容器13通过管路与比例压力控制阀12的入口相连，比例压力控制阀12的出口通过气管11与油池9的上腔相通，比例压力控制阀12中含有比例电磁铁，依靠电磁力、气压力与弹簧力间的平衡关系来满足提供稳定控制气压的需求，该控制气压作于油池9的工作介质表面，提供工作初始所需的动力及工作过程中的背压。

本发明一种用于液力机械空转润滑的压力阀为空转润滑阀7，空转润滑阀7安装在油池上腔，空转润滑阀7前端通过通道6与工作腔相通，后端通过通道8直接与油池9上腔相通。

请参阅图2所示，空转润滑阀7由以下4部分构成：阀体14、阀片15、弹簧16、阀座17。在空转阀阀体14头部套有螺纹，在缓速器工作腔的壳体100上也设置相应大小的螺纹通孔，将空转阀阀体14通过此螺纹安装在缓速器工作腔的壳体100上，空转阀阀体14头部有一通孔，使得其前端与缓速器工作腔直接相通。阀座底部同样有一通孔，使得其后端与缓速器油池9上腔连通。弹簧16装于阀座17内部，弹簧16处于自由状态时，弹簧16上端与阀片15的接触面高于阀座17上表面，阀片15四周均布有四个圆弧形过油道150（其形状如图3所示），这样有利于液力机械在空转时通过阀片15四周的缝隙使得工作腔与油池9实现连通，保证空转润滑所需要的管路阻力小的要求。

当缓速器空转时，由于液力机械的流场特性，使工作腔内外产生压差，将油池9中少量工作介质压入工作腔，工作腔内外压差的大小与工作叶片的转速有关，转速越高工作腔内外压差越大。工作腔中叶片的搅动将工作介质带动到各旋转部件，这样就起到润滑各旋转部件的作用。而后工作介质通过空转阀阀体14上的通孔，阀片15的四个圆弧形节流口及阀座17上的通孔返回油池，形成润滑循环。由于液力机械空转转速越高工作腔内外压差越大，吸入工作腔内部的工作介质也就越多，这种特性正好满足了液力机械空转润滑的需求。此空转润滑压力阀可充分利用这一特性，使液力机械润滑介质的流量满足不同转速下的润滑要求

当缓速器开始工作时，缓速器油池9上腔通控制介质，同时将阀片15向上顶起，阀片15被压在阀体14内腔上表面，此时工作腔将与油池9封闭，使得工作介质能够顺利进入工作腔。工作介质进入工作腔后由于转子与定子的搅动及甩动，工作腔内的压力将迅速增高，最终将远远高于油池上腔控制介质的压力。当工作腔内压力大于油池上腔控制介质压力与弹簧弹力之和时，阀片将迅速向下运动，弹簧17被压缩，阀片15被紧紧压紧在阀座17的下表面上，并最终将工作腔将与油池隔开，保证缓速器向外界提供持续的制动力矩。当缓速器停止时，利用弹簧16弹力将阀片15顶开，重新将缓速器工作腔与油池连通。本发明仅用简单的力学原理及精巧的机械结构来实现这一需求，节约成本及维修难度。

阀片15能够在阀体14中自由滑动且不被卡死，阀片15使用密度较小的材料（如铝合金或陶瓷），上下端面可镶嵌橡胶以利于密封。阀座17与阀体14为过盈配合，组装时先将阀片15装入阀体14内部，而后直接将阀座17和弹簧16压入阀体14，压装到位后阀座与阀体形成的空间为空转阀的工作腔，阀片15处于空转阀的工作腔内，与弹簧上表面接触。

弹簧16在该阀内具有至关重要的作用，弹簧15在自由状态下其高度必须确保阀片15处于合理位置，保证阀片15与阀座17的相互配合面有合理的间隙，使得液力机械空转时有足够的液流过流面积，最大限度减小空转润滑管路阻力，确保空转润滑正常进行。弹簧16的刚度也需经过详细计算与验证，必须保证液力机械在正常工作时工作腔的压力能迅速克服弹簧所能产生的最大弹力，使得阀片15能迅速与阀座17的结合面紧密结合，迅速封闭工作腔，保证液力循环能够正常进行；同时空转时工作腔产生的压力将使弹簧压缩造成的空转润滑油道面积减小，弹簧16的刚度还必须应保证弹簧最大压缩量时的过流面积仍能满足润滑要求。

如上所述，空转阀阀体14与阀座17为过盈配合，为了方便空转阀小总成的安装，阀座后设计一内六方孔。空转阀小总成装配完成后将阀座周围进行点焊，将阀座17与阀体14焊接在一起，保证空转阀拧紧时阀座与阀体不出现相对滑动的现象。

Claims (10)

1.一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，包括阀体（14）、阀片（15）、弹簧（16）和阀座（17）；阀座（17）固定安装于阀体（14）的尾部，阀座（17）上设有贯通其上端面和下端面的第一通孔；阀座（17）与阀体（14）之间形成阀体工作腔，弹簧（16）安装于阀座（17）上，阀片（15）位于阀体工作腔内；阀体（14）头部设有连通阀体工作腔的第二通孔；弹簧（16）位于自由状态时，接触弹簧（16）上端的阀片（15）下端面高于阀座（17）上端面，阀片（15）上端面未封堵第二通孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，所述阀片（15）四周均布有若干圆弧形过油道（150）。

3.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，第一通孔通过阀体工作腔连通第二通孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，阀体（14）的头部设有外螺纹，液力机械工作腔的壳体（100）上设有螺纹通孔，阀体（14）的头部螺纹连接于液力机械工作腔的壳体（100）上，并通过第二通孔连通液力机械工作腔；第一通孔连通液力机械的油池（9）上腔；油池（9）的出油口通过第一管路连通液力机械工作腔的入油口。

5.根据权利要求4所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，液力机械工作腔的出油口通过第二管路连通油池（9）的回油口；第二管路上设有热交换器（4）；油池（9）的上腔通过气管（11）和比例压力控制阀（12）连通控制介质容器（13）。

6.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，阀片（15）的上端面和下端面上设有橡胶密封层。

7.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，阀座（17）与阀体（14）过盈配合，阀座（17）的尾部设有内六方孔，阀座（17）与阀体（14）的尾部焊接在一起。

8.根据权利要求1所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，阀片（15）与阀体工作腔内壁间隙配合。

9.根据权利要求4所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，所述液力机械为液力偶合器、液力变矩器或液力缓速器。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种用于液力机械空转润滑的压力阀，其特征在于，阀片（15）上端面压力大于下端面压力与弹簧弹力之和，阀片（15）封堵第一通孔；或者阀片（15）上端面压力小于下端面压力，阀片（15）封堵第二通孔。

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