CN103016788B - 一种压力控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种压力控制阀，包括阀套、装在阀套内的控制活塞座、安装在阀套和控制活塞座内且能轴向运动来改变压力工质流通截面积和流通方向的控制活塞、弹性部件组成的调压部，衔铁套、衔铁、安装于衔铁套外部的线圈部件组成的电磁部，压力工质在阀套内流通的控制口轴向布置，控制口由在控制活塞纺锤形凸起的两端设计密封部，与控制活塞座密封部、阀套凸台密封部形成的密封副构成。本发明有益效果是减小压力控制阀的泄漏量，降低压力控制阀对压力工质清洁度的敏感性，压力阀结构简化，零部件减少，提高压力控制阀的工作可靠性。对阀及控制活塞的加工难度降低，降低磨削难度和强度，提高生产效率，节约生产成本。

Description

一种压力控制阀

技术领域

本发明涉及一种采用电磁控制，用于调节压力工质输出压力的压力控制阀。该阀可用于液压系统中，可以通过该阀连续减小液压系统压力源提供的压力，直到完全切断输出通道，并可以改变压力工质的流动方向。

背景技术

压力控制电磁阀可以方便的改变液压系统输出压力，提供负载所需的恒定压力在工程机械、数控车床、自动变速箱等领域的液压系统中得到广泛的应用。压力控制电磁阀的泄漏量指标以及对压力工质清洁度的敏感性指标也成为衡量压力阀性能的重要指标。圆柱状外形方便插入与之配套的阀块，方便更换保养，并且通用性更强，这种结构也得到越来越多的应用。如专利CN101617156A公开的电磁阀、专利CN101896752A公开的电磁阀装置、专利CN101652735B公开的压力阀、专利KR966769B1公开的压力阀和专利US5259414公开的压力控制阀都采用了圆柱状外形结构，但上述公开的专利提到的压力阀都采用了控制活塞两端设计有圆柱状凸缘，利用控制活塞两端凸缘的外圆柱面与阀套内孔圆柱面形成密封面。这样的结构既要保证控制活塞在阀套内孔中活动自如，又要对压力工质粘度下（温度对压力工质的粘度产生影响）产生有效的密封非常困难。而且这样的结构存在两个明显的不足，其一是泄漏难以控制，要求采取比较高的技术条件以及比较苛刻的压力工质粘度指标；其二是对压力工质清洁度敏感，要求压力工质清洁度较高，提高使用成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以有效减小压力控制阀的泄漏量，降低压力控制阀对压力工质清洁度的敏感性，提高压力控制阀的工作可靠性的压力控制阀。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

一种压力控制阀，包括阀套、装在阀套内的控制活塞座、安装在阀套和控制活塞座内且能轴向运动来改变压力工质流通截面积和流通方向的控制活塞，与控制活塞抵接并能使其复位的弹性部件组成的调压部，由与阀套连接的衔铁套、安装在衔铁套内孔的衔铁、安装于衔铁套外部的线圈部件组成的电磁部，其特征在于：压力工质在阀套内流通的控制口轴向布置，控制口由在控制活塞纺锤形凸起的两端设计密封部，与控制活塞座密封部、阀套凸台密封部形成的密封副构成。

圆柱状阀套上设置有压力工质进口P、泄压口T和出口A，工作时分别与压力源、储油容器和压力负载连接，阀套外圆周面有密封环带，将进口P、泄压口T和出口A隔离成相互独立密封通道，进口P、泄压口T由径向均布小孔组成，根据工作流量要求可以设置不同数量或者直径的小孔。控制活塞在安装于阀套内的控制活塞座的导向孔内，控制活塞圆柱表面有一纺锤形凸起，两端设计有密封部，分别与控制活塞座和阀套凸台与之近端部形成两个交替工作的密封副，成为进口P、泄压口T的轴向布置的流通控制口。由电磁部产生的电磁力通过推杆作用在控制活塞上，推动控制活塞沿导向孔轴向运动，控制活塞另一端与弹性部件抵接，在电磁力、弹性部件弹力共同作用下在行程范围内任意位置保持平衡。从初始位置控制活塞与控制活塞座密封移动到与阀套凸台密封所经过的距离是控制活塞的行程范围。初始位置时，进口P的流通控制口完全关闭，泄压口T的流通控制口与出口A之间的流通截面最大，随着电磁力增大，推动控制活塞向泄压口T流通控制口关闭方向运动，出口P流通控制口打开，随着控制活塞位移的增大，出口P流通控制口流通截面不断扩大直至最大，泄压口T流通控制口流通截面不断缩小直至关闭。

利用上述的进回油控制口的布置方式，和控制活塞与控制活塞座及阀套凸台的密封副设计，能够有效提高压力控制阀的密封性能、减小泄漏量，并且压力工质携带的微小颗粒很难在密封副积聚，造成压力控制阀失效，能够有效降低该压力控制阀对压力工质清洁度的敏感性。

安装在阀套内部的控制活塞座有一对控制活塞运动起导向作用的中心导向孔，在近控制活塞纺锤凸起端设计有与控制活塞密封锥面形成密封副的密封锥面，圆周有一道与阀套压力工质进口P相通的环槽，环槽内设计至少一条径向通道，通过中心导向孔与阀套内的压力油腔相通。利用控制活塞座取代阀套作为控制活塞运动的导向孔，避免控制活塞与阀套同时失效，提高压力控制阀的可维修性，降低使用成本。在本方案中提到的组成密封副的密封锥面也可以采用密封圆弧面或者两者组合的方式形成密封副。

控制活塞纺锤形凸起端部和控制活塞座密封锥面组成密封副，为了提高密封副的使用寿命，采用在控制活塞或控制活塞座密封部嵌套耐磨的圆环状密封零件组成密封副的方案改进。

为了方便调节弹性部件的预压缩力，改进阀套凸台弹性安装孔的一体结构，增加兼起弹性部件下座的弹力预调节螺钉。通过这一改进设计，可以方便调整弹性部件预紧力，改善阀套凸台弹性部件安装孔的加工性以及弹性部件的装配性；同时有利于调节流量输出特性，适应性更强。根据压力控制阀压力工质流通能力要求，在阀套凸台圆周设计至少一条轴向通道，使压力油腔与压力工质输出口A相通。

控制活塞一端的导向部可以阻止压力工质进入电磁部，同时对压力工质形成压力反馈，通过导向部截面积优化，能够有效降低对电磁力的性能要求，提高压力控制阀的响应性能。

通过改进方案，在控制活塞座环槽安装过滤微粒的滤网，可以进一步降低控制阀的对压力工质的敏感度，避免因为系统过滤装置失效导致压力控制阀故障的隐患，有利于进一步提高其使用寿命。

在优选方案中，控制活塞复位弹性部件采用螺旋弹簧这一简单有效的弹性部件。

本发明有益效果是减小压力控制阀的泄漏量，降低压力控制阀对压力工质清洁度的敏感性，压力阀结构简化，零部件减少，提高压力控制阀的工作可靠性。对阀及控制活塞的加工难度降低，降低磨削难度和强度，提高生产效率，节约生产成本。

附图说明

图1压力控制阀沿T泄压口纵剖面图。

图2压力控制阀沿阀套凸台轴向通道纵剖面图。

图3控制活塞座嵌套环状耐磨密封零件示意图。

图4控制活塞嵌套环状耐磨密封零件示意图。

图5控制活塞座环槽安装滤网示意图。

图6弹性部件预紧力调节螺钉安装图。

图7控制活塞导向部压力反馈优化示意图。

具体实施方式

结合图1、图2说明本发明技术方案的第一种实施方式，由线圈外壳1、电磁线圈2、衔铁套3和衔铁4组成的压力控制阀的电磁部；由阀套7、控制活塞9、控制活塞座10、弹性部件11组成调压部。圆柱状阀套7在阀体上排列布置有压力工质P进口32、T泄压口31和A出口30，通过间隔分布在P进口32、T泄压口31和A出口30的三个密封环带21、22、23，将圆柱状阀套7插入与之配套的阀块后，使P进口32、T泄压口31和A出口30在阀块与阀套之间形成三个相互独立的密封通道，形成压力工质的三条通路。通路一是P进口32通过控制活塞座10上的环槽35，及在环槽35径向设计至少一条通道36与压力腔38相通；通路二是T泄压口31通过阀套7的凸台72中心的弹性部件11安装孔与压力腔38相通；通路三 A出口30通过阀套7的凸台72圆周设计的至少一条轴向通道37与压力腔38相通。

通过外部加载不同的控制电流，电磁部产生与控制电流相对应的电磁力。电磁力通过固定在衔铁4上与控制活塞9的导向部93抵接的推杆5传递给控制活塞9，控制活塞9可沿控制活塞座10的导向孔轴向灵活移动，并且控制活塞9在与其抵接的弹性部件11变形产生的弹力和电磁部产生的电磁力共同作用下保持平衡（实际工作条件下，控制活塞9的受力情况比较复杂，这里做简化处理），并可以保持在控制活塞9整个行程的任意位置。控制活塞9处于不同位置，可以改变轴向布置在控制活塞座10上的P控制口和阀套7凸台72上的T控制口的流通面积,以达到改变压力工质在P进口32、T泄压口31和A出口30之间的流动方向和出口压力的目的，提供压力负载所需的压力。

在初始状态，压力控制电磁阀处于常闭状态。此时，P进口32的控制口处于关闭状态，即由控制活塞9圆柱表面的纺锤形凸起近控制活塞座端的密封锥面91与控制活塞座密封锥面101组成的密封副1（P控制口）处于密封状态，压力系统产生的高压工质被密封副1隔离在压力腔38外部；由控制活塞9圆柱表面的纺锤形凸起近A出口30端的密封锥面92与阀套7凸台72上的密封锥面71组成的密封副2，即T泄压口31的控制口处于打开状态，T泄压口31经打开的密封副2（T控制口）与压力腔38联通。与A出口30连接的压力负载中的压力工质经A出口30、阀套7的凸台72圆周设计的至少一条轴向通道37、压力腔38、密封副2（T控制口）和T泄压口31回到油源系统，实现压力负载泄压的目的。本方案中提及的组成密封副1和密封副2的密封部不限于密封锥面，可以采用密封圆弧面或者是密封锥面与密封圆弧面组合的方式行程密封副1和密封副2。

在打开状态，控制活塞9在电磁力的作用下，向T控制口（密封副2）关闭方向移动，T控制口（密封副2）的流通截面随着控制活塞9的运动不断减小直至完全关闭，而P控制口（密封副1）流通截面则越来越大直至完全打开，完成压力工质流通路径的切换，同时达到压力控制电磁阀的最大负载压力输出。此时，高压工质经过阀套7的P进口32、控制活塞座10、P控制口（密封副1）、压力腔38、凸台72轴向通道37和A出口进入压力负载。控制活塞9处在行程最值之间的任意位置，P进口32、T泄压口31和A出口30都与压力腔38存在不同程度的导通。

通过上述的控制口布置方式和上述密封副改变控制口流通截面的方式，可以有效降低本方案压力控制电磁阀对压力工质的清洁度要求，减小泄漏量，提高工作可靠性。 

在实施例一中提到的利用锥面、圆弧面或者两者组合方式形成密封副1和密封副2，还可以采用嵌套耐磨的环状密封零件103（1031、1032、1033）组成密封副，如图3、图4所示。实际使用可根据需要在控制活塞座10的密封部或者控制活塞纺锤形凸起的一端或者两端密封部选择嵌套耐磨环状密封零件103组成密封副。有利于进一步改善密封副的密封效果，亦可通过更换环状密封零件103延长压力控制阀的使用期限。

在图5的改进的实施例中，在控制活塞座10环槽安装有过滤微粒的滤网102，可以对进入压力控制阀的压力工质再次过滤，有利于降低对压力控制阀对压力工质清洁度的敏感性，避免液力系统过滤装置失效对本方案压力控制阀的破坏。

在图6所示的改进实施方案中，阀套7凸台72中心的弹性部件11安装孔增加调整螺钉75替代原方案中凸台72的整体结构，调整螺钉75同时作为弹性部件11的下座。这一方案有利于对弹性部件11预紧力的调整，改变本方案压力控制阀的输出特性曲线，扩大压力控制阀的使用范围。

在图7所示的改进实施方案中，利用控制活塞9的导向部93压力反馈部，通过优化设计控制活塞9的导向部93截面积S2，使P进口32压力工质作用在控制活塞9两端的截面S1和S2压力产生一个正向的压力差，有利于降低对电磁部的性能要求，在同样的电磁部下，有助于改善压力控制阀的响应性能。

以上图3-图7所示的改进方案可以组合使用，达到压力控制阀更优的使用效果。同时本发明所提出的技术方案是以三通路压力控制阀作为实施例来阐述，同样该技术可以简单的通过取消T泄压口31的方式在两通路压力控制阀上实施。

Claims (9)

1.一种压力控制阀，包括阀套、装在阀套内的控制活塞座、安装在阀套和控制活塞座内且能轴向运动来改变压力工质流通截面积和流通方向的控制活塞，与控制活塞抵接并能使其复位的弹性部件组成的调压部，由与阀套连接的衔铁套、安装在衔铁套内孔的衔铁、安装于衔铁套外部的线圈部件组成的电磁部，其特征在于：压力工质在阀套内流通的控制口轴向布置，控制口由在控制活塞纺锤形凸起的两端设计密封部，与控制活塞座密封部、阀套凸台密封部形成的密封副构成；控制活塞纺锤形凸起的两端的两个控制口之间具有环形压力腔。

2.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：所述组成密封副的密封部采用密封锥面、密封圆弧面或锥面与圆弧面的组合方式。

3.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：控制活塞座上设置有与压力工质进口相通的环槽，所述环槽内至少设置一条径向通道，与控制活塞座内的控制活塞导向孔相通。

4.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：控制活塞或控制活塞座密封部嵌套有环状密封零件组成密封副。

5.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：所述阀套凸台中心设置有弹性部件安装孔，所述安装孔底部有一兼起弹性部件下座的弹力预调整螺钉。

6.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：所述阀套凸台圆周设计至少一条轴向通道，使压力油腔与压力工质输出口相通。

7.如权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于：所述控制活塞的导向部成为压力反馈部。

8.如权利要求2所述的压力控制阀，其特征在于：所述控制活塞座环槽安装有过滤微粒的滤网。

9.如权利要求1或5所述的压力控制阀，其特征在于：弹性部件采用螺旋弹簧。