CN1034781A - 带乾式弹簧腔的限压阀 - Google Patents

Abstract

主要用于地下液压支架的限压阀，通过在弹簧座 圈与构成入口侧的引导装置间装入旋在阀门壳体内 的中间件使压力介质及污垢不进入弹簧腔。在带有 相当于柱塞孔的轴向孔的中间件设有一活动密封柱 塞，一侧靠着弹簧座圈，另一侧靠着阀门柱塞，并通过 O型环密封。阀门柱塞与密封柱塞间的过渡区设有 侧面向外径向出口孔，使压力介质通过阀门柱塞越过 O型环后迅速而可靠地通过阀门柱塞被导出，根本 不进入限压阀本体的内部。

Description

本发明涉及一种限压阀，具体的是用于地下采矿的液压支架的限压阀，该阀门有一阀门壳体，壳体的入口侧和出口侧通过一个弹簧加载的、配置在入口侧的柱塞孔内的活动阀门柱塞被分开，或者当出现超载时被连接起来;阀门柱塞由一个阀门弹簧加载，该弹簧的一侧支撑在坐在阀门柱塞上的阀门座圈上，另一侧则支撑在构成阀门壳体顶部的弹簧止推支承上，在关闭状态下所需的密封通过装在柱塞孔内的凹槽里的、并在阀门柱塞上越过从其轴向孔穿出的径向孔的O型环来实现。

使用限压阀，为的是防止液压系统出现超载。特别在地下采矿中，在全面开采及其它场合，为要保持矿工开辟出的空腔，采用了液压的单体支柱和节式支架，它们会受到冲压地压及其它突如其来的负荷的危害。为了能够承受这类突然的冲击，相应装设的限压阀把受压空间与大气相连，这样，就使得加压液体能迅速地、并以相应的量排出，直至突然的冲击被平衡掉为止。

已知的限压阀工作情况并不尽如人意。在德国专利OS    33    14    837.6中公开的限压阀的壳体装设了一种带有所谓平坦的特性曲线的弹簧。至于如何理解平坦的弹簧特性曲线，在上述文件中并没有公开。在阀门动作时，加压液体穿过阀门柱塞，在弹簧座圈提起后被导入弹簧腔。虽然阀门壳体上设有侧孔，但这样会使一部分压力介质逸出，而另一部分压力介质会穿过弹簧腔和在调整螺丝的孔排出。除阀门弹簧或阀门座圈的高升程效果不足外，这里可能会一方面由于压力介质，另一方面由于渗入调整螺丝的污垢而对弹簧腔产生污染。这样就会使得阀门长期功能不佳。这情况也同样适用于德国专利-实用新型82    16    072.4的限压阀。这里还可指出一大缺陷，即在弹簧座圈下部只设有一个侧面开口，因此自然仅有少量加压液体能通过这一途径逸入大气。此外，阀门柱塞里的孔的直径要比引导装置中的孔径小得多也是不好的。

本发明的基本任务是，在保持阀门座圈范围最佳高升程效果的情况下，使阀门弹簧和阀门壳体内部没有压力介质进入。

按本发明，此任务通过以下途径解决，即在弹簧座圈和构成入口侧的、带有柱塞孔和阀门柱塞的引导装置之间，装上一个旎紧在阀门壳体上的中间件，它有一个相应的轴向孔和一个在孔内可移动的密封柱塞，该密封柱塞通过一个O型环将孔密封，一面支撑在弹簧座圈上，另一面支撑在阀门柱塞上;在中间件内、在阀门柱塞/密封柱塞的过渡区域内，设计有从柱塞孔或轴向孔引出的、穿过中间件和阀门壳体的大的径向出口孔。

由此有效地防止了污垢进入弹簧腔以及因此可能造成的动作准确度的影响，因为加压液体不需再通过弹簧止推支承或调整螺丝流出，而且因为加压液体根本不能进入阀门壳体或弹簧腔。压力介质由侧面排出孔导出，根本不进入弹簧区域，对弹簧不产生影响。中间柱塞便于生产及达到高度匹配准确性，此外，它还具有下列优点，即只须简便地装入带有中间柱塞和密封柱塞的中间件，限压阀迄今使用的各个零部件可保持不变。总的说来，这是一种组件装配式结构，根据所选择的配合关系，完全有利于地下应用。

本发明的一种实用的结构，其密封柱塞由一个具有有利的摩擦系数的塑料套管环绕着。由于这样一种摩擦降低的塑料套，例如聚四氟乙烯复盖层或聚四氟乙烯套管，高升程效果不受附加构件的影响。确切地讲，这样就确保了在阀门柱塞动作的同时，密封柱塞也一同动作，而无需使用外加的力。通过限压阀开放让压力介质流出的方法，用装在阀门壳体或弹簧腔内的阀门弹簧可准确地确定动作点。

经由柱塞孔和柱塞流出的大量压力介质，可可靠地、没有缺点地被导出，因为按本发明的另一设计，在圆周上分布有8个径向出口孔。借助这些孔，所有的压力介质在经过相应的转向后，可迅速地、没有问题地从限压阀中流出。

为了便于装配，中间件设有一螺纹，它与引导装置和阀门壳体的螺丝相对应。如上所述，由此已预定了一种组件装配式结构，采用该结构，可用同一阀门基体做成压力介质打开和关闭的弹簧腔。

两活塞彼此歪斜可通过下列途径可靠地加以防止，即密封柱塞有一凸缘，阀门柱塞在与凸缘毗邻的一侧有一平滑面。从阀门柱塞发出的力完全无误地被传送到密封柱塞，该柱塞推动弹簧座圈和弹簧，并在相应的压力负荷下把它们挤压在一起。

公知的限压阀排放容量为大约40-60立升/分，按本发明的限压阀每分钟的流量为100立升以上。当阀门柱塞的径向孔与轴向孔和径向出口孔的液流有效截面积相等或大于输入管道的液流有效截面积时，按本发明的流量还可以提高到400立升/分。通过这种方式，经由输入管道引入的全部压力介质在限压阀动作时，迅速而可靠地被导引通过限压阀，而不致因横截面的改变出现类似问题或损失。这种类型的限压阀的准确度是很高的，它既可用作单体支柱阀门，也可用于掩护支架或迈步支架的控制阀组。这类限压阀的应用范围因而显著扩大，而十分有利的是，这都是源自相同的结构原理。因为用于不同场合的阀门的制造工艺相同，这就确保所有的限压阀，特别在安全性方面，都具有同样的数值。

为了能以较少零部件达到目的，本发明又提出，把阀门柱塞和密封柱塞设计成单体柱塞，而柱塞孔扩大了，并设计为能容纳相当于塑料套管的套管，同时，阀门柱塞的轴向孔和径向孔在紧挨径向出口孔下面终止与设置。特别是如果扩大了的柱塞孔达到O型环或容纳该O型环的槽的话，导入O型环就容易了，同时要仔细检查其位置，同时，塑料套管使得摩擦明显减小。总的说来，这样就能达到有利的关闭值。此外，与使用软管相联系的小磨损也是个优点。这里也有针对性地使用聚四氟乙烯来制造套管，因为这种材料的摩擦系数特别有利。

如果相应部件全部与引导装置结合，则可能在阀门柱塞范围内富有优点地采用一个加大的阀门柱塞，因而具有更为有利的液流有效截面积。本发明在此处提出，引导装置应设计得能容纳密封柱塞、阀门柱塞及径向出口孔，并通过带有内、外螺纹的定心盘与阀门壳体连接。这样引导装置就装了两个阀门柱塞或一个复合的阀门柱塞，阀门壳体连同装置其内的阀门弹簧成为一个封闭的整体，在它的上部范围内通过调整螺丝与弹簧止推支承封闭，而在与之相对的一面通过定心盘封闭。在定心盘上设有带有相应螺纹的孔，带有密封柱塞、阀门柱塞及径向出口孔的引导装置可以旋入其内。在这种类型的装置上，径向孔的直径可富有优点地减小至2.2至2.5mm，O型环的线径可降低到1.8至2mm，这有助于降低O型环的应力，因而也有助于改进这类阀门的动作准确度。此外，O型环被较快地越过，限压阀因而也较快地动作。最后有目的地提高了高升程效果，这意味着，加压液体被有目的地用于推动阀门柱塞、从而推动弹簧座圈，又最后相应推动弹簧，从而打开开口让压力介质流入大气。

弹簧腔的内部可简单地通过弹簧止推支承具有的可封闭的出口孔进行检查。在这种情况下，特别可能通过简单取出出口孔中的闭锁装置及相应改装中间件，而把这种限压阀再改变成把加压液体或压力介质经由弹簧腔向外导引的那种限压阀。如果弹簧止推支承相应地配备，改装也是相应简单的。

如果不打算采用组件装配式结构，则让中间件和引导装置构成一个结构单元是有利的。那样在阀门壳体或弹簧腔内只需设一个螺纹用来旎紧组合的中间件和引导装置就行。

本发明的特征特别在于提供了一种结构简单、作用绝对可靠的限压阀，它在弹簧座圈范围内，具有可靠的高升程效果，可是壳体的内部是没有压力介质和污染的。另外的优点是，提供了一种结构单元，它允许在需要时把带有干式弹簧腔的限压阀设计成或改装成带有常规的排出压力介质的限压阀。总的来看，组合制造是可能的，这样不仅可降低生产成本，也可能限制必要的库存。

本发明的进一步细节及优点，可从下面附图的描述得出，图中给出了附有必要细节和零件的最佳实施例。其中：

图1为带有封闭的弹簧腔的限压阀的剖面图;

图2为容量是每分钟400立升的限压阀的剖面图;

图3为按图1的带单体阀门柱塞的阀门;

图4为通过阀门壳体的、在弹簧座圈范围内的断面图。

图1至图4描述的限压阀（1）有一管状阀门壳体（2），在它里面的弹簧腔（3）内装有阀门弹簧（4）。阀门弹簧靠在侧面有一斜缘（6）、中间有一个凹槽（7）的弹簧座圈（5）上。弹簧座圈（5）用于在相向推移时引导弹簧，并保证力的均匀传递。弹簧座圈（5）的行程受限于设置在弹簧腔（3）或阀门壳体（2）的内壁上的止挡（8）。图4示出了进一步细节，借助图4给出进一步说明。

阀门弹簧（4）一方面支撑在弹簧座圈（5）上，同时也支撑在弹簧止推支承（9）上。该弹簧止推支承设计成调整螺丝的形式，阀门弹簧（4）通过它或多或少都被施加应力。然后阀门弹簧以同样的力通过弹簧座圈（5）压向阀门柱塞（10）或密封柱塞（11）。

密封柱塞（11）位于旋紧在阀门壳体（2）里的中间件（12）内，该中间件有螺纹（15）。在中间件（12）内部设有一轴向的孔（16），密封柱塞（11）可在孔内移动。通过设在槽（14）内的O型环，可确保没有压力介质能沿密封柱塞（11）渗入弹簧腔（3）内。

在从密封柱塞（11）向阀门柱塞（10）过渡的区域内，径向出口孔（17、18）直径甚大，以确保压力介质从这里不受阻碍地被导出到大气中。

在过荷的情况下，也即当限压阀（1）动作时，这种压力介质通过穿过整个引导装置（21）的柱塞孔（20）进入阀门柱塞（10）部位。在柱塞孔（20）中可移动的阀门柱塞（10）位于引导装置（21）的中间，该装置有一螺纹（22），并能以这种方式旋紧在阀门壳体（2）上。压力介质从柱塞孔（20）经过阀门柱塞（10）里的轴向孔（25）到达柱塞孔（20）的孔壁，流过形成在轴向孔成盲孔的末端的径向孔（23、24）。因为压力介质不能向上通过设在槽（27）内的O型环（26）到达径向出口孔（17，18）部位，所以阀门依然是密封的。只有当通过压力介质对阀门柱塞（10）施加的压力超过了阀门弹簧（4）的弹簧力时，阀门柱塞（10）和密封柱塞（11）才向上走，使径向孔（23，24）越过O型环，随后压力介质就能通过径向出口孔（17，18）排出，直到需保护的物体例如活塞内的压力下降到不致再危及整个系统时为止。然后弹簧力又占优势，阀门弹簧（4）通过弹簧座圈（5）向密封柱塞（11）施压，随后把阀门柱塞（10）又送回其起始位置，这样，在径向孔（23，24）又越过O型环（26）后，阀门就又密封住。

为了减少磨擦，密封柱塞（11）用塑料套管（28）环绕着。同时这塑料套管的功能首先在于不让一点点压力介质带进O型环（13）的范围内。O型环（13）就只有补充的安全功能。通过把密封柱塞（11）的下端设计成凸缘（30），把阀门柱塞（10）的上端设计成一个相应的平滑面（31），就可更加有利于阀门柱塞（10）持续无误地运动。

图1所示的限压阀（1）可以每分钟排出约100立升压力介质，而图2所示的限压阀则可每分钟排出直至400立升的压力介质，为此一方面设置了一个相应的阀门弹簧（4），另一方面，在各孔内具有相应的液流有效截面。这些孔的液流有效截面的尺寸与输入管道的液流有效截面相当，这样，所有被导入的压力介质确实可以通过限压阀排出。在图2的限压阀上，阀门壳体设计成管状。顶部实际上由旋在阀门壳体上的弹簧止推支承（9）构成，而底部由一个既有外螺纹（34）又有内螺纹（35）的定心盘（33）构成。因此定心盘（33）也旋在阀门壳体（2）上，而在此处设计成相应延长的引导装置（21）通过内螺纹（35）或设置在上面的一个螺纹旋紧在定心盘（33）上。

在引导装置（21）中的相应柱塞孔（20′）中，既设有阀门柱塞（10），也设有密封柱塞（11）。在两个柱塞（10，11）的连接区域装有径向出口孔（17，18），当阀门柱塞（10）被压入超过O型环（26）足够远时，压力介质就可通过这两个径向出口孔被排出。

这里很清楚，径向孔（23，24）的直径比O型环（26）的直径为大，这样就保证了能迅速、可靠地越过O型环（26）。

图3的实施例中，在中间件（12）的轴向孔和引导装置（21）中，可移动的活塞设计成单体活塞（36）。在轴向孔（16）以及在活塞孔（20）中都设有套管（37）与塑料套管（28），单体柱塞（36）在其中活动。其结果是摩擦系数低、动作准确度高。此外，在这种实施例中，阀门柱塞（10）和密封柱塞（11）的连接区域不会出现损耗，轴向孔（25）设计成盲孔，深度只刚及单体活塞（36）总长度的一半，并越过径向孔（23，24）。在阀门柱塞（10）上升时，压力液体也从这里通过径向出口孔（17，18）被导向大气中。

图3的实施例的优点是便于改装成让压力介质能通过弹簧腔（3）排入大气。为了在弹簧座圈（5）的范围内产生最佳高升程效果，设置了导槽（38，39），此外，还设置了弹簧座圈（5）的在上面已提到过的斜缘（6）以及弹簧止推支承（9）内的出口孔（40）。

图4清楚表示了弹簧腔（3）壁上导槽（38）的结构，导槽（38，39）越过止挡（8），最高达到弹簧止推支承（9）的高度，同时需要中断以构成止挡（8），弹簧座圈（5）在运动时被止挡阻挡住，以便确保防止阀门弹簧（4）离位。

Claims (10)

1、一种限压阀，具体的是用于地下采矿的液压支架的限压阀，它有一阀门壳体，其入口侧和出口侧通过一个弹簧加载的、配置在入口侧的柱塞孔内的活动阀门柱塞被分开，或当出现超载时被连接起来，阀门柱塞由一阀门弹簧加载，该弹簧的一侧支撑在坐在阀门柱塞上的阀门座圈上，另一侧则支撑在构成阀门壳体顶部的弹簧止推支承上，在关闭状态下所需的密封通过装在柱塞孔内凹槽里的、并在阀门柱塞越过从其轴向孔穿出的径向孔的O型环来实现，其特征在于，在弹簧座圈和构成入口侧的、带有柱塞孔(20)和阀门柱塞(10)的引导装置(21)之间，装上一个旋紧在阀门壳体(2)上的中间件(12)，它有一个相应的轴向孔(16)和一个在孔内可移动的密封柱塞，该密封柱塞通过一个O型环将孔密封，一面支撑在弹簧座圈(5)上，另一面支撑在阀门柱塞(10)上，在中间件内，在阀门柱塞/密封柱塞的过渡区域内，有从柱塞孔(20)或轴向孔(16)引出的，穿过中间件和阀门壳体的大的径向出口孔(17，18)。

2、按权利要求1的限压阀，其特征在于密封柱塞（11）由一具有有利摩擦系数的塑料套管（28）环绕。

3、按权利要求1的限压阀，其特征在于在圆周上均匀分布着8个径向出口孔（17，18）。

4、按权利要求1的限压阀，其特征在于中间件（12）有一与引导装置（21）和阀门壳体（2）的螺纹相匹配的螺纹（15）。

5、按权利要求1的限压阀，其特征在于密封柱塞（11）有一凸缘（30），阀门柱塞（10）在与凸缘毗邻的一侧有一平滑面。

6、按权利要求1的限压阀，其特征在于阀门柱塞（10）的轴向孔（25）和径向孔（23，24）、以及径向出口孔（17，18）的液流有效截面积等于或大于输入管道的液流有效截面积。

7、按权利要求1和2的限压阀，其特征在于阀门柱塞（10）和密封柱塞（11）设计成单体柱塞，柱塞孔（20）扩大了，并能容纳相当于塑料套管（28）的套管（37），阀门柱塞的纵向孔（25）和径向孔（23，24）紧挨在径向出口孔（17，18）下面终止与设置。

8、按权利要求1的限压阀，其特征在于引导装置（21）能容纳密封柱塞（11），阀门柱塞（10）以及径向出口孔（17，18），并通过带有内、外螺纹（34，35）的定心盘（33）与阀门壳体（2）连接。

9、按权利要求1的限压阀，其特征在于弹簧止推支承（9）有可封闭的出口孔。

10、按权利要求1或权利要求7的限压阀，其特征在于中间件（12）和引导装置（21）做成一个结构单元。

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