CN105090152B - 一种二级双弹簧直动式溢流阀及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二级双弹簧直动式溢流阀及其控制方法，包括一内设有进油口和出油口的阀体，所述阀体内滑动套设有一阀座，所述阀座内滑动套设有一阀芯，所述阀芯的上部的宽度小于阀芯中部的宽度，阀芯的下部呈锥形，且所述阀芯的下部锥形与贯穿阀座底部的锥形孔配合连接，所述锥形孔与所述进油口相连通；所述阀座两侧上下依次横向贯穿开设有一第二阻尼孔和一第一阻尼孔，还包括一设置于所述阀体的顶端且与所述阀体内侧的螺纹配合的调压螺钉，所述调压螺钉的杆部内沿长度方向设有一外调压弹簧，所述外调压弹簧内同轴套设有一内调压弹簧所述内调压弹簧一端与所述阀芯的顶端相连。本发明的有益效果在于能够减少阀体和阀座之间的碰撞，延长其使用寿命。

Description

一种二级双弹簧直动式溢流阀及其控制方法

技术领域

本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种适用于装载机等工程机械的液压设备的二级双弹簧直动式溢流阀。

背景技术

装载机作为工程机械的主要机种之一，具有作业灵活方便，功能强大，品种多样化的优点，是矿业开采、道路交通、国防和城市建设中不可缺少的装备。液压系统是装载机的核心系统之一，可实现对整机各种动作的控制，并对装载机的实际工作性能起决定作用。

随着全球工业的发展，液压技术的应用领域与范围在不断扩大，装载机液压系统在不断向高压、大流量、大功率化方向发展的同时，系统在实际工作过程中因外来干扰出现动态品质稳定性的问题日益严重，这就需要对装载机液压系统进行分析研究。

装载机运行过程，旁接在主泵出口的溢流阀处于工作状态，主要存在有阀芯的振动和噪声问题。装载机在铲掘过程中溢流阀的工作情况：铲掘是负载最大的过程，刚开始，随着压力增大，主阀一开，压力下降，在压力增加到最大的过程中， 溢流阀都是－开一关地交替进行，直到压力最大，主阀也全开。

所以溢流阀的故障很大程度是由于阀芯与阀座的碰撞造成，碰撞会造成噪音，也会导致这一对相对运动部位的磨损。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种二级双弹簧直动式溢流阀及其控制方法，减少阀体和阀座之间的碰撞，延长溢流阀的使用寿命。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种二级双弹簧直动式溢流阀，包括一阀体，所述阀体内中部沿纵向贯穿设有一呈阶梯状的容置腔，所述容置腔内设有一与容置腔配合滑动的阀座，所述阀座底面与所述阀体底端开口形成进油口；所述阀体一侧中部还横向开设有一出油口，所述出油口向内延伸至所述阀体一侧面；所述阀座内滑动套设有一阀芯，所述阀芯的上部的宽度小于阀芯中部的宽度，阀芯的下部呈锥形，且所述阀芯的下部与贯穿阀座底部的锥形孔配合连接，所述锥形孔与所述进油口相连通；所述阀座两侧上下依次横向贯穿开设有一第二阻尼孔和一第一阻尼孔，所述第一阻尼孔和第二阻尼孔与所述出油口相连通；还包括一设置于阀体顶端开口且与阀体螺纹配合连接的调压螺钉，所述调压螺钉的杆部内沿纵向设有一外调压弹簧，所述外调压弹簧内同轴套设有一内调压弹簧，所述外调压弹簧的顶端与调压螺钉固定连接，并且该外调压弹簧的底端到所述阀芯顶端的距离等于所述第一阻尼孔到第二阻尼孔的距离；所述内调压弹簧一端与所述阀芯的顶端固定相连。

进一步的，所述阀体顶部且位于所述调压螺钉与阀芯之间形成一弹簧腔，所述阀体一侧横向开设有一回油阻尼孔，所述弹簧腔经所述回油阻尼孔与外部的油箱相连通。

进一步的，所述调压螺钉与所述阀体顶端经螺纹配合密封连接，且所述调压螺钉的杆部的底端中部开设有向上的第一凹槽，所述外调压弹簧的一端与所述第一凹槽的顶端固定连接。

进一步的，所述阀芯的顶端开设有向下的一第二凹槽，所述内调压弹簧一端与所述第二凹槽底端固定连接，并且所述第一凹槽的宽度大于所述阀芯顶部的宽度且小于阀芯中部的宽度。

进一步的，所述进油口和出油口与外部的进油管和出油管相连通。

进一步的，所述阀芯的下部的锥角为92°，所述锥形孔开口向上且与阀芯下部锥面配合密封连接，所述锥形孔的锥角为86°。

进一步的，所述阀体和阀座两侧之间的间隙为0.12～0.35mm。

进一步的，所述第一阻尼孔的直径小于所述第二阻尼孔的直径。

本发明还提供一种如上述所述的二级双弹簧直动式溢流阀的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1:设定进油口内的液压油进油压力为P，P0；出油口的出油压力为Pt，Pt 0；阀座的开启压力为Pk1,阀芯的开启压力为Pk2,其中Pk1,Pk2为常量，且Pk1 Pk2；

步骤S2：溢流阀开始工作，液压油通过进油口溢流阀，P逐渐升高大于Pk1,阀座开始向上移动，此时阀芯在所述阀座的带动下同步向上移动，内调压弹簧开始向上压缩；

步骤S3：P继续升高至大于Pk2，阀芯相对于阀座向上移动，阀芯开启，液压油经第一阻尼孔向出油口回油，部分液压油经第一阻尼孔回流至弹簧腔中经回油阻尼孔回油，此时溢流阀内的压力为P1，P1＞Pk2,达到一级平衡状态，并且P=P1；

步骤S4：P继续升高至大于P1，阀芯相对于阀座继续向上移动；

步骤S5:阀座上升至调压螺钉底面后停止移动，阀芯继续上升，此时内调压弹簧和外调压弹簧均被压缩，液压油经第一阻尼孔和第二阻尼孔回油至出油口；此时溢流阀内的压力为P2，P2＞P1，达到二级平衡状态，并且P=P2；

步骤S6:液压油经第一阻尼孔、第二阻尼孔继续回油，Pt逐渐增大，P逐渐减小；

步骤S7：P减小至小于Pk2，此时阀芯开始回位，经所述内调压弹簧和外调压弹簧的同时作用下，所述阀芯回位至第二阻尼孔的位置处，第二阻尼孔停止回油；

步骤S8：所述第一阻尼孔和回油阻尼孔继续回油，P逐渐减小至Pk1, 此时阀座开始回位，经所述内调压弹簧作用下，所述阀座带动阀芯回到溢流阀开始工作的位置处。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

（1）通过在阀座两侧从上至下依次设置第二阻尼孔和第一阻尼孔，通过所述第一阻尼孔和第二阻尼孔9，，使得阀体内压力有一个过渡阶段，可以实现二级压力的调节，更好的调节阀体内部压力的控制。

（2）在阀体顶部位于外调压弹簧和阀芯之间的空隙处设置有一回油阻尼孔，使溢流阀更稳定。

（3）采用双弹簧，即外调压弹簧和内调压弹簧与阀座配合的结构，可以实现阀芯先快后慢进行回位，可以在很大程度上解决阀芯与阀座、阀座与阀体之间的碰撞的问题，降低溢流阀的故障率。而且双弹簧预压缩量极小，防止了弹簧的疲劳破坏，提高了弹簧的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1为本发明实施例的溢流阀的内部结构示意图。

图2为本发明实施例的溢流阀液压油的进油路径。

图中：1-进油口；2-阀体；3-阀座；4-阀芯；5-调压螺钉；6-外调压弹簧； 7-内调压弹簧；8-回油阻尼孔；9-第二阻尼孔；10-第一阻尼孔；11-出油口；12-弹簧腔；13-锥形孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1-2所示，本发明实施例提供一种二级双弹簧直动式溢流阀，包括一阀体2，所述阀体2内中部沿纵向贯穿设有一呈阶梯状的容置腔，所述容置腔内设有一与容置腔配合滑动的阀座3，所述阀座3底面与所述阀体2底端开口形成进油口1；所述阀体2一侧中部还横向开设有一出油口11，所述出油口11向内延伸至所述阀体2一侧面；所述阀座3内滑动套设有一阀芯4，所述阀芯4的上部的宽度小于阀芯4中部的宽度，阀芯4的下部呈锥形，且所述阀芯4的下部与贯穿阀座3底部的锥形孔13配合连接，所述锥形孔13与所述进油口1相连通；所述阀座3两侧上下依次横向贯穿开设有一第二阻尼孔9和一第一阻尼孔10，所述第一阻尼孔10和第二阻尼孔9与所述出油口11相连通；还包括一设置于阀体2顶端开口且与阀体2螺纹配合连接的调压螺钉5，所述调压螺钉5的杆部内沿纵向设有一外调压弹簧6，所述外调压弹簧6内同轴套设有一内调压弹簧7，所述外调压弹簧6的顶端与调压螺钉5固定连接，并且该外调压弹簧6的底端到所述阀芯4顶端的距离等于所述第一阻尼孔10到第二阻尼孔9的距离；所述内调压弹簧7一端与所述阀芯4的顶端固定相连。

在本实施例中，所述阀体2顶部且位于所述调压螺钉5与阀芯4之间形成一弹簧腔12，所述阀体2一侧横向开设有一回油阻尼孔8，所述弹簧腔12经所述回油阻尼孔8与外部的油箱相连通。

在本实施例中，所述调压螺钉5与所述阀体2顶端经螺纹配合密封连接，且所述调压螺钉5的杆部的底端中部开设有向上的第一凹槽，所述外调压弹簧6的一端与所述第一凹槽的顶端固定连接。

在本实施例中，所述阀芯4的顶端开设有向下的一第二凹槽，所述内调压弹簧7一端与所述第二凹槽底端固定连接，并且所述第一凹槽的宽度大于所述阀芯4顶部的宽度且小于阀芯4中部的宽度。

在本实施例中，所述进油口1和出油口11与外部的进油管和出油管相连通。

在本实施例中，所述阀芯4的下部的锥角为92°，所述锥形孔13开口向上且与阀芯4下部锥面配合密封连接，所述锥形孔13的锥角为86°。

在本实施例中，所述阀体2和阀座3两侧之间的间隙为0.12～0.35mm。

在本实施例中，所述第一阻尼孔10的直径小于所述第二阻尼孔9的直径。

本发明还提供一种如上述所述的二级双弹簧直动式溢流阀的控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：设定进油口1内的液压油进油压力为P，P≥0；出油口11的出油压力为Pt，Pt≥0；阀座3的开启压力为Pk1,阀芯4的开启压力为Pk2,其中Pk1,Pk2为常量，且Pk1Pk2；

步骤S2：溢流阀开始工作，液压油通过进油口1溢流阀，P逐渐升高大于Pk1,阀座3开始向上移动，此时阀芯4在所述阀座3的带动下同步向上移动，内调压弹簧7开始向上压缩；

步骤S3：P继续升高至大于Pk2，阀芯4相对于阀座3向上移动，阀芯4开启，液压油经第一阻尼孔10向出油口11回油，部分液压油经第一阻尼孔10回流至弹簧腔12中经回油阻尼孔8回油，此时溢流阀内的压力为P1，P1＞Pk2,达到一级平衡状态，并且P=P1；

步骤S4：P继续升高至大于P1，阀芯4相对于阀座3继续向上移动；

步骤S5：阀座3上升至调压螺钉5底面后停止移动，阀芯4继续上升，此时内调压弹簧7和外调压弹簧6均被压缩，液压油经第一阻尼孔10和第二阻尼孔9回油至出油口11；此时溢流阀内的压力为P2，P2＞P1，达到二级平衡状态，并且P=P2；

步骤S6：液压油经第一阻尼孔10、第二阻尼孔9继续回油，Pt逐渐增大，P逐渐减小；

步骤S7：P减小至小于Pk2，此时阀芯4开始回位，经所述内调压弹簧7和外调压弹簧6的同时作用下，所述阀芯4回位至第二阻尼孔9的位置处，第二阻尼孔9停止回油；

步骤S8：所述第一阻尼孔10和回油阻尼孔8继续回油，P逐渐减小至Pk1, 此时阀座3开始回位，经所述内调压弹簧7作用下，所述阀座3带动阀芯4回到溢流阀开始工作的位置处。

下面结合本实施例的具体实施过程对本发明作进一步的解释说明。

具体实施过程：当系统中的进油压力P，达到或超过阀座3开启压力Pk1时，此时阀芯4与阀座3形成的空腔内部少量液压油通过阀芯4与阀座3的间隙回油，出油压力Pt基本为零，阀座3底部受力，使阀芯4随同阀座3一起上移，内调压弹簧7受压，阀座3上移阀体2顶端调压螺钉5处。外调压弹簧6仍处于初始状态。

当进油压力P继续增大到阀芯4开启压力Pk2时，阀芯4开启，此时溢流液压油阀座3与阀芯4形成的空腔，经第一阻尼孔10回油，部分液压油还经第一阻尼孔10经阀座3和阀体2内的空隙回流至弹簧腔12，经与所述弹簧腔12连通回油阻尼孔8回油，阀芯4与阀座3形成的空腔内部的压力由P升高到P1，并且对阀芯4起到推动的作用，使得阀芯4相对于阀座3继续上移，此时阀芯4底部的锥形与阀座3的锥形孔13分离，并且在第一阻尼孔10和内调压弹簧7作用，第二阻尼孔9和外调压弹簧6还未开始作用，称这个状态为一级平衡状态。

当进油压力P继续升高，超过P1时，阀芯4继续上移，阀座3上升至调压螺钉5的底面后停止上升（阀座3的移动距离等于弹簧腔12的高度），外调压弹簧6开始被压缩，进油压力P逐渐升高至P2，第二阻尼孔9开始回油,随后溢流阀到达第二个平衡状态，称这个状态为二级平衡状态，此时阀芯4开启完毕，位于阀体2顶部的液压油经阀体2上的回油阻尼孔8回油。

阀体2内的液压油经第一阻尼孔10、第二阻尼孔9回油，阀体2内的进油压力P逐渐减小，当进油压力P小于Pk2时，阀芯4开始回位。阀芯4初始回位时，内调压弹簧7和外调压弹簧6同时作用于阀芯4上，此时弹簧的总刚度较大，使得阀芯4回位迅速，当阀芯4回位至第二阻尼孔9时，阀芯4回位完毕；此后进油压力P小于Pk1时，阀座3开始下移，此时只有内调压弹簧7单独作用，使阀座3带动阀芯4一同回位，只有内调压弹簧7作用，向下的推动力较小，同时由于此时油压腔中有压力油的存在，提供一定的回位阻力，使阀座3下移速度较缓慢，从而可以实现回位时先快后慢的节奏，这样很大程度上解决阀芯4与阀座3、阀座3与阀体2的碰撞的问题。

综上所述，本发明提供的一种二级双弹簧直动式溢流阀及其控制方法，在很大程度上解决阀芯与阀座、阀座与阀体的碰撞的问题，而且可以很好的防止弹簧产生疲劳破坏，提高弹簧的使用寿命。

本发明提供的上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：包括一阀体，所述阀体内中部沿纵向贯穿设有一呈阶梯状的容置腔，所述容置腔内设有一与容置腔配合滑动的阀座，所述阀座底面与所述阀体底端开口形成进油口；所述阀体一侧中部还横向开设有一出油口，所述出油口向内延伸至所述阀体一侧面；所述阀座内滑动套设有一阀芯，所述阀芯的上部的宽度小于阀芯中部的宽度，阀芯的下部呈锥形，且所述阀芯的下部与贯穿阀座底部的锥形孔配合连接，所述锥形孔与所述进油口相连通；所述阀座两侧上下依次横向贯穿开设有一第二阻尼孔和一第一阻尼孔，所述第一阻尼孔和第二阻尼孔与所述出油口相连通；还包括一设置于阀体顶端开口且与阀体螺纹配合连接的调压螺钉，所述调压螺钉的杆部内沿纵向设有一外调压弹簧，所述外调压弹簧内同轴套设有一内调压弹簧，所述外调压弹簧的顶端与调压螺钉固定连接，并且该外调压弹簧的底端到所述阀芯顶端的距离等于所述第一阻尼孔到第二阻尼孔的距离；所述内调压弹簧一端与所述阀芯的顶端固定相连。

2.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述阀体顶部且位于所述调压螺钉与阀芯之间形成一弹簧腔，所述阀体一侧横向开设有一回油阻尼孔，所述弹簧腔经所述回油阻尼孔与外部的油箱相连通。

3.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述调压螺钉与所述阀体顶端经螺纹配合密封连接，且所述调压螺钉的杆部的底端中部开设有向上的第一凹槽，所述外调压弹簧的一端与所述第一凹槽的顶端固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述阀芯的顶端开设有向下的一第二凹槽，所述内调压弹簧一端与所述第二凹槽底端固定连接，并且所述第一凹槽的宽度大于所述阀芯顶部的宽度且小于阀芯中部的宽度。

5.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述进油口和出油口与外部的进油管和出油管相连通。

6.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述阀芯的下部的锥角为92°，所述锥形孔开口向上且与阀芯下部锥面配合密封连接，所述锥形孔的锥角为86°。

7.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述阀体和阀座两侧之间的间隙为0.12～0.35mm。

8.根据权利要求1所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀，其特征在于：所述第一阻尼孔的直径小于所述第二阻尼孔的直径。

9.基于权利要求2所述的一种二级双弹簧直动式溢流阀的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：设定进油口内的液压油进油压力为P，P≥0；出油口的出油压力为Pt，Pt≥0；阀座的开启压力为Pk1,阀芯的开启压力为Pk2,其中Pk1,Pk2为常量，且Pk1≤Pk2；

步骤S2：溢流阀开始工作，液压油通过进油口溢流阀，P逐渐升高大于Pk1,阀座开始向上移动，此时阀芯在所述阀座的带动下同步向上移动，内调压弹簧开始向上压缩；

步骤S3：P继续升高至大于Pk2，阀芯相对于阀座向上移动，阀芯开启，液压油经第一阻尼孔向出油口回油，部分液压油经第一阻尼孔回流至弹簧腔中经回油阻尼孔回油，此时溢流阀内的压力为P1，P1＞Pk2,达到一级平衡状态，并且P=P1；

步骤S4：P继续升高至大于P1，阀芯相对于阀座继续向上移动；

步骤S5：阀座上升至调压螺钉底面后停止移动，阀芯继续上升，此时内调压弹簧和外调压弹簧均被压缩，液压油经第一阻尼孔和第二阻尼孔回油至出油口；此时溢流阀内的压力为P2，P2＞P1，达到二级平衡状态，并且P=P2；

步骤S6：液压油经第一阻尼孔、第二阻尼孔继续回油，Pt逐渐增大，P逐渐减小；

步骤S7：P减小至小于Pk2，此时阀芯开始回位，经所述内调压弹簧和外调压弹簧的同时作用下，所述阀芯回位至第二阻尼孔的位置处，第二阻尼孔停止回油；

步骤S8：所述第一阻尼孔和回油阻尼孔继续回油，P逐渐减小至Pk1, 此时阀座开始回位，经所述内调压弹簧作用下，所述阀座带动阀芯回到溢流阀开始工作的位置处。