CN105190139B - 溢流阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气态流体的溢流阀(10)，其例如位于机动车的压缩空气驱动的制动系统中，该溢流阀带有借助压力弹簧(28)预紧的活塞(26)，该活塞以能沿着纵向中心轴线(14)移动的方式容纳在溢流阀(10)的缸(16、18)中。此外，在该溢流阀中设置的是，在活塞下侧(40)布置有用于径向和轴向密封的密封环(42)，密封环(42)的径向外侧(48)在提供径向压配合的情况下抵靠在缸(16、18)的内侧上，在溢流阀(10)由于压力弹簧(28)的预紧而处于闭合的状态下，密封环(42)抵靠在空心柱形的阀座(44)上，在溢流阀(10)在超过流体的预定的界限压力之后处于开启的状态下，密封环(42)从阀座(44)上升起而提供环形间隙(82)，以便释放用于流体的流动通路(84)。

Description

溢流阀

技术领域

本发明涉及一种用于气态流体的溢流阀，其例如位于机动车的压缩空气驱动的制动系统中，该溢流阀带有借助压力弹簧预紧的活塞，该活塞以能沿着纵向中心轴线移动的方式容纳在缸插入件当中。

背景技术

溢流阀广泛地使用在压缩空气技术领域中，例如以便在管线中的压力下降期间维持在其余的压缩空气系统中的压力。例如由文献DE 10 2010 047 401 A1已知了实施为限压阀的带有用于流体的流入口和流出口的阀。只要达到阀的必要的开启压力，在流体压力的影响下活塞状的密封体就抵抗弹簧元件的回复力地运动至开启位置，以便尽可能实现流体无阻碍地流过开口。在开启过程中，密封体的有效总面积同时扩大，流体压力作用到密封体上。由于该放大效应，得到了阀的改善的、特别是快速的响应。另外不利的是，密封体在空心圆柱体的阀壳体内部倾斜，并且由此，在最坏的情况下可能在缸中卡住，这可能导致溢流阀的故障。此外，由于不存在密封体相对于缸壁的径向密封，因此在轴向密封不严密的情况下会出现少量的泄漏。

此外已知了如下的溢流阀，在该溢流阀中，利用两个独立且特别成形的密封装置进行阀活塞相对于缸的轴向和径向密封，由此还使部件数量、装配耗费、构造尺寸和因此伴随的这种限压阀的整体重量较大。

发明内容

因此，本发明的任务在于，提供一种溢流阀，其带有减少的部件数量和由此简化的结构构造。

因此，本发明涉及一种用于气态流体的溢流阀，其例如位于机动车的压缩空气驱动的制动系统中，该溢流阀带有借助压力弹簧预紧的活塞，该活塞以能沿着纵向中心轴线移动的方式容纳在溢流阀的缸中。为了解决所提出的任务，设置的是，在活塞下侧上布置有用于径向和轴向密封的密封环，密封环的径向外侧在提供径向压配合(Presssitz)的情况下抵靠在缸的内侧上，在溢流阀由于压力弹簧的预紧处于闭合的状态下，密封环抵靠在空心柱形的阀座上，在溢流阀在超过流体的预定的界限压力之后处于开启的状态下，密封环从阀座上升起而提供环形间隙，以便释放用于流体的流动通路。

通过该构造以仅一个密封环实现了溢流阀的径向和轴向密封。取消了迄今为止所需的、特殊设计(例如呈环的形式)的、用于径向密封的另外的密封环，由此明显简化了溢流阀的构造上的结构和装配，以及减少了制造费用。在流体压力超过预定的压力界限值时，溢流阀占据其开启位置，在该开启位置中，流体可以很大程度上无阻碍地流过当前释放的流动路径。相反，如果流体压力低于预定的压力界限值时，其中，可以设置适合的大小的迟滞值，溢流阀切换至其闭合位置，在该闭合位置中，流动通路被阻塞。此外，由于仍将进一步讨论且根据本发明的实施例可以插入到溢流阀的壳体的罐状凹部中的缸插入件(缸套管)，对溢流阀的壳体的生产准确度的要求显著降低。

在溢流阀的优选的设计方案中设置的是，密封环的径向外侧具有近似半圆形的横截面几何形状。由于密封环的外侧的近似半圆形的横截面几何形状，得到了比较小的与圆柱体插入件的内壁的接触面，由此降低了这两个摩擦配对之间的摩擦，并且进一步优化了溢流阀的响应特性。

另一有利的改进方案设置的是，在密封环的轴向下侧的区域中至少区段式地构造出环形槽。由此，特别是在密封环在装配状态中在径向上稍微过盈的情况下，在密封环内部出现径向的压力作用和力作用，其实现的是，通过密封环的径向扩张补偿可能的磨损现象，像例如在该密封环的外侧的区域中的磨损，并且因此提高溢流阀的寿命。

根据另一设计方案，活塞具有至少一个与纵向中心轴线同轴地构造且径向向外敞开的环形槽。由此，进一步减小了活塞与缸插入件之间有效的摩擦面，并且附加地改善了溢流阀的响应特性。同时，由此活塞的质量保持得比较小。

另一设计方案设置的是，密封环圆环形地构造，并且借助其径向向内构造的圆形开口牢固地容纳在活塞的空心柱形的凸起部上，该凸起部构造在活塞下侧的区域中，以及同轴地包围与活塞一体式连接的活塞杆。由此，密封环关于溢流阀的纵向中心轴线精确地定心，其中，同时在活塞上给出密封环的可靠的机械配合。

另一改进方案设置的是，密封环的径向向内的开口至少区段式地被楔形或者方形的增厚部(Aufdickung)包围。该增厚部在已装配的状态下基本上在轴向沿着活塞的凸起部延伸。由于密封环的径向向内的开口在边缘的机械加固，在活塞的活塞下侧上的活塞的凸起部上给出该密封环的固定且可靠的配合。

此外可以设置的是，压力弹簧布置在溢流阀的同样呈罐状的盖中，并且活塞借助压力弹簧在轴向预紧地布置，其中，压力弹簧的预紧能借助作用到压力弹簧上的调整螺栓来调节。由此，可以精确且连续地调整流体压力的界限值，从该界限值起溢流阀过渡至开启状态。

根据第一实施方式，溢流阀中的缸可以通过已经提及的罐状凹部在溢流阀的壳体中形成，活塞在径向支撑在该缸的壁上，并且活塞在其运动时通过该壁在轴向引导。与此替选地可以设置的是，溢流阀中的缸通过空心圆柱状的缸插入件形成，其同轴地插入到溢流阀的壳体中的罐状凹部中并且引导活塞。最后一个变型方案可以实现的是，成本显著低廉地加工溢流阀的壳体的罐状凹部。

相应于一种设计方案，缸插入件在轴向远离压力弹簧地具有支座区段，带有用于流体的流入口的限压器前置于该支座区段。借助该限压器，限制了在溢流阀上出现的最大的流体压力，并且因此，可靠地防止了溢流阀的各个组件以及后置于溢流阀的压缩空气器件的机械过载。

根据另一改进方案设置的是，缸插入件与活塞以及限压器一起在轴向彼此重叠或依次布置在溢流阀的壳体的罐状凹部中，并且用于容纳压力弹簧的同样罐状的盖顶盖式地封闭壳体的罐状凹部。由此，得到了溢流阀的节约结构空间的、基本上纵向延伸的结构形式，其同时允许了成本低廉的装配。优选地，壳体内部的凹部通过制造技术上简单以及要以高准确度制造的阶梯式孔来形成。

根据另一设计方案，缸或者缸插入件具有至少两个用于流体的流出口。由此，存在对于要排出的流体来说足够大的流出口横截面。流体是气态介质，特别是空气。由此，溢流阀优先适合在气动设备中使用。

最后应指出的是，密封环由基于氢化丁晴橡胶的弹性体构成。由于优选使用的氢化丁晴橡胶(HNBR)，在阀座弹性体的同时很高的磨损强度的情况下，得到了溢流阀的出色的密封效果。

附图说明

为了更好地理解本发明，为说明书附上实施例的附图。其中：

图1示出处于其闭合位置中的根据本发明的溢流阀的纵截面；

图2示出处于其至少部分开启的位置中的根据图1的溢流阀。

具体实施方式

用于未示出的优选气态的流体(像例如空气)的溢流阀10还包括壳体12，其带有呈阶梯式孔的类型且与纵向中心轴线14对称地引入到壳体12中的罐状凹部16。在该凹部16内部在轴向依次布置有缸插入件18和限压器20。缸插入件18在此径向靠外地安放在壳体12的径向向内凸出的罐状凹部16的阶梯部上，以及借助其邻近限压器的支座区段22安放在限压器20的远离底部的端部上。在缸插入件18与壳体12的凹部16之间示例性地布置有用于密封的O形环24、24’、24”。

纵向对称且基本上是圆柱体的活塞26与纵向中心轴线14同轴地以能在轴向上移动的方式容纳在缸插入件18中。活塞26在其远离限压器20的端部上借助压力弹簧28以弹簧力来加载。压力弹簧28的两个未标示出的轴向端部分别以活瓣30、32来覆盖。上活瓣30支撑在调整螺栓34上，其用于调节压力弹簧28的机械预紧，并且以能围绕纵向中心轴线14旋转的方式容纳在用作顶盖且同样罐状的盖36中。借助该罐状的盖36，在弹簧侧封闭了壳体12的凹部16。带有波形的横截面几何形状的下活瓣32支撑在活塞26的上侧38上。两个活瓣30、32尤其用于对调整螺栓34与活塞26之间的压力弹簧28进行位置锁定和引导。

尽管使用缸插入件18是有利的，然而为了能实现根据本发明构造的溢流阀10的功能这并不是强制的。在这里，仅示例性地示出了该构造方式。

近似环形的密封环42抵靠在径向靠外的活塞下侧40上。在溢流阀10的示出的闭合的状态下，由于压力弹簧28的力作用使密封环42压向缸插入件18的几乎空心圆柱体状形成的阀座44中。阀座44的面向密封环42的未标出的环绕的上棱边优选具有大致半圆形的横截面几何形状。密封环42优选由能承受强应力的弹性体制成，例如由氢化丁晴橡胶(HNBR)制成。

为了进一步降低缸活塞26在插入件18中的滑动摩擦，可以在活塞26中装入优选环绕的、径向向外敞开的环形槽46，其带有矩形的横截面几何形状。

密封环42的径向外侧48在图2的示意图中具有大致半圆形的横截面几何形状，并且为了在提供优选轻微的径向压配合的情况下密封而径向上在内侧抵靠在缸插入件18上。

在密封环42的轴向下侧50的区域中，也就是说，在密封环42的远离活塞26的侧上，还构造出很小的环绕的环形槽52或者凹槽，其带有四角形的、但在槽底部的区域中弯曲的横截面几何形状。借助该环形槽52或者凹槽，特别是在溢流阀10开启的状态下，在装配好的密封环42有少量的径向过盈量时，可以产生对该密封环的径向的力作用，以便通过该密封环的径向扩张补偿尤其可能的磨损现象，像例如在密封环42的外侧48上的磨损。在此，还通过存在的流体压力引起径向的力作用。

密封环42的半圆形外侧48与缸插入件18相结合地表现为溢流阀10的径向密封，而通过密封环42与阀座44的共同作用实现了溢流阀10的轴向密封。由此，取消了在事先已知的溢流阀中其他必要的附加的径向密封，该径向密封在对于本申请人已知的溢流阀中例如通过布置环来实现。

此外，密封环42拥有径向上靠内布置的圆形的开口54，其牢固地推移到活塞26的下侧的空心柱形的凸起部56上，该凸起部位于活塞下侧40的区域中并且同轴地包围活塞26的管状的活塞杆58。

为了进一步提高密封环42的机械稳定性以及为了优化在活塞26的空心柱形的凸起部56上的机械配合，在图1和2的所示出的实施例中，密封环42的圆形开口54由环绕的加厚部60围住，该加厚部在此示例性地具有楔形的横截面几何形状，并且其径向厚度沿限压器20的方向递减。

为了输送未示出的流体，限压器20拥有流入口62，其中，流体的流入方向以流入口62中的小白箭头示出。配属于限压器20的第一流出口64位于缸插入件18的支座区段22区域中，并且在缸插入件18的阀门座44的区域中设置有用于流体的第二流出口66，为其分配了溢流功能。可能的流动方向分别以小黑箭头来说明。为了更好的制图上的概览，总共四个黑箭头并未配设有附图标记。由于有两个所述的流出口64和66，因此给出了对于要从溢流阀10中排出的流体来说足够的流动截面。

图2示出了处于至少部分开启的状态下的根据图1的溢流阀。溢流阀10还包括壳体12，其带有相对于纵向中心轴线14置于中央布置的罐状的凹部16，限压器20和缸插入件18以其在下侧构造出的支座区段22安装在该凹部中。借助压力弹簧28预紧的活塞26以能平行于纵向中心轴线14移动的方式容纳在缸插入件18中。未示出的流体再次从下经由限压器20的流入口62进入到溢流阀10中。

不同于图1中的图示，图2中的活塞26由于超过预定的界限值的流体压力抵抗压力弹簧28的弹簧力沿大白箭头80方向在轴向移动。由此，密封环42完全从阀座44上升起。由此，密封环42释放出狭窄的环形间隙82，从而流体可以沿着流动通路84(如同以多个小黑箭头说明的那样)尽可能无阻碍地流过溢流阀10。在此，流体经过底侧的流入口62在限压器20的区域中进入到溢流阀10中，并且基本上沿着通过小黑箭头示出的流动路径84引导穿过溢流阀10，并且紧接着，在第一流出口64和第二流出口66的区域中从其中逸出。因此，通过流动路径84使流入口62在溢流阀10开启的状态下与两个流出口64、66连接。为了更好的制图上的概览，多个代表流动路径84的小黑箭头并非连续地配设有所属的附图标记84。

如果流体压力进一步上升，那么活塞26就继续沿压力弹簧28的方向运动，直至限压器20达到其的最终位置，以及经由缸插入件18中的第二阀座将流入口62与两个流出口64、66分开，并且因此将输出口64、66中以及与它们连接的管路中的压力限制在预定的压力上。

如果流体压力再次下降低于预设置的界限值，其中，优选为了避免振动现象还要低于迟滞阈值，前面所述的过程就反向进行，并且密封环42由于很高的压力弹簧28的弹簧力而再次牢固地抵靠在阀座44上，因而溢流阀10处于闭合的状态。在溢流阀的该闭合位置中，通过抵靠在阀座44上的密封环42再次中断了流动路径84，从而流动压力可以重新上升至预定的界限值，直至溢流阀10必要时重新切换至其开启位置。

借助以能在螺纹中转动的方式布置在壳体12的凹部16的盖36中的调整螺栓34可以灵敏地调节压力弹簧28的预紧，并且因此精确地调整流体压力的预定的界限值，用以开启溢流阀10。

附图标记说明

10 溢流阀

12 壳体

14 纵向中心轴线

16 溢流阀的缸、壳体中的凹部

18 溢流阀的缸、缸插入件

20 限压器

22 支座区段

24、24’、24” O形环

26 活塞

28 压力弹簧

30 上活瓣

32 下活瓣

34 调整螺栓

36 壳体的盖

38 活塞上侧

40 径向靠外的活塞下侧

42 密封环

44 阀座

46 活塞上的径向环形槽

48 密封环的外侧

50 密封环的下侧

52 密封环的下侧上的环形槽

54 密封环中的圆形开口

56 活塞上的空心圆柱体的凸起部

58 活塞杆

60 密封环上的增厚部

62 流入口

64 第一流出口

66 第二流出口

80 箭头，活塞26的轴向调节

82 流动路径中的环形间隙

84 处于开启位置的流动路径

Claims (12)

1.一种用于气态流体的溢流阀(10)，所述溢流阀带有借助压力弹簧(28)预紧的活塞(26)，所述活塞以能沿着纵向中心轴线(14)移动的方式容纳在所述溢流阀(10)的缸(16、18)中，其特征在于，在活塞下侧(40)布置有用于径向和轴向密封的密封环(42)，所述密封环(42)的径向外侧(48)在提供径向压配合的情况下抵靠在所述缸(16、18)的内侧上，在所述溢流阀(10)由于压力弹簧(28)的预紧而处于闭合的状态下，所述密封环(42)抵靠在空心柱形的阀座(44)上，在所述溢流阀(10)在超过流体的预定的界限压力之后处于开启的状态下，所述密封环(42)从所述阀座(44)上升起在而提供环形间隙(82)，以便释放用于流体的流动通路(84)，所述密封环(42)圆环形地构造，并且借助其径向向内构造的圆形开口(54)容纳在所述活塞(26)的空心柱形的凸起部(56)上，所述凸起部(56)构造在所述活塞下侧(40)的区域中，并且同轴地包围与所述活塞(26)一体式连接的活塞杆(58)。

2.根据权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述密封环(42)的外侧(48)具有近似半圆形的横截面几何形状。

3.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，在所述密封环(42)的下侧(50)的区域中至少区段式地构造出环形槽(52)。

4.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，所述活塞(26)具有至少一个与所述纵向中心轴线(14)同轴地构造且径向向外敞开的环形槽(46)。

5.根据权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述溢流阀(10)位于机动车的压缩空气驱动的制动系统中。

6.根据权利要求5所述的溢流阀，其特征在于，所述密封环(42)的径向向内的开口(54)至少区段式地被楔形或者方形的增厚部(60)包围。

7.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，所述溢流阀(10)中的缸通过罐状凹部(16)在所述溢流阀(10)的壳体(12)中形成。

8.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，所述溢流阀(10)中的缸通过空心圆柱体的缸插入件(18)形成，所述缸插入件同轴地插入到所述溢流阀(10)的壳体(12)的罐状凹部(16)中。

9.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，所述压力弹簧(28)布置在所述溢流阀(10)的壳体(12)的盖(36)内，并且所述活塞(26)借助所述压力弹簧(28)在轴向预紧地布置，其中，所述压力弹簧(28)的预紧能借助调整螺栓(34)来调节。

10.根据权利要求8所述的溢流阀，其特征在于，所述缸插入件(18)在轴向远离所述压力弹簧(28)地具有支座区段(22)，带有用于流体的流入口(62)的限压器(20)置于所述支座区段之前。

11.根据权利要求8所述的溢流阀，其特征在于，所述缸插入件(18)与所述活塞(26)以及所述限压器(20)一起在轴向依次布置在所述壳体(12)的罐状凹部(16)中，并且用于容纳所述压力弹簧(28)的同样罐状的盖(36)顶盖式地封闭所述壳体(12)的罐状凹部(16)。

12.根据权利要求1或2所述的溢流阀，其特征在于，所述密封环(42)由基于氢化丁晴橡胶的弹性体构成。