CN105240332A - 控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及控制阀。一种用于控制破碎装置中的压力流体的流动的控制阀，包括套筒状控制阀，该套筒状控制阀包括至少一个开口，使得压力流体能够流经所述开口。所述至少一个开口包括至少一个壁，所述至少一个壁的至少一部分不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上，使得流经所述开口的压力流体可以被布置用以使控制阀绕控制阀的纵向轴线旋转。

Description

控制阀

技术领域

本发明涉及破碎装置，诸如凿岩机和/或破碎锤，并且更具体地，涉及控制破碎装置中的压力流体的流动的控制阀。

背景技术

在开采机的液压系统中使用控制阀，例如用于控制压力流体的流动。这种控制阀的一个类型是套筒状阀，该套筒状阀包括至少一个开口，所述至少一个开口一直通过控制阀的壁，并且该套筒状阀设置在撞击活塞的工作腔中，使得撞击活塞的位置影响压力流体通过所述至少一个开口的流动。当这种开口使压力流体能够或不能够流到排放通道以及罐时，在与压力流体流经的开口相反的一侧上，在套筒状阀的内表面上可能发生气蚀损害。另外，气蚀可以导致控制阀的碎裂，并且这些金属碎屑可能导致液压系统中的损害，诸如零件和部件的卡住。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型且改进的控制阀和破碎装置。通过以在独立权利要求中限定的内容为特征的设备和布置来实现本发明的目的。在从属权利要求中公开本发明的一些优选实施例。

本发明基于形成开口的构思，压力流体流经该开口，使得流经开口的压力流体促使控制阀旋转。

设备和布置的优点在于，由于阀的旋转，可能的气蚀损害不是仅被导向到套筒状阀的内表面的一个有限的区域。这可以增加控制阀的耐久性，并且因此，显著地延长其使用寿命和控制阀的寿命周期。

附图说明

在下文，将借助于优选实施例结合附图更详细地描述本发明，在这些附图中：

图1以局部截面示意性地示出破碎装置的细节；

图2示意性地示出控制阀；

图3a、图3b和图3c示意性地示出控制阀的截面细节；

图4a、图4b和图4c示意性地示出控制阀的侧视图细节；

图5a、图5b和图5c示意性地示出在图1和图2的方向A-A上的控制阀的不同的实施例的截面；

图6a以局部截面示意性地示出破碎装置的细节；并且

图6b示意性地示出在图6a的方向C-C上的控制阀的截面。

具体实施方式

图1以局部截面示意性地示出破碎装置2、更具体地是凿岩机的细节。图1的破碎装置2包括框架3、撞击活塞4和环绕撞击活塞4布置的套筒状控制阀1。控制阀1包括至少一个开口5，所述至少一个开口5从控制阀的内表面6延伸到控制阀的外表面7，使得压力流体能够通过开口5在控制阀的内部与控制阀的外部之间流动。

控制阀1和开口5可以定位且形成为使得，在撞击活塞4工作循环的至少第一阶段期间(换言之，当撞击活塞4处于第一位置中时)使压力流体能够流过开口5，并且在撞击活塞4工作循环的至少第二阶段期间(换言之，当撞击活塞4处于第二位置中时)使压力流体不能流过开口5。

图2以在控制阀1的纵向方向上的截面示意性地示出(或换言之从截面中的一侧示出)这种控制阀1的示例。因此，控制阀1包括套筒状形状，该套筒状形状包括外表面7、内表面6和至少一个开口5。图2中的控制阀1包括多个开口5。如下控制阀1在本领域中是已知的：控制阀1设置有开口5，开口5具有围绕开口的壁8、8a、8b、8c、8d，且所述壁的方向平行于相对于控制阀的纵向轴线9的大致径向方向，且该径向方向延伸通过开口的中轴线。这种控制阀趋向于在旋转方向上定位在框架3内稳定的位置，并且因此，当开口5被布置成使压力流体能够或不能流到排放通道以及罐时，压力介质的压力改变和流动可能导致气蚀损害，使得诸如材料被从控制阀1的内表面6剥离。这种情况然后可能导致控制阀1的后侧密封泄漏，并且甚至导致材料的碎裂，这可能导致破碎装置2的结构零件中的堵塞和其它损害。由于控制阀1的稳定位置和压力及流动的不均匀分布，这些损害趋向于影响内表面6上的大致点状区域或(否则的话)有限的区域。在与图1的实施例类似的实施例中，例如，损害趋向于影响内表面6的离低压罐最远的区域。

通过提供控制阀1，可以避免在控制阀1的内表面6的小区域上气蚀效应的集中，其中，所述至少一个开口5包括至少一个壁8、8a、8c，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围的开口5的中点12的径向方向平行的方向上，并且其中，内表面6上的开口5的截面面积大致等于或大于控制阀的外表面7上的开口5的截面面积，使得流经开口的压力流体可以被布置成使控制阀绕控制阀的纵向轴线旋转。优选地，通过所述壁的当在控制阀1的切向方向上(具体地，在控制阀的纵向轴线9的切向方向上)投影时形成表面区域的所述部分，控制阀可以被布置成借助于流动的压力流体而旋转。

与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的截面的中点12的径向方向平行的方向是指从控制阀1的外表面7朝向纵向轴线9贯通套筒状控制阀1所钻削的或其它方式加工的开口的壁的方向，换言之，在控制阀1的径向方向上。这种开口的示例为在控制阀1的径向方向上钻削的法向钻孔。这种传统开口的特性在于，每个壁的每个部分具有对置壁的对置部分，该对置部分抵消了当压力流体流经开口时原本将在壁的方向上产生的可能的旋转力。然而，在该说明书所描述的解决方案中，至少一个开口5包括至少一个壁，诸如壁8、8a、8c，所述至少一个壁的至少一部分不平行于这种方向，从而当压力介质流经开口5时产生使控制阀1在旋转方向上移动的力。不平行意味着不平行的壁8、8a、8c可以例如相对于延伸通过处在控制阀的外周围上的开口的截面的中点12的径向方向是倾斜的或以一定的角度布置，或壁8、8a、8c可以包括例如台阶状形状。

在图3a至图3b中示意性地示出了这种开口5的一些实施例。当压力介质流经这种开口5时，它产生使控制阀旋转的力。优选地，开口5的壁8、8a、8b、8c、8d形成为使得控制阀1在与撞击活塞4相同的方向上旋转，因为在这种实施例中，撞击活塞4的旋转同样也支持控制阀1的旋转。

图3a以截面示意性地示出控制阀1的细节，更具体地，例如在图1和图2的方向A-A上控制阀1上的截面的一部分，其中，不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的截面的中点12的径向方向B(更具体地，相对于控制阀1的纵向轴线9的径向)平行的方向上的壁8a相对于与控制阀1的径向方向B平行的方向以角度D布置。虽然控制阀1具有套筒状构造和大致圆形截面，但是为清楚起见，在图3a至图3c中以矩形区域示出控制阀1的细节和开口的原理。

根据实施例，角度D可以在5度与60度之间。例如，最适当的角度D可以取决于控制阀1所意图用于的破碎装置2的特性。例如，该特性可以包括例如间隙、摩擦、流速和质量。在类似于图3a的实施例中，所有壁8、8a、8b、8c、8d或(在例如圆形或椭圆形开口5的情况下)单个壁8可以以大致相同的角度(即，在相同的方向上)设置。另一方面，图3b以类似的方式示出如下实施例，其中仅一个壁8a或壁8、8a、8c的一部分或壁8、8a、8c中的一些相对于控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的截面的中点12的径向方向B以角度D布置。图3c示出又一个实施例，其中，壁8a包括台阶状形状，壁8a的至少一部分不布置在与控制阀的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的截面的中点12的径向方向平行的方向上。如果包括台阶状形状的壁8a的方向由壁8a在控制阀的外表面7上的端点以及内表面6上的端点限定，或壁8a的方向由壁8a的每个台阶的内点或外点限定，则包括台阶状形状的这种壁8a也可以被视为相对于控制阀1的径向方向B以角度D布置。

图4a、图4b和图4c示意性地示出控制阀1的侧视图细节。图4a、图4b和图4c在很大程度上被简化，以便仅示出解决方案的一些原理，并且虽然控制阀1具有套筒状构造，但是在图中并未示出与开口的形状有关的视角效果，并且为清楚起见，在很大程度上改变比例。

在图4a中，控制阀1包括一个开口5，其中，在控制阀1的纵向轴线9的方向上(换言之，在控制阀1的径向方向上从控制阀1的外部朝向纵向轴线9看到的)开口5的截面区域包括圆形形状。在图4b中，控制阀1包括多个这种开口5。例如，这种圆形开口5可以是钻孔或其它类型的孔。优选地，开口5中的至少一些开口包括至少一个壁，所述至少一个壁的至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围的开口5的截面的中点12的径向方向平行的方向上。在图4c中，在控制阀1的纵向轴线的方向上(换言之，在控制阀1的径向方向上从控制阀1的外部朝向纵向轴线9看到的)开口5的截面区域包括矩形形状。在实施例中，例如，控制阀1可以例如包括具有不同形状(诸如，椭圆形、矩形或多边形)的截面的仅一个开口5。在控制阀1具有多个开口5的情况下，所述多个开口5可以都具有类似形状的截面，或开口5的截面形状可以变化。类似地，开口5的截面面积可以变化。在不同的实施例中，这些开口中的一个、几个或所有开口可以包括至少一个壁8、8a、8c，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分不布置在与相对于控制阀1的纵向轴线9为径向且延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的截面的中点12的方向平行的方向上。在控制阀1包括多个开口5的实施例中，诸如在图2中，至少一组开口可以以环形方式沿着控制阀的周围间隔开。

根据实施例，控制阀可以是分配阀，并且所述至少一个开口5可以这种方式布置使得，在破碎装置2的至少一个工作阶段和破碎装置2的撞击活塞4的一个位置期间，压力流体可布置成从控制阀1的内部通过开口5流向排放通道11。根据另一个实施例，控制阀1可以包括除将工作腔10连接至排放通道11的开口以外的其它开口5。在这种实施例中，包括至少一个壁8、8a、8c的开口5可以包括：至少在破碎装置2及其撞击活塞4的工作循环的一个阶段中将工作腔10连接至排放通道11的开口；和/或设置在控制阀1中且从控制阀1的内表面6延伸到外表面7(换言之，贯通控制阀1的壁)的一些其它开口，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围的开口5的截面的中点12的径向方向B平行的方向上。换言之，在所有实施例中，所述至少一个开口5不必为将工作腔10连接至排放通道11的开口，而是也可以使用被设置在控制阀1中的另一个这种开口来获得旋转效果。然而，经过具有倾斜或其它非径向壁的开口的流速影响使控制阀1旋转的力矩，并且因此，具有经过它们的较高流速的开口可能是最佳的选择。因此，连接工作腔10和排放通道11的开口5常常是优选的选择。

图5a、图5b和图5c示意性地示出在图1和图2的方向A-A上的控制阀的不同的实施例的截面。图5a和图5b示出具有图3a中所示类型的开口5，但是角度D不同(比如，在图5a中近似20度至25度，而在图5b中近似38度至42度)的实施例。图5c示出多个开口5，所述多个开口5中的所有的开口都大致类似于图3b的那些开口并且以环形方式沿着控制阀1的周围间隔开。自然地，在不同的实施例中，这些开口5中的仅一些开口可以具有至少一部分不布置在控制阀的径向方向上的壁，如上文所描述的那样。

图6a以局部截面意性地示出破碎装置、更具体地是凿岩机的细节，而图6b示意性地示出在图6a的方向C-C上的控制阀1的截面。在图6a和图6b的实施例中，布置在控制阀1中的不同的一组开口中的至少一个开口5包括至少一个壁8、8a、8c，所述至少一个壁8、8a、8c不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的中点12的径向方向平行的方向上。压力介质可以被布置成在撞击活塞4和控制阀1的工作循环的至少一个阶段中被泵送通过该一组开口5，更具体地，通过包括至少一个壁8、8a、8c的所述至少一个开口，以使得控制阀1在框架3内在旋转方向上移动，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的中点12的径向方向平行的方向上。虽然示出可能的截面的仅一个实施例，但是所述一组开口中的开口5中的一个或多个可以类似于例如图3a、3b、3c、4a、4b和/或4c中所示的开口5。如上所述，在控制阀1中的任何开口5或开口5的任何组合可以包括所述至少一个壁8、8a、8c，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的中点12的径向方向平行的方向上。如图5c中所描述的，例如，沿着控制阀1的周围间隔开的一组开口中的开口中的仅一个或一些开口可以包括这种壁。另外，对于其它部分，图6a和图6b的实施例可以类似于该说明书中所描述的其它实施例或其任何组合。

在这些图和实施例的每一个中开口5的数目和间隔仅作为示例示出，并且取决于应用，不同的实施例可以包括不同数目的开口和/或不同数目组的开口。在一些实施例中，另外，角度D的方向可以与图中所示的方向相反，只要内表面上开口的截面面积大致等于或大于控制阀的外表面上的开口的截面面积，使得流经开口的压力流体可以被布置成使控制阀绕控制阀的纵向轴线旋转即可。另外，在一些实施例中，虽然由至少一部分不布置在与控制阀1的延伸通过处在控制阀1的外周围上的开口5的中点12的径向方向平行的方向上的壁引起的转速不受限制，但是甚至相当缓慢并且偶尔的旋转运动也可以足以避免气蚀损害。

上文描述的解决方案的一个益处是，至少一个开口5的所述至少一个壁8、8a、8c是使压力流体的流动弯曲的壁，所述至少一个壁8、8a、8c的至少一部分布置在大致与控制阀的径向方向不同的方向上。当所述壁的所述部分当在控制阀1的切向方向上投影时形成表面区域时，这使得控制阀1在框架3内在旋转方向上移动。这使得气蚀损害扩散在控制阀1的内表面6上相对较大的区域上成为可能，这在很大程度上延长控制阀的使用寿命和寿命周期。甚至非常小的力矩，诸如在1Nm的范围内的力矩，可以足以实现小幅度旋转，并且甚至旋转运动的间隔对于使暴露于气蚀的区域扩散的效果而言通常也不是关键的。

对本领域的技术人员而言将明显的是，随着技术发展，可以以不同的方式实施本发明构思。本发明及其实施例并不限制于上文所描述的示例而可以在权利要求书的范围内变化。

Claims (12)

1.一种用于控制破碎装置中的压力流体的流动的控制阀，所述控制阀包括：

套筒状控制阀，所述套筒状控制阀包括外表面、内表面，和

至少一个开口，所述至少一个开口从所述控制阀的所述内表面延伸到所述控制阀的所述外表面，使得所述压力流体能够通过所述开口在所述控制阀的内部与所述控制阀的外部之间流动，

其中，所述至少一个开口包括至少一个壁，所述至少一个壁的至少一部分不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上，并且

其中，在所述内表面上的所述开口的截面面积大致等于或大于在所述控制阀的所述外表面上的所述开口的截面面积，使得流经所述开口的所述压力流体能够被布置用以使所述控制阀绕所述控制阀的纵向轴线旋转。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其中，所述壁相对于所述控制阀的所述径向方向以一定的角度布置，所述壁的至少一部分不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上。

3.根据权利要求2所述的控制阀，其中，所述角度在5度与60度之间。

4.根据权利要求3所述的控制阀，其中，所述角度在15度与45度之间。

5.根据权利要求1所述的控制阀，其中，不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上的壁包括台阶状形状。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的控制阀，其中，在从所述控制阀的外部朝向所述控制阀的所述纵向轴线的方向上，所述开口的截面区域包括圆形形状。

7.根据权利要求1至5中的任一项所述的控制阀，其中，在从所述控制阀的外部朝向所述控制阀的所述纵向轴线的方向上，所述开口的截面区域包括矩形形状。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的控制阀，其中，所述控制阀具有多个开口，所述多个开口从所述控制阀的所述内表面延伸到所述控制阀的所述外表面，使得所述压力流体能够在所述控制阀的内部与所述控制阀的外部之间流动，并且

其中，所述开口中的至少一些开口包括不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上的至少一个壁。

9.根据权利要求8所述的控制阀，其中，至少一组所述开口沿着所述控制阀的周围以环形方式间隔开，并且其中，所述组中的所有所述开口包括不布置在与所述控制阀的延伸通过处在所述控制阀的外周围上的所述开口的截面的中点的径向方向平行的方向上的至少一个壁。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的控制阀，其中，所述控制阀为分配阀，并且其中，所述至少一个开口已经以如下方式布置，使得在所述破碎装置的至少一个阶段和所述破碎装置的活塞的一个位置期间，压力流体能够被布置成从所述控制阀的内部通过所述开口流向排放通道。

11.一种凿岩机，包括根据权利要求1至10中的任一项所述的控制阀。

12.一种破碎锤，包括根据权利要求1至10中的任一项所述的控制阀。