CN105351582A - 一种动阀座式直动型溢流阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动阀座式直动型溢流阀，包括带有腔体的阀体，阀体上有进水口和出水口与上述的腔体相通；阀体的腔体内设置阀芯和阀座，前端盖内部空腔内设置弹簧，弹簧顶部安装有弹簧顶杆，弹簧底部有弹簧座，弹簧一端与弹簧顶杆抵接，另一端与弹簧座抵接，阀座包括两级台阶结构，台阶结构的上升端与阀体和套筒间隙配合。本发明公开的溢流阀，在流体经阀座进入阀芯的喷入口处，设计了阀芯中杆结构，使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上，降低了液动力对阀座的冲击力和侵蚀，且阀座的台阶结构部分分别与阀芯的两级锥面接触，使得阀座与阀芯形成二级节流阀口结构，能实现有效的分压。

Description

一种动阀座式直动型溢流阀
技术领域
本发明涉及压力控制元件领域，具体的说涉及该领域中的一种适用于流体传动与控制系统的动阀座式直动型溢流阀。
背景技术
溢流阀作为流体传动与控制系统中常用的压力控制元件，用来保证系统压力恒定或限制系统或执行元件的最高工作压力。电磁溢流阀（传统结构为先导型溢流阀的遥控口串二位二通电磁换向阀）除能实现溢流阀功能外，还可使泵卸载。然而，
（1）对于高压或大流量系统，溢流阀及其零部件体积和重量大、成本高、制造困难，且不适用于一些对体积和重量有严格要求的传动与控制系统，如深海作业系统、机器人驱动系统等。
（2）传统直动型溢流阀是阀芯相对阀座运动，由于其阀芯有效压力作用面积大，故其采用的弹簧刚度大，导致其调压范围小、稳态控制精度低。
（3）传统直动型溢流阀中液动力与阀芯锥角、流速、压力等参数有关，不能完全补偿，阀的静动态性能差。
（4）传统直动型溢流阀不能与二位二通电磁换向阀组成电磁溢流阀，实现泵压力卸载，若要实现此功能，必须由二位二通电磁换向阀和先导式溢流阀组成电磁溢流阀。
（5）对于一些低粘度工作介质（如水，包括海水、淡水或高水基等）的传动与控制系统，由于工作介质的理化特性，在阀口处，流速高，产生拉丝侵蚀，且压力会急剧降低，产生严重的气穴现象，造成气蚀磨损。传统单级节流直动型溢流阀不能克服此问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题，就是提供一种适用于流体传动与控制系统的动阀座式直动型溢流阀。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种动阀座式直动型溢流阀，包括带有腔体的阀体，阀体上有进水口和出水口与上述的腔体相通；阀体的腔体内设置阀芯和阀座，阀芯通过后端盖固定在阀体内的腔体中，阀座内嵌在套筒与阀体内部的腔体中，套筒与前端盖配合压紧；前端盖内部空腔内设置弹簧，弹簧顶部安装有弹簧顶杆，弹簧底部有弹簧座，弹簧一端与弹簧顶杆抵接，另一端与弹簧座抵接，所述的弹簧座安装于阀座上部的轴向通孔内，弹簧顶杆则伸出前端盖外，通过弹簧顶杆向弹簧施加预紧力，可使阀芯和阀座抵紧接触，所述阀座包括两级台阶结构，台阶结构的上升端与阀体和套筒间隙配合，并且第一级台阶的表面积大于第二级台阶的表面积。
进一步的，阀芯表面与阀座台阶结构相接触的表面设置为相连的两级锥面。
进一步的，阀芯内固定设置阀芯中杆，阀芯中杆伸出阀芯外至与阀座相邻位置，并且阀芯中杆的中心剖面形状为近似伞形或近似T形。
进一步的，阀芯内设置中杆固定件，中杆固定件与阀芯内壁螺纹连接，阀芯中杆则通过紧固螺母与中杆固定件固定连接。
进一步的，所述的中杆固定件上设置有两个或以上的供流体通过的通孔。
进一步的，还包括与前端盖螺纹连接的手轮，手轮和前端盖在螺纹连接处形成空腔，弹簧顶杆伸入该空腔内，沿螺纹转动手轮，可调整弹簧顶杆对弹簧施加的预紧力。
进一步的，在阀体上开设有与阀座第一级台阶和套筒之间空间相通的控制孔K1；与阀芯和后端盖之间空间相通的控制孔K2；控制孔K1，K2则分别与二位二通电磁换向阀的两端口连接。
进一步的，所述的前端盖和后端盖均通过螺钉和垫片与阀体固定连接。
进一步的，阀体上的进水口和出水口与液压系统其它元件间采用板式连接或管式连接。
进一步的，在前端盖与阀座之间设置轴用格莱圈。
本发明的有益效果是：
本发明所公开的动阀座式直动型溢流阀，所述阀座包括两级台阶结构，台阶结构的上升端与阀体和套筒间隙配合，从进水口流入溢流阀内的流体，可以通过阀座和阀体之间的间隙流入阀座第一级台阶和套筒之间空间，再通过阀座与套筒之间的间隙流入阀座第二级台阶和套筒之间空间，在阀座第一级台阶的表面积大于第二级台阶表面积的情况下，阀座台阶结构的两端产生压力差，如果该压力差大于弹簧施加在阀座上的预紧力，则阀座移动，溢流阀开启，流体经阀芯和出水口流出溢流阀。
阀芯固定而使阀座运动的设计结构，可以起到补偿液动力的作用。阀座与阀体、阀座与套筒之间间隙配合，流体通过间隙进入阀座第二级台阶和套筒之间空间，由此产生的流体压力不但可以抵消一部分阀座另一端流体产生的压力，并且可以对液动力起到补偿作用，使得弹簧刚度大大降低。弹簧刚度降低，有利于提高阀座运动的灵敏度，减小动态响应时间，且增大了阀的调压范围。
阀座与阀体、阀座与套筒之间间隙配合形成了阻尼活塞的结构，使阀座在移动时受到液压油的阻尼，阀座与阀体不直接接触，减小了阀座移动时的摩擦力，延长了阀座的使用寿命。压力的波动同时反馈到阀座上，使之灵活而又平稳的移动，压力的平稳性大大增加。
其中阀座的台阶结构部分分别与阀芯的两级锥面接触，使得阀座与阀芯形成二级节流阀口结构。且两级节流口能实现有效的分压，尽量满足不气蚀的条件。因此当该溢流阀工作在较高的压力状态下时，可以减低其气蚀和泄露的危害。另外阀芯为大锥度角，也能有效减小液动力。由于液动力的补偿作用，显著缩短了阀口开启时间，提高阀的动态性能，且使得阀开启稳定性增加，具有较平缓的压力——流量特性。
在流体经阀座进入阀芯的喷入口处，设计了阀芯中杆结构，使喷出流体的液动力通过阀芯中杆传导在阀芯上，降低了液动力对阀座的冲击力和侵蚀，避免因阀口不均匀出流产生的径向力造成阀座偏振。
本发明所公开的动阀座式直动型溢流阀，弹簧刚度小，因此在打开阀体上的控制孔K1和K2时，流体只需克服较小的弹簧力，就能使阀座有很大开度，实现卸荷功能。
附图说明
图1是本发明实施例1所公开的动阀座式直动型溢流阀的结构示意图；
图2是本发明实施例2所公开的动阀座式直动型溢流阀与二位二通电磁换向阀相连接时的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。以下为叙述方便，各实施例所说的底部、顶部是指各部件在附图中的位置，对专利权的保护范围不起限定作用。
实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种动阀座式直动型溢流阀，包括带有腔体的阀体13，阀体上有进水口P和出水口O与上述的腔体相通；阀体13的腔体内设置阀芯14和阀座12，阀芯14通过后端盖21固定在阀体内的腔体中，阀座12内嵌在套筒10与阀体13内部的腔体中，套筒10与前端盖7配合压紧；前端盖7内部空腔内设置弹簧4，弹簧4顶部安装有弹簧顶杆2，弹簧4底部有弹簧座11，弹簧4一端与弹簧顶杆2抵接，另一端与弹簧座11抵接，所述的弹簧座11安装于阀座12上部的轴向通孔内，弹簧顶杆2则伸出前端盖7外，通过弹簧顶杆2向弹簧4施加预紧力，可使阀芯14和阀座12抵紧接触；所述阀座12包括两级台阶结构，台阶结构的上升端与阀体13和套筒10间隙配合，并且第一级台阶的表面积D大于第二级台阶的表面积E。
从进水口P流入溢流阀内的流体，可以通过阀座12和阀体13之间的间隙流入阀座第一级台阶和套筒之间空间B，再通过阀座12与套筒10之间的间隙流入阀座第二级台阶和套筒之间空间C，在流体压力相等的情况下，由于阀座第一级台阶的表面积大于第二级台阶表面积，流体作用在第一级台阶的压力大于作用在第二级台阶的压力，阀座台阶结构的两端产生压力差（流体压力*（第一级台阶的表面积D-第二级台阶表面积E）），如果该压力差大于弹簧施加在阀座上的预紧力，则阀座向顶端移动，溢流阀开启，流体经阀芯和出水口O流出溢流阀。通过改变弹簧顶杆向弹簧施加的预紧力，可以调整溢流阀的开启压力。
作为一种可供选择的方式，本实施例中阀芯14表面与阀座12台阶结构相接触的表面设置为相连的两级锥面。阀芯14内固定设置阀芯中杆15，阀芯中杆15伸出阀芯外至与阀座12相邻位置，并且阀芯中杆15的中心剖面形状为近似伞形或近似T形。阀芯内设置中杆固定件16，中杆固定件16与阀芯14内壁螺纹连接，阀芯中杆14则通过六角锁紧螺母20与中杆固定件16固定连接。所述的中杆固定件16上设置有两个或以上的供流体通过的通孔。
作为一种可供选择的方式，本实施例中还包括与前端盖螺纹连接的手轮1，手轮1和前端盖7在螺纹连接处形成空腔，弹簧顶杆2伸入该空腔内，沿螺纹转动手轮，可调整弹簧顶杆2对弹簧4施加的预紧力。
作为一种可供选择的方式，本实施例中所述的前端盖7和后端盖21均通过内六角螺钉5和弹簧垫片与阀体固定连接。
作为一种可供选择的方式，本实施例中阀体上的进水口P和出水口O与液压系统其它元件间采用板式连接或管式连接。
作为一种可供选择的方式，本实施例中在前端盖7与阀座12之间设置轴用格莱圈9。
实施例2，如图2所示，本实施例在实施例1的基础上在阀体上开设有与阀座第一级台阶和套筒之间空间B相通的控制孔K1；与阀芯和后端盖之间空间F相通的控制孔K2；控制孔K1，K2则分别与二位二通电磁换向阀的两端口连接。
在本实施例中，如果开启二位二通电磁换向阀，则空间B中的流体可经控制孔K1、K2流入空间F，空间C因无流体而丧失压力，这样只要流体压力大于弹簧施加在阀座上的预紧力，阀座就可以向顶端移动，溢流阀开启，流体经阀芯和出水口流出溢流阀。由于弹簧刚度较低，流体压力只需克服较小的弹簧力，就能使溢流阀完全打开，实现卸荷功能。

Claims (10)

1.一种动阀座式直动型溢流阀，包括带有腔体的阀体，阀体上有进水口和出水口与上述的腔体相通；阀体的腔体内设置阀芯和阀座，其特征在于：阀芯通过后端盖固定在阀体内的腔体中，阀座内嵌在套筒与阀体内部的腔体中，套筒与前端盖配合压紧；前端盖内部空腔内设置弹簧，弹簧顶部安装有弹簧顶杆，弹簧底部有弹簧座，弹簧一端与弹簧顶杆抵接，另一端与弹簧座抵接，所述的弹簧座安装于阀座上部的轴向通孔内，弹簧顶杆则伸出前端盖外，通过弹簧顶杆向弹簧施加预紧力，可使阀芯和阀座抵紧接触；所述阀座包括两级台阶结构，台阶结构的上升端与阀体和套筒间隙配合，并且第一级台阶的表面积大于第二级台阶的表面积。
2.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：阀芯表面与阀座台阶结构相接触的表面设置为相连的两级锥面。
3.根据权利要求2所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：阀芯内固定设置阀芯中杆，阀芯中杆伸出阀芯外至与阀座相邻位置，并且阀芯中杆的中心剖面形状为近似伞形或近似T形。
4.根据权利要求3所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：阀芯内设置中杆固定件，中杆固定件与阀芯内壁螺纹连接，阀芯中杆则通过紧固螺母与中杆固定件固定连接。
5.根据权利要求4所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：所述的中杆固定件上设置有两个或以上的供流体通过的通孔。
6.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：还包括与前端盖螺纹连接的手轮，手轮和前端盖在螺纹连接处形成空腔，弹簧顶杆伸入该空腔内，沿螺纹转动手轮，可调整弹簧顶杆对弹簧施加的预紧力。
7.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：在阀体上开设有与阀座第一级台阶和套筒之间空间相通的控制孔K1；与阀芯和后端盖之间空间相通的控制孔K2；控制孔K1，K2则分别与二位二通电磁换向阀的两端口连接。
8.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：所述的前端盖和后端盖均通过螺钉和垫片与阀体固定连接。
9.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：阀体上的进水口和出水口与液压系统其它元件间采用板式连接或管式连接。
10.根据权利要求1所述的动阀座式直动型溢流阀，其特征在于：在前端盖与阀座之间设置轴用格莱圈。
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