CN105570502B - 一种快速卸荷安全阀 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种流通压力相对于开启压力可以调节、设定安全阀，它包括阀体和阀芯;阀体包括主阀体和弹簧箱；阀芯包括直径较小的节流端、锥形过渡段、直径较大的主体；主阀体的右端内设开设有台阶孔的固定套，固定套内移动设置有阀芯；孔径较小的左孔的直径大于阀芯节流端的直径但小于阀芯主体的直径，在固定套孔径较大的右孔内开设环形凹槽，与开设在主阀体上的进油口相通，环形凹槽连通固定套左孔；在弹簧箱内设置有复位装置；还包括移动设置在主阀体内的滑套，用于调整滑套轴向位置的调节装置；在滑套内开设凹槽，凹槽与开在主阀体上的出油口相通，其右端开设有节流孔，节流孔的直径略大于阀芯节流端的直径。

Description

一种快速卸荷安全阀

技术领域

本技术涉及液压元件，提供一种安全阀，尤其是一种多用于蓄力器和船舶液压舵机等系统的快速卸荷安全阀，该快速卸荷安全阀的流通压力相对于开启压力可以调节、设定。

背景技术

安全阀多用于蓄力器和船舶液压舵机等系统，主要作用为：当由于外力或意外情况导致蓄力器或油路超载时，安全阀快速开启进行卸荷溢流，以达到保护蓄力器、油路、执行机构等部件的安全。

现有技术中多采用直动式溢流阀或先导式溢流阀作为安全阀。参见图4所示，直动式溢流阀的特性是：由于溢流阀开启时压力往往比全流量溢流压力小很多，于是出现在全流量时将溢流阀调定为1.25倍工作压力，但在100%工作压力时溢流阀却已经溢流泄漏的状况，这便是由于溢流阀开启时压力比全流量溢流压力小得多的缘故造成的。参见图5所示，先导式溢流阀其特性较好，开启压力比较接近全流量溢流压力，但先导式溢流阀的节流孔易发生堵塞故障，它对油路清洁度要求比较高，可靠性相对较差。

发明内容

本技术的目的是提供一种多用于蓄力器和船舶液压舵机等系统的快速卸荷安全阀，该快速卸荷安全阀的流通压力大小相对于开启压力可以调节、设定。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

一种快速卸荷安全阀，包括阀体和移动设置在阀体内的阀芯；阀体包括主阀体和固连在主阀体右端的弹簧箱；整体的阀芯由左至右依次为直径较小的节流端、锥形过渡段、直径较大的主体；主阀体的右端内设开设有台阶孔的固定套，固定套内移动设置有阀芯；孔径较小的左孔的直径大于阀芯节流端的直径但小于阀芯主体的直径，在固定套孔径较大的右孔内开设环形凹槽，与开设在主阀体上的进油口相通，环形凹槽连通固定套左孔；在弹簧箱内设置有用于使阀芯具有往左移动趋势的复位装置；还包括移动设置在主阀体内、位于主阀体左端的滑套，用于调整滑套轴向位置的调节装置；在滑套内开设有凹槽，凹槽与开设在主阀体上的出油口相通，其右端开设有节流口，节流口的直径略大于阀芯节流端的直径；主阀体内、滑套右端至固定套左端之间的空腔为中间腔。

本技术的有益效果是：

使用时，压力油由进油口进入固定套内环形凹槽与阀芯主体及锥面形成的进液腔，油压作用于固定套左孔密封线右端的阀芯锥形面，而推动阀芯克服复位装置作用于阀芯上的弹簧力右移，开启中间腔，同时复位装置蓄力增加。固定套左孔密封线右端的阀芯锥形面形成的环形投影面即为外环。压力油作用于外环上产生的推力推动复位装置时的油压为开启压力。压力油进入中间腔后，此时中间腔与回油腔尚不完全导通，仅少量油通过滑套与节流端的环缝节流口流通产生节流阻力，使得中间腔产生较高油压。中间腔的油压作用于固定套左孔与阀芯节流端之间的环形投影面，中间环油压产生的推力与作用于外环油压产生的推力共同作用，使阀芯受力加大，故往右的位移加大，至开启回油腔，同时复位装置蓄力进一步增加，压力油由出油口流出。

回油腔开启后中间腔油压下降，阀芯受到的推力有所下降，而复位装置受到阀芯的推力压缩后力量增大，直至阀芯受到的压力油的推力与复位装置作用于阀芯上的弹簧力平衡时，快速卸荷安全阀才在该流通压力下稳定溢流。此时若调节滑套使其右移，则中间腔节流压力上升，主阀芯受到的压力油的推力增大，直至阀芯达到在另一个流通压力下的平衡状态，此时流通压力上升；反之，若调节滑套使其左移，则流通压力下降。

由此，快速卸荷安全阀流通压力可以根据需要单独设定，可以比开启压力或略高、或低、或相同。当调整流通压力较低时，快速卸荷安全阀流通开度较大，压力油由进液腔至中间腔再至回油腔流动畅通、流阻较小，可以使安全阀过载后能够快速卸荷降压，可起到良好的保护作用。

主阀体内设固定套，优化了机加工工艺性，降低制作成本。

作为对本技术的改进，滑套轴向位置可调节，调节装置包括移动设置在主阀体左端、水平设置的左调节螺杆。

这种改进，使滑套位置可以调整，从而改变滑套相对于阀芯节流端的轴向位置，故而可对额定流量下的流通压力进行调整。

作为对本技术的进一步改进，复位装置包括设置在阀芯右端的左弹簧座，移动设置在弹簧箱内的右弹簧座，移动设置在弹簧箱右端、水平设置的右调节螺杆，设置在左弹簧座和右弹簧座上的螺旋压缩弹簧。

这种改进，以螺旋压缩弹簧为蓄力元件，使复位装置的结构趋于简单，使用调节螺杆可以实现精准调节右弹簧座的轴向位置，并可将右弹簧座在目的位置可靠限位，以实现方便、精准调节螺旋压缩弹簧的预压缩量，进而设定快速卸荷安全阀的开启压力。

作为对本技术的进一步改进，阀芯内沿阀芯轴向还开设有内部通道。

设置内部通道，使得弹簧箱内的油能够同回油相通，不会对阀芯的移动造成妨碍。

作为对本技术的进一步改进，阀芯的锥形过渡段与固定套接触可将台阶孔左孔封堵，阀芯主体与固定套内孔配合可将进油口封堵。

作为对本技术的进一步改进，复位装置弹力可调节，复位装置包括设置在阀芯右端的左弹簧座，移动设置在弹簧箱内的右弹簧座，移动设置在弹簧箱右端、水平设置的右调节螺杆，设置在左弹簧座和右弹簧座上的螺旋压缩弹簧。

上述改进，开启压力所受油压作用面积仅为固定套左孔与阀芯主体外圆所形成的外环投影面积，该面积仅占阀芯主体外圆投影面积的10％～30％。

使用较小的弹簧就可以达到较大的开启压力，便于产品设计制作，且阀芯开启度也容易制作较大，增加通流能力。

流通压力所受油压作用面积仅为固定套左孔与阀芯主体外圆所形成的外环投影面积，加上固定套左孔与阀芯节流端外圆所形成的中环投影面积，该面积比开启压力受压的外环投影面积大50％～300％。

使用流通时产生的节流压力，可以作用于较大面积，从而推动复位装置的弹簧进一步压缩，使固定套左孔与阀芯锥面开度增大，同时使额定流量流通时所需压力可以比开启压力还小，大大增加通流能力。

作为对本技术的进一步改进，在滑套和主阀体之间、固定套和主阀体之间、固定套和阀芯之间、右弹簧座和弹簧箱之间皆设置有密封圈。

附图说明

图1是快速卸荷安全阀的结构示意图；

图2是快速卸荷安全阀初步开启状态示意图；

图3是快速卸荷安全阀完全开启状态示意图；

图4是直动式溢流阀的流量压力曲线图；

图5是先导溢流阀的流量压力曲线图；

图6是快速卸荷安全阀的流量压力曲线图。

具体实施方式

下面结合附图，对本技术作进一步说明：

参见图1所示的快速卸荷安全阀，包括阀体1和移动设置在阀体1内的阀芯2；阀体1包括主阀体101和固连在主阀体101右端的弹簧箱102；整体的阀芯2由左至右依次为直径较小的节流端201、锥形过渡段202、直径较大的主体203；主阀体101的右端内设开设有台阶孔的固定套103；固定套103内移动设置有阀芯2；固定套孔径较小的左孔4的直径大于阀芯2节流端201的直径但小于主体203的直径，在固定套孔径较大的右孔内开设环形凹槽3，与开设在主阀体101上的进油口5相通，环形凹槽3连通固定套左孔4；环形凹槽3左至台阶孔左孔4形成密封线26隔离；还包括移动设置在主阀体1内、位于主阀体1左端的滑套6，用于调整滑套6轴向位置的调节装置，以及设置在弹簧箱102内的用于使阀芯2具有往左移动趋势的复位装置；在滑套6内开设有回油腔7，回油腔7与开设在主阀体101上的出油口8相通，其右端开设有环形节流口9，环形节流口9的直径略大于节流端201的直径；主阀体101内、滑套6右端至台阶孔左端的空腔为中间腔10。

该快速卸荷安全阀可以视为主要由节流阀、主阀和复位装置组成。

在主阀体101内移动设置有滑套6，滑套6位于主阀体1的左端。在滑套6内开设有回油腔7，回油腔7与开设在主阀体1上的出油口8相通，其右端开设有环形节流口9，节流口9的直径略微大于节流端201的直径，在滑套6和节流端201之间可形成环缝流道。这样，滑套6和节流端201可以形成节流阀。

节流阀和主阀共用一个整体的阀芯2，阀芯2由左至右依次为直径较小的节流端201、锥形过渡段202、直径较大的主体203，在阀芯2的右端还有轴颈11。在阀芯2内沿阀芯2轴向还开设有内部通道12，使得弹簧箱102内的油能够与回油口7连通，不会对阀芯2的移动造成妨碍。

主阀的具体实施方式是，内孔为台阶孔的固定套103的右端移动设置有阀芯2，固定套孔径较小的左孔4的直径大于阀芯2节流端201的直径但小于主体203的直径，在固定套右孔内开设环形凹槽3，在主阀体1上、环形凹槽3内开设有进油口5。阀芯主体203移动设置在固定套内。阀芯2与固定套左孔4紧密接触时，固定套左孔4内孔圆边将锥形过渡段202分为左右两部分，锥形过渡段202左边部分的锥面13在该轴截面上的投影为中间环15，锥形过渡段202右边部分的锥面14在该轴截面上的投影为外环16。

滑套6右端和台阶孔左孔4左端间的空腔形成中间腔10。

在主阀体1左端移动设置有水平的左调节螺杆18作为用于精准调节滑套6轴向位置并可将滑套6在目的位置可靠限位的调节装置，为将滑套6在目的位置可靠限位，防止左调节螺杆18松动，在左调节螺杆18上还设置有并帽17。事实上，主阀体1的左端为端盖19，左调节螺杆18移动设置在端盖19内。

调节滑套6轴向位置，也就是调节中间腔10的宽度、调节节流端201相对于滑套6的轴向位置。

设置在弹簧箱102内的用于使阀芯2具有往左移动趋势的复位装置的具体结构是，复位装置包括设置在阀芯2右端的左弹簧座，移动设置在弹簧箱102内的右弹簧座20，移动设置在弹簧箱102右端、水平设置的右调节螺杆21，设置在左弹簧座和右弹簧座20上的螺旋压缩弹簧23。左弹簧座可以由阀芯2上的轴颈11和在主体203与轴颈11之间的轴肩形成，也可以由轴颈11与设置在轴颈11上的垫片形成，为现有技术，不赘述。为将右弹簧座20在目的位置可靠限位，防止右调节螺杆21松动，在右调节螺杆21上也设置有并帽22。

以性能可靠的螺旋压缩弹簧23为蓄力元件，使复位装置的结构趋于简单，使用调节螺杆可以实现精准调节右弹簧座20的轴向位置，并可将右弹簧座20在目的位置可靠限位，以实现方便、精准调节螺旋压缩弹簧23的预压缩量，进而设定快速卸荷安全阀的开启压力。

又参见图2图3所示，上述快速卸荷安全阀工作时，压力油25由进油口5进入阀芯主体203外、环形凹槽3内形成的进液腔，油压作用于锥形过渡段202在处于外环16投影的部分，而推动阀芯2克服螺旋压缩弹簧23作用于阀芯2上的作用力右移，开启中间腔10，同时螺旋压缩弹簧23蓄力增加。压力油25作用于外环16上产生的推力推动螺旋压缩弹簧23与阀芯2时的油压为开启压力。压力油25进入中间腔10后，此时中间腔10与回油腔7尚不完全导通，仅少量油通过滑套6与节流端201间的环缝流道流通产生节流，使中间腔10产生较高压力。中间腔10的油压则作用于锥形过渡段202在中间环15的投影内产生的推力，与油压作用于锥形过渡段202在外环16的投影内产生的推力共同作用，使阀芯2往右的位移加大，开启回油腔7，螺旋压缩弹簧23蓄力进一步增加，压力油25由出油口8流出。

回油腔7开启后中间腔10油压下降，阀芯2受到的推力下降，但仍然大于螺旋压缩弹簧23的弹簧力，阀芯2受到的压力油的推力继续右移，螺旋压缩弹簧23进一步蓄力压缩，直至阀芯2受到的压力油25的推力与螺旋压缩弹簧23作用于阀芯2上的作用力平衡，快速卸荷安全阀才进入在该流通状态下的稳定溢流。此时若调节滑套6使其右移，则中间腔10节流压力上升，阀芯2受到的压力油的推力增大，直至阀芯2达到在另一个压力下的平衡状态，此时流通压力上升；反之，若调节滑套6使其左移，则流通压力下降。

本技术的有益效果是：

快速卸荷安全阀的流通压力可以根据需要单独设定，相比开启压力可以或略高、或低、或相同，若调整流通压力较低时，可以使安全阀过载后能够快速卸荷降压（参见图6所示）。

快速卸荷安全阀当调整流通压力较低时，快速卸荷安全阀流道开度较大，压力油由进液腔至中间腔再至回油腔流动畅通、流阻较小，不易堵塞，结构可靠。

Claims (6)

1.一种快速卸荷安全阀，包括阀体和移动设置在阀体内的阀芯，其特征是，阀体包括主阀体和固连在主阀体右端的弹簧箱；整体的阀芯由左至右依次为直径较小的节流端、锥形过渡段、直径较大的主体；主阀体的右端内设开设有台阶孔的固定套，固定套内移动设置有阀芯；孔径较小的左孔的直径大于阀芯节流端的直径但小于阀芯主体的直径，在固定套孔径较大的右孔内开设环形凹槽，与开设在主阀体上的进油口相通，环形凹槽连通固定套左孔；在弹簧箱内设置有用于使阀芯具有往左移动趋势的复位装置；还包括移动设置在主阀体内、位于主阀体左端的滑套，用于调整滑套轴向位置的调节装置；在滑套内开设有凹槽，凹槽与开设在主阀体上的出油口相通，其右端开设有环形节流口，环形节流口的直径略大于阀芯节流端的直径；主阀体内、滑套右端至固定套左端之间的空腔为中间腔。

2.根据权利要求1所述的快速卸荷安全阀，其特征是，滑套轴向位置可调节，调节装置包括移动设置在主阀体左端、水平设置的左调节螺杆。

3.根据权利要求1所述的快速卸荷安全阀，其特征是，复位装置弹力可调节，复位装置包括设置在阀芯右端的左弹簧座，移动设置在弹簧箱内的右弹簧座，移动设置在弹簧箱右端、水平设置的右调节螺杆，设置在左弹簧座和右弹簧座上的螺旋压缩弹簧。

4.根据权利要求1所述的快速卸荷安全阀，其特征是，阀芯内沿阀芯轴向还开设有内部通道。

5.根据权利要求1所述的快速卸荷安全阀，其特征是，阀芯的锥形过渡段与固定套接触可将台阶孔左孔封堵，阀芯主体与固定套内孔配合可将进油口封堵。

6.根据权利要求1所述的快速卸荷安全阀，其特征是，在滑套和主阀体之间、固定套和主阀体之间、固定套和阀芯之间、右弹簧座和弹簧箱之间皆设置有密封圈。