CN105605255A - 安全阀的阀芯组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全阀的阀芯组件，包括可移动的螺帽和设置于螺帽内且用于控制安全阀的进液孔开闭的阀芯，阀芯具有可插入安全阀的进液孔中的堵头。本发明的阀芯组件，应用于安全阀，可用于控制进液孔至排液孔的油路的通断，当阀芯组件远离进液接头后可实现大流量溢流，安全阀流量大大提高，短时间的快速溢流可以缩小阀芯组件的轴向位移，阀芯组件轴向位移缩小可以使复位弹簧的轴向形变减小，最终可以降低压力波动。

Description

安全阀的阀芯组件

技术领域

本发明属于涉及煤矿综采液压支架，具体地说，本发明涉及一种安全阀的阀芯组件。

背景技术

随着煤矿综采液压支架的大规模的实施和发展，综采工作对液压支架的要求也越来越严格，这样就对保护支架液压油缸的安全阀有了进一步的要求，尤其是对安全阀的使用寿命和可靠性有了更一步的要求，当来自液压支架顶部的压力造成被动力时，安全阀能否在承受高压的情况下，短时间及时充分稳定的卸荷直接影响支架的使用寿命和支护安全。它不仅会损害密封件、管道和液压元件，而且还会引起震动和噪声；有时使某些压力控制的液压元件产生误差。

目前使用的安全阀，主要包括阀壳、进液接头、阀芯、阀套、复位弹簧、弹簧座和调压螺丝。在阀壳内部弹簧腔中，复位弹簧一端抵在与阀壳为螺纹连接的调压螺丝上，另一端抵在可移动的弹簧座上。阀套插入阀壳另一端且与阀壳为螺纹连接，阀套内部设有用于容纳阀套的空腔，阀芯位于阀套内，阀芯的端部与弹簧座接触，用于推动弹簧座移动实现安全阀的开启。

现有安全阀的溢流通道是采用环绕设置于阀芯侧壁上的过液孔，过液孔孔径小，导致排液流量小、流量损失大，而且由于阀芯与弹簧座相配合，弹簧座承受复位弹簧施加的轴向作用力，导致阀芯受力状况不好，工作过程中压力波动较大，进而导致安全阀的关闭压力一般都不理想，最终会导致与安全阀连接的液压元件如高压油缸的油液过多流失造成浪费。阀芯与阀套之间的密封效果不理想，阀芯表面设置的用于安装密封件的沟槽加工精度不易控制。另外，阀壳内部的弹簧腔处于开放状态，防尘、防水和防锈效果差，减少安全阀的使用寿命。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种安全阀的阀芯组件，目的是降低压力波动。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：安全阀的阀芯组件，包括可移动的螺帽和设置于螺帽内且用于控制安全阀的进液孔开闭的阀芯，阀芯具有可插入安全阀的进液孔中的堵头。

所述安全阀包括阀套和进液接头，所述进液孔设置于进液接头内，所述螺帽为可移动的设置于阀套内，阀套具有排液孔。

所述进液接头包括与阀套连接的接头本体和与接头本体固定连接且与所述阀芯组件相配合的密封部，所述排液孔分布于密封部的周围。

所述阀芯具有固定于所述螺帽内的芯杆和位于所述堵头与芯杆之间且与堵头和芯杆连接的连接部。

所述阀芯组件还包括用于与所述进液接头接触实现密封且套设于所述连接部上的阀垫。

所述螺帽具有用于容纳所述进液接头的第一容置腔和容纳所述阀芯且与第一容置腔连通的第二容置腔。

所述螺帽的端面上设有用于将油液引导至排液孔的油道，当所述阀芯组件与所述进液接头分离后，所述进液孔中的油液经油道流至所述排液孔处。

所述油道与所述排液孔位于所述阀套的同一径向线上。

本发明的阀芯组件，应用于安全阀，可用于控制进液孔至排液孔的油路的通断，当阀芯组件远离进液接头后可实现大流量溢流，安全阀流量大大提高，短时间的快速溢流可以缩小阀芯组件的轴向位移，阀芯组件轴向位移缩小可以使复位弹簧的轴向形变减小，最终可以降低压力波动。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1是具有本发明阀芯组件的安全阀的剖视图；

图2是本发明阀芯组件的剖视图；

图3是进液接头的剖视图；

图4是螺帽的剖视图；

图5是阀套的剖视图；

图6是阀芯的剖视图；

图7是弹簧座的剖视图；

图8是顶杆的剖视图；

图中标记为：

1、调压螺丝；2、复位弹簧；

3、阀套；31、排液孔；32、卸荷腔；

4、弹簧座；41、第一凸台；42、导向段；43、定位孔；

5、螺帽；51、大径腔；52、小径腔；53、第二容置腔；54、油道；6、阀芯；61、堵头；62、连接部；63、芯杆；

7、阀垫；8、进液接头；81、接头本体；82、第一轴段；83、第二轴段；84、进液孔；9、顶杆；91、第二凸台；92、滑动杆；10、阀壳；11、第一密封圈；12、第二密封圈。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1至图8所示，为采用本发明阀芯组件的一种安全阀，该安全阀包括具有排液孔31的阀套3、具有进液孔84的进液接头8、与阀套3连接的阀壳10和设置于阀壳10内部的复位机构，进液孔84通过阀套3内部的卸荷腔32与排液孔31连通且三者形成安全阀的溢流通道。为了解决现有技术中所存在的问题，该安全阀还包括本发明的阀芯组件以及位于阀芯组件与复位机构之间的顶杆9，本发明的阀芯组件为可移动的设置于阀套3内且用于控制溢流通道通断，阀芯组件位于进液接头8与顶杆9之间，阀芯组件且用于控制进液孔84的开闭，即阀芯组件通过移动控制进液孔84的开闭实现溢流通道通断的控制。

现有技术的安全阀一般接在煤矿综采液压支架上且装有压力介质的液压元件如液压缸上，当液压缸内部液体处于安全阀的工作调定压力内时，溢流安全阀在弹簧预紧力作用下，处于关闭状态；当液压缸受外力作用内部压力高于安全阀调定压力时，液压介质压力超过弹簧预紧力打开阀芯溢流，开启的瞬间被称为安全阀的工作开启压力；通过安全阀的一段时间的溢流使介质流出释放压力至液压缸内部压力和弹簧预紧力平衡，此时安全阀关闭，安全阀停止溢流后所保持的稳定压力被称为关闭压力。

具体地说，如图1、图3和图5所示，进液接头8、阀套3和阀壳10均为两端开口、内部中空的圆柱形构件，进液接头8插入阀套3的一端部内且与阀套3为螺纹连接，阀套3的另一端插入阀壳10的一端部内且与阀壳10为螺纹连接。阀壳10内部具有容纳复位机构的弹簧腔，复位机构是用于对阀芯组件施加使其朝向进液接头8处移动以实现进液孔84关闭的轴向作用力，复位机构包括弹簧座4、复位弹簧2和调压螺丝1，调压螺丝1是在阀壳10的另一端旋入弹簧腔内且与阀壳10螺纹连接，复位弹簧2是夹在调压螺丝1与弹簧座4之间，弹簧座4在阀壳10内由复位弹簧2和阀芯组件的推动可沿阀壳10的轴向移动，顶杆9位于阀芯组件与弹簧座4之间，阀芯组件通过顶杆9推动弹簧座4朝向调压螺丝1处移动可使安全阀开启，复位弹簧2推动弹簧座4和阀芯组件移动可使安全阀关闭。

如图1和图3所示，进液接头8是用于与煤矿综采液压支架的液压元件如液压缸插接连接，如图1和图3所示，进液接头8包括与阀套3为螺纹连接的进液接头81和与进液接头81为同轴固定连接且与阀芯组件相配合的密封部，进液接头81的外表面设有外螺纹，相应在阀套3的端部内表面设有内螺纹。进液孔84为从进液接头81的端面中心开始且沿轴向贯穿至密封部的端面上的贯穿孔，密封部是位于阀套3内部且用于与阀芯组件相配合，以控制溢流通道的通断。

如图1和图5所示，阀套3内部的位于进液接头81内侧的部分腔体作为让油液通过的卸荷腔32，排液孔31与卸荷腔32连通，由于阀芯组件相对进液接头8为可移动的，则卸荷腔32的容积可调。密封部通过与阀芯组件的相接触实现进液孔84的关闭，此时卸荷腔32容积最小，进液孔84与排液孔31不连通，进而使溢流通道断开，安全阀实现关闭。当阀芯组件沿轴向朝向远离进液接头8方向移动时，卸荷腔32的容积逐渐增大，且进液孔84可通过卸荷腔32与排液孔31连通，溢流通道导通，安全阀实现开启。因此，安全阀通过阀芯组件的轴向移动，实现溢流通道通断的控制，而且通过卸荷腔32连通进液孔84和排液孔31，卸荷腔32体积大，当溢流通道导通时可实现大流量溢流，进液孔84中的油液流至排液孔31过程中阻力损失小，从而可以实现短时间内快速卸荷，与之相应的，短时间的快速溢流可以缩小阀芯组件的轴向位移，阀芯组件在阀套3内沿轴向移动很小的距离即可完成开启动作。而阀芯组件的轴向位移缩小，当具有本发明阀芯组件的安全阀与现有技术的安全阀采用具有相同弹性系数的复位弹簧2时，具有本发明阀芯组件的安全阀内的复位弹簧2的行程短，复位弹簧2的轴向形变小，最终使溢流安全阀的压力波动小。

如图1和图5所示，排液孔31设置于阀套3的侧壁上，排液孔31且为沿径向贯穿设置的通孔。排液孔31并在阀套3的侧壁上沿周向均布多个，且所有排液孔31分布于卸荷腔32和进液接头8的密封部的周围，这样在安全阀开启时，进液孔84中的油液可从密封部与阀芯组件之间通过且流至排液孔31处。这种卸荷方式液流面积大，流量更大更直接，阻力损失小。

如图1和图2所示，阀芯组件包括可移动的设置于阀套3内腔中的螺帽5以及设置于螺帽5内且与密封部相配合实现密封的阀垫7和阀芯6，阀垫7且由阀芯6和螺帽5夹紧固定。

如图2和图4所示，螺帽5为两端开口且内部中空的圆柱形结构，螺帽5内部中心处的空腔为用于容纳密封部的第一容置腔以及容纳阀芯6和阀垫7且与第一容置腔连通的第二容置腔53，第一容置腔和第二容置腔53为沿螺帽5轴向依次设置，且直径为逐渐增大。阀垫7的一端朝向密封部，且阀垫7的该端端面为与进液接头8的轴线相垂直的圆环形平面，阀垫7是通过与密封部进行平面接触实现对进液孔84关闭的控制，采用平面密封形式，密封效果好。

如图2和图4所示，第一容置腔和第二容置腔53两者同轴且连通，第一容置腔在螺帽5的端面上形成让进液接头8的密封部插入的开口，第二容置腔53在螺帽5的另一端面上形成让阀芯6插入的开口。阀垫7为采用聚氨酯制成的圆环形块状结构，阀垫7套设于阀芯6上，阀芯6且与螺帽5为螺纹连接，阀芯6的外表面设有外螺纹，第二容置腔53的内表面设有内螺纹，螺纹连接的形式方便阀芯6和阀垫7的拆装，便于更换阀垫7。阀垫7的外直径不小于第二容置腔53的直径，由于第一容置腔的直径小于第二容置腔53的直径，第一容置腔与第二容置腔53中形成一个限位台阶，阀垫7安装时是和阀芯6一起塞入第二容置腔53中，阀垫7并与螺帽5过盈配合，最后通过限位台阶和阀芯6配合夹紧阀垫7，实现阀垫7的轴向固定。

如图1所示，螺帽5为与阀套3和阀芯6同轴的圆柱形结构，螺帽5的外圆面与阀套3的内圆面接触，螺帽5位于顶杆9与进液接头8之间，螺帽5可沿阀套3轴向移动并可插入卸荷腔32中。

如图2和图4所示，作为优选的，螺帽5的面朝进液接头8的端面上设有让油液通过且将油液引导至排液孔31的油道54，该油道54为从第一容置腔处开始沿螺帽5的径向延伸至螺帽5的外圆面上的凹槽。通过在螺帽5的端面上设置油道54，当阀垫7与密封部分离后，这些油道54将从进液孔84流至卸荷腔32中的油液引导至排液孔31处，有利于安全阀实现短时间的快速溢流。

如图1和图2所示，作为优选的，油道54与排液孔31的数量相等且位置对齐，油道54在螺帽5的端面上为沿周向均匀分布。在阀套3的轴向上，排液孔31位于顶杆9与进液接头81之间，各油道54分别与外侧的一个排液孔31位置对齐且位于阀套3的同一径向线上，当阀垫7与密封部分离后，进液孔84中的油液经油道54流至排液孔31处。

作为优选的，密封部为可嵌入螺帽5的第一容置腔中且与阀垫7接触的多级台阶状结构，这样密封部可以与阀芯组件有多个平面接触，提高密封的可靠性。

如图1和图3所示，在本实施例中，进液接头8的密封部为两级台阶状结构，密封部具有依次设置且外直径逐渐增大的第一轴段82和第二轴段83，第一轴段82和第二轴段83两者同轴。第二轴段83与进液接头81的端部为同轴固定连接，第二轴段83的外直径小于进液接头81的外直径，第二轴段83的外圆面且与阀套3的内圆面接触。第一轴段82是用于嵌入螺帽5的第一容置腔中，第一轴段82并用于与阀垫7相配合且两者可进行平面接触，第一轴段82的外直径不大于一容置腔的直径。

如图1和图3所示，第一轴段82的长度不小于第一容置腔的深度，以确保第一轴段82的端面能够与阀垫7的端面接触，实现密封。进液孔84在第一轴段82的端面上形成让油液流出的开口，第一轴段82的该端面也即进液接头8的插入端的端面。第一轴段82的外直径小于阀垫7的端面直径，从而确保阀垫7的端面能够将第一轴段82的端面上的开口完全密封。而且，密封部与阀芯组件接触时，安全阀关闭，此时第一轴段82的端面与阀垫7接触，第二轴段83的端面与螺帽5的端面接触，第一轴段82和第二轴段83的端面均为与螺帽5和阀垫7的端面相平行的平面，即密封部有多个平面与阀芯组件相接触实现密封，密封效果好，可靠性高。另外，由于采用面结构过液方式，阀垫7只受进液接头8的端面接触作用，阀垫7承受的冲击小，使用寿命长。

作为优选的，如图4所示，螺帽5内的第一容置腔分为圆柱形的小径腔52和圆锥形的大径腔51，大径腔51具有大径端和小径端，大径腔51的小径端的直径与小径腔52的直径大小相等，且大径腔51的小径端与小径腔52连接。大径腔51与小径腔52同轴，小径腔52并位于大径腔51与第二容置腔53之间，大径腔51的大径端的直径大于第一轴段82的外直径，第一轴段82的外直径不大于小径腔52的直径，油道54是从大径腔51处开始设置且在大径腔51的内表面形成开口。这种结构的螺帽5具有朝向密封部的敞口，便于密封部嵌入，而且圆锥形的内表面对油液具有较好的导流效果。

如图6所示，阀芯6是由依次连接的堵头61、连接部62和芯杆63构成的一体结构。堵头61是用于插入进液孔84中，将进液孔84堵住。芯杆63是与螺帽5为螺纹连接，将阀芯6整体固定于螺帽5内部，芯杆63外表面具有外螺纹。芯杆63全部位于螺帽5的第二容置腔53中，芯杆63的直径与第二容置腔53的直径相当。连接部62位于堵头61与芯杆63之间，连接部62用于安装阀垫7，且阀垫7套设于连接部62上，阀垫7中心具有让连接部62插入的通孔，阀垫7且由芯杆63和限位台阶夹紧实现轴线限位。

作为优选的，如图6所示，阀芯6的连接部62和芯杆63均为圆柱形结构，连接部62的直径小于芯杆63的直径，连接部62的直径且小于螺帽5的小径腔52的直径。堵头61为圆锥台形结构，具有一个大径端和一个小径端，堵头61的大径端与连接部62连接，堵头61、连接部62和芯杆63三者并为同轴。堵头61的大径端的直径大于连接部62的直径，堵头61的大径端的直径并与第一轴段82的内直径相等，即与进液孔84在进液接头8的面朝阀芯组件的端面上形成的开口的直径相等，堵头61的小径端的直径小于第一轴段82的内直径，从而确保堵头61能够插入进液孔84中实现密封。堵头61的大径端的直径小于螺帽5的第一容置腔的直径，从而堵头61与螺帽5之间形成让第一轴段82插入的间隙，确保第一轴段82能够与阀垫7接触。在阀垫7安装到阀芯6上后，阀垫7夹在堵头61与芯杆63之间，阀垫7的一端与堵头61端面接触，另一端与芯杆63端部接触。另外，阀芯6采用硬质材料制成，当安全阀开启溢流时，阀芯6先于阀垫7接触油液，而且阀垫7与油液接触面积小，从而可以减小阀垫7承受的冲击，提高使用寿命。

作为优选的，如图1所示，阀芯组件还包括套设于螺帽5上的第二密封圈12，第二密封圈12夹在阀套3与螺帽5之间，第二密封圈12且位于顶杆9与排液孔31之间，用于实现卸荷腔32与弹簧腔之间的密封，避免油液从螺帽5与阀套3之间的缝隙中流至弹簧腔中，从而可以避免腐蚀复位弹簧2。

如图7所示，复位机构的弹簧座4是由导向段42和第一凸台41构成，导向段42为圆形块状结构，第一凸台41在导向段42的一侧中心处与导向段42连接形成一体结构的弹簧座4，第一凸台41朝向调压螺丝1凸出。第一凸台41与导向段42同轴，第一凸台41为圆柱形，导向段42的直径大于第一凸台41的直径。复位弹簧2为螺旋弹簧，第一凸台41是用于插入复位弹簧2中对复位弹簧2的一端进行定位，调压螺丝1具有用于插入复位弹簧2中对复位弹簧2的另一端进行定位的凸台。

如图1、图7和与8所示，顶杆9包括滑动杆92和设置于滑动杆92上且朝向弹簧座4凸出的第二凸台91。滑动杆92为与阀套3和阀芯组件同轴的圆柱形结构，滑动杆92的外圆面且与阀套3的内圆面接触。滑动杆92的一端端面为与螺套端面接触的平面，第二凸台91设置于滑动杆92的另一端端面中心处。作为优选的，第二凸台91为球形，第二凸台91与滑动杆92同轴。弹簧座4的面朝顶杆9的端面中心处具有让第二凸台91嵌入且为圆锥形的定位孔43，定位孔43中的圆锥形内表面作为与第二凸台91的球面贴合的定位面。弹簧座4由于夹在复位弹簧2与顶杆9之间，而且弹簧座4在径向上与阀壳10内壁之间留有间隙(即弹簧座4径向上缺少支撑)，顶杆9和复位弹簧2均对弹簧座4施加沿轴向的作用力，通过在弹簧座4内设置圆锥形的定位孔43与顶杆9上的第二凸台91相配合，形成球面接触，可以确保弹簧座4受力均匀，使得弹簧座4只受轴向力，不受径向干扰，防止受径向力导致复位弹簧2卡死或者弯曲变形，提高可靠性。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.安全阀的阀芯组件，其特征在于：包括可移动的螺帽和设置于螺帽内且用于控制安全阀的进液孔开闭的阀芯，阀芯具有可插入安全阀的进液孔中的堵头。

2.根据权利要求1所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述安全阀包括阀套和进液接头，所述进液孔设置于进液接头内，所述螺帽为可移动的设置于阀套内，阀套具有排液孔。

3.根据权利要求2所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述进液接头包括与阀套连接的接头本体和与接头本体固定连接且与所述阀芯组件相配合的密封部，所述排液孔分布于密封部的周围。

4.根据权利要求1所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述阀芯具有固定于所述螺帽内的芯杆和位于所述堵头与芯杆之间且与堵头和芯杆连接的连接部。

5.根据权利要求4所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述阀芯组件还包括用于与所述进液接头接触实现密封且套设于所述连接部上的阀垫。

6.根据权利要求1至5所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述螺帽具有用于容纳所述进液接头的第一容置腔和容纳所述阀芯且与第一容置腔连通的第二容置腔。

7.根据权利要求1至6所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述螺帽的端面上设有用于将油液引导至排液孔的油道，当所述阀芯组件与所述进液接头分离后，所述进液孔中的油液经油道流至所述排液孔处。

8.根据权利要求7所述的安全阀的阀芯组件，其特征在于：所述油道与所述排液孔位于所述阀套的同一径向线上。