CN105715621A - 具有导向结构的直动式溢流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型溢流阀，包括阀体、阀芯、阀座、阀盖、调节螺柱、调节螺母、调节螺帽、法兰、左弹簧座、右弹簧座、弹簧，阀芯由五段组成，从左到右依次为半球形段、圆台形段A、圆柱连接段、圆台形段B以及导向圆柱段；在圆台形段A的外表面开设有半圆形槽；在圆柱连接段上开设有径向通流孔A和径向通流孔B，且径向通流孔A和径向通流孔B垂直布置在圆柱连接段上；在导向圆柱段上加工有导向环形槽；沿着阀芯的中心线方向开设有轴向通流孔，轴向通流孔的一端与导向圆柱段的外部相通，另一端与径向通流孔A相通；在阀座和阀盖的连接处安装有弹性垫片。本发明能够降低气蚀、降低振动于噪声，提高密封性能。

Description

具有导向结构的直动式溢流阀

技术领域

本发明涉及阀门制造技术领域，尤其涉及一种具有导向结构的直动式溢流阀。

背景技术

以天然淡水、海水或自来水等作为传动介质的一种流体传动被称为水压传动，和油压传动一样，同属于液压传动。相比于油压传动，水压传动具有不燃烧、来源广泛、节能环保、安全卫生等突出优点，但是由于水介质特殊的理化性质，水压元件存在密封、润滑、气蚀等严重缺陷。近年来，随着摩擦理论学、材料学、密封与润滑理论、精密加工技术、现代计算机技术等学科的快速发展，以及人们对节能环保、可持续发展和安全生产的日益重视，水压传动技术的研究与开发也逐渐受到关注。目前水压传动已广泛应用于食品、医疗、机械加工、纺织甚至航天、海洋开发等高科技领域。水压阀作为水压传动系统中重要元件之一，其研究与开发一直受到研究者的青睐。按传统油压阀设计理论来设计水压阀，会导致水压阀与水介质之间出现不协调而影响工作性能甚至破坏整个液压系统，所以研制水压阀不仅仅依靠改变结构参数和材料来实现，更多的需要对水压阀中的摩擦磨损、气蚀以及泄漏等关键技术问题进行有针对性的研究。从新型结构设计、新型材料选用以及精密加工技术等方面彻底解决或改善水压阀的性能，从而研制出性能良好的水压阀，促进水压传动技术的快速发展。

当用水介质代替矿物油作为工作介质时，以传统油压溢流阀设计理论设计的水压溢流阀会与液压系统之间出现不协调，引起阀甚至整个液压系统工作不稳定，所以研发水压溢流阀并使之应用于各种水压系统将一直是液压领域的研究热点。西方发达国家是最早投入到水压传动技术的研究领域，其中水压阀是重点研究对象。在综合考虑水压传动中常出现的气蚀、振动和噪声等问题，通过不断改进阀芯阀套等结构、选用新型材料来提高阀的性能，近年来已取得了初步的研究成果。最早涉及水压阀基础研究与产品开发的国家当属丹麦，丹麦理工大学与丹麦Danfoss公司合作，开始研究各类水压元件，五年后成功研制出了一系列水压控制阀。

由于水的密度大，可压缩性小，水压溢流阀中在工作时水的流动惯性大，压力冲蚀时的振动和噪声严重。由于水的粘度低，润滑性差，在相同工况条件下水压阀阀口的流速比油压阀高，高压、高速水流对阀芯和阀座的冲击力很强，久而久之会形成一条条丝状凹槽，当水流中带有一些细小的沙砾时，其破坏力更大。可见，拉丝侵蚀的破坏程度和水速、水压、材料等因素有关，高压高速水流、高硬度材料产生拉丝侵蚀越严重。在研发水压溢流阀时，为了减小拉丝侵蚀的冲蚀磨损，合理的结构设计和材料选择至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种具有导向结构的直动式溢流阀。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种具有导向结构的直动式溢流阀，包括阀体、阀芯、阀座、阀盖、调节螺柱、调节螺母、调节螺帽、法兰、左弹簧座、右弹簧座、弹簧，所述阀体的内部沿其中心线方向开设有内部通道，所述阀座安装在所述内部通道中，所述阀芯安装在所述阀座中，所述阀芯的一端与右弹簧座相连，所述阀盖的一段安装在内部通道中并与阀座螺纹连接，阀盖的另一段外部安装有调节螺帽，所述调节螺帽与阀盖通过螺纹连接，且所述调节螺母通过螺纹安装在阀盖上，所述调节螺柱与所述调节螺帽相连，所述左弹簧座安装在所述调节螺柱的端部，所述弹簧的一端安装在左弹簧座上，弹簧的另一端安装在右弹簧座上。所述阀芯具有导向结构，该阀芯由三段组成，分别为圆台段A、圆柱段以及圆台段B，所述圆台段A和圆台段B分布在所述圆柱段的两侧；在所述圆台段B上加工有三角形环形槽；所述导向结构由导向杆和导向圆柱活塞构成，所述导向杆和导向圆柱活塞垂直连接，所述导向圆柱活塞在水流通道中滑动，并在所述导向圆柱活塞的外圆柱表面均匀加工有多个微小的圆形孔。

进一步地，所述阀座的由两段组成，分别为小圆柱段、大圆柱段，所述小圆柱段和大圆柱段一体成型设置，在所述小圆柱段的一侧设置有倒角A，沿着所述阀座的中心线方向开设有水流通道，该水流通道由大圆柱槽、小圆柱槽构成，并在小圆柱槽的一端开设有螺堵孔，并在所述阀座的大圆柱段的外表面沿其半径方向开设有一个径向通流孔。

进一步地，所述螺堵孔的内壁上加工有螺纹，在螺堵孔中安装有螺堵，且所述水流通道的中心线与螺堵孔的中心线在同一条直线上。

进一步地，所述阀座与所述阀芯为线密封。

进一步地，在所述阀盖与调节螺柱之间安装有挡圈A和密封圈A；在所述阀体与阀盖之间安装有挡圈B和密封圈B。

进一步地，所述密封圈A和密封圈B均为矩形密封圈，且挡圈A、密封圈A、挡圈B以及密封圈B均采用丁腈橡胶制成。

进一步地，所述圆形孔采用激光加工。

进一步地，所述阀体采用奥氏体不锈钢，对奥氏体不锈钢进行表面镀铬、镍、钼、镁等工艺处理；所述阀芯以金属为基材，以陶瓷为表层的复合材料。

采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：1、通过在阀芯上设置有导向结构，在阀芯运动时，能够起到导向作用，能够提高阀芯的行程稳定性，防止产生径向不平衡力，降低振动与噪音；2、通过在阀芯上开设有三角形环形槽，能够降低阀芯的液动力，进一步提高阀芯的稳定性能；3、通过在导向活塞上加工有圆形孔，一方面能够储存水介质中的杂质，另一方面能够为边界润滑提供支撑，防止出现干摩擦。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中阀芯的结构示意图；

图3为本发明中阀座的结构示意图。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

应用水作为液压传动技术的工作介质主要有以下几个优势：1、生态友好，2、清洁安全，可避免火灾，3、价格低廉，来源广泛，4、易于维护和保养。

如图1所示，所述一种具有导向结构的直动式溢流阀包括阀体3、阀芯1、阀座2、阀盖8、调节螺柱9、调节螺母13、调节螺帽10、法兰18、左弹簧座5、右弹簧座14、弹簧6，在阀体3上开设有进液口P和出液口T，从进液口P流进的工作介质一方面作用在阀芯1上，另一方面与出液口T相通，并在所述进液口P和出液口T内壁上加工有螺纹，便于进行管道的连接。

如图1所示，所述阀体3的内部沿其中心线方向开设有内部通道31，所述阀座2安装在所述内部通道31中，所述阀芯1安装在所述阀座2中，所述阀芯1的一端与右弹簧座14相连，所述阀盖8的一段安装在内部通道31中并与阀座2螺纹连接，阀盖8的另一段外部安装有调节螺帽10，所述调节螺帽10与阀盖8通过螺纹连接，且所述调节螺母13通过螺纹安装在阀盖8上，所述调节螺柱9与所述调节螺帽10相连，所述左弹簧座5安装在所述调节螺柱9的端部，所述弹簧6的一端安装在左弹簧座5上，弹簧6的另一端安装在右弹簧座14上，所述的法兰18通过螺栓15安装在所述阀体3上。

如图1、图2所示，所述阀芯1具有导向结构100，该阀芯1由三段组成，分别为圆台段A101、圆柱段102以及圆台段B103，所述圆台段A101和圆台段B103分布在所述圆柱段102的两侧；在所述圆台段B103上加工有三角形环形槽104；所述导向结构100由导向杆105和导向圆柱活塞106构成，所述导向杆105和导向圆柱活塞106垂直连接，所述导向圆柱活塞106在水流通道中滑动，并在所述导向圆柱活塞106的外圆柱表面均匀加工有多个微小的圆形孔107。

如图1、图3所示，所述阀座2的由两段组成，分别为小圆柱段201、大圆柱段202，所述小圆柱段201和大圆柱段202一体成型设置，在所述小圆柱段201的一侧设置有倒角A203，沿着所述阀座2的中心线方向开设有水流通道，该水流通道由大圆柱槽204、小圆柱槽205构成，并在小圆柱槽205的一端开设有螺堵孔206，并在所述阀座2的大圆柱段202的外表面沿其半径方向开设有一个径向通流孔207；所述螺堵孔206的内壁上加工有螺纹，在螺堵孔206中安装有螺堵4，所述水流通道的中心线与螺堵孔206的中心线在同一条直线上。

所述阀座2与所述阀芯1为线密封；由于采用的是线密封，密封力随着压力的增高而增大，密封效果好，易获得较高的调节压力，减小运动部件之间的配合公差，实现零泄露。

所述圆形孔107采用激光加工。

如图1所示，在所述阀盖8与调节螺柱9之间安装有挡圈A11和密封圈A12；在所述阀体1与阀盖8之间安装有挡圈B7和密封圈B71。所述密封圈A12和密封圈B71均为矩形密封圈，且挡圈A11、密封圈A12、挡圈B7以及密封圈B71均采用丁腈橡胶制成，丁腈橡胶具有极低的摩擦系数和良好的自润滑性能，使用寿命长，动静态密封效果好，有效地解决了水压溢流阀泄露严重的问题。

所述阀体3采用奥氏体不锈钢，对奥氏体不锈钢进行表面镀铬、镍、钼、镁等工艺处理，并进行淬火处理，使得阀体的硬度达到HRC33-40，能有效防止腐蚀，提高阀体3的使用寿命；所述阀芯1以金属为基材，以陶瓷为表层的复合材料，由于保留了金属的强韧性和陶瓷的高硬度及优良的抗磨抗腐蚀性能，且克服了陶瓷的脆性，有利于消减气蚀产生的冲击波，减小系统的振动。

同时可以使用其他工程陶瓷材料制作阀芯，将工程陶瓷应用于水压元件上可以有效解决水压元件易气蚀、易磨损以及易腐蚀等技术难题，但是工程陶瓷的耐冲击性能差，而水压系统中的振动与冲击要比油压系统大，这在一定程度上限制了工程陶瓷在水压系统中的应用。为了使工程陶瓷更好的应用于水压溢流阀，除了要对工程陶瓷进行一定的韧性处理外，还要对工程陶瓷的抗冲击性、耐磨性、抗腐蚀性、耐疲劳性能进行充分的实验研究，筛选合适的配对材料副，设计合理的摩擦副结构，从而提高水压溢流阀的性能和寿命。

也可以采用耐蚀合金，其中钛合金、HastenoyC合金是设计水压溢流阀较为合适的材料，主要应用于阀体、摩擦副等元件中。这类合金因容易形成致密的钝化膜，长期工作在水中却不会发生腐蚀，而且其抗气蚀能力突出。

也可以采用工程塑料如尼龙、聚四氟乙烯等在水压溢流阀中的优势除了其耐腐蚀性强之外，还具有摩擦系数小、自润滑性能好、吸振性能强等优点，因此采用工程塑料制成的水压溢流阀可以在各种边界摩擦、液体摩擦，甚至干摩擦等条件下有效工作。但是由于工程塑料热稳定性差、具有吸水性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种具有导向结构的直动式溢流阀，包括阀体(3)、阀芯(1)、阀座(2)、阀盖(8)、调节螺柱(9)、调节螺母(13)、调节螺帽(10)、法兰(18)、左弹簧座(5)、右弹簧座(14)、弹簧(6)，所述阀体(3)的内部沿其中心线方向开设有内部通道(31)，所述阀座(2)安装在所述内部通道(31)中，所述阀芯(1)安装在所述阀座(2)中，所述阀芯(1)的一端与右弹簧座(14)相连，所述阀盖(8)的一段安装在内部通道(31)中并与阀座(2)螺纹连接，阀盖(8)的另一段外部安装有调节螺帽(10)，所述调节螺帽(10)与阀盖(8)通过螺纹连接，且所述调节螺母(13)通过螺纹安装在阀盖(8)上，所述调节螺柱(9)与所述调节螺帽(10)相连，所述左弹簧座(5)安装在所述调节螺柱(9)的端部，所述弹簧(6)的一端安装在左弹簧座(5)上，弹簧(6)的另一端安装在右弹簧座(14)上，其特征在于：所述阀芯(1)具有导向结构(100)，该阀芯(1)由三段组成，分别为圆台段A(101)、圆柱段(102)以及圆台段B(103)，所述圆台段A(101)和圆台段B(103)分布在所述圆柱段(102)的两侧；在所述圆台段B(103)上加工有三角形环形槽(104)；所述导向结构(100)由导向杆(105)和导向圆柱活塞(106)构成，所述导向杆(105)和导向圆柱活塞(106)垂直连接，所述导向圆柱活塞(106)在水流通道中滑动，并在所述导向圆柱活塞(106)的外圆柱表面均匀加工有多个微小的圆形孔(107)。

2.根据权利要求1所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述阀座(2)的由两段组成，分别为小圆柱段(201)、大圆柱段(202)，所述小圆柱段(201)和大圆柱段(202)一体成型设置，在所述小圆柱段(201)的一侧设置有倒角A(203)，沿着所述阀座(2)的中心线方向开设有水流通道，该水流通道由大圆柱槽(204)、小圆柱槽(205)构成，并在小圆柱槽(205)的一端开设有螺堵孔(206)，并在所述阀座(2)的大圆柱段(202)的外表面沿其半径方向开设有一个径向通流孔(207)。

3.根据权利要求2所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述螺堵孔(206)的内壁上加工有螺纹，在螺堵孔(206)中安装有螺堵(4)，且所述水流通道的中心线与螺堵孔(206)的中心线在同一条直线上。

4.根据权利要求3所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述阀座(2)与所述阀芯(1)为线密封。

5.根据权利要求4所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：在所述阀盖(8)与调节螺柱(9)之间安装有挡圈A(11)和密封圈A(12)；在所述阀体(1)与阀盖(8)之间安装有挡圈B(7)和密封圈B(71)。

6.根据权利要求5所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述密封圈A(12)和密封圈B(71)均为矩形密封圈，且挡圈A(11)、密封圈A(12)、挡圈B(7)以及密封圈B(71)均采用丁腈橡胶制成。

7.根据权利要求1所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述圆形孔(107)采用激光加工。

8.根据权利要求1所述的具有导向结构的直动式溢流阀，其特征在于：所述阀体(3)采用奥氏体不锈钢，对奥氏体不锈钢进行表面镀铬、镍、钼、镁等工艺处理；所述阀芯(1)以金属为基材，以陶瓷为表层的复合材料。