CN106996471A - 具有止回阀功能的方向阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种具有止回阀功能的方向阀，其带有柱塞，该柱塞具有被第一接头的压力加载的沿打开方向起作用的第一端面。此外，柱塞具有也被第一接头的压力加载的沿关闭方向起作用的第二端面。为了连接这两个端面，在第一端面上设置有与第二端面连接的分接部。为了使得分接部上的压力适配于柱塞的不同的打开位置，压力滞止点相距分接部具有可改变的距离。

Description

具有止回阀功能的方向阀

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的具有止回阀功能的方向阀。

背景技术

这种方向阀具有柱塞，在该柱塞的圆周上设置有输入接头，且在该柱塞的第一端侧设置有输出接头。柱塞的第一端侧被施加以输出接头的压力。该压力（此外）还通过一个或多个用作补偿通道的柱塞孔传递到柱塞的位于对面的第二端侧，进而传递到方向阀的压力腔中，从而该压力在那里沿关闭方向作用在柱塞上。

这种方向阀可以通过在操纵面上进行的液压控制被主动地打开，该操纵面通常是柱塞上的环面。

在文献DE 10 2009 036 596 A1中公开了一种方向阀，其柱塞在端侧被输出接头的平均压力加载。但该压力局部地沿着端面改变，压力最大值（滞止点）直接在柱塞之前居中地形成。就用于控制压力剂的居中的分接部而言，存在于柱塞的背腔中的压力大于端侧之前的平均压力。这使得柱塞难以彻底打开，即使这种打开主动地利用环面予以支持或控制。

就所提到的DE 10 2009 036 596 A1而言，因而将用于控制压力剂的分接部构造在柱塞端面的边缘附近。但已表明，这样会使得柱塞难以可靠地关闭。其原因是，在柱塞的开度较小时，在柱塞边缘在第一端面的区域中产生高的射束速度，且只能量取（abgreifen）较小的压力。该压力不足以在背腔中与设置在那里的弹簧一起产生足够的关闭力。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的在于，提出一种具有止回阀功能的方向阀，其控制特性得到了改善。

该目的通过一种具有权利要求1的特征的带有止回阀功能的方向阀得以实现。

所要求保护的方向阀具有止回阀功能，且优选被构造成主动逻辑阀。该方向阀具有在阀壳体中引导的柱塞，通过该柱塞可控制在径向接头与轴向接头之间的压力剂连接，其中，柱塞的第一端侧被施加以在输出接头上产生的压力。此外，设有用于控制压力剂的居中的分接部，通过该分接部对由柱塞的背侧的第二端侧限定的控制压力腔施加以输出接头上的压力，从而输出接头的压力在那里作为控制压力沿关闭方向作用在柱塞上。可以在制造技术上简单地设置居中的贯通的柱塞孔。

根据本发明，在第一端侧的径向外部区域上，在那里的端面的外边缘上，设有圆锥形的柱塞区段，例如圆锥形的斜面，和/或倒圆的柱塞区段或其它自由形状轮廓。该区段经过适当构造，从而在大的以及小的流量或者柱塞或方向阀的开度情况下，总是在用于控制压力剂的分接部上出现适当的压力加载。在流量较小时，用于控制压力剂的分接部位于压力滞止点，其压力尽可能无减小地传递到第二端侧。由此在柱塞的背腔中产生了足够大的关闭力。在流量较高时，压力滞止点离开柱塞朝向中央的输出接头游移。由此在开度较大情况下产生了第二端侧的略微较小的压力加载。方向阀的完全打开便捷了。

术语“输入接头”和“输出接头”在此仅用于区分，原则上，压力剂液流也可以从输出接头朝向“输入接头”。

在理想情况下，压力滞止点是同心的或居中的，从而它与用于控制压力剂的分接部一起位于柱塞的或方向阀的中轴线上。

在柱塞开度较大时，压力滞止点也可以强度较小地或者集中度较小地构造，从而其压力（值）比在开度较小的情况下小。由此可以支持沿关闭方向起作用的控制压力的根据本发明的弱化。

本发明的其它有利的设计在从属权利要求中有所记载。

优选在阀壳体上构造有阀座，在方向阀或柱塞关闭时，柱塞的边缘与所述阀座处于接触中。在一种优选的设计中，圆锥形的柱塞区段设置在边缘内部，且直接与其邻接地布置，从而在柱塞打开时压力剂流经环形的通路，然后或者在这种情况下经过圆锥形的柱塞区段。之后，压力剂流—特别是在开度较小情况下—朝向用于控制压力剂的分接部。

在一种特别优选的改进中，在阀座内部且直接与其邻接地设置有壳体区段，该壳体区段也是圆锥形的。由此—特别是在开度较小情况下—圆锥形的壳体区段包夹圆锥形的柱塞区段。这两个圆锥形的区段在柱塞或方向阀的开度较小情况下形成环形的通路，并规定了压力滞止点相距第一端侧的距离。特别地，在开度较小情况下，压力剂流直接在附近朝向用于控制压力剂的分接部。

圆锥形的壳体区段和圆锥形的柱塞区段的斜度差例如小于8度。这两个圆锥形的区段，在柱塞或方向阀的开度较小情况下形成环形通路的圆锥形形状，该通路的液流方向大致相应于这两个圆锥形的区段的平均的斜度。

在阀壳体中形成的输入侧的压力腔优选是环绕的—例如环形的，其带有相应地环绕的—例如环形的限定面。根据本发明的一种改进，该限定面设置在圆锥形的壳体区段的外圆周上，且垂直于中轴线布置。由此可以使得液流方向在柱塞或方向阀的开度增大情况下越来越径向地朝向，由此使得压力滞止点相距第一端侧的距离减小。特别地，在柱塞或方向阀完全打开情况下，液流方向基本上径向地朝向。由此减小了分接部上的压力。

根据本发明的方向阀的另一变型方案，在第一端侧上在圆锥形的柱塞区段的内部形成环面，该环面垂直于方向阀或柱塞的中轴线布置。在柱塞或方向阀的开度越来越大特别是最大的情况下，环面与限定面一起形成了用于压力剂的径向的液流引导机构。

作为第一种变型方案的改进，可以在环面的内部构造另一圆锥形的柱塞区段，其例如大致具有头一次提到的圆锥形区段的斜度。从该另一圆锥形的柱塞区段起，液流在流经比较宽的或者完全打开的环形的通路之后被引导离开第一端侧，从而压力滞止点移动离开用于控制压力剂的分接部。

为了构造锐角的环绕的分流棱边，可以与圆锥形的柱塞区段直接邻接地在第一端侧中特别是在环面中设有凹缺。由此使得压力滞止点的局部的构造稳定。

按照一种在流体技术方面优选的设计，该凹缺是环形槽。

在一种优选的改进中，在第一端侧设有同心的管式隆起，且优选与柱塞一体地构造。在管式隆起中或上构造了用于控制压力剂的分接部。由此使得用于控制压力剂的分接部—特别是在开度较小情况下—靠近压力滞止点。在制造技术上简单的是，使得管式隆起被中间的柱塞孔穿过。

如果在管式隆起上构造了外部的倒棱，则压力剂在直接于用于控制压力剂的分接部上形成压力滞止点之前沿着所述倒棱流动。

方向阀优选是主动逻辑阀，其中，在柱塞上在两个端侧之间形成主动的环面，该环面限定了在主动逻辑阀的打开方向上起作用的另一控制压力腔。为了打开止回阀的贯通方向，可以特别是通过切换阀给主动的环面例如加载以输入接头的压力。在关闭方向上起作用的弹簧贴靠在柱塞的第二端侧上。

通过本发明的措施来保证在用于控制压力剂的分接部上出现在大的以及小的流量或开度情况下大致均匀的充分的压力加载。在流量较小情况下，用于控制压力剂的分接部处于压力滞止点。这样就在柱塞的背腔中产生了足够大的关闭力。在主动的环面卸载时，方向阀可靠地关闭。在流量较高时，压力滞止点离开柱塞朝向中央的输出接头游移。由此在开度较大情况下产生控制压力腔的略微较小的压力加载。借助于对主动的环面的控制来便于方向阀的完全打开。

附图说明

附图中示出了根据本发明的具有止回阀功能的方向阀的多个实施例。本发明将借助这些附图予以详述。

图1为本发明的根据第一实施例的方向阀的纵剖视图；

图2在大开度的位置示出本发明的根据第二实施例的方向阀的一部分；

图3为图2的第二实施例的在小开度的位置的纵剖视图；

图4为本发明的根据第三实施例的方向阀的纵剖视图；

图5在小开度的位置示出本发明的根据第四实施例的方向阀的一部分。

具体实施方式

图1示出本发明的方向阀的第一实施例，该方向阀被构造成主动逻辑阀。它有一个两组件式的阀壳体1，台阶式的柱塞2在该阀壳体中引导。该柱塞2具有第一端侧4和与该第一端侧相对的第二端侧6。在第一端侧4的区域中设有输出侧的压力腔8，该压力腔与输出接头A连通，而在柱塞2的外圆周上设置了由多个径向孔形成的输入接头B。

在主动逻辑阀的或柱塞2的图1中所示的关闭位置，柱塞2的第一端侧4的边缘12压入到壳体侧的阀座14中。为此，弹簧16的力起作用，该弹簧局部地插入到柱塞2的第二端侧6，且该弹簧支撑在阀壳体1的（未示出的）区段上。此外，输出接头A的压力在关闭方向上起作用，该压力通过分接部（Abgriff）18和柱塞孔20传递到背侧的控制压力腔22，并在那里对第二端侧6加载。确切地说，输出接头A的压力沿着第二端侧6的在关闭方向上起作用的整个面起作用，该整个面大于在柱塞2的第一端侧4上的由边缘14限定的在打开方向上起作用的整个面。

此外，在柱塞2的外圆周上，在两个端侧4、6之间设有环形的另一控制压力腔24，该另一控制压力腔可以通过（未示出的）连接管路和切换阀优选与输入接头B连接。控制压力腔24被柱塞2的主动的（aktiv）环面26限定，该环面在柱塞2的打开方向上起作用。代替被构造成径向凸肩的主动的环面26，例如也可以采用圆锥形的环面。对主动的环面26的造型的选择主要根据如下情况来进行：通过容纳在阀壳体1或顶盖中的传感器是要连续地还是要离散地获知打开行程。

柱塞2、输出接头A、输出侧的压力腔8、用于控制压力剂的分接部18、柱塞孔20、背侧的控制压力腔22、弹簧16、另一控制压力腔24、主动的环面26和两个端侧4、6关于中轴线28旋转对称地布置。

主动逻辑阀按照管筒构造方式来设计，其中，壳体1的（在图1中）下部的部分插入到（未示出的）液压的装置中。为此，壳体1的（在图1中）下部的部分具有两个外部的密封圈29，这些密封圈在壳体1的外圆周上限定了输入侧的压力腔30。

根据本发明，柱塞2的第一端侧4和阀座14如下构造：第一端侧4具有被构造成圆锥形倒棱（Fase）的圆锥形的柱塞区段32，该柱塞区段设置在边缘12的内部且直接与该边缘邻接。在圆锥形的柱塞区段32的内部设有环面34，该环面与圆锥形的柱塞区段32相邻地且直接与它邻接地设置。在环面34的内部设有轴向凸起，下面称为管式隆起36，该轴向凸起与环面34相邻地且直接与它邻接地设置。在管式隆起36的端部区段上安置了外部的倒棱38。

在阀座14的内部设有圆锥形的壳体区段40。该壳体区段40可以与阀座14相邻地且直接与它邻接地设置，或者与它一体地形成。

相比于圆锥形的壳体区段40，圆锥形的柱塞区段32相对于中轴线28略微更加陡峭。于是，根据斜度差/角度差，产生了一个横截面为楔形的环形间隙，该环形间隙朝向阀座变窄。

在柱塞2开始打开时，或者在柱塞2的开度较小时，从输入接头B到输出接头A的环绕的环形通路开通，该通路的形状由圆锥形的区段32、40规定。确切地说，该通路基于由边缘12和阀座14形成的环形间隙朝向输出接头A打开。在此，在柱塞2的开度较小时，在分接部18上产生规定的压力滞止点（Druckstaupunkt），该压力滞止点可以具有比较高的压力，而在柱塞2的开度较大时，压力滞止点从分接部18移开并会在这种情况下减弱。

这样就保证了在用于控制压力剂的分接部18上出现在大的以及小的流量或开度情况下大致均匀的充分的压力加载。在流量较小情况下，用于控制压力剂的分接部18处于（图1中未示出的）压力滞止点。这样就能在柱塞2的背侧的控制压力腔22中产生足够大的关闭力。在主动的环面26卸载时，主动逻辑阀可靠地关闭。在流量较高时，压力滞止点离开柱塞朝向中央的输出接头A游移。由此在开度较大情况下产生控制压力腔22的略微较小的压力加载。借助于对主动的环面26的控制来便于主动逻辑阀的完全打开。

图2和3分别示出本发明的主动逻辑阀的第二实施例的一部分。在此，图2中示出了柱塞2的较大的开度，而图3中示出了较小的开度。在图2中示出了较弱的且特别是与用于控制压力剂的分接部18间隔开的压力滞止点42，而图3中示出了压力较高的且特别是直接设置在用于控制压力剂的分接部18上的压力滞止点42。本发明的这种原理也在根据图1的第一实施例中实现。

在根据图2和3的第二实施例中，两个圆锥区段32、40的斜度相互补偿（angleichen），从而圆锥形的壳体区段40与圆锥形的柱塞区段32之间的斜度差或角度差相比于图1的第一实施例有所减小。

此外，可看出与根据图1的第一实施例的主要区别在于，在环面34与管式隆起36之间在第一端侧4设有另一圆锥形的柱塞区段44。

直接围绕柱塞2设有环绕的环形的输入侧的压力腔30，该压力腔被环绕的环形的限定面46限定，该限定面垂直于中轴线28朝向。

在柱塞2的图2中所示的开度较大情况下，经过输入侧的压力腔30流入的或者由该压力腔流入的压力剂一方面通过在阀壳体上的环绕的限定面46、另一方面由柱塞侧的环面34而径向地朝向，从而通过另一圆锥形的区段44实现使得压力剂离开分接部18朝向输出接头A转向。由此使得压力滞止点42在大开度情况下集中度较小，特别是远离用于控制压力剂的分接部18，从而在这种状态下且特别是在柱塞2的打开行程中使得在背侧的控制压力腔22（参见图1）中的压力有所减小，从而能快速地且低阻力地完全打开柱塞2。

在柱塞2的图3中所示的开度较小情况下，可以看出，通过两个圆锥形的区段32、40，压力剂直接在分接部18的附近有针对性地朝向。通过倒棱28，可以实现使得压力滞止点42更加靠近分接部18。根据本发明，由此使得传递到背侧的控制压力腔22（参见图1）的控制压力最大。由此特别是加速了且便于柱塞2的关闭运动，从而可以在根据图3的给定状态下实现可靠地且快速地关闭柱塞2。

图4示出了本发明的主动逻辑阀的第三实施例，该主动逻辑阀在很大程度上相应于根据图1的第一实施例的主动逻辑阀。补充于根据图1的第一实施例，在柱塞侧的环面34与第一端侧4的圆锥形的柱塞区段32之间，设有环绕的环形槽48。该环形槽与圆锥形的区段32一起形成了在柱塞2上的环绕的分流棱边（Strömungsabrisskante）50。这样就能更精确地且更可靠地在分别所希望的位置、特别是在分接部18上形成压力滞止点42。

图5示出本发明的主动逻辑阀的第四实施例的一部分。可以看出，与根据图4的第三实施例的主要区别在于，两个圆锥形的区段32、40的角度差或斜度差有所减小，只有几度而已。此外示出，通过两个圆锥形的区段32、40，液流旋转对称地朝向，且在此在由环形槽48形成的分流棱边50处分开。

公开了一种具有止回阀功能的方向阀，其带有柱塞2，该柱塞具有被第一接头的压力加载的沿打开方向起作用的第一端面4。此外，柱塞2具有也被第一接头的压力加载的沿关闭方向起作用的第二端面6。为了连接这两个端面4、6，在第一端面4上设置有与第二端面6连接的分接部18。为了使得分接部18上的压力适配于柱塞2的不同的打开位置，压力滞止点42相距分接部18具有可改变的距离。

附图标记清单

1 阀壳体

2 柱塞

4 第一端侧

6 第二端侧

8 输出侧的压力腔

12 边缘

14 阀座

16 弹簧

18 分接部

20 柱塞孔

22 控制压力腔

24 另一控制压力腔

26 主动的环面

28 中轴线

29 密封圈

30 输入侧的压力腔

32 圆锥形的柱塞区段

34 环面

36 管式隆起

38 倒棱

40 圆锥形的壳体区段

42 压力滞止点

44 另一圆锥形的柱塞区段

46 环绕的限定面

48 环形槽

50 分流棱边

A 输出接头、轴向接头

B 输入接头、径向接头。

Claims (11)

1.一种具有止回阀功能的方向阀，该方向阀具有柱塞（2），通过该柱塞可控制在输入接头（B）与输出接头（A）之间的压力剂连接，其中，所述柱塞（2）的第一端侧（4）被施加以在所述输出接头（A）上的压力，并且，该方向阀具有居中的用于控制压力剂的分接部（18），通过该分接部对由所述柱塞（2）的第二端侧（4）限定的控制压力腔施加以在所述输出接头（A）上的压力，其特征在于，在所述第一端侧（4）的外部区域上，设有圆锥形的柱塞区段（32）和/或倒圆的柱塞区段。

2.如权利要求1所述的方向阀，带有阀壳体（1），在该阀壳体中构造有阀座（14），在所述方向阀或所述柱塞（2）关闭时，所述柱塞（2）的边缘（12）可与所述阀座处于接触中，其中，所述圆锥形的柱塞区段（32）位于所述边缘（12）的内部，且直接与该边缘邻接。

3.如权利要求2所述的方向阀，其中，在所述阀座（14）的内部且直接与该阀座邻接地构造有圆锥形的壳体区段（40）。

4.如权利要求3所述的方向阀，其中，所述圆锥形的壳体区段（40）和所述圆锥形的柱塞区段（32）的斜度差小于约8度。

5.如权利要求3或4所述的方向阀，其中，在所述阀壳体（1）中形成输入侧的环绕的压力腔（30），该压力腔带有环绕的限定面（46），该限定面设置在所述圆锥形的壳体区段（40）的外圆周上，且垂直于所述方向阀的或所述柱塞（2）的中轴线（28）布置。

6.如前述权利要求中任一项所述的方向阀，其中，在所述柱塞（2）的所述第一端侧（4）上在所述圆锥形的柱塞区段（32）的内部形成环面（34），该环面大致垂直于所述方向阀的或所述柱塞（2）的中轴线（28）布置。

7.如权利要求6所述的方向阀，其中，在所述第一端侧（4）上在所述环面（34）的内部构造另一圆锥形的柱塞区段（44）。

8.如前述权利要求中任一项所述的方向阀，其中，与所述圆锥形的柱塞区段（32）邻接地在所述第一端侧（4）中设有凹缺，以便构造环绕的分流棱边（50）。

9.如权利要求8所述的方向阀，其中，所述凹缺是环形槽（48）。

10.如前述权利要求中任一项所述的方向阀，其中，在所述第一端侧（4）设有同心的管式隆起（36），在该管式隆起中或上构造了所述用于控制压力剂的分接部（18）。

11.如权利要求10所述的方向阀，其中，在所述管式隆起（46）上构造了外部的倒棱（38）。