CN107917259A - 压力阀 - Google Patents

Abstract

一种包括阀壳体的泄压阀，在阀壳体中容纳双侧可操作的圆柱形泄压阀芯，所述泄压阀芯能够在阀壳体中沿着所述圆柱形孔的纵向轴线滑动。泄压阀芯能够通过作用在泄压阀芯的致动侧上的第一力移动到第一位置，并且能够通过作用在泄压阀芯的密封侧上的压力移动到第二位置。在泄压阀芯的密封侧上定位有双重密封的转动对称提升阀，所述提升阀具有转动轴线、第一凸密封表面和第二凸密封表面。背离泄压阀芯的第一密封表面被设置用于密封外部阀座。面向阀芯中的台阶孔的所述第二密封表面被提供以用于密封台阶孔的较小直径。提升阀和提升阀的转动轴线能够相对于压力阀壳体中的圆柱形孔的纵向轴线倾斜。

Description

压力阀

技术领域

本发明涉及根据权利要求1所述的前序部分的泄压阀，包括阀壳体，在阀壳体中容纳双侧圆柱形阀芯，双侧圆柱形阀芯在阀壳体中沿着纵向孔的纵向轴线滑动并且可以在两侧被加压/推压。

背景技术

这种压力阀是本领域已知的。其示例在图1中示出。这种类型的泄压阀用于液压或气动系统中，例如限制各个回路的特定分支或管线中的压力。为了这样做，泄压阀具有壳体，在该壳体中，阀芯或活塞可以在作用在阀芯上的压力和/或弹簧的作用下在两个极限位置之间移动。在这些位置的每一个中，阀芯在压力下打开或关闭用于流体的特定通路。为了关闭用于流体的这种通路，阀芯的密封表面与对应的密封表面紧密地密封接触，对应的密封表面即为流体导管的阀座或液压系统的其他部件，例如外壳。很明显，相应的密封表面必须仔细匹配，必须以高精度对准，以使泄压阀正常工作。密封表面的任何未对准或不匹配都可能导致泄压阀或泄压阀所分配到的回路的压力损失、泄漏和/或其他故障。

上述现有技术的解决方案具有如下缺点，即阀嘴部和阀嘴部密封在其上的阀座必须非常精确对准，以防止故障。特别地，例如由于阀壳体的安装位置的制造公差，如果密封构件不能彼此适当地定位，则阀芯的未对准将导致在阀座处的泄漏。这在阀部件的制造中需要非常小的公差，特别是阀芯和阀座上的密封表面彼此之间的位置公差、平行度公差和同心度公差。此外，这需要安装位置的非常精确的制造公差和阀壳体在安装空腔上的对准，例如，液压或气动单元的壳体。当然，在制造过程中，这不仅对于阀本身而且对于使用这种阀的液压或气动单元来说都导致相当高的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种上述类型的泄压阀，泄压阀的设计简单且泄压阀能够补偿制造公差。另一个目的是提供一种与相关阀座可靠地起作用和密封的阀，同时对密封部件要求较不严格的制造公差。

为此，根据本发明，上述类型的泄压阀包括位于泄压阀芯的密封侧的双重密封提升阀，该密封侧是泄压阀的在安装泄压阀的液压或气动单元的安装空腔中面向外部阀座的一侧。为此，提升阀具有相对于转动轴线的转动对称设计，并且在其端部处具有第一凸密封表面和第二凸密封表面。第一密封表面背离泄压阀芯并且被设置用于与位于例如在安装空腔中的压力管线的开口处或端口处的外部阀座密封。第二密封表面面向位于泄压阀芯的密封侧的台阶孔，并被设计成密封台阶孔的较小直径。台阶孔与泄压阀芯和泄压阀壳体的纵向轴线是同轴的。因此，由于两个凸密封表面及其圆形抵接，提升阀的转动轴线可相对于压力阀壳体和泄压阀芯的纵向孔/纵向轴线倾斜/枢转。因此，在泄压阀壳体相对于外部阀座的轴线的未对准组装的情况下，提升阀及其转动轴线可以倾斜，而两个凸密封表面保持与它们各自的密封轮廓接触，密封轮廓例如为泄压阀芯中的台阶孔的突出边缘。

在本发明的优选实施例中，提升阀具有总体台阶形设计，其中提升阀的较小直径配合在台阶孔的较大直径中并密封台阶孔的较小直径。因此，提升阀的较大直径突出到泄压阀芯中的台阶孔的外侧，提升阀的较小直径延伸到阀芯嘴部的与其形成间隙的较大直径区域中，以允许提升阀的倾斜。优选地，例如，通过波形卡环，利用泄压阀芯的台阶孔的较大直径，提升阀被夹持在其较小直径的区域中。波纹或波形卡环可以坐接在泄压阀芯的台阶孔的内壁中的靠近台阶孔的嘴部的槽中，优选地延伸到提升阀中的相应的槽中，例如在提升阀的较小直径区域中。根据本发明，提升阀专门地连接到泄压阀芯的台阶孔使得仅允许提升阀倾斜。由于安装条件要求必须至少有一个力来按压泄压阀芯，并且同时将提升阀抵靠在安装空腔内的外部阀座，以实现泄压功能，无需将提升阀进一步固定至阀芯。此外，将提升阀物理固定到泄压阀芯将阻碍提升阀的倾斜能力，并且将对本发明产生不利影响。

根据本发明，具有提升阀的进入台阶孔的较大内直径中的较小外直径的区域小于内直径。这结合了卡环的优选波状部，允许提升阀相对于泄压阀芯的纵向轴线的倾斜。该倾斜提供了对于泄压阀芯与阀壳体的纵向轴线相对于安装空腔中的压力管线的阀座的轴线的未对准的补偿，本发明的泄压阀附接到安装空腔。由于提升阀的两个密封表面都是凸形状的，所以提升阀相对于阀座在压力管线上的精确定向以及同时相对于泄压阀的纵向轴线的精确定向是以自定位/定向方式获得的。由于提升阀上的密封表面的凸形状，同时保证了在安装腔中第一密封表面的与阀座的全圆形抵接和在泄压阀芯中第二密封表面与台阶孔的较小开口的全圆形抵接。

优选地，通过为提升阀上的两个凸表面提供不一致的中心点或不一致的转动点来实现全圆形抵接。如果两个密封表面将具有一致的中心点，则阀壳体相对于阀座的未对准可能仅引起提升阀的平移位移，而不是本发明的同时倾斜运动，以补偿未对准。这种未对准不能仅用转动运动补偿。此外，提升阀的唯一平移位移将导致提升阀至少部分地失去与阀座或纵向孔的密封接触。

提升阀相对于泄压阀芯的纵向轴线和相对于安装空腔中的外部阀座的最终位置和最终定向通过与泄压阀芯和阀座的纵向轴线的标称规格的偏差确定。据此，至少本领域技术人员认为泄压阀的具有连接到泄压阀芯的双侧凸提升阀的发明装置允许在泄压阀本身的制造中具有更大的公差，以及用于安装空腔中的阀座的更大的公差。本发明的泄压阀也可以安装在具有阀座偏差的安装空腔中，阀座偏差对已知的现有技术的泄压阀来说太大了。最后，本发明不仅提供了泄压阀本身的较低的制造成本，还提供了可以使用本发明的泄压阀的安装空腔的较低的制造成本。

倾斜泄压阀的提升阀的能力允许减少相对于液压或气动单元处的泄压阀壳体的定位和对准的公差要求。因此，不仅可以补偿角度偏差，还可以补偿阀座轴线和阀的纵向轴线的平行度和/或同心度的偏差。当提升阀倾斜时，提升阀的转动轴线相对于两个轴线，即泄压阀的纵向轴线、泄压阀壳体中的圆柱形孔的轴线以及由阀座规定的轴线呈现不同于180°的角度，泄压阀座接在阀座上，以实现其泄压或检查功能。因此，根据本发明，泄压阀的泄压功能相对于常见的泄压阀保持不变。

在本发明的泄压阀的另一个实施例中，提升阀可以设计成缸或管的整体形状，而两个管端部都是凸形状的，例如用作在泄压阀芯的台阶孔上和安装空腔中的阀座上进行座接和密封的接触表面。因此，优选的是，球形表面的两个中心点不重合，即不会在一个点上，因为这可能会阻碍倾斜运动。两个球形表面的一个中心点将仅提供一个转动中心，而不是允许倾斜运动，即同时转动和平移。

在实施本发明时，第一密封表面和第二密封表面的半径可以被选择为不同的。因此，对于本发明构思，两个球形表面中哪一个具有较大的半径是不重要的。

在本发明的另一个实施例中，提升阀还包括沿着提升阀的转动轴线延伸的纵向穿孔，用于将流体引导到位于阀芯中的压力室中。为此，泄压阀芯可以具有中空的设计，例如包括可以容纳先导阀或比例阀的纵向孔。因此，例如，可以实现具有实施的压力限制功能的先导阀。不用说，可以使用本发明的泄压阀来实现包括泄压阀并且具有相关领域技能的技术人员已知的每个阀组合。

如果高于泄压的流体压力作用在提升阀上，则提升阀被与泄压阀芯一起移动远离阀座。在此运动期间，提升阀可以相对于阀座和/或泄压阀芯的纵向轴线改变其定向和/或对准。然而，如果高压再次低于泄压阀的开启压力，则泄压阀关闭，并且由于提升阀的端部区域处的两个凸密封表面，提升阀再次通过倾斜运动自动定位并定向，以确保两个密封轮廓的密封，密封轮廓即为在外部阀座上的密封轮廓和在泄压阀芯上的密封轮廓。优选地，当两个凸密封表面的中心点彼此间隔开时，阀壳体相对于阀座的任何未对准将导致偏心力相对于提升阀的至少一个中心点作用，这将使得提升阀倾斜到实现凸表面的全圆形抵接的位置。

在本发明的一个实施例中，为了将泄压阀芯移动并保持在泄压阀的关闭位置处，阀芯的第一侧上的第一力由阀弹簧产生。该关闭力可以同时确定泄压阀的开启力，即与泄压阀芯的第二侧上的表面尺寸结合限定开启压力值，被限制的压力作用在第二侧上。

泄压阀的大多数实施例包括具有外螺纹的阀壳体，外螺纹例如用于将压力阀拧入液压单元的外壳的安装空腔中。这里，本发明的泄压阀允许用于两个螺纹的较宽范围的公差，两个螺纹即为阀壳体上的螺纹以及安装腔中的螺纹。本发明的泄压阀还允许比现有技术中已知的泄压阀允许的位置公差范围的更大的位置公差范围。因为根据本发明的可倾斜提升阀提供了对这些制造公差的补偿，所以这同样适用于平行度公差和同心度公差。

附图说明

在下文中，参考附图更详细地描述本发明的示例性实施例，附图不限制本发明构思的范围。在本发明的范围内，所公开和示出的实施例的所有特征可以以任何期望的组合彼此组合。其中：

图1是根据现有技术的通过压力阀的纵截面；

图2是在第一实施例中通过根据本发明的泄压阀的纵截面；

图3是在第二实施例中通过根据本发明的泄压阀的纵截面。

具体实施方式

图1示出通过根据现有技术的泄压阀1的纵截面。阀壳体2是具有纵向轴线4的常规圆柱形形状。阀芯3可在壳体2的圆柱形孔5中的两个位置之间滑动。在图1所示的第一位置处，泄压阀芯3的前端部或嘴部18例如与液压系统的安装空腔12中的压力管线20的阀座11直接密封接触。在泄压阀弹簧14的作用下设置密封接触，泄压阀弹簧14作用在泄压阀芯3的致动侧6上，并与孔5的底部表面19抵接，从而朝向阀座11推压泄压阀芯3。在泄压阀芯3的该第一闭合位置处，压力管线20与流体通道50之间的流体流动被防止，只要压力管线20中的压力低于抵抗阀弹簧14的关闭力作用的开启压力。一旦压力管线20中的压力水平超过泄压阀芯3的密封侧7处的开启压力水平，则泄压阀芯3抵抗阀弹簧14的力而移动到阀壳体2中。因此，泄压阀芯3的密封表面31与阀座11失去接触，压力管线20和流体通道50之间的流体连接就可以进行，即泄压阀被打开。

如图1所示，泄压阀芯3的纵向轴线4相对于阀座11的轴线24的对准误差将导致阀座11和密封表面31之间的间隙；例如在图1的平面中向下的轻微运动将在阀座11的上部区域中产生这样的间隙。另外，泄压阀芯5的纵向轴线4相对于阀座轴线24的平行度误差将在泄压阀芯3上的密封表面31和阀座11上的密封轮廓17之间产生间隙。如果泄压阀芯3上的密封表面31与阀座11上的密封轮廓17之间的间隙产生，则流体(限定为流体泄漏)从压力管线20流向流体通道50，并且通常必须更换压力管线20以便于液压或气动单元的正常功能。如果阀座11不能被密封面31正确密封，则压力管线20中的流体压力也低于流体压力的期望值，这可能导致液压或气动单元的故障或功能不正常。

如图2和图3所示的根据本发明的泄压阀1避免了上述流体泄漏。在下面的附图中，将保留表示相似结构特征的所有附图标记以获得更好的可读性。

在图2中，在纵截面中示出了根据本发明的压力阀1的第一示例性实施例的横截面。图1所示的压力阀1和本发明的压力阀1之间的主要区别在于阀前部的结构，其中提升阀30设置在泄压阀芯3的在泄压阀芯3处的密封侧7上的台阶孔8中。因此，泄压阀芯3不直接抵靠在阀座11上，因为提升阀30与密封表面31抵接阀座11的密封轮廓17。在该实施例中，阀芯30为在两端侧上示出凸密封表面31和32的圆柱形设计。根据图2的密封表面31和32示出球形轮廓，然而，密封表面31和32可以是任何凸形轮廓。在提升阀30的槽35中在提升阀30的侧向区域中的两个密封表面31和32之间，提供了一个用于将提升阀30连接到泄压阀芯3的波形卡环9。为此，在泄压阀芯3的台阶孔8中设置另一个槽10，波形卡环9接合在槽10中以将提升阀30连接到泄压阀芯3。代替波形卡环9，只要提升阀30能够倾斜，将提升阀30连接到泄压阀芯3的任何其他方式被本发明的范围所覆盖。因此，例如，可以使用O形环等来代替波浪形卡环9。自然地，本领域技术人员将会找到将提升阀30连接到泄压阀芯3的多个解决方案。因此，所有这些解决方案都被本发明思想所涵盖。

此外，如图2所示，如果图2示出的三个轴线中的一个未对准，则提升阀30将采用倾斜位置/定向：泄压阀芯3的纵向轴线4、提升阀30的转动轴线和安装空腔12中的阀座11的阀座轴线24。至少对于本领域技术人员显而易见的是，在对准或未对准的任何情况下，提升阀30的转动轴线34将构成阀座轴线24和泄压阀芯3的纵向轴线4之间的连接管线，即因为由于泄压阀芯3或阀座11或其两者的未对准，提升阀30倾斜，所以提升阀30的转动轴线34在任何情况下都与两个轴线交叉。

图3示出了本发明的另一示例性实施例。这里，先导阀整体形成至泄压阀芯3中，以用于将加压流体从压力管线20通过提升阀30中的穿孔33和先导阀芯43引导到泄压阀芯3中的先导压力管线45。由于本领域的技术人员知道先导压力阀的一般工作方式，所以省略其详细说明。然而，在本发明的范围内，即使泄压阀纵向轴线4相对于阀座轴线24未对准，先导阀40也能够正常工作。

优选地，先导阀芯43包括沿着纵向轴线4的穿孔44，加压流体可以利用穿孔44从压力管线20被引导到位于泄压阀芯3的致动侧6的压力室15和/或泄压阀壳体2内侧。借助于压力室15中的加压流体，除了阀弹簧14的弹簧力之外，泄压阀芯3也可以被压靠在阀座11上。通过这种布置和与图2的实施例相比，可以使用较弱的阀弹簧14来产生用于泄压阀1的合适的关闭力。此外，借助于压力，可以实现提升阀在阀座11上更可靠的抵接。

本领域技术人员将容易地认识到，为了获得这种额外的关闭力，需要在设置在泄压阀芯3中的先导阀上的额外的压力。例如在图2中的泄压阀芯3中的仅一个纵向孔就足以将加压流体输送到压力室15。然而，当用这种额外的压力来工作以保持关闭泄压阀时，可以提供泄压阀芯3和泄压阀壳体2中的圆柱形孔5之间的密封，以避免泄漏。

附图标记列表

1 泄压阀

2 阀壳体

3 泄压阀芯

4 纵向轴线

5 圆柱形孔

6 致动侧

7 密封侧

8 台阶孔

9 波形卡环

10 槽

11 阀座

12 安装空腔

13 压力管线

14 阀弹簧

15 压力室

16 螺纹部分

17 密封轮廓

18 嘴部

19 底部表面

20 压力管线

24 阀座轴线

30 提升阀

31 第一密封表面

32 第二密封表面

33 穿孔

34 转动轴线

35 槽

40 先导阀

43 先导阀芯

44 穿孔

45 先导压力管线

46 先导阀弹簧

50 流体通道

Claims (8)

1.一种包括阀壳体(2)的泄压阀(1)，在阀壳体中容纳双侧可操作的圆柱形泄压阀芯(3)，所述泄压阀芯能够在阀壳体(2)中沿着所述圆柱形孔(5)的纵向轴线(4)滑动，其中泄压阀芯(3)能够通过作用在泄压阀芯(3)的致动侧(6)上的第一力移动到第一位置，并且能够通过作用在泄压阀芯(3)的密封侧(7)上的压力移动到第二位置，其中在泄压阀芯(3)的密封侧(7)上定位有双重密封的转动对称提升阀(30)，所述提升阀具有转动轴线(34)、第一凸密封表面(31)和第二凸密封表面(32)，其中背离泄压阀芯(3)的第一密封表面(31)被设置用于密封外部阀座(11)，并且面向阀芯(3)中的台阶孔(8)的所述第二密封表面(32)被设置以用于密封台阶孔(8)的较小直径，其中提升阀(30)和提升阀(30)的转动轴线(34)能够相对于压力阀壳体(2)中的圆柱形孔(5)的纵向轴线(4)倾斜。

2.根据权利要求1所述的泄压阀(1)，其中：

所述提升阀(30)具有圆柱形或台阶形设计。

3.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述提升阀(20)借助于波形卡环(9)夹紧在所述阀芯(3)的所述台阶孔(8)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述第一密封表面(31)和/或所述第二密封表面(32)是具有相同或不同半径的球形表面。

5.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述第一密封表面(31)的曲率大于所述第二密封表面(32)的曲率，反之亦然。

6.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述提升阀(30)包括纵向穿孔(33)以用于将流体引导到在所述阀芯(3)中的压力室(15)中，所述阀芯容纳先导阀(40)或比例阀。

7.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述阀芯(3)的致动侧(6)上的第一力由阀弹簧(14)生成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的泄压阀(1)，其中：

所述阀壳体(2)包括用于将所述泄压阀(1)拧入外壳中的外螺纹(16)。