CN108533802A - 一种船用大流量高压单向阀 - Google Patents

Abstract

一种船用大流量高压单向阀，包括阀座、与阀座的内腔的出口端相配合的弹簧座、位于内腔中的阀芯和弹簧，阀芯包括同轴布置的导向杆和锥台阀芯，锥台阀芯包括依次同轴连接的阀芯头部、密封段、柱形导流段、倒锥台形导流段，阀芯头部为锥形结构，其母线与密封段的顶面形成的夹角小于等于5°，密封段为圆锥台结构，其外侧面轮廓与内腔的进口端设置的密封锥面密封配合，倒锥台形导流段的小直径端与导向杆的一端固定连接，导向杆的另一端的外壁与弹簧座内部开设的导向通道的内壁插入配合，弹簧的两端分别套设在导向杆、弹簧座的外部。该设计不仅有效降低了流动介质的能量损耗，而且在较小的外形尺寸下有较大的通流能力。

Description

一种船用大流量高压单向阀

技术领域

本发明属于液压阀件技术领域，具体涉及一种船用大流量高压单向阀。

背景技术

随着船舶大型化成为趋势，船舶整体液压系统越来越复杂，单向阀作为一种方向控制阀，通常安置在液压泵的出油口和液压系统不同油路之间，用于阻止油液倒流损害液压泵以及防止系统油路互相干扰，要求具有通流能力大、开启压力小、流动损失小、反向密封可靠、动作灵敏等特点。

现有的高压单向阀主要采用钢球式和锥阀式设计，单钢球式单向阀采用浮动的钢球与阀座形成密封，由于没有导向，密封性较差，工作中易产生振动和噪声，且钢球球面加工工艺困难，主要用在小通径单向阀中；锥阀式单向阀采用锥面导向阀芯，运动较平稳，阀芯锥面与阀座采用线接触型式，密封性能好，但该类阀件内部流道不规则，流动介质经过锥阀时能量损耗高、噪声大、效率低，且使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的流动介质能量损耗高、效率低的问题，提供一种能够有效降低流动介质的能量损耗的船用大流量高压单向阀。

为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：

一种船用大流量高压单向阀，包括阀座、与阀座的内腔的出口端相配合的弹簧座、位于内腔中的阀芯和弹簧，所述阀芯包括同轴布置的导向杆和锥台阀芯，所述导向杆的一端与锥台阀芯固定连接，导向杆的另一端的外壁与弹簧座内部开设的导向通道的内壁插入配合，所述弹簧的两端分别套设在导向杆、弹簧座的外部；

所述锥台阀芯包括依次同轴连接的阀芯头部、密封段、柱形导流段、倒锥台形导流段，所述阀芯头部为锥形结构，其母线与密封段的顶面形成的夹角小于等于5°，所述密封段为圆锥台结构，其外侧面轮廓与内腔的进口端设置的密封锥面密封配合，所述倒锥台形导流段的小直径端与导向杆固定连接。

所述外侧面轮廓为弧形结构，其与密封锥面之间满足以下关系：

当密封锥面与阀座的中心线形成的夹角为30°时，外侧面轮廓的曲率半径为阀件通径的0.6倍，外侧面轮廓的长度不低于阀件通径的0.15倍。

所述柱形导流段的高度为2～5mm，所述倒锥台形导流段的母线与其大直径端面的夹角为10～15°，所述密封锥面与阀座的中心线形成的夹角为25～35°。

所述进口端还设置有与单向阀外部连通的阀口导流段，所述阀口导流段的长度为5～10mm。

所述导向杆包括同轴连接的弹簧导向杆、阀芯导向杆，所述弹簧导向杆的两端分别与倒锥台形导流段的小直径端、阀芯导向杆的一端固定连接，阀芯导向杆的另一端与导向通道插入配合，且弹簧导向杆的直径小于倒锥台形导流段的小直径端直径，弹簧导向杆的直径大于阀芯导向杆的直径；

所述弹簧座包括同轴连接的底座、导向柱，所述底座的外壁与出口端的内壁插入配合，所述导向通道位于导向柱的内部，所述弹簧的一端套设在弹簧导向杆的外部并与倒锥台形导流段的小直径端相抵接，弹簧的另一端套设在导向柱的外部并与底座相抵接。

所述底座上远离导向柱的一端绕其外周圈设置有环形台阶，所述环形台阶与出口端形成一号密封沟槽，所述阀座的入口处设置有环绕进口端的二号密封沟槽。

所述环形台阶的宽度小于等于一号密封沟槽的宽度的四分之一。

所述阀座的外部轮廓是由两组结构一致的弧线组对称连接而成的环形结构，所述弧线组包括依次连接的一号凹状弧线、一号凸状弧线、二号凹状弧线、二号凸状弧线、三号凹状弧线、三号凸状弧线，所述一号凹状弧线的曲率半径为20～22mm，所述一号凸状弧线、三号凸状弧线的曲率半径均为10～12mm，所述二号凹状弧线、三号凹状弧线的曲率半径均为7.5～8.5mm，所述二号凸状弧线的曲率半径为24～28mm。

所述一号凹状弧线、一号凸状弧线、二号凹状弧线、二号凸状弧线、三号凹状弧线、三号凸状弧线之间均采用光滑过渡。

所述底座的底面上周向均匀开设有至少三个腰型通孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种船用大流量高压单向阀中锥台阀芯包括依次同轴连接的阀芯头部、密封段、柱形导流段、倒锥台形导流段，且阀芯头部为锥形结构，其母线与密封段的顶面形成的夹角小于等于5°，该设计通过在阀芯的顶端采用小夹角锥形结构，而中段采用柱状结构，保证了流动介质在由侧面流经锥台阀芯的整个过程中流场的平稳性，显著降低了流动介质的能量损耗，提高了流动效率。因此，本发明有效降低了流动介质的能量损耗。

2、本发明一种船用大流量高压单向阀中密封段的外侧面轮廓为弧形结构，其与密封锥面之间满足：当密封锥面与阀座的中心线形成的夹角为30°时，外侧面轮廓的曲率半径为阀件通径的0.6倍，外侧面轮廓的长度不低于阀件通径的0.15倍，其将锥台阀芯的密封段设计成弧面结构，且通过外侧面轮廓的曲率半径、长度与阀座的锥面角度的特定匹配，保证了在材料许用应力的范围内阀件能够获得最恰当的密封力。因此，本发明具有良好的密封性能。

3、本发明一种船用大流量高压单向阀中阀座的外部轮廓由两组结构一致的弧线组共12段弧线凹凸相间的围合而成，且对每段弧线的曲率半径进行了优化设计，使得阀件在满足强度和刚度的前提下最大限度的实现阀座的轻量化。因此，本发明实现了阀座的轻量化。

4、本发明一种船用大流量高压单向阀中底座上远离导向柱的一端绕其外周圈设置有环形台阶，且环形台阶与出口端形成一号密封沟槽，该设计通过在出口处采用开放式密封槽，不仅使得阀件的尺寸能够尽可能的小，有利于降低阀件的重量，而且易于密封件的标准化，提高了其互换性。因此，本发明不仅使得阀件在较小的外形尺寸下具有较大的流通能力，而且提高了密封件的互换性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中阀芯的结构示意图。

图3为图1中阀座的外形轮廓示意图。

图4为图1中底座的仰视图。

图中：阀座1、内腔11、进口端111、出口端112、密封锥面113、阀口导流段114、一号密封沟槽12、二号密封沟槽13、弧线组14、一号凹状弧线141、一号凸状弧线142、二号凹状弧线143、二号凸状弧线144、三号凹状弧线145、三号凸状弧线146、弹簧座2、导向通道21、底座22、环形台阶221、导向柱23、腰型通孔24、阀芯3、导向杆31、弹簧导向杆311、阀芯导向杆312、锥形阀芯32、阀芯头部321、密封段322、柱形导流段323、倒锥台形导流段324、外侧面轮廓325、弹簧4、阀芯头部的母线与密封段的顶面形成的夹角a。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

参见图1至图4，一种船用大流量高压单向阀，包括阀座1、与阀座1的内腔11的出口端112相配合的弹簧座2、位于内腔11中的阀芯3和弹簧4，所述阀芯3包括同轴布置的导向杆31和锥台阀芯32，所述导向杆31的一端与锥台阀芯32固定连接，导向杆31的另一端的外壁与弹簧座2内部开设的导向通道21的内壁插入配合，所述弹簧4的两端分别套设在导向杆31、弹簧座2的外部；

所述锥台阀芯32包括依次同轴连接的阀芯头部321、密封段322、柱形导流段323、倒锥台形导流段324，所述阀芯头部321为锥形结构，其母线与密封段322的顶面形成的夹角a小于等于5°，所述密封段322为圆锥台结构，其外侧面轮廓325与内腔11的进口端111设置的密封锥面113密封配合，所述倒锥台形导流段324的小直径端与导向杆31固定连接。

所述外侧面轮廓325为弧形结构，其与密封锥面113之间满足以下关系：

当密封锥面113与阀座1的中心线形成的夹角为30°时，外侧面轮廓325的曲率半径为阀件通径的0.6倍，外侧面轮廓325的长度不低于阀件通径的0.15倍。

所述柱形导流段323的高度为2～5mm，所述倒锥台形导流段324的母线与其大直径端面形成的夹角为10～15°，所述密封锥面113与阀座1的中心线形成的夹角为25～35°。

所述进口端111还设置有与单向阀外部连通的阀口导流段114，所述阀口导流段114的长度为5～10mm。

所述导向杆31包括同轴连接的弹簧导向杆311、阀芯导向杆312，所述弹簧导向杆311的两端分别与倒锥台形导流段324的小直径端、阀芯导向杆312的一端固定连接，阀芯导向杆312的另一端与导向通道21插入配合，且弹簧导向杆311的直径小于倒锥台形导流段324的小直径端直径，弹簧导向杆311的直径大于阀芯导向杆312的直径；

所述弹簧座2包括同轴连接的底座22、导向柱23，所述底座22的外壁与出口端112的内壁插入配合，所述导向通道21位于导向柱23的内部，所述弹簧4的一端套设在弹簧导向杆311的外部并与倒锥台形导流段324的小直径端相抵接，弹簧4的另一端套设在导向柱23的外部并与底座22相抵接。

所述底座22上远离导向柱23的一端绕其外周圈设置有环形台阶221，所述环形台阶221与出口端112形成一号密封沟槽12，所述阀座1的入口处设置有环绕进口端111的二号密封沟槽13。

所述环形台阶221的宽度小于等于一号密封沟槽12的宽度的四分之一。

所述阀座1的外部轮廓是由两组结构一致的弧线组14对称连接而成的环形结构，所述弧线组14包括依次连接的一号凹状弧线141、一号凸状弧线142、二号凹状弧线143、二号凸状弧线144、三号凹状弧线145、三号凸状弧线146，所述一号凹状弧线141的曲率半径为20～22mm，所述一号凸状弧线142、三号凸状弧线146的曲率半径均为10～12mm，所述二号凹状弧线143、三号凹状弧线145的曲率半径均为7.5～8.5mm，所述二号凸状弧线144的曲率半径为24～28mm。

所述一号凹状弧线141、一号凸状弧线142、二号凹状弧线143、二号凸状弧线144、三号凹状弧线145、三号凸状弧线146之间均采用光滑过渡。

所述底座22的底面上周向均匀开设有至少三个腰型通孔24。

本发明的原理说明如下：

本发明提供了一种结构简单、动作灵敏平稳、工作可靠的船用大流量高压单向阀，其通过阀芯、阀座结构及尺寸的相关设计，使得阀件的通流损失小，且在较小的外形尺寸下有较大的通流能力。

密封锥面113：为提高阀芯3与阀座1接触的反向密封效果，本发明将密封锥面113与阀座1的中心线形成的夹角设定为25～35°。

阀口导流段114：为调整阀件入口处流动介质的流动状态以减少流动损失，本发明在阀口处设计了长度为5～10mm的导流段。

一号密封沟槽12：若一号密封沟槽12采用与二号密封沟槽13相同的独立式结构，则阀座1在横向上需要采用更大的尺寸才能容纳密封沟槽，这样阀件的重量会较大。对此，本发明将其采用开放式结构，在最小的阀体尺寸下可布置与出口统一的密封圈，既保证了阀件的尺寸重量，又易于密封件的标准化，提高互换性。同时，为保证密封效果，将环形台阶221的宽度控制在小于等于一号密封沟槽12的宽度的四分之一。

倒锥台形导流段324：为满足阀芯的高强度受力，本发明将倒锥台形导流段324的母线与其大直径端面形成的夹角控制在10～15°。

腰型通孔24：在保证阀件结构强度的前提下，为最大限度的增加通流面积并获得较小的流动损失，本发明在底座22的底面上周向均匀设置至少三个腰型通孔24。

实施例1：

参见图1至图4，一种船用大流量高压单向阀，包括阀座1、弹簧座2、位于阀座1的内腔11中的阀芯3和弹簧4，所述阀座1的外部轮廓是由两组结构一致的弧线组14对称连接而成的环形结构，所述弧线组14包括依次连接的一号凹状弧线141、一号凸状弧线142、二号凹状弧线143、二号凸状弧线144、三号凹状弧线145、三号凸状弧线146，所述一号凹状弧线141的曲率半径为20～22mm，所述一号凸状弧线142、三号凸状弧线146的曲率半径均为10～12mm，所述二号凹状弧线143、三号凹状弧线145的曲率半径均为7.5～8.5mm，所述二号凸状弧线144的曲率半径为24～28mm，且所述一号凹状弧线141、一号凸状弧线142、二号凹状弧线143、二号凸状弧线144、三号凹状弧线145、三号凸状弧线146之间均采用光滑过渡，所述阀座1的入口处设置有环绕内腔11的进口端111的二号密封沟槽13，所述进口端111依次设置有与单向阀外部连通的阀口导流段114、密封锥面113，所述密封锥面113与阀座1的中心线形成的夹角为30°，所述阀口导流段114的长度为5～10mm，所述弹簧座2包括同轴连接的底座22、导向柱23，所述底座22的底面上周向均匀开设有至少三个腰型通孔24，底座22的外壁与内腔11的出口端112的内壁插入配合，所述导向柱23的内部设置有导向通道21，所述底座22上远离导向柱23的一端绕其外周圈设置有环形台阶221，所述环形台阶221与出口端112形成一号密封沟槽12，所述一号密封沟槽12的宽度大于等于环形台阶221的宽度的四倍，所述阀芯3包括同轴布置的导向杆31和锥形阀芯32，所述导向杆31包括同轴连接的弹簧导向杆311、阀芯导向杆312，所述锥台阀芯32包括依次同轴连接的阀芯头部321、密封段322、柱形导流段323、倒锥台形导流段324，所述阀芯头部321为锥形结构，其母线与密封段322的顶面形成的夹角a小于等于5°，所述密封段322为圆锥台结构，其外侧面轮廓325与密封锥面113密封配合，且外侧面轮廓325为弧形结构，其与密封锥面113之间满足以下关系：当密封锥面113与阀座1的中心线形成的夹角为30°时，外侧面轮廓325的曲率半径为阀件通径的0.6倍，外侧面轮廓325的长度不低于阀件通径的0.15倍，所述柱形导流段323的高度为2～5mm，所述倒锥台形导流段324的母线与其大直径端面形成的夹角为10～15°，倒锥台形导流段324的小直径端与弹簧导向杆311的一端固定连接，弹簧导向杆311的另一端与阀芯导向杆312的一端固定连接，阀芯导向杆312的另一端的外壁与导向通道21的内壁插入配合，且弹簧导向杆311的直径小于倒锥台形导流段324的小直径端直径，弹簧导向杆311的直径大于阀芯导向杆312的直径，所述弹簧4的一端套设在弹簧导向杆311的外部并与倒锥台形导流段324的小直径端相抵接，弹簧4的另一端套设在导向柱23的外部并与底座22相抵接。

Claims (10)

1.一种船用大流量高压单向阀，包括阀座（1）、与阀座（1）的内腔（11）的出口端（112）相配合的弹簧座（2）、位于内腔（11）中的阀芯（3）和弹簧（4），所述阀芯（3）包括同轴布置的导向杆（31）和锥台阀芯（32），所述导向杆（31）的一端与锥台阀芯（32）固定连接，导向杆（31）的另一端的外壁与弹簧座（2）内部开设的导向通道（21）的内壁插入配合，所述弹簧（4）的两端分别套设在导向杆（31）、弹簧座（2）的外部，其特征在于：

所述锥台阀芯（32）包括依次同轴连接的阀芯头部（321）、密封段（322）、柱形导流段（323）、倒锥台形导流段（324），所述阀芯头部（321）为锥形结构，其母线与密封段（322）的顶面形成的夹角（a）小于等于5°，所述密封段（322）为圆锥台结构，其外侧面轮廓（325）与内腔（11）的进口端（111）设置的密封锥面（113）密封配合，所述倒锥台形导流段（324）的小直径端与导向杆（31）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：

所述外侧面轮廓（325）为弧形结构，其与密封锥面（113）之间满足以下关系：

当密封锥面（113）与阀座（1）的中心线形成的夹角为30°时，外侧面轮廓（325）的曲率半径为阀件通径的0.6倍，外侧面轮廓（325）的长度不低于阀件通径的0.15倍。

3.根据权利要求1或2所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述柱形导流段（323）的高度为2～5mm，所述倒锥台形导流段（324）的母线与其大直径端面形成的夹角为10～15°，所述密封锥面（113）与阀座（1）的中心线形成的夹角为25～35°。

4.根据权利要求1或2所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述进口端（111）还设置有与单向阀外部连通的阀口导流段（114），所述阀口导流段（114）的长度为5～10mm。

5.根据权利要求1或2所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：

所述导向杆（31）包括同轴连接的弹簧导向杆（311）、阀芯导向杆（312），所述弹簧导向杆（311）的两端分别与倒锥台形导流段（324）的小直径端、阀芯导向杆（312）的一端固定连接，阀芯导向杆（312）的另一端与导向通道（21）插入配合，且弹簧导向杆（311）的直径小于倒锥台形导流段（324）的小直径端直径，弹簧导向杆（311）的直径大于阀芯导向杆（312）的直径；

所述弹簧座（2）包括同轴连接的底座（22）、导向柱（23），所述底座（22）的外壁与出口端（112）的内壁插入配合，所述导向通道（21）位于导向柱（23）的内部，所述弹簧（4）的一端套设在弹簧导向杆（311）的外部并与倒锥台形导流段（324）的小直径端相抵接，弹簧（4）的另一端套设在导向柱（23）的外部并与底座（22）相抵接。

6.根据权利要求5所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述底座（22）上远离导向柱（23）的一端绕其外周圈设置有环形台阶（221），所述环形台阶（221）与出口端（112）形成一号密封沟槽（12），所述阀座（1）的入口处设置有环绕进口端（111）的二号密封沟槽（13）。

7.根据权利要求6所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述环形台阶（221）的宽度小于等于一号密封沟槽（12）的宽度的四分之一。

8.根据权利要求1或2所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述阀座（1）的外部轮廓是由两组结构一致的弧线组（14）对称连接而成的环形结构，所述弧线组（14）包括依次连接的一号凹状弧线（141）、一号凸状弧线（142）、二号凹状弧线（143）、二号凸状弧线（144）、三号凹状弧线（145）、三号凸状弧线（146），所述一号凹状弧线（141）的曲率半径为20～22mm，所述一号凸状弧线（142）、三号凸状弧线（146）的曲率半径均为10～12mm，所述二号凹状弧线（143）、三号凹状弧线（145）的曲率半径均为7.5～8.5mm，所述二号凸状弧线（144）的曲率半径为24～28mm。

9.根据权利要求8所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述一号凹状弧线（141）、一号凸状弧线（142）、二号凹状弧线（143）、二号凸状弧线（144）、三号凹状弧线（145）、三号凸状弧线（146）之间均采用光滑过渡。

10.根据权利要求5所述的一种船用大流量高压单向阀，其特征在于：所述底座（22）的底面上周向均匀开设有至少三个腰型通孔（25）。