CN108561360A - 一种溢流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种溢流阀，包括阀体，阀体内的前端设置阀座，阀座中开设有流道；所述阀座的一侧设置有导向筒，导向筒与阀座之间形成导流腔，在导流腔的侧壁上分布有溢流孔；所述的导流腔中活动式设置有阀芯，阀芯后端穿过所述的导向筒并与预紧机构连接，阀芯的前端设置有用于密封所述流道后端的密封体。本发明通过采用介质隔离、外界隔离、整体插装、下凹式阀座等结构，使溢流阀不受介质和外界环境的影响，减少了操作过程对密封性的损伤，避免人为碰撞对结构带来的破坏，极大地提高了溢流阀的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种阀门结构，具体涉及一种溢流阀。
背景技术
在大多数液压系统中，都安装有溢流阀来保证系统的安全性，避免因为异常情况造成液压系统内部压力超过许用安全压力，因此，溢流阀必须具有足够的可靠性，能够长期稳定工作，确保系统安全。
传统的溢流阀内部结构与介质直接接触，长期使用后容易受到介质污染，造成零件锈蚀等问题，影响产品可靠性，并且大多暴露于液压系统外侧，容易受到环境湿度的影响；另外，溢流阀在长期使用后零件锈蚀，也容易受到人为因素的影响，降低了产品可靠性。
发明内容
本发明的目的是提供一种与介质隔离、插装式集成结构、密封性好的溢流阀，用以解决现有溢流阀结构存在的可靠性差的问题。
为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：
一种溢流阀，包括阀体，阀体内的前端设置阀座，阀座中开设有流道；所述阀座的一侧设置有导向筒，导向筒与阀座之间形成导流腔，在导流腔的侧壁上分布有溢流孔；
所述的导流腔中活动式设置有阀芯，阀芯后端穿过所述的导向筒并与预紧机构连接，阀芯的前端设置有用于密封所述流道后端的密封体。
进一步地，所述的阀座的后端面上围绕所述的流道开设有溢出环道，溢出环道与所述流道之间形成密封面，所述的密封体与密封面接触。
进一步地，所述的阀芯的后端为球面端，阀芯与所述的预紧机构之间设置有弹簧托盘，弹簧托盘上开设有与所述球面端配合的凹陷状接触面。
进一步地，所述的接触面的最深处为第一圆弧面，在第一圆弧面的圆周方向上设置有锥面，在锥面的圆周方向上设置有第二圆弧面，第一圆弧面、锥面以及第二圆弧面共同构成所述的接触面。
进一步地，所述的阀芯包括导向柱以及设置在导向柱前端的推盘，推盘上设置有密封台，在密封台的前端面上沿阀芯的轴向开设有嵌入腔，所述的密封体位于嵌入腔中；其中，所述的密封台、嵌入腔轴截面均呈等腰梯形结构，密封台、嵌入腔以及所述的导向柱同轴设置。
进一步地，所述的导向筒的前端面上开设有中心孔，所述的阀芯后端穿过所述的中心孔；所述的导向筒内沿轴向设置有托盘腔，所述的弹簧托盘装配于托盘腔中。
进一步地，所述的预紧机构包括弹簧以及用于向弹簧施加预紧力的、可沿阀体轴向调节位置的调节栓。
进一步地，所述的阀体内后端设置有套筒，所述的套筒的前端面上向沿轴向开设有调节腔，套筒后端面上开设有与所述调节腔连通的锁紧腔，锁紧腔的直径小于调节腔的直径；
所述的调节栓的后段直径小于前段直径，调节栓的前段装配于调节腔中，调节栓的后端穿出所述的锁紧腔，调节栓的后段与所述锁紧腔之间螺纹配合。
进一步地，所述的阀座与阀体之间、导向筒与阀体之间、阀芯与导向筒之间均设置有密封圈。
进一步地，所述的阀体安装在安装体中，所述的安装体具有与阀体外形相适应的装配腔，装配腔的内壁上设置有与所述溢流孔连通的环形腔，安装体上分别开设有介质入口和介质出口，其中介质入口与所述流道的前端连通，介质出口与所述环形腔连通。
进一步地，所述的阀体后端的内壁上分布有卡口。
进一步地，所述的调节栓的后段上设置有锁紧螺母，锁紧螺母位于阀体外部；所述的调节栓的后端加工有外六方。
本发明与现有技术相比具有以下技术特点：
1.本发明通过采用介质隔离、外界隔离、整体插装、下凹式阀座等结构，使溢流阀不受介质和外界环境的影响，减少了操作过程对密封性的损伤，避免人为碰撞对结构带来的破坏，极大地提高了溢流阀的可靠性。
2.本发明可以长期使用在液压系统中，免维护，确保液压系统的运行安全，并且压力可调节。
附图说明
图1为本发明的应用结构示意图；
图2为本发明的轴截面示意图；
图3为阀座的轴截面示意图；
图4为阀芯的轴截面示意图；
图5为弹簧托盘的轴截面示意图；
图6为阀体的轴截面示意图；
图中标号代表：1阀芯，2安装体，3阀体，4阀座，4-1密封面，5弹簧托盘，6导向筒，7弹簧，8调节栓，9套筒，10锁紧螺母，11密封圈，12密封圈，13密封圈，14密封圈，15密封圈，16密封圈，17密封圈，18密封体，19对接口，20溢流孔，21流道，22导流腔，23第二腔体，24中心孔，25托盘腔，26接触面，27第三腔体，28第四腔体，29调节腔，30第一腔体，31推盘，32导向柱，33球面端，34卡口，35密封台，36溢出环道，37卡台，A介质入口，B介质出口，C环形腔。
具体实施方式
如图1和图2所示，本发明公开了一种溢流阀，包括阀体3，阀体3内的前端设置阀座4，阀座4中开设有流道21；所述阀座4的一侧设置有导向筒6，导向筒6与阀座4之间形成导流腔22，在导流腔22的侧壁上分布有溢流孔20；
所述的导流腔22中活动式设置有阀芯1，阀芯1后端穿过所述的导向筒6并与预紧机构连接，阀芯1的前端设置有用于密封所述流道21后端的密封体18。
所述的阀体3为空心结构，两端通透，阀座4可拆卸地固定在阀体3内的前端，在阀体3中可拆卸地设置有导向筒6，导向筒6前端面与阀座4后端面之间的部分即为导流腔22；本发明的工作原理是，通过所述的预紧机构向阀芯1施加预紧力，阀芯1在预紧力的作用下紧贴流道21的后端，与阀座4形成密封。阀体3在应用时，例如安装在液压系统中，液压系统中的介质流入流道21中，作用在密封体18上，当介质对阀芯1的压力大于弹簧7对阀芯1的预紧力时，阀芯1将被推开，介质从阀芯1和流道21之间的间隙流出，进入到导流腔22中，再从溢流孔20中流出阀体3，由此实现介质压力过大时的自动溢流。利用预紧机构调节预紧力的大小，可调整溢流压力。
本方案中，阀芯1上的密封体18采用非金属材质，其余部分采用金属材质；金属材质可保证阀芯1在工作时的稳定性，而非金属材质则能保证对流道21的密封性，也减少了密封时的刚性碰撞，增加了溢流阀的使用寿命。为了便于表述，本方案中阀体3上设置阀座4的一端为前端。
作为上述技术方案的进一步优化：
如图3所示，阀座4的后端面上围绕所述的流道21开设有溢出环道36，溢出环道36与所述流道21之间的阀座4后端面形成密封面4-1，该密封面4-1是一个环形面；所述的密封体18与密封面4-1接触。阀座4的后端面为平面，因此密封面4-1的表面也为平面；在弹力的作用下，密封体18紧贴密封面4-1，以对流道21的后端进行封堵，实现密封。溢出环道36的横截面为圆弧形或倒梯形结构，在溢流时，介质推开阀芯1，从密封体18和密封面4-1之间的间隙进入到溢流环道中，再从溢流环道进入所述的导流腔22中。所述密封面4-1与阀座4的后端面保持同一平面，以便于生产过程中将整个平面研磨至镜面状态，提高密封面4-1粗糙度，使其达到Ra0.2μm。所述的溢出环道36的深度L1不能太大，太大则介质容易快速流出溢出环道36。当介质处于临界压力时，一旦发生压力波动，会引起阀芯1的振动，造成密封面4-1的破坏，降低了溢流阀阀芯1的密封可靠性。溢出环道36的深度L1也不能太小，阀芯1反复动作，非金属密封体18上的压痕逐渐加深，可能造成阀芯1阀座4金属限位，非金属密封比压降低而造成泄漏。
根据大量的试验研究，溢出环道36的深度L1等于阀芯1密封体18的压痕深度加0.2-0.3mm。本发明阀芯1的密封体18(氟塑料)的压痕深度为0.15-0.2mm，因此本发明中L1＝0.35-0.5mm。L2为溢出环道36的宽度，优选地，宽度为阀芯1最大外圆的1.2倍，本发明阀座4流道21宽度L2＝11mm。
为了实现有效密封，本实施例中提出一种阀芯1结构：
如图1所示，所述的预紧机构包括弹簧7以及用于向弹簧7施加预紧力的、可沿阀体3轴向调节位置的调节栓8；通过调整调节栓8的位置，使得弹簧7不同程度地被压缩，由此使得弹簧7作用于阀芯1的预紧力得到改变。具体地，如图2所示，所述的阀体3内后端设置有套筒9，所述的套筒9的前端面上向沿轴向开设有调节腔29，套筒9后端面上开设有与所述调节腔29连通的锁紧腔，锁紧腔的直径小于调节腔29的直径；
所述的调节栓8的后段直径小于前段直径，调节栓8的前段装配于调节腔29中，调节栓8的后端穿出所述的锁紧腔，调节栓8的后段与所述锁紧腔之间螺纹配合。即所述的调节栓8为变径结构，例如前段、后段各占其长度的一半；调节栓8的前端有凸柱，弹簧7的后端套装在凸柱上。由此，在旋动调节栓8后端时，调节栓8将沿直线移动，从而实现对预紧力的调节。
所述的阀芯1的后端为球面端33，阀芯1与所述的预紧机构之间设置有弹簧托盘5，弹簧托盘5上开设有与所述球面端33配合的凹陷状接触面26。在本实施例中，弹簧托盘5的后端与弹簧7前端连接；具体地，弹簧托盘5的后端具有卡台37，弹簧7前端套装在卡台37上。如图4和图5所示，所述的球面端33是指将阀芯1的后端加工为球面状结构，也可以看作是将一个半球体固定在阀芯1的后端而形成的结构；球面端33的直径为3mm。弹簧托盘5上的接触面26，是下凹于弹簧托盘5表面的结构，阀芯1的球面端33支撑在所述的支撑面上。这种结构使得通过预紧机构调节弹簧7预紧力时，能保持阀芯1的稳定。
更进一步地，如图5所示，所述的接触面26的最深处为第一圆弧面，在第一圆弧面的圆周方向上设置有锥面，在锥面的圆周方向上设置有第二圆弧面，第一圆弧面、锥面以及第二圆弧面共同构成所述的接触面26。本方案中，第一弧面为球面，即从球壳以圆形截切下来的结构；该球面对应的角度范围(即球面上最远的两点与该球面对应的圆心的连线之间的夹角)为30°，球面的半径记为R1；所述的锥面较小的一端连接第一弧面的边缘，锥面较大的一端连接第二弧面边缘；锥面的角度范围是以所述球面的圆心为基准的75°；第二弧面也可看作是取自球壳上的一部分，即在球壳上以同一个圆心进行两次圆形截切而形成的环形结构，第二弧面的半径记为R2，则有R2>R1。在本实施例中，R1为3mm，R2为3.1mm，锥面所对应的锥角为150°。在未调节预紧力的情况下，阀芯1的球面端33与所述的第一弧面全接触，以传递预紧力，其他部分与球面端33之间有间隙。这样在旋转调节栓8时，弹簧7带动弹簧托盘5旋转，采用上述的接触面26结构可保证在弹簧7座旋转时阀芯1保持不动；同时当弹簧7发生弯曲、弹簧托盘5偏斜时，又能提供侧面的支撑。
弹簧托盘5的接触面26在弹簧7力作用下压阀芯1的球面端33，当溢流阀工作压力需要调整时，旋转调节栓8，调节栓8、弹簧托盘5和弹簧7共同旋转，保持相对静止，避免了因为旋转造成高精度弹簧7内部应力的产生而影响溢流阀的工作压力。同时，阀芯1静止地压在阀座4上，避免了旋转引起的密封面4-1损伤，提高操作可靠性。
如图4所示，所述的阀芯1包括导向柱32以及设置在导向柱32前端的推盘31，本实施例中，所述的球面端33即为导向柱32的后端；推盘31上设置有密封台35，在密封台35的前端面上沿阀芯1的轴向开设有嵌入腔，所述的密封体18位于嵌入腔中；其中，所述的密封台35、嵌入腔轴截面均呈等腰梯形结构，密封台35、嵌入腔以及所述的导向柱32同轴设置。本实施例中，所述的密封体18的非金属材质采用采用氟塑料，工艺方法为低温挤压，将氟塑料加工成φ7×5的圆柱块，在4000-8000N的压力下将圆柱块压入所述的嵌入腔中，并保持一段时间以形成所述的密封体18。所述的密封台35对应的角度α为48-58°，在该角度下，阀芯1结构最小，密封体18与金属结合最好。
如图2所示，所述的导向筒6的前端面上开设有中心孔24，所述的阀芯1后端穿过所述的中心孔24；在本实施例中，即所述的导向柱32穿过中心孔24；所述的导向筒6内沿轴向设置有托盘腔25，所述的弹簧托盘5装配于托盘腔25中，可在托盘腔25中移动；导向筒6无后端面，弹簧7前端自导向筒6后端穿入导向筒6中。
在上述的技术方案中，所述的流道21、密封台35、密封体18、导向柱32、弹簧托盘5、弹簧7、调节栓8均同轴设置。
图6展示出了阀体3的结构示意图。在阀体3内部，沿轴向依次设置有第一腔体30、第二腔体23、第三腔体27和第四腔体28，其中第二腔体23、第三腔体27、第四腔体28直径依次增大，第一腔体30直径大于第二腔体23直径。其中，所述的阀座4通过螺纹装配在第一腔体30中，其后端伸入第二腔体23；导向筒6通过螺纹装配在第三腔体27中，其前端伸入到第二腔体23；套筒9的前端通过螺纹装配在第三腔体27后端，其余部分位于第四腔体28中。所述的阀体3后端的(第四腔体28)内壁上沿圆周方向分布有卡口34，便于阀体3的拆装。所述的调节栓8的后段上设置有锁紧螺母10，锁紧螺母10位于阀体3外部，起到防松的作用；所述的调节栓8的后端加工有外六方，以方便通过工具来旋转调节栓8。
本方案中设置了多处密封圈结构。如图1所示，阀座4与阀体3之间设置密封圈11，阀座4后端与阀体3内壁之间设置密封圈12，密封圈11和密封圈12实现内漏密封；导向筒6前端和阀体3内壁之间设置密封圈13，阀芯1与中心孔24之间设置密封圈15；实现了介质与溢流阀弹性元件的接触密封，从而避免了溢流阀的弹性元件与受到介质的污染。另外，在调节栓8与调节腔29之间设置密封圈16，套筒9后端与阀体3内壁之间设置密封圈17，密封圈16、密封圈17实现了溢流阀弹性元件与外界潮湿环境的隔离，避免了长期接触后的锈蚀。
图1展示出了本发明的在液压系统中的应用示例。液压系统中具有用于安装本发明溢流阀的安装体2，该安装体2属于液压系统的一部分，也可以是一个单独的构件；安装体2中具有与阀体3外形相适应的装配腔，所述的阀体3安装在安装体2的装配腔中，装配腔的内壁上设置有与所述溢流孔20连通的环形腔C，安装体2上分别开设有介质入口A和介质出口B，其中介质入口A与所述流道21的前端连通，介质出口B与所述环形腔C连通；在所述的阀座4的前端开设有与介质入口A、流道21连通的对接口19。液压系统的介质从介质入口A流入，在压力过大时推开阀芯1，从介质出口B流出。溢流阀除了锁紧螺母10和调节栓8之外，全部位于安装体2内部，当需要调节溢流阀工作压力时，松开锁紧螺母10，通过外六方旋转调节栓8；调节完成后，拧紧锁紧螺母10，保证溢流阀工作稳定。
Claims (10)
1.一种溢流阀，包括阀体(3)，其特征在于，所述的阀体(3)内的前端设置阀座(4)，阀座(4)中开设有流道(21)；所述阀座(4)的一侧设置有导向筒(6)，导向筒(6)与阀座(4)之间形成导流腔(22)，在导流腔(22)的侧壁上分布有溢流孔(20)；
所述的导流腔(22)中活动式设置有阀芯(1)，阀芯(1)后端穿过所述的导向筒(6)并与预紧机构连接，阀芯(1)的前端设置有用于密封所述流道(21)后端的密封体(18)。
2.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀座(4)的后端面上围绕所述的流道(21)开设有溢出环道(36)，溢出环道(36)与所述流道(21)之间形成密封面(4-1)，所述的密封体(18)与密封面(4-1)接触。
3.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀芯(1)的后端为球面端(33)，阀芯(1)与所述的预紧机构之间设置有弹簧托盘(5)，弹簧托盘(5)上开设有与所述球面端(33)配合的凹陷状接触面(26)。
4.如权利要求3所述的溢流阀，其特征在于，所述的接触面(26)的最深处为第一圆弧面，在第一圆弧面的圆周方向上设置有锥面，在锥面的圆周方向上设置有第二圆弧面，第一圆弧面、锥面以及第二圆弧面共同构成所述的接触面(26)。
5.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀芯(1)包括导向柱(32)以及设置在导向柱(32)前端的推盘(31)，推盘(31)上设置有密封台(35)，在密封台(35)的前端面上沿阀芯(1)的轴向开设有嵌入腔，所述的密封体(18)位于嵌入腔中；其中，所述的密封台(35)、嵌入腔轴截面均呈等腰梯形结构，密封台(35)、嵌入腔以及所述的导向柱(32)同轴设置。
6.如权利要求3所述的溢流阀，其特征在于，所述的导向筒(6)的前端面上开设有中心孔(24)，所述的阀芯(1)后端穿过所述的中心孔(24)；所述的导向筒(6)内沿轴向设置有托盘腔(25)，所述的弹簧托盘(5)装配于托盘腔(25)中。
7.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的预紧机构包括弹簧(7)以及用于向弹簧(7)施加预紧力的、可沿阀体(3)轴向调节位置的调节栓(8)。
8.如权利要求7所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀体(3)内后端设置有套筒(9)，所述的套筒(9)的前端面上向沿轴向开设有调节腔(29)，套筒(9)后端面上开设有与所述调节腔(29)连通的锁紧腔，锁紧腔的直径小于调节腔(29)的直径；
所述的调节栓(8)的后段直径小于前段直径，调节栓(8)的前段装配于调节腔(29)中，调节栓(8)的后端穿出所述的锁紧腔，调节栓(8)的后段与所述锁紧腔之间螺纹配合。
9.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀座(4)与阀体(3)之间、导向筒(6)与阀体(3)之间、阀芯(1)与导向筒(6)之间均设置有密封圈。
10.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述的阀体(3)安装在安装体(2)中，所述的安装体(2)具有与阀体(3)外形相适应的装配腔，装配腔的内壁上设置有与所述溢流孔(20)连通的环形腔(C)，安装体(2)上分别开设有介质入口(A)和介质出口(B)，其中介质入口(A)与所述流道(21)的前端连通，介质出口(B)与所述环形腔(C)连通。
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- 2018-06-04 CN CN201810565131.2A patent/CN108561360A/zh active Pending
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