CN112524113A - 一种液压稳压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种液压稳压阀，主要由阀体、阀芯、定位套、阀盖、控制活塞、弹簧等组成。工作时，液压稳压阀通过阀体下方的螺纹和球头与高压轨管相连，并将高压油引入阀体第一中孔，阀体第一中孔中装有被蝶形弹簧压紧的可滑动的阀芯，阀芯和阀体第一中孔形成较大弹性变形容积。蝶形弹簧上方设有控制活塞、阀盖、调压螺钉等零件，用于压紧蝶形弹簧，和调节预紧力。将蝶形弹簧更换为螺旋弹簧时，本发明也可应用于较低液压系统。本发明通过在高压油道上增加较大弹性可变容积，消耗流量突变导致冲击压力波，辅助电控液压调节系统使系统液压达到更稳定状态。

Description

一种液压稳压阀

技术领域

本发明属于高压共轨燃油系统技术领域，具体涉及一种液压稳压阀。

背景技术

电控共轨燃油系统可以实现对喷油定时、循环喷油量精确控制，是柴油机实现高燃油经济性和低有害物排放的有效手段之一。由于轨压对喷射量有很大影响，故如何稳定轨压问题一直受到业内人士的关注，甚至作为高压共轨燃油系统成熟度的重要指标。传统高压共轨燃油系统主要通过电控比例进油阀与喷油器的吻合来维持轨压稳定，但方式存在响应缓慢，压力波动很难达到较理想的状态。传统的高压共轨燃油主要通过增大共轨管容积减小系统压力波动，当提高共轨容积时共轨制造成本大大增加，但由于其空间弹性可忽略，故不易达到；个别系统增加了电控压力调节阀，但由于电磁阀始终存在最小响应时间有限的问题，实验中个别情况下，此种调节方式压力波动可到20Mpa以上，同时电控调压大也存在寿命较短的问题。故如何进一步经济有效的减小轨压波动范围，有待进一步研究。

发明内容

本发明公开了一种液压稳压阀，主要通过将超高压油引入弹性变形的容积以吸收高压共轨系统中的压力波，进而减小轨压波动范围。

本发明的技术方案如下：

一种液压稳压阀，其包括阀体、阀芯、弹簧机构，密封圈、定位套、阀盖（7）和控制活塞。

所述阀体中间由下至上设有阀体第一中孔、阀体第二中孔、阀体第三中孔，阀体第一中孔与阀体第二中孔之间设有阀体第一凸肩，与阀芯下端面配合，阀体第二中孔与阀体第三中孔间设有阀体第二定位凸肩，外部设有阀体六方，下端有阀体第一螺纹，上端有阀体第二螺纹。

所述阀芯下部设有阀芯导向面，阀芯导向面上设有环槽，上部设有定位凸肩；阀芯导向面插装于阀体的阀体第二中孔内，并与其组成滑动副；定位凸肩与阀体第二定位凸肩配合实现定位。

所述阀盖内部上下贯通，并设有与中心连通的泄油孔，阀盖上部装有控制活塞，中部装有弹簧机构，下部与阀体上部螺纹连接，弹簧机构下端抵在阀芯上端，上端顶住控制活塞。

所述定位套中心设有定位套中孔，上端设有限位凸肩,外部设有定位套第一安装面，凸肩下端面设为定位套第二安装面；定位套通过第一安装面插入安装于阀体第三中孔内，并通过定位套第二安装面贴合于阀体上端面；定位套下端位于阀芯工作行程的上止点，对阀芯进行限位。

优选地，所述阀盖内部从下至上设有阀盖第一螺纹孔、阀盖第二中孔、阀盖第三中孔和阀盖第五螺纹孔；阀盖通过阀盖第一螺纹孔与阀体上部的第二螺纹连接；阀盖第五螺纹孔用于安装调压螺钉或作为所述泄油孔；当阀盖第五螺纹孔用于安装调压螺钉时，阀盖侧面还设置阀盖第六螺纹孔作为所述泄油孔；控制活塞间隙配合于阀盖的第四中孔内。

优选地，所述阀盖第一螺纹孔和阀盖第二中孔之间设阀盖第一凸肩，阀盖第二中孔与阀盖第三中孔之间设阀盖第二凸肩，阀盖外部设有阀盖六方；阀盖通过阀盖第二凸肩与定位套上端面贴合，限制阀盖与阀体之间的安装位置；阀盖第一凸肩与阀体上端面形成密封圈安装空间，该空间内安装橡胶密封圈。

优选地，所述控制活塞上端面与阀盖之间设置有调压垫片。

优选地，在阀盖第三中孔和阀盖第五螺纹孔之间还设阀盖第四中孔，第四中孔与第五螺纹孔之间设阀盖第三定位凸肩；调压垫片设在阀盖第四中孔内，阀盖第三定位凸肩与调压垫片上端面贴合。

优选地，所述控制活塞上部为圆柱体，所述阀盖第五螺纹孔中装有调压螺钉，抵住控制活塞顶部；或者，所述控制活塞上部为圆柱体，在圆柱体中心设通孔，周围设与阀盖顶部的阀盖第五螺纹孔连通的活塞回油通孔，用于引走阀体与阀芯之间间隙的泄漏油。

优选地，所述控制活塞外形为圆柱状，为活塞导向面，活塞导向面中间设有活塞塞环槽，活塞下端面中心设有弹簧安装孔，孔底为弹簧定位面，该定位面中心设有圆柱形升程孔。

优选地，所述弹簧机构包括若干蝶形弹簧和弹簧芯轴，蝶形弹簧安装阀芯和控制活塞之间，且套设在弹簧芯轴外。

优选地，所述蝶形弹簧上下端面设有平面状的安装面，即碟簧大端面、碟簧小端面，中部设有碟簧上锥面、碟簧下锥面；蝶形弹簧内外边缘设有圆角即蝶簧圆角；相邻蝶形弹簧对置，即相邻蝶形弹簧的碟簧大端面与相邻蝶形弹簧的碟簧大端面贴合；同时，蝶形弹簧与阀芯上端面和控制活塞内孔底面贴合的为碟簧小端面。

优选地，所述阀芯上端面设有芯轴安装孔，弹簧芯轴一端过盈配合于芯轴安装孔内，另一端部分间隙配合于控制活塞的圆柱形升程孔内。

优选的，在高温场合，橡胶密封圈也可设置为铜或者铝等软金属垫圈；但此时需要保证铜垫圈能被阀体上端面和阀盖第一凸肩压紧。

优选的，在个别不需要频繁调节的场合，可取消调压螺钉，取消阀盖上的第六螺纹孔，将阀盖第五螺纹孔设为泄漏油回油道；同时，在控制活塞上端添加活塞回油通孔，为系统会有提供宏观油道；升程孔设计为通孔，以减小加工成本。

优选的，蝶形弹簧安装时，也可先同向重叠形成弹簧组后再对置安装如图8。蝶形弹簧同向重叠后可提高弹簧组件的刚度，进而增加弹簧的承载能力；

优选的，本发明也可以用于除柴油机燃油系统以外，其他需要精确控制液压波动的场合；

本发明具有如下效果：

1、工作时，液压稳压阀通过阀体下方的螺纹和球头与高压轨管相连，将高压油引入阀体第一中孔，阀体第一中孔中装有被蝶形弹簧压紧的可滑动的阀芯，阀芯和阀体第一中孔形成较大弹性变形容积。蝶形弹簧上方设有控制活塞、阀盖、等零件，用于压紧蝶形弹簧。弹性可变容积，可消耗流量突变导致冲击的压力波，辅助电控液压调节系统使系统液压达到更稳定状态。即当系统中流量增大或者压力增加时，蝶形弹簧压缩量增加，阀芯上行，进而吸收一部分增加的流量，进而减小系统压力增加的幅度；当系统中流量增减小或者压力减小时，蝶形弹簧压缩两减小，阀芯下行，进而释放一部分流量，进而减小系统压力减小的幅度。

2、阀盖上设有调压螺钉，阀盖内装有调压垫片，用以调节阀芯开启压力。调压螺钉方便在需要频繁调节压力的场合，同时可以增加系统压力的调节范围；调压垫片适用于不需要经常调节的场合。

3、阀芯用蝶形弹簧支撑，在有限大范围内，提高了弹簧的刚度，进而使系统能适用于超高压力范围。

4、阀体内设有限位套，当系统压力太高时，阀芯上端面会与限位套下端面贴合限位，防止因为工作压力过高导致的系统破坏。同时通过控制限位套下端面的长度，很容易控制系统的最大允许工作压力。

5、阀体和高压高压轨管同通过螺纹压紧精密加工的球面和锥面密封，增加密封可靠性。阀体和阀盖采用密封圈密封，减小了加工成本，采用软金属密封圈时可以提高系统对温度的承受范围。

6、阀芯导向面和控制活塞到相面设有环槽，环槽有益于贮存燃油，为环槽两边的区域提供润滑油，同时与到相面之间形成密封式密封，减小燃油泄漏。

7、蝶形弹簧边缘设有圆角，可有效防止蝶形弹簧受力时的应力集中。

8、取消调压螺钉时，阀盖上第五螺纹孔作为回油接口，减小了阀径向空间，便于安装。

9、弹簧芯轴与阀芯设为相对独立，并过盈配合安装，减小阀芯昂贵材料的用量，减小材料的加工量。

10、蝶形弹簧上下端面设为平面，在受到压力时，减小了接触接触面的接触应力。

11、蝶形弹簧对置使用，在受到载荷时，相邻两贴合面宏观变形一致，进而减小两贴合面的相对运动，进而减小两个相邻贴合面的磨损。

12、蝶形弹簧组与上下安装面均为小端面贴合，因为在受到到载荷时，小端面变形小，进而使贴合在上限安装面的蝶形弹簧相对于安装面径向位移更小，进而减小磨损。

附图说明

图1是液压稳压阀总成图；

图2是阀体的结构图；

图3是阀芯的结构图；

图4是蝶形弹簧的结构图；

图5是定位套的结构图；

图6是阀盖的结构图；

图7是控制活塞的结构图；

图8是另一种结构的液压稳压阀总成图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例1：

如图1至图7所示的液压稳压阀，由阀体1、阀芯2、蝶形弹簧3、弹簧芯轴4、密封圈5、定位套6、阀盖7、控制活塞8、调压垫片9、调压螺钉10组成。

阀体1下端部设有球头11，中间设有阀体第一中孔12、阀体第二中孔14、阀体第三中孔17，阀体第一中孔12与阀体第二中孔14之间设有阀体第一凸肩110，阀体第二中孔14与阀体第三中孔17间设有阀体第二定位凸肩19，外部设有阀体六方14、阀体第一螺纹13、阀体第二螺纹16。阀体第一螺纹13用于将阀体上的球头11和高压共轨上的锥面压紧，进而密封高压燃油；阀体第一中孔12用与将高压燃油引入阀体内部；阀体第二中孔14用于安装阀芯2，阀芯导向面21与阀体第二中孔14壁形成滑动副；阀体第二定位凸肩19与用于限制阀芯2位置；阀体第三中孔17用于安装定位套6。第二螺纹16用于连接阀盖7；阀体上端面18用于确定定位套6位置。

阀芯2下部设有阀芯导向面21，阀芯导向面21上设有环槽22，上部设有定位凸肩23，上端面设有芯轴安装孔24；阀芯2的导向面21插入安装于阀体1的阀体第一中孔12内，并与其组成滑动副；阀芯第一中孔24内，过盈装配有圆柱状的弹簧芯轴4；定位凸肩23下端面与阀体第二定位凸肩19贴合，进而确定阀芯2与阀体1的相对位置；定位凸肩23上端面，用于安装蝶形弹簧3。

蝶形弹簧3上端面设有平面状的安装面，即碟簧大端面35，所述大端面用于相邻两碟形弹簧对置安装时的轴向定位；蝶形弹簧3下端面设有平面状的安装面，即碟簧小端面32，小端面32用于相邻蝶形弹簧之间的安装定位，也用于蝶形弹簧与弹簧定位面84和阀芯2上端面安装定位；蝶形弹簧，中部设有碟簧上锥面36、碟簧下锥面33，可以用于蝶形的弹簧的同向安装；蝶形弹簧3内外边缘设有圆角即蝶簧圆角37，用于缓解蝶形弹簧受力时边缘可能出现的应力集中；有若干蝶形弹簧3安装阀芯和控制活塞之间；蝶形弹簧之间设在弹簧芯轴4，以防止蝶形弹簧运动时径向错位过大；相邻蝶形弹簧3对置，即相邻蝶形弹簧3的碟簧大端面35与相邻蝶形弹簧3的碟簧大端面贴合；此外，蝶形弹簧3与阀芯2上端面和控制活塞8内孔底面贴合的为碟簧小端面32。

定位套6中心设有定位套中孔63，用于安装蝶形弹簧3、弹簧芯轴4；定位套外部设有限位凸肩65,第一安装面62与阀体上端面18贴合，以确定定位套与阀体的位置；凸肩下端面设为定位套第二安装面64与阀盖第二凸肩74贴合，以确定定位套和阀盖的相对位置；定位套6通过第一安装面62间隙装配于阀体第三中孔17内，并通过定位套第二安装面64贴合于阀体上端面18。

阀盖7内部由下至上设有阀盖第一螺纹孔71、阀盖第二中孔73、阀盖第三中孔75、阀盖第四中孔78、阀盖第五螺纹孔710。阀盖第一螺纹孔71用于连接阀体；阀盖第二中孔73，用于安装定位套；阀盖第三中孔75，用于减少精加工面阀盖第四中孔78的长度；阀盖第四中孔78用于安装控制活塞，并与活塞导向面82形成滑动副；阀盖第五螺纹孔710用于安装调压螺钉10；阀盖第一螺纹孔71和阀盖第二中孔73之间设有阀盖第一凸肩72，阀盖第一凸肩72与阀体上端面18形成密封圈安装空间，该空间内安装橡胶密封圈5；阀盖第二中孔73与阀盖第三中孔75之间设有阀盖第二凸肩74，阀盖7通过阀盖第二凸肩74与定位套上端面66贴合，限制阀盖7与阀体1之间的安装位置；阀盖第四中孔与第五螺纹孔之间设有第阀盖三定位凸肩79，阀盖第四中孔78内设有调压垫片9，阀盖第三定位凸肩79与调压垫片9上端面贴合；阀盖7外部设有阀盖六方77，用于拧紧阀盖第一螺纹孔71；阀盖7侧壁设有阀盖第六螺纹孔76，该螺纹孔用于安装出油接头，引走阀体1和阀芯2之间的间隙泄漏的燃油；

控制活塞8外形为圆柱状，为活塞导向面82，所述活塞导向面82间隙装配于阀盖第四中孔78，并与孔壁形成滑动副；活塞导向面82中间设有活塞塞环槽85，活塞环槽85与阀盖第四中孔78壁形成迷宫式密封；活塞下端面81中心设有弹簧安装孔83，孔底为弹簧定位面84，蝶形弹簧安装于弹簧安装孔83内，并与弹簧定位面84贴合；弹簧定位面84中心设有圆柱形升程孔86，弹簧芯轴4上端面部分间隙装配于升程孔86内；控制上端面87和调压垫片9下端面贴合，调压垫片用于调节控制活塞8与阀芯2之间的距离，进而调节蝶形弹簧的预紧力。

优选的，在高温场合，橡胶密封圈5也可设置为铜或者铝等软金属垫圈；但此时需要保证铜垫圈能被阀体1上端面和阀盖第一凸肩72压紧。

实施例2：

如图8所示，在不需要频繁调节的场合，在实施例1中，其他条件不变的条件下，可取消调压螺钉10，取消阀盖7上的第六螺纹孔76，将阀盖第五螺纹孔710设为泄漏油回油道；同时，在控制活塞8上端面添加活塞回油通孔89，为系统会有提供宏观油道；升程孔设计为通孔810，以减小加工成本。

当蝶形弹簧3刚度不够时，蝶形弹簧3安装时，也可先同向重叠形成弹簧组后再对置安装如图8。蝶形弹簧同向重叠后可提高弹簧组件的刚度，进而增加弹簧的承载能力。

Claims (10)

1.一种液压稳压阀，其特征在于，包括阀体（1）、阀芯（2）、弹簧机构，密封圈（5）、定位套（6）、阀盖（7）和控制活塞（8）；

所述阀体（1）中间由下至上设有阀体第一中孔（12）、阀体第二中孔（14）、阀体第三中孔（17），阀体第一中孔（12）与阀体第二中孔（14）之间设有阀体第一凸肩（110），与阀芯下端面配合，阀体第二中孔（14）与阀体第三中孔（17）间设有阀体第二定位凸肩（19），外部设有阀体六方（14），下端有阀体第一螺纹（13），上端有阀体第二螺纹（16）；

所述阀芯（2）下部设有阀芯导向面（21），阀芯导向面（21）上设有环槽，上部设有定位凸肩（23）；阀芯导向面（21）插装于阀体（1）的阀体第二中孔（14）内，并与其组成滑动副；定位凸肩（23）与阀体第二定位凸肩（19）配合实现定位；

所述阀盖（7）内部上下贯通，并设有与中心连通的泄油通道，阀盖（7）上部装有控制活塞（8），中部装有弹簧机构，下部与阀体（1）上部螺纹连接，弹簧机构下端抵在阀芯上端，上端顶住控制活塞（8）；

所述定位套（6）中心设有定位套中孔（63），上端设有限位凸肩（65）,外部设有定位套第一安装面（62），凸肩下端面设为定位套第二安装面（64）；定位套（6）通过第一安装面（62）插入安装于阀体第三中孔（17）内，并通过定位套第二安装面（64）贴合于阀体上端面（18）；定位套（6）下端位于阀芯工作行程的上止点，对阀芯进行限位。

2.根据权利要求1所述的液压稳压阀，其特征在于：所述阀盖（7）内部从下至上设有阀盖第一螺纹孔（71）、阀盖第二中孔（73）、阀盖第三中孔（75）和阀盖第五螺纹孔（710）；阀盖（7）通过阀盖第一螺纹孔（71）与阀体（1）上部的第二螺纹（16）连接；阀盖第五螺纹孔（710）用于安装调压螺钉（10）或作为所述泄油孔；当阀盖第五螺纹孔（710）用于安装调压螺钉（10）时，阀盖侧面还设置阀盖第六螺纹孔（76）作为所述泄油孔；控制活塞（8）间隙配合于阀盖（7）的第四中孔(78)内。

3.根据权利要求2所述的液压稳压阀，其特征在于：所述阀盖第一螺纹孔（71）和阀盖第二中孔（73）之间设阀盖第一凸肩（720），阀盖第二中孔（73）与阀盖第三中孔（75）之间设阀盖第二凸肩（74），阀盖（7）外部设有阀盖六方（77）；阀盖（7）通过阀盖第二凸肩（74）与定位套上端面（66）贴合，限制阀盖（7）与阀体（1）之间的安装位置；阀盖第一凸肩（72）与阀体上端面（18）形成密封圈安装空间，该空间内安装橡胶密封圈（5）。

4.根据权利要求1、2或3所述的液压稳压阀，其特征在于：所述控制活塞上端面与阀盖之间设置有调压垫片（9）。

5.根据权利要求4所述的液压稳压阀，其特征在于：在阀盖第三中孔（75）和阀盖第五螺纹孔（710）之间还设阀盖第四中孔（78），第四中孔与第五螺纹孔之间设阀盖第三定位凸肩（79）；调压垫片（9）设在阀盖第四中孔（78）内，阀盖第三定位凸肩（79）与调压垫片（9）上端面贴合。

6.根据权利要求1、2或3所述的液压稳压阀，其特征在于：所述控制活塞上部为圆柱体，所述阀盖第五螺纹孔（710）中装有调压螺钉（10），抵住控制活塞顶部；或者，所述控制活塞上部为圆柱体，在圆柱体中心设通孔（810），周围设与阀盖（7）顶部的阀盖第五螺纹孔（710）连通的活塞回油通孔（89），阀盖第五螺纹孔（710）作为所述泄油通道，用于引走阀体与阀芯之间间隙的泄漏油。

7.根据权利要求1、2或3所述的液压稳压阀，其特征在于：所述控制活塞（8）外形为圆柱状，为活塞导向面（82），活塞导向面（82）中间设有活塞塞环槽（85），活塞下端面（81）中心设有弹簧安装孔（83），孔底为弹簧定位面（84），该定位面中心设有圆柱形升程孔（86）。

8.根据权利要求1、2或3所述的液压稳压阀，其特征在于：所述弹簧机构包括若干蝶形弹簧（3）和弹簧芯轴（4），蝶形弹簧（3）安装阀芯和控制活塞之间，且套设在弹簧芯轴（4）外。

9.根据权利要求8所述的液压稳压阀，其特征在于：所述蝶形弹簧（3）上下端面设有平面状的安装面，即碟簧大端面（35）、碟簧小端面（32），中部设有碟簧上锥面（36）、碟簧下锥面（33）；蝶形弹簧（3）内外边缘设有圆角即蝶簧圆角（37）；相邻蝶形弹簧（3）对置，即相邻蝶形弹簧（3）的碟簧大端面（35）与相邻蝶形弹簧（3）的碟簧大端面贴合；同时，蝶形弹簧（3）与阀芯（2）上端面和控制活塞（8）内孔底面贴合的为碟簧小端面（32）。

10.根据权利要求8所述的液压稳压阀，其特征在于：所述阀芯上端面设有芯轴安装孔（24），弹簧芯轴（4）一端过盈配合于芯轴安装孔（24）内，另一端部分间隙配合于控制活塞（8）的圆柱形升程孔（86）升程孔内。

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