CN112762207A - 带安全功能的液控单向阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种带安全功能的液控单向阀,包括阀体、阀芯、弹性体及底座,所述阀体内部设置有第一容纳空间,所述阀芯安装在第一容纳空间中并与阀体之间形成第二容纳空间,所述阀体的一端分别设置有进油腔、出油腔,所述阀体的另一端安装底座,所述弹性体设置在阀芯和底座之间,所述第二容纳空间与阀体上的液控腔连通;在外力的驱使下阀芯能够在第一位置和第二位置之间运动,当阀芯运动到第一位置时,进油腔和出油腔连通,当阀芯运动到第二位置时,进油腔和出油腔不连通,本发明中阀芯采用阶梯式结构使阀芯能够仅仅在进油腔压力的作用下打开,从而保障系统在控制腔故障时的安全,使液控单向阀兼具安全阀功能,简化了系统结构,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及液控单向阀技术领域,具体地,涉及一种带安全功能的液控单向阀。
背景技术
液控单向阀是液压系统中的液流控制装置,安装在高压油路和低压油路之间。当控制腔不通高压油时,进油腔和回油腔隔绝,当控制腔通高压油时,进油腔和回油腔连通,这样可以控制液流的正、反向都可以通过。
根据公开资料证实,一般液控单向阀在控制腔不通油,阀芯处于关闭状态时,液控单向阀会处于单向密封状态,该路油液压力升高时,液控单向阀无法自主打开,因此需要在该油路设置一个安全阀,防止系统压力过高。
根据公开资料证实,一般液控单向阀采用金属锥面硬密封。这种设计的液控单向阀加工工艺性较好,适合大批量生产,泄漏量相对较大,而且随着来回开启次数的增长,密封性能越来越差。在一些导弹武器、运载火箭等对泄漏量要求严格,可靠性要求非常高的液压系统,上述液控单向阀使用受到限制。
专利文献CN202811589U公开了一种液控单向阀,属于机械领域,主要用于MG400/920-WD型电牵引采煤机调高油缸,它包括阀体,阀体内设置两个单向阀和两个安全阀,其特征是阀体的进液孔和出液孔均设置在阀体的上下两侧,阀体通过高压胶管连接过液板,过液板设有两个分别连通调高油缸A腔和B腔的油道,每个油道的一端口均设有螺纹接口,但该设计仍然通过采用单独的安全阀实现安全功能,不利于系统结构的简化。
发明内容
针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种带安全功能的液控单向阀。
根据本发明提供的一种带安全功能的液控单向阀,包括阀体、阀芯、弹性体以及底座;
所述阀体的内部设置有贯穿两端的第一容纳空间,所述阀芯安装在所述第一容纳空间中并与所述阀体的内壁间隙配合;
所述阀体的一端分别设置有与所述第一容纳空间相连通的进油腔、出油腔,所述阀体的另一端安装有所述底座,所述弹性体设置在所述阀芯和底座之间;
所述阀体和阀芯之间形成第二容纳空间,所述第二容纳空间与所述阀体上的液控腔连通;
在外力的驱使下,所述阀芯能够在第一位置和第二位置之间运动,当所述阀芯运动到第一位置时,所述进油腔和出油腔通过第一容纳空间相连通,当所述阀芯运动到第二位置时,所述进油腔和出油腔不连通。
优选地,所述弹性体采用调压弹簧,所述阀芯上设置有容纳凹槽,所述底座上设置有环形导引槽,所述调压弹簧的两端分别匹配安装在容纳凹槽、环形导引槽中。
优选地,所述阀芯朝向所述出油腔的一端为锥形端面,所述锥形端面上设置有第一密封件,当所述阀芯运动到第二位置时,所述第一密封件与阀体的内壁紧密贴合。
优选地,所述锥形端面上设置有十字形凹槽,所述第一密封件通过注塑的方式嵌入到所述十字形凹槽中。
优选地,所述第一密封件采用peek材料制作。
优选地,所述阀芯沿周向分别设置有间隔布置的第一环形凹槽、第二环形凹槽,所述第一环形凹槽安装有第二密封件用于所述进油腔和第二容纳空间之间密封,所述第二环形凹槽安装有第三密封件用于所述第二容纳空间和弹性体安装空间之间密封。
优选地,所述阀体沿周向设置有阀体安装螺纹,所述阀体安装螺纹用于所述阀体安装在伺服机构上。
优选地,所述阀体沿周向向外延伸形成阀体端面,所述阀体端面用于与所述伺服机构上的定位面匹配压紧;
所述阀体沿朝向出油腔一端的方向上沿周向依次设置有第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽;
所述第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽内分别安装有第四密封件、第五密封件、第六密封件,其中,所述第四密封件设置在阀体安装螺纹和阀体端面之间,所述液控腔设置在第四密封件和第五密封件之间,所述进油腔设置在第五密封件和第六密封件之间。
优选地,所述底座与所述阀体的内壁螺纹连接,能够用以调节所述弹性体的预紧力。
优选地,所述底座朝向外部的一端还设置有锁紧螺母,所述锁紧螺母与所述阀体的内壁螺纹连接。
与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
1、本发明中阀芯采用阶梯式结构设计,使阀芯能够仅仅在进油腔压力的作用下打开,从而保障系统的控制腔故障时的安全,使液控单向阀兼具有安全阀的功能,系统可不必单独配置与进油腔相连接的安全阀,提高了系统的可靠性,减少系统的组件,简化了系统的结构,降低了成本。
2、本发明中阀芯和阀体之间设置多个密封圈,密封的同时具有支撑和导向作用,可减小阀芯和阀体配合面尺寸的加工精度,提高调试合格率,降低成本。
3、本发明中通过在阀芯上设置PEEK材料作为密封件与阀体接触面进行密封且在接触处设置相应的倾斜角度,密封性能良好,能够达到零泄漏的密封效果。
4、本发明中阀芯运动到与底座相抵时,由于容纳凹槽、环形导引槽的设置,调压弹簧在阀芯与底座之间仍具有一定的容纳空间用于容纳调压弹簧,防止调压弹簧在工作过程中被压,延长了弹簧的使用寿命,同时也有效防止第二密封圈暴露到第二容纳空间中而失去密封和支撑效果,结构合理,实用性强。
5、本发明中的阀芯采用一体成型,加工精度高,阀门配套零件少,成本低。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明的结构示意图;
图2为阀芯运动到第二位置时阀体与阀芯局部相连接的结构示意图;
图3为进油腔、出油腔、液控腔分别对应的进油口、出油口、控制口的控制原理示意图。
图中示出:
阀体1 第三密封圈10
进油腔2 第一密封圈11
阀芯3 第四密封圈12
阀体安装螺纹4 第一孔道13
阀体端面5 第二密封圈14
液控腔6 第二孔道15
调压弹簧7 第一密封件16
底座8 第五密封圈17
锁紧螺母9 出油腔18
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种带安全功能的液控单向阀,如图1所示,包括阀体1、阀芯3、弹性体以及底座8,所述阀体1的内部设置有贯穿两端的第一容纳空间,所述阀芯3安装在所述第一容纳空间中并与所述阀体1的内壁滑动配合,阀芯3和阀体1之间优选采用间隙配合,所述阀体1的一端分别设置有与所述第一容纳空间相连通的进油腔2、出油腔18,所述阀体1的另一端安装有所述底座8,所述弹性体设置在所述阀芯3和底座8之间,所述阀体1和阀芯3之间形成第二容纳空间,所述第二容纳空间与所述阀体1上的液控腔6连通,其中,所述阀芯3采用阶梯式结构设置,所述阀芯3朝向安装有底座8的一端为外径较大的一端。
具体地,阀芯3优选采用一体成型结构,加工简单,成本较低,同时加工精度高,阀门调试合格率高。
进一步地,在外力的驱使下,所述阀芯3能够在第一位置和第二位置之间运动,当所述阀芯3运动到第一位置时,所述进油腔2和出油腔18通过第一容纳空间相连通,当所述阀芯3运动到第二位置时,所述进油腔2和出油腔18不连通。
进一步地,所述底座8与所述阀体1的内壁螺纹连接,能够用以调节所述弹性体的预紧力,所述底座8朝向外部的一端还设置有锁紧螺母9,所述锁紧螺母9与所述阀体1的内壁螺纹连接,当底座8调整完毕后通过锁紧螺母9对所述底座8锁紧定位,防止液控单向阀在使用过程中底座8出现移位而改变弹性体的预紧力。
具体地,在一个优选例中,所述弹性体采用调压弹簧7,所述阀芯3上设置有容纳凹槽,所述底座8上设置有环形导引槽,所述调压弹簧7的两端分别匹配安装在容纳凹槽、环形导引槽中,阀芯3、底座8上分别设置的容纳凹槽、环形导引槽均对调压弹簧7形成限位结构,同时也对弹簧形成定位和导向作用,通过转动底座8能够调节弹簧的预紧力,从而改变液控单向阀的开启压力和安全压力。
所述阀芯3朝向所述出油腔18的一端为锥形端面,所述锥形端面上设置有十字形凹槽,所述十字形凹槽中设置有第一密封件16,如图2所示,当所述阀芯3运动到第二位置时,所述第一密封件16与阀体1的内壁紧密贴合,从而能够使出油腔18与进油腔2密封隔开,其中,阀体1与阀芯3的密封接触处均设置有一定的倾斜角度,阀体1的密封面上设置有与水平呈45°夹角的倾斜面,第一密封件16为与水平呈30°的倾斜面,使得阀体1与阀芯3接触的位置形成环形的弹性线接触或环形的弹性面接触,保证了密封效果。在一个优选例中,阀体1与阀芯3接触处为弧形面,其中,弧形面的的半径为0.8m。
进一步地,所述第一密封件16优选通过注塑的方式嵌入到所述十字形凹槽中,所述第一密封件16采用peek材料制作,可实现阀门在关闭状态时零泄漏,且产品调试合格率高,加工和返修成本低。peek为聚醚醚酮,是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料,耐腐蚀、耐磨损、抗老化,兼具韧性和刚性,耐水解,高温高压下仍可保持优异特性。。
需要说明的是,当所述阀芯3运动到与底座8相抵时,由于容纳凹槽、环形导引槽的设置,调压弹簧7在阀芯3与底座8之间仍具有一定的容纳空间用于调压弹簧7的弹性伸缩,防止调压弹簧7在工作过程中被压并。
具体地,所述阀芯3沿周向分别设置有间隔布置的第一环形凹槽、第二环形凹槽,所述第一环形凹槽安装有第二密封件用于所述进油腔2和第二容纳空间之间密封,所述第二环形凹槽安装有第三密封件用于所述第二容纳空间和弹性体安装空间之间密封,第二密封件优选采用第二密封圈14,第三密封件优选采用第一密封圈11,第一密封圈11、第二密封圈14分别起到支撑和密封的作用,可有效降低阀芯3与阀体1配合尺寸的加工精度要求,降低加工成本。
具体地,所述阀体1沿周向设置有阀体安装螺纹4,所述阀体安装螺纹4用于所述阀体1安装在伺服机构上,所述阀体1沿周向向外延伸形成阀体端面5,所述阀体端面5用于与所述伺服机构上的定位面匹配压紧,所述阀体1沿朝向出油腔18一端的方向上沿周向依次设置有第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽,所述第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽内分别安装有第四密封件、第五密封件、第六密封件,其中,所述第四密封件设置在阀体安装螺纹4和阀体端面5之间,用于隔开液控腔6与液压单控阀的外部,所述液控腔6设置在第四密封件和第五密封件之间,所述进油腔2设置在第五密封件和第六密封件之间,所述第四密封件优选采用第三密封圈10,第五密封件优选采用第四密封圈12,第六密封件优选采用第五密封圈17,用于隔开进油腔2和出油腔18。
本发明中阀芯3与阀体1配合处为阶梯式结构设计,根据系统工况选择合适的出油腔通道面积、进油腔通道面积、控制腔通道作用面积。可以实现液控单向阀在设定压力下具有的安全功能。底座8对阀芯3起到限位作用,防止阀芯3位移过大,压并调压弹簧7。阀芯3和底座8均有弹簧的安装结构,对弹簧起到导向和限位作用,防止弹簧工作时的扭转和偏斜。
本发明的工作原理如下:
如图1~图3所示,阀芯3安装于阀体1之内,通过密封垫和密封圈形成密封结构,用以隔离进油腔2、出油腔18和液控腔6,并且起到一定的对中和导向作用。阀体1后端安装有底座8,调整底座8的位置可以调节调压弹簧7的预紧力,调整液控单向阀的开启压力和安全压力。锁紧螺母9可以在底座8调整完成后锁紧底座8的位置,防止底座8出现径向位移。非工作状态下,液控腔6油液无压力,进油腔压力小于安全压力的设置值,阀芯3关闭,进油腔2和出油腔18不连通,油路隔断。工作状态下,当液控腔6的油液压力达到设置值时,阀芯3打开,进油腔2和出油腔18相互连通,油液可从进油腔2流向出油腔18。异常状态下,液控单向阀液控腔6无压力,进油腔2压力大于安全压力设置值,此时,阀芯3打开,对进油路进行泄压,起到安全作用。
当系统正常时,液控腔6的压力低于设定值,进油腔2压力低于安全设定值时,此时阀芯3在调压弹簧7的作用下,顶在阀体1的台阶上,进出油腔处于隔断状态,油液无法从进油腔流动至回油腔。当液控腔6压力高于设定值时,油液推动阀芯3打开,此时进出油腔处于连通状态,油液可从进油腔2流动至回油腔。
当系统出现异常时,液控腔6压力低于设定值,阀芯3不能在液控腔6压力的作用下打开,此时若进油腔2压力逐渐升高,当进油腔2压力超过安全设定值时,此时阀芯3可在进油腔2压力的作用下打开,此时进出油腔处于连通状态,油液可从进油腔2流动至回油腔,保障系统安全。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本申请和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种带安全功能的液控单向阀,其特征在于,包括阀体(1)、阀芯(3)、弹性体以及底座(8);
所述阀体(1)的内部设置有贯穿两端的第一容纳空间,所述阀芯(3)安装在所述第一容纳空间中并与所述阀体(1)的内壁间隙配合;
所述阀体(1)的一端分别设置有与所述第一容纳空间相连通的进油腔(2)、出油腔(18),所述阀体(1)的另一端安装有所述底座(8),所述弹性体设置在所述阀芯(3)和底座(8)之间;
所述阀体(1)和阀芯(3)之间形成第二容纳空间,所述第二容纳空间与所述阀体(1)上的液控腔(6)连通;
在外力的驱使下,所述阀芯(3)能够在第一位置和第二位置之间运动,当所述阀芯(3)运动到第一位置时,所述进油腔(2)和出油腔(18)通过第一容纳空间相连通,当所述阀芯(3)运动到第二位置时,所述进油腔(2)和出油腔(18)不连通。
2.根据权利要求1所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述弹性体采用调压弹簧(7),所述阀芯(3)上设置有容纳凹槽,所述底座(8)上设置有环形导引槽,所述调压弹簧(7)的两端分别匹配安装在容纳凹槽、环形导引槽中。
3.根据权利要求1所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述阀芯(3)朝向所述出油腔(18)的一端为锥形端面,所述锥形端面上设置有第一密封件(16),当所述阀芯(3)运动到第二位置时,所述第一密封件(16)与阀体(1)的内壁紧密贴合。
4.根据权利要求4所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述锥形端面上设置有十字形凹槽,所述第一密封件(16)通过注塑的方式嵌入到所述十字形凹槽中。
5.根据权利要求4所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述第一密封件(16)采用peek材料制作。
6.根据权利要求1所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述阀芯(3)沿周向分别设置有间隔布置的第一环形凹槽、第二环形凹槽,所述第一环形凹槽安装有第二密封件用于所述进油腔(2)和第二容纳空间之间密封,所述第二环形凹槽安装有第三密封件用于所述第二容纳空间和弹性体安装空间之间密封。
7.根据权利要求1所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述阀体(1)沿周向设置有阀体安装螺纹(4),所述阀体安装螺纹(4)用于所述阀体(1)安装在伺服机构上。
8.根据权利要求7所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述阀体(1)沿周向向外延伸形成阀体端面(5),所述阀体端面(5)用于与所述伺服机构上的定位面匹配压紧;
所述阀体(1)沿朝向出油腔(18)一端的方向上沿周向依次设置有第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽;
所述第三环形凹槽、第四环形凹槽、第五环形凹槽内分别安装有第四密封件、第五密封件、第六密封件,其中,所述第四密封件设置在阀体安装螺纹(4)和阀体端面(5)之间,所述液控腔(6)设置在第四密封件和第五密封件之间,所述进油腔(2)设置在第五密封件和第六密封件之间。
9.根据权利要求1所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述底座(8)与所述阀体(1)的内壁螺纹连接,能够用以调节所述弹性体的预紧力。
10.根据权利要求9所述的带安全功能的液控单向阀,其特征在于,所述底座(8)朝向外部的一端还设置有锁紧螺母(9),所述锁紧螺母(9)与所述阀体(1)的内壁螺纹连接。
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