CN113217497B - 一种插装式蓄能溢流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种插装式蓄能溢流阀。所公开的溢流阀包括阀座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧；在插装基座进口压力侧腔体内压力升高时，本发明溢流阀能够在降低压力的同时，将多出的压力能以弹簧变形能的形式储存起来，待压力降低时，弹簧复位，将弹簧变形能释放出来用来补充降低的压力，整个过程不会造成腔内油量发生变化；同时，当基座进口压力侧腔体内由于某些原因压力超出溢流阀另一个设定值时，本发明的溢流阀能够完全开启，将腔体内油液释放至油箱进行泄压。本发明的溢流阀将低压蓄能功能和高压溢流功能结合在一起，以解决现有溢流阀不能蓄能。
Description
技术领域
本发明涉及溢流阀，具体涉及一种插装式蓄能溢流阀。
背景技术
某些液压系统或液压传动系统中需要一种插装式蓄能溢流阀，安装在液压阀块某一压力腔上，溢流阀出口与油箱连通，起到对该压力腔定压溢流的作用，目前市场上不能找到该类产品。
发明内容
针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种插装式蓄能溢流阀。
为此，本发明所提供的插装式蓄能溢流阀包括：
阀座，阀座内沿轴向设第一工作腔，该第一工作腔的轴向一端敞口，另一端密封；且该第一工作腔侧壁上设有第一出口；
基座，该基座内沿轴向设有依次连通的第二工作腔、第三工作腔和第四工作腔，所述第四工作腔轴向远离第三工作腔的端部敞口，所述基座上还设有第一进口，且第一进口与所述第二工作腔相通，所述第四工作腔的侧壁上设有第二出口；
阀芯，该阀芯内设溢出通道，该溢出通道上设第二进口和第三出口，且第二进口和第三出口分别位于阀芯的轴向一端部的端面和该端部的侧壁；
第一弹簧和第二弹簧；
所述第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔内，且第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔的密封端，同时所述第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向均沿所述轴向；
所述阀座的敞口端通过第四工作腔的敞口端安装于第四工作腔中，且阀座的侧壁与第四工作腔的内壁设密封结构，同时所述第一出口与第二出口相通；
所述阀芯活动式安装于所述第二工作腔、第三工作腔和第一工作腔中，且所述阀芯设有第二进口和第三出口的端部远离所述第一弹簧和第二弹簧，另一端在阀芯沿轴向向第一工作腔的密封端运动时，先压缩第一弹簧，继续运动过程中再压缩第二弹簧，所述阀芯外壁与第二工作腔内壁之间设活动式密封结构，所述阀芯与所述第三工作腔内壁之间存有空腔，所述阀芯位于第四工作腔的侧壁上或第四工作腔内壁上设有过流槽，该过流槽与所述空腔及第一出口相通。
本发明提供的另一种插装式蓄能溢流阀，该溢流阀用于插装在基座中，该基座内沿轴向设有依次连通的第二工作腔、第三工作腔和第四工作腔，所述第四工作腔轴向远离第三工作腔的端部敞口，所述基座上还设有第一进口，且第一进口与所述第二工作腔相通，所述第四工作腔的侧壁上设有第二出口；所述溢流阀包括上述阀座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧。
进一步，所述第一弹簧的安装弹力等于第一设定压力值除以阀芯上设有第二进油口所在端面的面积；所述第二弹簧的安装弹力和第一弹簧被压缩至第一弹簧安装位置时的弹力之和等于第二设定压力值除以阀芯上设有第二进油口所在端面的面积。
进一步，本发明的溢流阀还包括弹簧座，该弹簧座安装于所述第一工作腔的所述另一端对该另一端进行密封，所述第一弹簧和第二弹簧的一端部均安装于弹簧座上。
进一步，所述弹簧座上设有沿轴向伸入第一工作腔内的凸杆，所述第二弹簧套装在所述凸杆上，所述第一弹簧套装在第二弹簧外周；所述阀芯的轴向另一端内设有可容纳该凸杆的第五工作腔，所述阀芯向密封端运动时，所述凸杆伸入所述第五工作腔中。
进一步，所述第二弹簧的远离密封端的端部设有垫片，且该垫片的外径大于所述第五工作腔的内径小于第五工作腔的外径。
进一步，所述凸杆上远离所述密封端的端部设有紧固件，该紧固件的外径与所述第五工作腔的内径相适配。
进一步，所述第二弹簧的刚度大于第一弹簧的刚度。
进一步，所述第二弹簧选用碟形弹簧。
进一步，所述第二进口沿所述轴向开设，所述第二出口径向开设。
进一步，所述阀座的敞口端与第四空腔内壁之间采用螺纹连接。
相对于现有技术，在基座进口压力侧腔体内压力升高时，本发明溢流阀能够在降低压力的同时，将多出的压力能以弹簧变形能的形式储存起来，待压力降低时，弹簧复位，将弹簧变形能释放出来用来补充降低的压力，整个过程不会造成腔内油量发生变化。同时，当基座进口压力侧腔体内由于某些原因压力超出溢流阀另一个设定值时，本发明的溢流阀能够完全开启，将腔体内油液释放至油箱进行泄压。综上，本发明的溢流阀将低压蓄能功能和高压溢流功能结合在一起，以解决现有溢流阀不能蓄能。
有些方案中本发明将刚度大体积小的碟形弹簧作为该溢流阀的弹性元件，在实现设计功能的基础上，大大缩小溢流阀体积。还有些方案中采用螺纹插装式结构，可减小体积。
附图说明
图1为本发明的溢流阀包括基座的安装结构参考示意图；
图2为本发明的溢流阀不包括基座的安装结构参考示意图；
图3为本发明的阀芯的轴截面结构参考示意图；
图4为本发明阀座的轴截面结构示意图；
图5为本发明弹簧座的轴截面结构参考示意图；
图6为本发明溢流阀工作状态参考示意图。
具体实施方式
除非有特殊说明，本文中的术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。
本文所述的轴向、径向、端部、端面、侧壁、侧面、外周、上端、下端等方向或方位性术语与附图中的相应方向或方位一致。需要说明的是，这些方向或方位是用来解释说明本发明的各部件或特征的空间相对位置关系，不对相关部件或特征的空间相对位置关系有唯一的限定作用，本领域技术人员在本发明的技术构思基础上所做的空间或/和方向/方位置换均在本发明的保护范围之内。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
参考图1所示，本发明的插装蓄能溢流阀，用于安装在使用环境、系统或设备中的合适部位(如液压系统、液压传动系统中需要监控溢流的工作单元中，工作单元具体如液压油箱或液压阀块)，该合适部位所在部件可以是使用系统或装置中原有的部件，也可以是专门外加的单独部件，均可视为本发明所述的基座7，并且本发明的基座7内沿轴向开设有依次连通的第二工作腔701、第三工作腔704和第四工作腔，其中第四工作腔远离第三工作腔(或第二工作腔)的端部敞口，同时基座上设有第一进口702，该第一进口702与第二工作腔相通，原则上该第一进口相对所述轴向的开设方向无特殊要求，根据实际情况选择合适方位开设，图1所示具体产品中第一进口沿所述轴向设置，第四工作腔的侧壁上开设第二出口703。
对于基座7为新加部件的方案，参考图1-5所示，本发明的插装式蓄能溢流阀包括上述基座7、阀座1、阀芯2、第一弹簧5和第二弹簧6,其中：
参考图1和3所示，阀座1内沿轴向开设第一工作腔102，该第一工作腔一端103(图示上端)敞口，另一端密封即图示下端密封，该端密封包括直接加工为一体密封结构，也包括在开口结构处利用相应部件和密封结构密封，同时在第一工作腔102侧壁上开设第一出口101；
参考图1和4所示，阀芯2的内部具体可以在沿轴向一端(图示上端)内部设溢出通道，该溢出通道上设有第二进口204和第三出口201，且第二进口和第三出口分别位于阀芯轴向一端部的端面和该端部的侧壁；有些具体方案中，第二进口204可沿轴向开设，第三出口可沿径向开设；
上述部件的安装关系或组装方式是：
参考图1所示，第一弹簧5和第二弹簧6均安装于第一工作腔中，且位于封闭端(图示下端)，同时第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向沿所述轴向；
阀座1的敞口端通过第四工作腔的敞口端安装基座的工作腔中，且阀座敞口端的外壁与第四工作腔内壁之间设密封结构，具体可选用密封圈，如图示密封圈(9,10)，还有一些方案中阀座敞口端的端部与第四工作腔通过螺纹插接；
阀芯2活动式安装于第二工作腔、第三工作腔和第一工作腔中，且阀芯2上设有第二进口204和第三出口201的端部远离第一工作腔中的两个弹簧，以确保第二进口204与第一进口702实时相通(实时即安装结构下和阀芯运动过程中)，相应的，阀芯的另一端在阀芯向封闭端运动时，先压缩第一弹簧，继续运动过程中再压缩第二弹簧，从图示轴向尺寸上看，第一弹簧长于第二弹簧，可在阀芯向下运动时先压缩第一弹簧，再压缩第二弹簧；于此同时，阀芯在第三工作腔内还留有空腔；除此之外，阀芯2位于或运动过程中可能位于第一工作腔中的外壁上或第一工作腔的相应内壁上开设过流槽202，图示具体开设在阀芯上，并且该过流槽与所述空腔及第一出口101实时相通；还有就是，阀芯2顶端与第二工作腔内壁之间设有密封结构，具体可选用密封圈8。
本发明的溢流阀工作原理为：
当第一进口702处压力小幅度升高至压力P1时，阀芯2克服第一弹簧向下运动较小位移，压缩第一弹簧5，使第一进口702处压力维持在合理值范围，于此同时，多出的介质如液压油储存在基座内部阀芯上部的腔体(至少包括701局部)；
当第一进口702压力降低至低于压力P1时，第一弹簧5推动阀芯2向上运动，将液压油返回，用来补充系统内降低的压力。
当第一进口702处压力大幅度(需要说明的是，此处的大幅度没有数量级上的特殊要求，是相对于上述小幅度来讲，此处的压力升高较大)升高至P2(P2>P1)时，第一进口702处液压油推动阀芯2向下运动较大位移(相对于上述较小位移)，至同时压缩第一弹簧5和第二弹簧6，直至阀芯上端部侧壁的第二出口201与第三工作腔704内的空腔贯通，液压油依次通过空腔、过流槽202、第一出口101、第二出口703最终进入系统，具体如图6所示；
将高于P2的压力泄掉，当第一进口702压力降低时，阀芯首先在第一弹簧和第二弹簧双重作用下向上运动，当压力降低至P2时，如果压力继续降低，则阀芯第一弹簧5的作用下继续向上运动，直至降低至P1附近，如果第一进口处压力继续降低，则第一弹簧5推动阀芯2向上运动，将液压油返回至系统，用来补充入口腔内降低的压力。
与上述方案不同的是，一些方案中，如图2所示，溢流阀的产品不包括基座，基座为使用环境或系统中某个部件，在该某个部件上设置满足本发明溢流阀工作要求的相应结构。
一些方案中，参考图1所示，第一工作腔102底部具体采用弹簧座3密封，两者具体可通过密封圈11密封，第一弹簧和第二弹簧的端部均安装在弹簧座3上。
还有些方案中，参考图1和5所示，弹簧座3上设有沿轴向延伸至第一工作腔102内部的凸杆301，相应第，阀芯内设有可容纳该凸杆的第五工作腔203，并且第二弹簧6先套装在凸杆上，第一弹簧5套装在第二弹簧6外周。为提高溢流阀工作的可靠性，进一步的方案中，参考图1所示，第二弹簧6顶部设有垫片4，该垫片的外径大于第五工作腔的内径小于第五工作腔的外径。更进一步的方案中，在垫片上端设有紧固件12，如紧固螺母，该紧固件12的外径与第五工作腔的内径相适配，即第五工作腔可容纳该紧固件。
为使得阀门的蓄能溢流工作更加可靠、精确，有些方案中，上述方案中第一弹簧5的安装弹力等于第一设定压力值P1除以阀芯上设有第二进油口所在端面的面积；所述第二弹簧的安装弹力和第一弹簧被压缩至第一弹簧安装位置时的弹力之和等于第二设定压力值P2除以阀芯上设有第二进油口端面的面积。所述安装结构、安装弹力是指本发明的溢流阀在组装好后未开始工作时的结构状态。需要解释说明的是，第一设定压力值依据允许的低压波动过程中能够达到的最高压力，第二设定压力值依据能够达到的最高压力，具体根据溢流阀使用环境或系统的实际要求设定。
为更好的实现阀门的蓄能作用，优选方案中，第二弹簧的刚度大于第一弹簧的刚度。具体方案中第二弹簧可选用蝶形弹簧或蝶形弹簧组。
需要说明的是，本领域技术人员在上述公开的特征和方案基础上根据本发明的整体构思可进行任意组合，这些组合均可作为本发明的实施方式。
Claims (11)
1.一种插装式蓄能溢流阀，其特征在于，包括：
阀座(1)，阀座内沿轴向设第一工作腔(102)，该第一工作腔的轴向一端(103)敞口，另一端密封；且该第一工作腔侧壁上设有第一出口(101)；
基座(7)，该基座内沿轴向设有依次连通的第二工作腔(701)、第三工作腔(703)和第四工作腔，所述第四工作腔轴向远离第三工作腔的端部敞口，所述基座上还设有第一进口(702)，且第一进口与所述第二工作腔相通，所述第四工作腔的侧壁上设有第二出口(703)；
阀芯(2)，该阀芯内设溢出通道，该溢出通道上设第二进口(204)和第三出口(201)，且第二进口和第三出口分别位于阀芯的轴向一端部的端面和该端部的侧壁；
第一弹簧(5)；
第二弹簧(6)；
所述第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔内，且第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔的密封端，同时所述第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向均沿所述轴向；
所述阀座的敞口端通过第四工作腔的敞口端安装于第四工作腔中，且阀座的侧壁与第四工作腔的内壁设密封结构，同时所述第一出口与第二出口相通；
所述阀芯活动式安装于所述第二工作腔、第三工作腔和第一工作腔中，且所述阀芯设有第二进口和第三出口的端部远离所述第一弹簧和第二弹簧，另一端在阀芯沿轴向向第一工作腔的密封端运动时，先压缩第一弹簧，继续运动过程中再压缩第二弹簧，所述阀芯外壁与第二工作腔内壁之间设活动式密封结构，所述阀芯与所述第三工作腔内壁之间存有空腔，所述阀芯位于第四工作腔的侧壁上或第四工作腔内壁上设有过流槽(202)，该过流槽与所述空腔及第一出口相通。
2.一种插装式蓄能溢流阀，其特征在于，该溢流阀用于插装在基座(7)中，该基座内沿轴向设有依次连通的第二工作腔(701)、第三工作腔(703)和第四工作腔，所述第四工作腔轴向远离第三工作腔的端部敞口，所述基座上还设有第一进口(702)，且第一进口与所述第二工作腔相通，所述第四工作腔的侧壁上设有第二出口(703)；
所述溢流阀包括：
阀座(1)，阀座内沿轴向设第一工作腔(102)，该第一工作腔的轴向一端(103)敞口，另一端密封；且该第一工作腔侧壁上设有第一出口(101)；
阀芯(2)，该阀芯内设溢出通道，该溢出通道上设第二进口(204)和第三出口(201)，且第二进口和第三出口分别位于阀芯的轴向一端部的端面和该端部的侧壁；
第一弹簧(5)；
第二弹簧(6)；
所述第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔内，且第一弹簧和第二弹簧均安装于第一工作腔的密封端，同时所述第一弹簧和第二弹簧的伸缩方向均沿所述轴向；
所述阀座的敞口端通过第四工作腔的敞口端安装于第四工作腔中，且阀座的侧壁与第四工作腔的内壁设密封结构，同时所述第一出口与第二出口相通；
所述阀芯活动式安装于所述第二工作腔、第三工作腔和第一工作腔中，且所述阀芯设有第二进口和第三出口的端部远离所述第一弹簧和第二弹簧，另一端在阀芯沿轴向向第一工作腔的密封端运动时，先压缩第一弹簧，继续运动过程中再压缩第二弹簧，所述阀芯外壁与第二工作腔内壁之间设活动式密封结构，所述阀芯与所述第三工作腔内壁之间存有空腔，所述阀芯位于第四工作腔的侧壁上或第四工作腔内壁上设有过流槽(202)，该过流槽与所述空腔及第一出口相通。
3.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述第一弹簧的安装弹力等于第一设定压力值除以阀芯上设有第二进油口所在端面的面积；所述第二弹簧的安装弹力和第一弹簧被压缩至第一弹簧安装位置时的弹力之和等于第二设定压力值除以阀芯上设有第二进油口所在端面的面积。
4.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，还包括弹簧座(3)，该弹簧座安装于所述第一工作腔的所述另一端对该另一端进行密封，所述第一弹簧和第二弹簧的一端部均安装于弹簧座上。
5.如权利要求4所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述弹簧座上设有沿轴向伸入第一工作腔内的凸杆(301)，所述第二弹簧套装在所述凸杆上，所述第一弹簧套装在第二弹簧外周；所述阀芯的轴向另一端内设有可容纳该凸杆的第五工作腔(203)，所述阀芯向密封端运动时，所述凸杆伸入所述第五工作腔中。
6.如权利要求5所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述第二弹簧的远离密封端的端部设有垫片(4)，且该垫片的外径大于所述第五工作腔的内径小于第五工作腔的外径。
7.如权利要求5或6所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述凸杆上远离所述密封端的端部设有紧固件(5)，该紧固件的外径与所述第五工作腔的内径相适配。
8.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述第二弹簧的刚度大于第一弹簧的刚度。
9.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述第二弹簧选用碟形弹簧。
10.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述第二进口沿所述轴向开设，所述第二出口径向开设。
11.如权利要求1或2所述的插装式蓄能溢流阀，其特征在于，所述阀座的敞口端与第四空腔内壁之间采用螺纹连接。
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2021
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