CN1133026C - 压力控制阀 - Google Patents

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Abstract

一种压力控制阀，包括在与一压力管路相连的一减压口处面向一阀座的一阀柱；和用于将阀柱推压到阀座上的一弹簧，压力控制阀放出部分流体，以保持压力管路内部在一定的设定压力。在压力控制阀中，在阀柱弹簧的远离阀柱的一端设有一先导活塞，其可在阀柱弹簧的伸长和压缩方向自由地移动。还设有用于将先导活塞推压到阀柱侧的一调节弹簧。该先导活塞被如此地构造，以至于当被供给在一定压力以下的一先导流体时，其沿离开所述阀柱的一方向移动。

Description

压力控制阀
技术领域
本发明涉及一压力控制阀，用于将一压力管路的内部保持在一定的设定压力。
背景技术
作为将一压力管路内部保持在一定的设定压力的一压力控制阀，例如已知有如图6所示的一导向操作的(direct-operated)减压阀2。
导向操作的减压阀2用阀柱(valve plug)6保持一减压口3关闭，其中减压口向压力管路敞开，而阀柱6由一压力调节弹簧4推向减压口3。当压力管路内的压力上升到一定的设定压力以上时，阀柱6就被推起并且减压口3与压力管路连通且部分流体流出压力管路进入排泄口，从而压力管路可保持在一定的设定压力。注意到通过转动调节螺钉8改变弹簧的压力而可调节设定压力。
在导向操作的减压阀2中，压力调节弹簧4也推压阀柱6，因此当导向操作的减压阀2用在高压压力管路中时，需要使用一强弹簧来作为压力调节弹簧4。但是，使用大型的强弹簧会使得减压阀本身增大，因此对所使用的弹簧的强度有所限制。为此，在高压压力管路中通常是采用图7所示的一先导操作的(pilot-operated)减压阀10。
先导操作减压阀10是这样构成的：减压口3经一节流口12与一主阀14的上腔14a连通，并且还与一导向操作的减压阀18相连，该阀18构成图7所示的一先导段。当压力管路内的压力升高到一定的设定压力以上且超过弹簧18b的压力时，阀柱18a就下移并且导向操作的减压阀18打开。结果，上腔14a与排泄口5连通，上腔14a的压力降低，使得主阀14打开并且压力管路内的流体流向排泄口5侧。因此，处于高压的压力管路能保持在一定的设定压力。
作为使用一种变型的先导段来替代图7所示的先导操作减压阀10的导向操作的减压阀18，如果组合一比例电磁压力控制段来由一电子先导(控制)信号控制上腔14a的压力，则可以在一定的范围内实现对压力管路的设定压力的自动控制。
但是，如果使用上述比例电磁压力控制段，则可能使得组合而成的压力控制阀具有复杂的内部结构，这会增大生产成本和带来安全性的问题，例如由于使用电而造成失火。
发明内容
本发明致力于解决上述问题，其目的是提供能无级(连续)自动控制一压力管路的设定压力的一压力控制阀，该阀是通过采用一先导操作的简单结构而不使用电子信号来实现的。
本发明的一压力控制阀，包括：在连接到一压力管路的一减压口处设置于一阀座上的一阀柱；和用于所述阀柱的一弹簧，以将该阀柱推压到阀座上，当压力管路内的流体压力超过所述阀柱弹簧的弹力时，通过放出部分流体，所述压力控制阀能够保持压力管路内部在一定的设定压力，其特征是：通过随着先导流体压力的增大或降低由一先导活塞的移动而增大或降低所述阀柱弹簧的力，所述的先导活塞在所述阀柱弹簧的伸长和压缩方向可自由地移动，该先导活塞设置在阀柱弹簧的离开所述阀柱的一端，该先导活塞的与具有所述阀柱弹簧的一端相对的另一端设有一调节弹簧，并且该先导活塞被如此地构造，以至于当所述先导活塞接收到一定压力的一先导流体时，其沿离开所述阀柱的一方向移动；所述压力控制阀还包括一第一活塞限位装置，用于防止使已经移动到靠近所述阀柱的一位置的所述先导活塞移动超过在阀柱侧的上述靠近位置，即使所述调节弹簧的推压力增大，以及一第二活塞限位装置，用于防止已经移动到远离所述阀柱的一位置的所述先导活塞移动到超过上述远离位置的一更远的位置，即使所述调节弹簧的推压力减小。本发明所述的压力控制阀包括在连接到一压力管路的一减压口处设置于一阀座上的一阀柱；和用于该阀柱的一弹簧，以将该阀柱推压到阀座上，当压力管路内的流体压力超过所述阀柱弹簧的弹力时，通过放出部分流体，压力控制阀能够保持压力管路内部在一定的设定压力，其中通过随着先导流体压力的增大或降低由一先导活塞(pilot piston)的移动而增大或降低阀柱弹簧的力，先导活塞在阀柱弹簧的伸长和压缩方向可自由地移动，该先导活塞设置在阀柱弹簧的离开阀柱的一端，在该先导活塞的与具有阀柱弹簧的一端相对于的另一端设有一调节弹簧，并且该先导活塞被如此地构造，以至于当所述先导活塞接收到一定压力的一先导流体时，其离开阀柱的一方向移动。
根据本发明所述的压力控制阀，当没有先导流体流入时，阀柱就由阀柱弹簧和调节弹簧推压到阀座上，因此压力管路的内部保持在一定的设定压力。当压力管路的压力升高到设定压力以上并且超过阀柱弹簧的力时，阀柱就后退而打开减压口并允许流体从压力管路进入排泄口并由此排出。而当压力管路的压力下降并达到设定压力时，阀柱就通过阀柱弹簧的力而与减压口处的阀座接触，并且压力管路的内部保持在设定压力。
因为，当先导压力流入时，先导活塞沿离开阀柱的方向移动，阀柱弹簧增大长度并且弹簧压力降低。随着阀柱弹簧压力的降低，将阀柱推压到阀座上的力也降低，因此压力控制阀作为具有一较低设定压力的一压力控制阀而工作。
本发明提供的一压力控制阀，其还包括一第一活塞限位装置，用于防止使已经移动到靠近阀柱的一位置的先导活塞移动超过在阀柱侧的上述靠近位置，即使调节弹簧的推压力增大。采用本发明所述的该压力控制阀，在先导流体的压力上升到一定值前，先导活塞不会沿离开阀柱的方向移动，并且一固定的大的弹簧力将阀柱推压到阀座上。因此，该压力控制阀可作为具有一设定压力上限的一压力控制阀使用。
本发明提供的一压力控制阀，其还包括一第二活塞限位装置，用于防止已经移动到远离阀柱的一位置的先导活塞移动到超过上述远离位置的一更远的位置，即使调节弹簧的推压力减小。采用本发明所述的发明，当先导流体的压力上升到一定值以上时，阀柱弹簧的一固定的小的弹簧力将阀柱推压到阀座上。因此该压力控制阀可用作具有一设定压力下限的一压力控制阀。
附图说明
图1是表示根据本发明的一压力控制阀的简图。
图2是表示当采用根据本发明的压力控制阀时设定压力控制的一图表。
图3(a)和3(b)是表示在根据本发明的压力控制阀中所使用的一先导活塞布置的第一例子的简图。
图4(a)和4(b)是表示在根据本发明的压力控制阀中所使用的一先导活塞布置的第二例子的简图。
图5(a)和5(b)是表示在根据本发明的压力控制阀中所使用的一先导活塞布置的第三例子的简图。
图6是表示一导向操作的减压阀的一简图。
图7是表示一先导操作减压阀的一简图。
具体实施方式
下面结合附图描述本发明的优选实施例。
图1表示根据本发明第一实施例的一减压阀20。
减压阀20的阀主体22内形成有作为一内部圆筒形空间的一阀腔24，其中央轴线在轴线S1上延伸；还形成有作为一内部圆筒形空间的一圆筒腔26，其直径大于阀腔24，并且该圆筒腔26位于阀腔24附近并位于其上，其中央轴线在同一轴线S1上延伸。
阀主体22内还形成有与阀腔24连通的一减压口A，其中央轴线在轴线S1上延伸。阀主体22内还附加形成有一排泄口D，该排泄口D在阀腔24的内部圆周表面的靠近减压口A的部位敞开；还形成有一先导口B，该先导口B在阀腔24的内部圆周表面的靠近圆筒腔26的另一部位敞开。阀腔24的内径如此形成，使得在具有圆筒腔26的那一侧具有较大的直径24a1，而在具有减压口A的另一侧具有一较小的直径24a2。阀腔24的直径在先导口B处变化。压力管路46的工作流体流入减压口A。
在阀腔24内，设置一阀柱30，其锥形端部置于减压口A的阀座As上；还设置用于阀柱的一弹簧32，以将阀柱30推压到阀座As上。形成在阀柱30基端的是一圆柱形导引部分30a，用于导引阀柱弹簧32，其方式是使得阀柱弹簧32沿导引部分30a的表面滑动。
贯穿阀腔24和圆筒腔26设置的是一先导活塞40，其可在轴线S1的方向自由地滑动。先导活塞40包括插入在阀腔24内的圆形横截面的一活塞柱体40a、和直径大于活塞柱体40a并位于圆筒腔26内的一活塞头40b。先导活塞40具有沿轴线S1延伸的一油孔。活塞柱体40a的底端啮合到阀柱弹簧32的离开阀柱30的端部上。
活塞柱体40a包括在阀腔24的大直径壁24a1上滑动的一较大直径部分40a1、和在阀腔24的小直径壁24a2上滑动的一小直径部分40a2。这两个不同直径的部分形成一压力感受器40a3。
先导口B连接到一先导油压力设定部44上，并且由该先导油压力设定部44设定在一定压力的一先导压力Ppi经先导口B供应给阀腔24。流入阀腔24的先导油作用在先导活塞40的压力感受器40a3上，促使先导活塞40上移。
同时，在圆筒腔26的内表面上形成有内螺纹。啮合在内螺纹内的是在作为一初始值调节器38的一元件的圆筒体38a的连接部分38a1的外表面上的外螺纹，由此将初始值调节器38连接到阀主体22上。
初始值调节器38包括上述的一圆筒体38a；设置在圆筒体38a内并且与先导活塞40的活塞头40b接触的一活塞位置调节件38b；一初始值调节弹簧38c，其弹簧系数大于阀柱弹簧32的，以通过活塞位置调节件38b向先导活塞40产生一定的向下的弹簧力；一调节螺钉38d，其啮合在形成于圆筒体38a顶部的内螺纹上，以改变初始值调节弹簧38c的弹簧力；和一端面38e，其形成在连接部分38a1的底端，以与活塞头40b啮合、止住先导活塞40的向上运动。因此，通过调节调节螺钉38d，可以将先导活塞40的初始值(当Ppi＝0时先导活塞的位置)设定在从活塞头40b与圆筒腔26的底面接触的先导活塞的一位置(在图3中C1＞0和C2＝0，其中C1表示活塞头40b与端面38e之间的间隙，而C2表示活塞头40b与底面26a之间的间隙)到活塞头40b与端面38e接触的先导活塞40的另一位置(C1＝0和C2＝max)的一范围内。
下面参照图2的设定压力控制图表和表示阀内部情况的图3～图5的简图来描述对根据本发明的第一实施例的减压阀20的设定压力Ps进行设定的一方法。
图3(a)表示当采用设有设定压力上限的一减压阀20时先导活塞40的布置。在此情况中，通过从C1＞0和C2＝0的状态增大初始值调节器38的调节螺钉38d的螺旋量(调节螺钉38d下移)，通过活塞位置调节件38b由初始值调节弹簧38c的一较大的力向下推动先导活塞40，从而将活塞头40b更强地推压到圆筒腔26的底面26a上。在该过程中，先导活塞40的活塞柱体40a向阀柱30侧下移，从而阀柱弹簧32的压缩力变成最大。
在先导活塞40位于该位置的状态下，当先导压力Ppi为一小的值时，即使先导油的一小的推力作用在先导活塞40上，因为初始值调节弹簧38c的压力大于该推力，因此先导活塞也不会上移，并且通过阀柱弹簧32的一大的弹簧力而使阀柱30被推压到阀座As上，由此设定一设定压力的上限Psmax。
当由于先导压力Ppi上升而使一增大的推力超过初始值调节弹簧38c的压力时，如图3(b)所示，先导活塞40就上移(C1＞0和C2＞0)并且由此阀柱弹簧32的长度变长。因此，阀柱弹簧32的弹簧力减小并且将阀柱30推压到阀座上的力降低，结果设定压力Ps也线性地降低。
因此，获得了一设定压力控制图表，其中由实线f1和f2所示，当先导压力Ppi为一小的值时，设定压力就处于其上限Psmax，而当先导压力高于一定值时，设定压力Ps就线性地降低。
图4(a)表示当使用设有一下限设定压力的一减压阀20时先导活塞40的布置。在此情况中，减小初始值调节器38的调节螺钉38d的螺旋量(调节螺钉38d上移)，活塞位置调节件38b上移到这样的一位置：此时在连接部分38a1的端面38e与活塞头40b之间具有间隙C1(C1＞0，C2＞0并且C1＜C2)。在该过程中，先导活塞40的活塞柱体40a上移，从而阀柱弹簧32的弹簧力变得小于图3(a)所示情况中的。
在先导活塞40位于该位置的状态下，当向先导口B供给一先导压力Ppi时，先导活塞40通过所产生的一推力而上移并且阀柱弹簧32的长度增大。因此，阀柱弹簧32的弹簧力减小并且将阀柱30推压到阀座As上的力降低，结果设定压力Ps也线性地降低。当先导压力Ppi上升时，如图4(b)所示，活塞头40b接触连接部分38a1的端面38e(C1＝0和C2＝max)，其结果是阀柱弹簧32的弹簧力被固定在最小值。因此，即使先导压力Ppi进一步上升，通过阀柱弹簧32的一小的弹簧力也会将阀柱30推压到阀座As上，从而设定一设定压力下限Psmin。
因此，可获得一设定压力控制图表，其中由图2中的实线g1和g2所示，当先导压力Ppi为一小的值时，设定压力就线性地降低，而当先导压力Ppi高于一定值时，设定压力Ps就保持在其下限Psmin。在图4(b)所示情况中，如果先导活塞40以其全长布置，从而阀柱弹簧32具有一自然长度，则可获得一设定压力控制图表，其中设定压力下限Psmin为“0”Mpa。
图5(a)表示当使用一减压阀时先导活塞40的布置，其中减压阀这样设置，以至于当先导压力Ppi上升时设定压力Ps下降。在此情况中，通过调节初始值调节器38的螺旋量来设置减压阀20，从而使得当先导压力Ppi＝0时C2＞0和C1＞0，而当先导压力为最大Ppimax时C2＞0和C1＞0。
如果先导活塞40如上所述地布置，则当供应一较小值的一先导压力Ppi并且一较小的推力作用在先导活塞40上时，如图4(b)所示，先导活塞40就上移并且阀柱弹簧32的长度增大，从而减小了将阀柱30推压到阀座As上的力。
因此，可以获得一设定压力控制图表，其中当先导压力Ppi增大时，设定压力Ps就如图2中的一实线h所示地线性降低。
通过操作初始值调节器38而调节作用在先导活塞40上的初始值调节弹簧38c的弹簧力，可以在斜线所示范围内自由改变设定压力Ps。正如已描述的，采用根据本实施例的该减压阀20，通过操作初始值调节器38改变先导活塞40在轴向S1的运动量来增大或减小阀柱弹簧32的弹簧力和向先导口B输入一先导压力Ppi，可以设定一上限设定压力Psmax或一下限设定压力Psmin，并且可以在一宽的范围内自由地设定一设定压力Ps。因此，可以自动和无级地控制压力管路46的油压力。
因为通过沿轴向S1移动先导活塞40这一简单的结构就可自由地设定设定压力Ps，因此可以降低的成本来制造减压阀20。
与现有技术的使用一电子先导信号的比例电磁压力控制器相比，使用油压力作为一先导信号可确保防火安全性。
在该实施例中，当活塞头40b下移时与该活塞头接触的圆筒腔26的底面26a相应于本发明中的第一活塞限位装置；而当活塞头40b上移时与该活塞头接触的形成于连接部分38a1底端的端面38e则相应于本发明中的第二活塞限位装置。
如上所述，在本发明所述的压力控制阀中，当一先导流体流入先导口时，该先导流体沿移离阀柱侧的方向移动先导活塞，并且已经延长了的阀柱弹簧的弹簧力降低，从而降低将阀柱推压到阀座上的力，结果是压力控制阀改变其容量，变为具有一减小的设定压力的一压力控制阀。因为根据本发明，可自由地改变设定压力，因此可自动和无级地控制压力管路内的流体压力。
因为一流体被用作产生一先导信号的装置，因此与采用一电子先导信号的传统的比例电磁型压力控制器相比，可充分确保装置的防火安全性，并且其简单的结构可使生产成本降低。
根据本发明，在先导流体的压力上升到一定值之前，先导活塞不会在移离阀柱的方向移动，并且一固定的大的弹簧力将阀柱推压到阀座上，因此可提供具有一上限设定压力的一压力控制阀。
根据本发明，当先导流体的压力上升到一定值以上时，由阀柱弹簧施加的将阀柱推压到阀座上的力就变成一固定的小的力，因此可提供具有一下限设定压力的一压力控制阀。

Claims (1)

1.一压力控制阀，包括：
在连接到一压力管路的一减压口处设置于一阀座上的一阀柱；和
用于所述阀柱的一弹簧，以将该阀柱推压到阀座上，当压力管路内的流体压力超过所述阀柱弹簧的弹力时，通过放出部分流体，所述压力控制阀能够保持压力管路内部在一定的设定压力，
其特征是：通过随着先导流体压力的增大或降低由一先导活塞的移动而增大或降低所述阀柱弹簧的力，所述的先导活塞在所述阀柱弹簧的伸长和压缩方向可自由地移动，该先导活塞设置在阀柱弹簧的离开所述阀柱的一端，该先导活塞的与具有所述阀柱弹簧的一端相对的另一端设有一调节弹簧，并且该先导活塞被如此地构造，以至于当所述先导活塞接收到一定压力的一先导流体时，其沿离开所述阀柱的一方向移动；
所述压力控制阀还包括一第一活塞限位装置，用于防止使已经移动到靠近所述阀柱的一位置的所述先导活塞移动超过在阀柱侧的上述靠近位置，即使所述调节弹簧的推压力增大，以及
一第二活塞限位装置，用于防止已经移动到远离所述阀柱的一位置的所述先导活塞移动到超过上述远离位置的一更远的位置，即使所述调节弹簧的推压力减小。
CN00102670A 1999-02-26 2000-02-25 压力控制阀 Expired - Fee Related CN1133026C (zh)

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