CN113757215A - 用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，自上而下依次包括上钢球、弹簧、下钢球和阀体，阀体固定在活塞的多级阶梯孔内并对上钢球、弹簧和下钢球进行限位，阀体和多级阶梯孔之间通过一密封垫圈密封，上钢球上安装一上顶针，下钢球上安装一下顶针，上顶针的上端露于多级阶梯孔的上端外，所述下顶针的下端穿过整个阀体后露于多级阶梯孔的下端外。本发明安装于活塞的多级阶梯孔内，用于避免活塞运动距离超过极限位置，所述多级阶梯孔贯穿活塞使得活塞上下腔连通，该安全泄压阀通过检测活塞相对液压缸或液压顶镐的上端盖与底部的相对位置，在活塞达到极限位置时沟通活塞上下腔达到泄放液压油从而达到阻止活塞继续运动的目的。

Description

用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀

技术领域

本发明涉及一种安全液压元件，尤其涉及一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀。

背景技术

液压缸或者液压顶镐是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。其中双作用式液压缸应用最为广泛，其结通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；在使用中，液压缸根据设计要求，活塞的最大运动距离是一定的，如果运动超过了其极限位置，则会造成液压缸的损坏。在小型低压的液压缸中通常是使用加大液压缸各部件的强度使其能在最大压力下能阻止活塞超过极限位置；但在大型液压缸中由于成本、重量及外形尺寸的原因，其结构强度往往不能阻止活塞在最大压力下超过极限位置，通常是通过人为或其它控制方式使活塞在达到极限位置前使其停下来，避免损坏设备。因为是被动控制活塞运动不超出其极限位置，在使用中不时有因为大意不能及时停下活塞而损坏液压缸的事件发生。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种可以防止液压缸或液压顶镐的活塞在运动到极限位置时由于操作不当继续运动使镐体或者缸体受力过大而损坏，同时不改变液压缸或液压顶镐在正常行程时的工作状态的用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀。

本发明的技术方案如下：一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，安装于活塞的多级阶梯孔内，用于避免活塞运动距离超过极限位置，所述多级阶梯孔贯穿活塞使得活塞上下油腔连通，该安全泄压阀通过检测活塞相对液压缸或液压顶镐的上端盖与底部的相对位置，在活塞达到极限位置时沟通活塞上下腔达到泄放液压油从而达到阻止活塞继续运动的目的。

优选地，该安全泄压阀自上而下依次包括上钢球、弹簧、下钢球和阀体，所述阀体固定在活塞的多级阶梯孔内并对上钢球、弹簧和下钢球进行限位，所述阀体和多级阶梯孔之间通过一密封垫圈密封，所述上钢球上安装一上顶针，所述下钢球上安装一下顶针，所述上顶针的上端露于多级阶梯孔的上端外，所述下顶针的下端穿过整个阀体后露于多级阶梯孔的下端外。

优选地，所述多级阶梯孔为四级阶梯孔，该四级阶梯孔自上而下依次包括配合上顶针的一级孔和二级孔、配合上钢球、弹簧和下钢球的三级孔以及配合阀体的四级孔，且一级孔、二级孔、三级孔和四级孔的内径逐渐增大，所述阀体的内部设有配合下顶针的二级阶梯孔，所述二级阶梯孔包括五级孔和六级孔，所述六级孔的内径与一级孔的内径相同，所述五级孔的内径与二级孔的内径相同。

优选地，所述上顶针包括位于一级孔内的上顶针顶压段和位于二级孔内的上顶针限位段，所述上顶针顶压段和上顶针限位段一体成型，所述上顶针限位段沿轴向切割有沟槽或平面作为液压油通道，所述下顶针包括位于六级孔内的下顶针顶压段和位于五级孔内的下顶针限位段，所述下顶针顶压段和下顶针限位段一体成型，所述下顶针限位段沿轴向切割有沟槽或平面作为液压油通道。

优选地，所述上顶针顶压段的上端倒圆形成半球面，所述上顶针限位段的底部加工有凹坑用于与上钢球配合，所述下顶针顶压段的下端倒圆形成半球面，所述下顶针限位段的顶部加工有凹坑用于与下钢球配合。

优选地，所述阀体、上顶针顶压段、上顶针限位段、下顶针顶压段和下顶针限位段均为圆柱体，在阀体的外表面加工有外螺纹，所述四级孔内设有配合外螺纹的内螺纹。

优选地，所述阀体的底面加工有用于配合扳手拧紧用的十字沟槽。

优选地，所述密封垫圈为紫铜垫圈。

优选地，所述多级阶梯孔倾斜设置，上顶针的顶部对准液压缸或者液压顶镐的上端盖，下顶针的底部对准液压缸或者液压顶镐的底部或者下端盖。

一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀的工作方法如下：

当活塞在下部油腔的液压油压力作用下运动到上极限位置时，上顶针的顶部碰到液压缸或者液压顶镐的上端盖，上顶针的底部顶在上钢球上，阻止其继续向上运动，活塞继续往上运动时，上顶针顶开上钢球，使得上钢球与活塞内部的四级阶梯孔之间产生间隙，该安全泄压阀的上半部分被打开，下部油腔的液压油通过阀体中间的二级阶梯孔与下顶针之间的间隙到达下钢球与阀体之间顶开下钢球，使得下钢球与阀体之间产生间隙，该安全泄压阀的下半部分被打开，从而沟通上、下油腔将下部油腔的液压油卸压返回油箱达到保护作用；

由于活塞的上下油腔被沟通后下部油腔的压力被释放，活塞没有动力往上运动，从而在负载的作用下向下运动；

当活塞向下运动一定距离后，上顶针的顶部离开了液压缸或者液压顶镐的上端盖，上钢球在弹簧的作用下复位使得该安全泄压阀的上半部分关闭，活塞上、下油腔恢复不连通，于是活塞在下部油腔的液压油压力作用下再次向上运动；

如此反复，最终达到动态平衡;

当活塞在负载作用下运动到下极限位置时，下顶针的底部碰到液压缸或者液压顶镐的底部或下端盖，下顶针的顶部顶在下钢球上，阻止其继续向下运动，活塞继续往下运动时，下顶针顶开下钢球，使得下钢球与阀体之间产生间隙，该安全泄压阀的下半部分被打开，上部油腔的液压油通过四级阶梯孔与上顶针之间的间隙到达上钢球与四级阶梯孔之间顶开上钢球，使得上钢球与活塞内部的四级阶梯孔之间产生间隙，该安全泄压阀的上半部分被打开，从而沟通上、下油腔将上部油腔的液压油卸压返回油箱达到保护作用；

由于活塞的上下油腔被沟通后上部油腔的压力被释放，活塞没有动力往下运动，并在下部油腔的液压油压力作用下向上运动；

当活塞向上运动一定距离后，下顶针的底部离开了液压缸或者液压顶镐的底部或者下端盖，下钢球在弹簧的作用下复位使得该安全泄压阀的下半部分关闭，活塞上、下油腔恢复不连通，于是活塞在负载的作用下再次向下运动；

如此反复，最终达到动态平衡。

本发明通过安装在液压缸中活塞上的两个方向相反的串联排列的可控单向阀，在正常工作时由于两个可控单向阀串联排列且方向相反，所以不管什么方向的液压油都是不连通的，从而保证活塞在正常工作时不受影响。当活塞运动到极限位置附近时，使用机械方式自动打开相应的可控单向阀，沟通活塞两侧油腔，使高压侧液压油泄放到低压侧，从而使活塞失去压力差形成的动力，最终避免活塞越过极限位置损坏液压缸。在活塞离开极限位置附近时，两个串联的可控单向阀恢复单向工作状态，活塞恢复正常工作压力。

本发明在不影响液压缸正常工作及外形尺寸的条件下解决现有的液压缸或液压顶镐在活塞运行至极限位置时因不能及时停下来而压坏液压缸或液压顶镐的安全隐患。

附图说明

图1是本发明安装在液压缸中的立体剖视示意图；

图2是图1中A的处放大示意图；

图3是本发明安装在液压缸中时局部剖面示意图；

图4是液压缸中活塞运动到上限位时动作示意图；

图5是液压缸中活塞运动到下限位时动作示意图；

图6是本发明中上顶针和下顶针的结构示意图；

图7是本发明中阀体的结构示意图；

图8是本发明中紫铜垫圈的结构示意图；

图中1.液压缸，2.上端盖，3.活塞，4.上顶针，5.上钢球，6.弹簧，7.下钢球，8.紫铜垫圈，9.阀体，10.下顶针，11.一级孔，12.二级孔，13.三级孔，14.四级孔，15.五级孔，16.六级孔，17.上顶针顶压段，18.上顶针限位段，19.下顶针顶压段，20.下顶针限位段，21.凹坑。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细的说明，但并不是对本发明保护范围的限制。

如图1-8所示，一种用于活塞式双作用液压缸的安全卸压阀，包括上顶针4、上钢球5、弹簧6、下钢球7、下顶针10、紫铜垫圈8、阀体9。其中上顶针4与下顶针10结构尺寸相同；上钢球5与下钢球7结构尺寸相同。该方案安装在液压缸中活塞内加工出来的四级阶梯孔上。四级阶梯孔贯穿活塞上下连通上下油腔，在四级阶梯孔的下部直径最大的孔中设有内螺纹用于配合阀体上的外螺纹。

四级阶梯孔自上而下依次包括配合上顶针4的一级孔11和二级孔12、配合上钢球5、弹簧6和下钢球7的三级孔13以及配合阀体9的四级孔14，且一级孔11、二级孔12、三级孔13和四级孔14的内径逐渐增大，阀体9的内部设有配合下顶针10的二级阶梯孔，二级阶梯孔包括五级孔15和六级孔16，六级孔16的内径与一级孔11的内径相同，五级孔15的内径与二级孔12的内径相同。

上顶针4包括位于一级孔11内的上顶针顶压段17和位于二级孔12内的上顶针限位段18，上顶针顶压段17和上顶针限位段18一体成型，上顶针限位段18沿轴向切割有沟槽或者平面作为液压油通道。下顶针10包括位于六级孔16内的下顶针顶压段19和位于五级孔15内的下顶针限位段20，下顶针顶压段19和下顶针限位段20一体成型，下顶针限位段20沿轴向切割有沟槽或者平面作为液压油通道。

上顶针顶压段17的上端倒圆形成半球面，上顶针限位段18的底部加工有凹坑21用于与上钢球5配合，下顶针顶压段19的下端倒圆形成半球面，下顶针限位段20的顶部加工有凹坑21用于与下钢球7配合。

本发明的安全泄压阀工作方法如下：

上钢球5、下钢球7在弹簧6作用下分别与液压缸中的四级阶梯孔及阀体9共同组成两个串联的相反方向的可控单向阀（上钢球、弹簧和四级阶梯孔之间形成的可控单向阀为该安全泄压阀的上半部分，下钢球、弹簧和阀体之间形成的可控单向阀为该安全泄压阀的下半部分），在活塞3没有到达上极限位置或下极限位置的时候，由于上顶针4与下顶针10处没有受力，对钢球组成的可控单向阀不产生作用。这时不管是活塞的上下油腔有什么样的压力差，总有一个可控单向阀是关闭的，一个开通（通过液压油压力的作用），整体是不连通的，从而不影响其运动。紫铜垫圈在这里起到密封作用。

当活塞在下部油腔的液压油压力作用下运动到上极限位置时，上顶针4上部碰到液压缸1的上端盖2，上顶针4下部顶在上钢球5上，阻止其继续向上运动，活塞继续往上运动时，上顶针4将上钢球5顶开，此时上钢球5、弹簧6与四级阶梯孔组成的可控单向阀被打开。下部油腔的液压油通过阀体9中间的二级阶梯孔与下顶针10之间的间隙到达下钢球7与阀体9之间将下钢球7顶开，此时，下钢球7、弹簧6和阀体9组成的可控单向阀打开，再到被打开的上钢球5与四级阶梯孔组成的可控单向阀及四级阶梯孔与上顶针4之间的间隙进入活塞上部油腔，最终回到油箱。

由于活塞的上下油腔被沟通后下部油腔的压力被释放，所以活塞没有动力往上运动，并在负载的作用下向下运动。

当活塞向下运动一定距离后，上顶针4离开了液压缸前端盖，上钢球5在弹簧6的作用下关闭上部的可控单向阀，活塞上、下油腔恢复不连通，于是活塞在下部油腔的液压油压力作用下向上运动，在运动一段距离后在上顶针4的作用下，上部的可控单向阀打开，活塞向下运动……，如此反复，最终达到动态平衡；

当活塞运动到下极限位置时，下顶针10碰到液压缸底部后打开下部的可控单向阀，沟通上、下油腔将上部油腔的液压油卸压返回油箱达到保护作用。

Claims (10)

1.一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：其安装于活塞的多级阶梯孔内，用于避免活塞运动距离超过极限位置，所述多级阶梯孔贯穿活塞使得活塞上下油腔连通，该安全泄压阀通过检测活塞相对液压缸或液压顶镐的上端盖与底部的相对位置，在活塞达到极限位置时沟通活塞上下腔达到泄放液压油从而达到阻止活塞继续运动的目的。

2.根据权利要求1所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：该安全泄压阀自上而下依次包括上钢球、弹簧、下钢球和阀体，所述阀体固定在活塞的多级阶梯孔内并对上钢球、弹簧和下钢球进行限位，所述阀体和多级阶梯孔之间通过一密封垫密封，所述上钢球上安装一上顶针，所述下钢球上安装一下顶针，所述上顶针的上端露于多级阶梯孔的上端外，所述下顶针的下端穿过整个阀体后露于多级阶梯孔的下端外。

3.根据权利要求2所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述多级阶梯孔为四级阶梯孔，该四级阶梯孔自上而下依次包括配合上顶针的一级孔和二级孔、配合上钢球、弹簧和下钢球的三级孔以及配合阀体的四级孔，且一级孔、二级孔、三级孔和四级孔的内径逐渐增大，所述阀体的内部设有配合下顶针的二级阶梯孔，所述二级阶梯孔包括五级孔和六级孔，所述六级孔的内径与一级孔的内径相同，所述五级孔的内径与二级孔的内径相同。

4.根据权利要求3所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述上顶针包括位于一级孔内的上顶针顶压段和位于二级孔内的上顶针限位段，所述上顶针顶压段和上顶针限位段一体成型，所述上顶针限位段沿轴向切割有沟槽或平面作为液压油通道，所述下顶针包括位于六级孔内的下顶针顶压段和位于五级孔内的下顶针限位段，所述下顶针顶压段和下顶针限位段一体成型，所述下顶针限位段沿轴向切割有沟槽或平面作为液压油通道。

5.根据权利要求4所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述上顶针顶压段的上端倒圆形成半球面，所述上顶针限位段的底部加工有凹坑用于与上钢球配合，所述下顶针顶压段的下端倒圆形成半球面，所述下顶针限位段的顶部加工有凹坑用于与下钢球配合。

6.根据权利要求4所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述阀体、上顶针顶压段、上顶针限位段、下顶针顶压段和下顶针限位段均为圆柱体，在阀体的外表面加工有外螺纹，所述四级孔内设有配合外螺纹的内螺纹。

7.根据权利要求2所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述阀体的底面加工有用于配合扳手拧紧用的十字沟槽。

8.根据权利要求2所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述密封垫为紫铜垫圈。

9.根据权利要求2所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：所述多级阶梯孔倾斜设置，上顶针的顶部对准液压缸或者液压顶镐的上端盖，下顶针的底部对准液压缸或者液压顶镐的底部或者下端盖。

10.根据权利要求3所述的一种用于活塞式双作用液压缸或液压顶镐的安全泄压阀，其特征在于：

该安全泄压阀的工作方法如下：

当活塞在下部油腔的液压油压力作用下运动到上极限位置时，上顶针的顶部碰到液压缸或者液压顶镐的上端盖，上顶针的底部顶在上钢球上，阻止其继续向上运动，活塞继续往上运动时，上顶针顶开上钢球，使得上钢球与活塞内部的四级阶梯孔之间产生间隙，该安全泄压阀的上半部分被打开，下部油腔的液压油通过阀体中间的二级阶梯孔与下顶针之间的间隙到达下钢球与阀体之间顶开下钢球，使得下钢球与阀体之间产生间隙，该安全泄压阀的下半部分被打开，从而沟通上、下油腔将下部油腔的液压油卸压返回油箱达到保护作用；

由于活塞的上下油腔被沟通后下部油腔的压力被释放，活塞没有动力往上运动，从而在负载的作用下向下运动；

当活塞向下运动一定距离后，上顶针的顶部离开了液压缸或者液压顶镐的上端盖，上钢球在弹簧的作用下复位使得该安全泄压阀的上半部分关闭，活塞上、下油腔恢复不连通，于是活塞在下部油腔的液压油压力作用下再次向上运动；

如此反复，最终达到动态平衡;

当活塞在负载作用下运动到下极限位置时，下顶针的底部碰到液压缸或者液压顶镐的底部或下端盖，下顶针的顶部顶在下钢球上，阻止其继续向下运动，活塞继续往下运动时，下顶针顶开下钢球，使得下钢球与阀体之间产生间隙，该安全泄压阀的下半部分被打开，上部油腔的液压油通过四级阶梯孔与上顶针之间的间隙到达上钢球与四级阶梯孔之间顶开上钢球，使得上钢球与活塞内部的四级阶梯孔之间产生间隙，该安全泄压阀的上半部分被打开，从而沟通上、下油腔将上部油腔的液压油卸压返回油箱达到保护作用；

由于活塞的上下油腔被沟通后上部油腔的压力被释放，活塞没有动力往下运动，并在下部油腔的液压油压力作用下向上运动；

当活塞向上运动一定距离后，下顶针的底部离开了液压缸或者液压顶镐的底部或者下端盖，下钢球在弹簧的作用下复位使得该安全泄压阀的下半部分关闭，活塞上、下油腔恢复不连通，于是活塞在负载的作用下再次向下运动；

如此反复，最终达到动态平衡。

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