CN113915186A - 一种液压单向阀 - Google Patents
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Abstract
现有单向阀存在密封不可靠、频率响应特性低等问题。本发明公开了一种液压单向阀，该单向阀主要特征是频率响应特性高且密封可靠。其主要结构包括阀体、阀芯、弹簧，通过将液流通道设计在阀体上，简化了阀芯的导向机构，显著降低了阀芯质量，进而大幅度提高了单向阀的频率响应特性；阀芯导向机构使阀体密封环带和阀芯密封环带在阀芯运动过程中始终处于同轴状态，保证了阀体密封面与阀芯密封面能够形成稳定的密封环带，确保了单向阀的可靠密封，解决了现有单向阀难以在高频工作环境下使用的问题，扩大了单向阀的使用范围。
Description
技术领域
本发明属于液压元件技术领域，尤其是涉及一种具有高频响应特性的液压单向阀。
背景技术
单向阀是液压系统中方向控制阀的一种，又称为止回阀或逆止阀，其作用是使液体只能往一个方向流动，反向截止，起到防止流液倒流的作用。
按阀芯的结构型式，单向阀可分为带导向机构的单向阀和无导向机构的单向阀两种。阀芯为钢球式的单向阀是典型的无导向机构的单向阀，其结构简单，但由于无导向机构，密封容易失效，工作时不稳定容易产生振动和噪声。带有导向机构的单向阀，导向性和密封性较好，工作比较平稳，但其结构较为复杂，尤其是导向机构尺寸较大，使阀芯质量大，导致频率响应特性变差，难以在高频工作环境下使用。
发明内容
针对单向阀现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种频率响应特性高、密封可靠的单向阀，其主要特点是阀芯导向机构尺寸小、质量轻，使得单向阀密封可靠且频率响应特性高。
本发明采用如下的技术方案：
一种液压单向阀，包括：阀芯、阀体、弹簧；
阀芯，设有密封面、导向圆柱体和弹簧安装座；
阀体，设有密封面、液流通道、导向通道、弹簧座、出油口和进油口；
阀芯安装在阀体内，阀体密封面和阀芯密封面相互配合形成密封环带，密封环带与阀体构成第一油腔和第二油腔；第一油腔内含有阀体的进油口、液流通道和导向通道，阀芯导向圆柱体与阀体导向通道为间隙配合，使导向圆柱体能够在导向通道内做往复直线运动；第二油腔内含有阀体的出油口和弹簧座，弹簧安装于阀体弹簧座与阀芯弹簧安装座之间，弹簧对阀芯施加压力使阀芯密封面与阀体密封面之间形成密封。
进一步的，阀体设置有两个或两个以上导向块，每个导向块上设置有同心圆弧面，两个或两个以上同心圆弧面形成导向通道，阀芯导向圆柱体能够在导向通道内做往复直线运动，相邻的导向块之间设有液流通道。
进一步的，相邻两导向块之间的液流通道的截面形状为扇形。
进一步的，阀体设置一个导向圆柱面，阀芯导向圆柱体在阀体导向圆柱面内能够做往复直线运动，阀体导向圆柱面的周围设置有两个或两个以上液流通道。
进一步的，阀芯与阀体的密封面形状为锥形、圆弧形或者圆环形。
进一步的，阀芯弹簧安装座为凹坑式。
进一步的，阀芯导向圆柱体为空心结构。
单向阀的工作原理如下：单向阀在工作时，阀体第一油腔中的油液压力P1与第二油腔内的油液压力P2形成压差ΔP(ΔP＝P1-P2),该压差ΔP形成一个作用在阀芯上的轴向力，当该轴向力大于弹簧的预紧力时，弹簧压缩，油液顶开阀芯进入第二油腔，通过阀体的出油口流出；当该轴向力小于弹簧压缩力时，阀芯在弹簧的作用下回落，阀芯导向圆柱体在阀体导向通道内运动，保持了阀体密封面和阀芯密封面在阀芯运动过程中处于同轴状态，使阀芯落座时密封环带保持可靠密封，单向阀关闭。
根据固有振动频率公式
可知，在单向阀阀芯和弹簧形成的振动体中，由于单向阀导向机构使阀芯质量增加，导致单向阀的固有频率响应特性变差。为了提高单向阀的固有频率，本发明通过将液流通道设计在阀体上，阀芯弹簧安装座设计为凹坑式，阀芯导向圆柱体设计为空心结构等方式显著减轻了阀芯质量，进而大幅度提高了单向阀的频率响应特性。
该单向阀通过阀芯导向圆柱体和阀体导向块形成的同心圆弧面构成了阀芯导向机构，该导向机构保证了阀体密封面和阀芯密封面在阀芯运动过程中始终处于同轴状态，使阀体密封面与阀芯密封面能够稳定可靠地形成密封环带，进而保证了单向阀的可靠密封。
此外，在阀体的结构中，将相邻两导向块之间的液流通道的截面形状设计为扇形，在结构允许的范围内最大限度的保证了阀体的液流通道面积。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过将液流通道设计在阀体上，显著减轻了阀芯质量，进而大幅度提高了单向阀的频率响应特性。
(2)该单向阀通过阀芯导向机构使阀体密封面和阀芯密封面在阀芯运动过程中始终处于同轴状态，保证了阀体密封面与阀芯密封面能够稳定可靠地形成密封环带，确保了单向阀的可靠密封。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1中提出一种液压单向阀总体结构示意图。
图2是实施例1和实施例2的弹簧座结构示意图。
图3是实施例1和实施例2的阀芯结构示意图。
图4是实施例1的阀体主视图。
图5是实施例1的阀体剖视图。
图6是实施例2的阀体主视图。
图7是实施例2的阀体剖视图。
图8是实施例3的上阀体主视图。
图9是实施例3的下阀体主视图。
图10是实施例3的下阀体俯视图。
附图标记：
1、弹簧座，2、密封圈，3、弹簧，4、阀芯，41、弹簧安装座，42、阀芯密封面，43、导向圆柱体，5、阀体，510、出油口，511、阀体密封面，512、导向通道，513、进油口，514、液流通道，515、导向块，516圆弧面、520、出油口，522、阀体密封面，522导向圆柱面，523、进油口，524、液流通道，531、弹簧座，532、出油口，533、阀座密封面，534、导向通道，535、进油口，536、液流通道，537、导向块，538、圆弧面，6、密封垫片，7、密封环带，8、第一油腔，9、第二油腔。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
此外，需要说明是，本实施例中所述的“高频”是指每分钟单向阀开闭百次以上。
实施例1：
如图1至图5所示，本实施例提供了一种液压单向阀包括阀芯4、阀体5、弹簧3和密封垫片6。
弹簧座1如图2所示，弹簧座1与阀体5之间通过螺纹连接；
阀芯4如图3所示，设有密封面42、导向圆柱体43和弹簧安装座41；
阀体5如图4和图5所示，设有密封面511、液流通道514、导向通道512、弹簧座1、出油口510和进油口513；
阀芯4安装在阀体5内，阀体5密封面511和阀芯4密封面42相互配合形成密封环带7，密封环带7与阀体4构成第一油腔8和第二油腔9；第一油腔8内含有阀体5的进油口510、液流通道514和导向通道512，阀芯4导向圆柱体43与阀体5导向通道512为间隙配合，使导向圆柱体43能够在导向通道512内做往复直线运动；第二油腔9内含有阀体5的出油口510和弹簧座1，弹簧3安装于阀体5弹簧座1与阀芯4弹簧安装座41之间，弹簧3对阀芯4施加压力使阀芯4密封面42与阀体5密封面511之间形成密封。
阀体5设置有四个导向块515，每个导向块515上设置有同心圆弧面516，四个同心圆弧面516形成导向通道，阀芯4导向圆柱体43能够在导向通道512内做往复直线运动，相邻的导向块515之间设有液流通道514。
相邻两导向块515之间的液流通道514的截面形状为扇形。阀芯4与阀体5的密封面形状为锥形。阀芯4弹簧安装座41为凹坑式。阀芯4导向圆柱体43为空心结构。进油口513内的油液密封通过设置密封垫片6来保持密封。
单向阀的工作原理如下：单向阀在工作时，阀体5第一油腔8中的油液压力P1与第二油腔9内的油液压力P2形成压差ΔP(ΔP＝P1-P2),该压差ΔP形成一个作用在阀芯4上的轴向力，当该轴向力大于弹簧3的预紧力时，弹簧3压缩，油液顶开阀芯4进入第二油腔9，通过阀体5的出油口510流出；当该轴向力小于弹簧3压缩力时，阀芯4在弹簧3的作用下回落，阀芯4导向圆柱体43在阀体5导向通道512内运动，保持了阀体5密封面511和阀芯4密封面42在阀芯4运动过程中处于同轴状态，使阀芯4落座时密封环带7保持可靠密封，单向阀关闭。
根据固有振动频率公式
可知，在单向阀阀芯4和弹簧3形成的振动体中，由于单向阀导向机构使阀芯4质量增加，导致单向阀的固有频率响应特性变差。为了提高单向阀的固有频率，本发明通过将液流通道514设计在阀体5上，阀芯4弹簧安装座41设计为凹坑式，阀芯4导向圆柱体42设计为空心结构等方式显著减轻了阀芯4质量，进而大幅度提高了单向阀的频率响应特性。
该单向阀通过阀芯4导向圆柱体43和阀体5导向块515形成的同心圆弧面516构成了阀芯4导向机构，该导向机构保证了阀体5密封面511和阀芯4密封面42在阀芯4运动过程中始终处于同轴状态，使阀体5密封面511与阀芯4密封面42能够稳定可靠地形成密封环带7，进而保证了单向阀的可靠密封。
此外，在阀体的结构中，将相邻两导向块515之间的液流通道514的截面形状设计为扇形，在结构允许的范围内最大限度的保证了阀体5的液流通道514面积。
实施例2：
实施例2的弹簧和阀芯与实施例1相同，不同点主要在于阀体的结构不同，本实施例中的阀体结构如图6、图7所示。阀体5设有出油口520、阀体密封面521、导向圆柱面522、进油口520与液流通道524。沿阀体5的轴线方向设置一个导向圆柱面522，阀芯4的导向圆柱体43在阀体5导向圆柱面522内能够做往复直线运动，阀体5的导向圆柱面522的周围设置有六个液流通道524。
本实施例的工作原理及其他结构与实施例1完全相同。
实施例3：
实施例3的弹簧和阀芯与实施例1相同，不同点在于阀体的结构不同，本实施例中阀体包括两部分，分别是上阀体和下阀体，上阀体与下阀体配合构成阀体，且弹簧座1与上阀体一体成型，如图8、图9、图10所示，上阀体包括弹簧座531与出油口532；下阀体包括密封面533、导向通道534、进油口535、液流通道536、导向块537和圆弧面538。
本实施例的工作原理及其他结构与实施例1完全相同。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种液压单向阀，其特征在于，包括：阀芯、阀体、弹簧；
阀芯，设有密封面、导向圆柱体和弹簧安装座；
阀体，设有密封面、液流通道、导向通道、弹簧座、出油口和进油口；
阀芯安装在阀体内，阀体的密封面和阀芯的密封面相互配合形成密封环带，密封环带与阀体构成第一油腔和第二油腔；第一油腔内含有阀体的进油口、液流通道和导向通道，阀芯的导向圆柱体与阀体的导向通道为间隙配合，使导向圆柱体能够在导向通道内做往复直线运动；第二油腔内含有阀体的出油口和弹簧座，弹簧安装于阀体弹簧座与阀芯弹簧安装座之间，弹簧对阀芯施加压力使阀芯密封面与阀体密封面之间形成密封。
2.根据权利要求1所述的液压单向阀，其特征在于，所述阀体设置有两个或两个以上导向块，每个导向块上设置有同心圆弧面，两个或两个以上同心圆弧面形成所述的导向通道，阀芯的导向圆柱体能够在所述的导向通道内做往复直线运动，相邻的导向块之间设有所述的液流通道。
3.根据权利要求2所述的液压单向阀，其特征在于，相邻两导向块之间的液流通道的截面形状为扇形。
4.根据权利要求1所述的液压单向阀，其特征在于，沿阀体轴线方向，在所述阀体内设置一个导向圆柱面，阀芯的导向圆柱体在所述的导向圆柱面内能够做往复直线运动，阀体导向圆柱面的周围设置有两个或两个以上所述的液流通道。
5.根据权利要求1所述的液压单向阀，其特征在于，阀芯与阀体的密封面形状为锥形、圆弧形或者圆环形。
6.根据权利要求1所述的液压单向阀，其特征在于，阀芯的弹簧安装座为凹坑式。
7.根据权利要求1所述的液压单向阀，其特征在于，阀芯的导向圆柱体为空心结构。
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