CN202971418U - 一种带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，使得安全阀可以满足工程机械液压系统等特殊工况对安全阀的严格要求。安全阀包括主阀套、阀座、主阀芯、弹簧、中阀套、螺堵，增加了阻尼组件、阀芯和阀芯套，阻尼组件设置在主阀芯内，所述阀芯设置在主阀芯和中阀套之间且其一端套装在主阀芯上且与垫片接触另一端与螺堵接触，阀芯套套装在阀芯的小径段且与过渡台阶接触。该结构动作原理简单、反应速度快和结构轻便；提高了存在制动控制工况液压马达的操作舒适性，结构工艺性好，工作可靠性高，易维护性好；结构紧凑。

Description

一种带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置

技术领域

本实用新型涉及一种液压安全阀装置，尤其涉及工程机械液压系统用安全阀装置。

背景技术

液压系统中为防止油路压力过高而损坏液压管路、液压泵、液压马达等，通常需要设置安全阀，当系统压力过高时，多余的油液可通过安全阀接通旁通油路流回油箱。现在的安全阀有直动式和先导式两种，直动式安全阀是直接由作用在主阀芯端面的液压力与弹簧力作比较，即当主阀芯端面液压作用力小于弹簧力时，阀口就保持关闭，当主阀芯端面液压作用力大于弹簧力时，阀口就打开，所以结构及动作简单且可靠，反应速度比较快；但在实际使用中由于弹簧刚度及弹簧力的限制，直动式安全阀一般用于流量较小压力较高的场合（如当先导式安全阀的先导阀用）或者流量较大压力较低的场合；先导式安全阀是由直动式安全阀和先导阀一起组成，由于其工作原理，先导式安全阀的主阀芯在其两端液压力平衡的作用下使得主阀口处于关闭状态，它的设定压力是由流量较小压力较高的先导阀来设定，而通流能力由口径较大的直动式安全阀来实现，所以先导式安全阀可以用于流量较大压力较高的场合。但是现有的先导式安全阀结构较大且笨重，而且通往先导阀的阻尼孔在恶劣的工况中易堵塞，堵塞后主阀芯两端的液压力不能进行平衡作用，由此导致设定压力上不去而产生工作失效，在工程机械液压系统的实际使用中，对于液压元件的结构体积、重量及工作可靠性要求非常严格，对于性能参数、操作舒适性等要求也逐渐特殊化，因此现有一般的安全阀用于工程机械液压系统时，还有待进一步的技术改进。

发明内容

本实用新型的目的就是在现有直动式安全阀和先导式安全阀的基础上，使得安全阀在集成结构紧凑、轻便、动作原理简单、反应速度快和可靠性高等特点的前提条件下，可以适用于高压大流量的工况，可以提高液压系统的操作舒适性，最终可以满足工程机械液压系统等特殊工况对安全阀的严格要求。

本实用新型的技术解决方案：

一种带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，包括主阀套3、固定在主阀套3一端的阀座1、设置在主阀套3内的主阀芯2、套装在主阀芯2上的弹簧4和中阀套6以及固定在中阀套6一端的螺堵12，

所述弹簧4位于主阀套3和主阀芯2之间所形成的弹簧腔28内，所述弹簧4的一端固定在主阀芯2上，所述弹簧4另一端通过垫片5作用在中阀套6上，

所述主阀套3上设置有控制油进出口21，所述控制油进出口21的一端与油箱连通，所述控制油进出口21的另一端与弹簧腔28连通，

所述主阀芯内设置有油道孔20，所述主阀芯2与阀座1线密封接触，所述中阀套6与主阀套3固定连接，

其特殊之处在于：还包括阻尼组件、阀芯9和阀芯套10，

所述阻尼组件设置在主阀芯2内，所述阻尼组件包括设置在主阀芯2内的阻尼塞安装孔以及固定在阻尼塞安装孔内的阻尼塞，所述阻尼塞安装孔的一端朝向阀座1，所述阻尼塞安装孔的另一端朝向油道孔20，所述阻尼塞上设置有阻尼孔22，所述阻尼孔22朝向油道孔20，

所述阀芯9设置在主阀芯2和中阀套6之间且其一端套装在主阀芯2上且与垫片5接触另一端与螺堵12接触，所述阀芯9从垫片5处开始依次包括大径段、过渡台阶和小径段，所述大径段的内壁与主阀芯2相配合，所述大径段的外壁与中阀套6相配合，所述大径段和小径段通过过渡台阶连接，所述大径段与过渡台阶的连接处设置有油孔g17，所述小径段与过渡台阶的连接处设置有油孔f16，所述螺堵12与小径段的接触处设置有油腔c13，所述阀芯9内设置有台阶孔18，所述台阶孔18的大端与主阀芯2相配合且分别与油道孔20和油孔g17连通，所述台阶孔的小端与油孔f16连通，

所述阀芯套10套装在阀芯9的小径段且与过渡台阶接触，所述阀芯套10与阀芯9的小径段相配合，所述阀芯套10上设置有相通的油孔d14和油孔p32，所述油孔d14的另一端与油腔c13连通，

所述中阀套6上设置有依次连通的油孔i19、油孔o29、豁口30、环形槽31以及油孔e15、所述油孔i19的另一端与弹簧腔28连通，所述油孔e15的另一端与油孔p32连通。

上述带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，还包括滤网26，所述主阀芯2内还设置有滤网固定孔，所述滤网固定孔设置在阻尼塞安装孔和阀座1之间，所述滤网26的直径大于阻尼塞安装孔的孔径，所述滤网26固定在滤网固定孔内且与阻尼孔垂直。

上述带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述滤网26通过弹性销25固定在滤网固定孔中。

上述带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述滤网26采用不锈钢筛网烧结加工，所述滤网26的过滤精度为：10-20μm。

上述带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述阀芯套10上与过渡台阶的接触处设置有导油孔，所述导油孔与油孔f16连通。

本实用新型的优点：

1、动作原理简单、反应速度快和结构轻便。本实用新型在传统直动式安全阀结构的基础上增加了阻尼组件，引入了压力平衡原理，有效提高了直动式安全阀的使用压力，对比相同压力流量等级的传统先导式安全阀，由于没有传统先导式安全阀的双阀结构，动作原理上更没有先导阀提前打开使得主阀密封腔泄压后，安全阀主阀芯再打开的繁琐动作，所以具有动作原理简单、反应速度快和结构轻便的优点。

2、提高了存在制动控制工况液压马达的操作舒适性。本实用新型增加了阀芯9和阀芯套10，如图1所示结构可以使得该安全阀装置的开启压力有个逐渐的上升过程，压力上升曲线如图2所示，故当其作为保护液压马达的安全阀时，可以有效减小液压马达启动和制动时的油液压力冲击，由此提高了工程机械液压系统中存在制动控制工况的马达的操作舒适性。

3、结构工艺性好。本实用新型为了引入压力平衡原理，增加了阻尼组件，将阻尼孔22设置在阻尼塞27上，也大大改善了该小孔的加工工艺性，避免了加工阻尼孔时的钻头易断问题，达到了改善零件加工工艺性的效果。

4、工作可靠性高，易维护性好。本实用新型还包括滤网26，滤网26设置在主阀芯2内的滤网固定孔，可有效防止阻尼孔堵塞，从而提高了安全阀的工作可靠性，一旦使用中精密滤网或阻尼孔堵塞时，只需将其取下清洗或更换即可，而不会损坏主阀芯2，更不用更换主阀芯2，大大改善了本实用新型在此处的可维护性。

5、结构紧凑、轻便。本实用新型是一种螺纹插装式的安全阀，并添加精密滤网，如图1所示，将滤网26和弹性销25安装在主阀芯2的前端组成了精密滤网装置，这种精密滤网装置结构紧凑,不会增加额外尺寸，而且方便使用，所以其本实用新型具有结构紧凑，轻便的特点。

附图说明

图1是带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置的结构简图；

图2带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置的开启压力图；

其中：1-阀座，2-主阀芯，3-主阀套，4-弹簧，5-垫圈，6-中阀套，7-油腔a，8-油腔b，9-阀芯，10-阀芯套，11-锁紧螺母，12-螺堵，13-油腔c，14-油孔d，15-油孔e，16-油孔f，17-油孔g，18-台阶孔h，19-油孔i，20-油道孔j，21-油孔k，22-阻尼孔，23-油孔m，24-油孔n，25-弹性销，26-滤网，27-阻尼塞，28-弹簧腔，29-油孔o，30-豁口，31-环形槽，32-油孔p。

具体实施方式

如图1所示，高可靠性直动式安全阀装置，包括主阀套3、固定在主阀套3一端的阀座1、设置在主阀套3内的主阀芯2、套装在主阀芯2上的弹簧4和中阀套6以及固定在中阀套6一端的螺堵12，弹簧4位于主阀套3和主阀芯2之间所形成的弹簧腔28内，弹簧4的一端固定在主阀芯2上，弹簧4另一端通过垫片5作用在中阀套6上，主阀套3上设置有控制油进出口（油孔k）21，控制油进出口21的一端与油箱连通，控制油进出口21的另一端与弹簧腔28连通，主阀芯内设置有油道孔j20，主阀芯2与阀座1线密封接触，中阀套6与主阀套3固定连接，还包括阻尼组件、阀芯9和阀芯套10，阻尼组件设置在主阀芯2内，阻尼组件包括设置在主阀芯2内的阻尼塞安装孔以及固定在阻尼塞安装孔内的阻尼塞，阻尼塞安装孔的一端朝向阀座1，阻尼塞安装孔的另一端朝向油道孔20，阻尼塞上设置有阻尼孔，阻尼孔朝向油道孔20，阀芯9设置在主阀芯2和中阀套6之间且其一端套装在主阀芯2上且与垫片5接触另一端与螺堵12接触，阀芯9从垫片5处开始依次包括大径段、过渡台阶和小径段，大径段的内壁与主阀芯2相配合，大径段的外壁与中阀套6相配合，大径段和小径段通过过渡台阶连接，大径段与过渡台阶的连接处设置有油孔g17，小径段与过渡台阶的连接处设置有油孔f16，螺堵12与小径段的接触处设置有油腔c13，阀芯9内设置有台阶孔h18，台阶孔18的大端与主阀芯2相配合且分别与油道孔j20和油孔g17连通，台阶孔的小端与油孔f16连通，

阀芯套10套装在阀芯9的小径段且与过渡台阶接触，阀芯套10与阀芯9的小径段相配合，阀芯套10上设置有相通的油孔d14和油孔p32，油孔d14的另一端与油腔c13连通，中阀套6上设置有依次连通的油孔i19、油孔o29、豁口30、环形槽31以及油孔e15、油孔i19的另一端与弹簧腔28连通，油孔e15的另一端与油孔p32连通。

还包括滤网26，主阀芯2内还设置有滤网固定孔，滤网固定孔设置在阻尼塞安装孔和阀座1之间，滤网26的直径大于阻尼塞安装孔的孔径，滤网26固定在滤网固定孔内且与阻尼孔垂直。滤网26通过弹性销25固定在滤网固定孔中。滤网26采用不锈钢筛网烧结加工，滤网26的过滤精度为：10-20μm。阀芯套10上与过渡台阶的接触处设置有导油孔，导油孔与油孔f16连通。

本实用新型的工作原理：

液压油由阀座1的油孔n为入口，此时液压力作用到主阀芯2的右端锥面上向左推，主阀芯右端的部分液压油经过滤网26、阻尼孔22进入油孔j，再进入台阶孔h，液压油在台阶孔h (密封腔)内对主阀芯2的左端面形成向右的液压推力，这样就引入了类似先导式安全阀的液压平衡原理。不同点在于传统先导式安全阀用于油液推开主阀芯的作用面积，小于其密封腔内油液使主阀芯关闭的作用面积，因此无论油液压力有多大，传统先导式安全阀只能待其先导阀开启后，使得主阀密封腔内的压力降低后主阀芯才能被推动而产生开口度，开启压力取决于先导阀的开启压力；而本实用新型这种带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，用于油液推开主阀芯的作用面积，大于其密封腔（台阶孔h）油液使主阀芯关闭的作用面积，因此当压力大到一定程度，向左的液压力足以克服弹簧4的弹簧力时，主阀芯就会直接被推动而产生开口度，使得油液可以通过油孔n、主阀芯2与阀座1之间的开口、油孔23进入油道流回油箱，开启压力取决于两个作用面的面积差和弹簧的压紧力。

如图1所示的这种带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀的结构，可以使得该阀的开启压力有个逐渐的上升过程，故当其作为保护液压马达的安全阀时，可以有效减小液压马达启动和制动时的压力冲击，提高了工程机械液压系统的操作舒适性。具体实现过程如下所述：液压马达启动时，此阀的开启压力由弹簧4的初始弹簧力决定，当油液的液压作用力大于弹簧4的初始弹簧力时，主阀芯2开启，一部分油液会通过油孔n、主阀芯2与阀座1之间的开口、油孔23进入油道流回油箱；随着压力油经过阻尼孔22进入台阶孔h，形成使主阀芯2关闭的液压推力，由此液压力平衡原理建立起来，故开启压力直线上升，随着台阶孔h压力的上升，油液经过油孔g进入油腔a对阀芯9形成向左的液压推力，同时油液经过油孔f进入油腔b对阀芯9形成向右的液压推力，由于向右的推力作用面积大于向左的推力作用面积，故当压力上升到可以克服弹簧4的弹簧力时，阀芯9会向右移动进一步压缩弹簧4，使得该阀的开启压力逐渐上升，此时油腔a内的油液通过油孔g进入台阶孔h，油腔c因阀芯9向右移动而体积变大形成真空，油液从油箱通过油孔k、弹簧腔28、油孔i、油孔o、豁口30、环形槽31、油孔e、油孔p、油孔d进入油腔c进行油液补充，直至阀芯9运动到行程终端与中阀套6端面贴合，该阀的开启压力达到最高，其压力上升曲线如图2所示；当马达制动时，油路压力降低时，阀芯9在弹簧4的作用下向左移动，油腔b内的油液通过油孔f进入台阶孔h，油腔a由于体积变大而形成真空，台阶孔h内的油液通过油孔g进入油腔a进行油液补充，油腔c内的油液通过油孔d、油孔p、油孔e、环形槽31、豁口30、油孔o、油孔i、弹簧腔28、油孔k进入油道流回油箱，整个过程平缓过渡有效防止了压力冲击。

另外，图1所示带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀和传统的先导式安全阀相比，还克服了一个传统式的弊端，那就是传统式安全阀的阻尼孔因孔径太小，在工程机械的恶劣工况下工作很易被堵塞，如果阻尼孔被堵塞，液压力平衡原理就不再存在，进而溢流阀的开启压力会大大降低，使得液压系统因安全阀工作失效而无法建立所需压力，进而造成整机不能正常工作，例如液压马达因动力缺乏停止转动等情况。所以在这种带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀的阻尼孔22之前，本实用新型添加了精密滤网装置，如图1所示，将精密滤网26和弹性销25安装在主阀芯2的前端组成了精密滤网装置。这种精密滤网装置结构紧凑，不会增加额外尺寸，而且油液在进入阻尼孔22之前，必须通过过滤精度为0.02mm的精密滤网装置，故可以有效保证油液不会堵塞阻尼孔22(直径为0.35mm)，从而大大提高了这种带液压力平衡原理直动式安全阀的工作可靠性；另外，本实用新型将阻尼孔22设置在阻尼塞27上，大大改善了该小孔的加工工艺性，避免了加工阻尼孔时的钻头易断问题，并且也大大改善了这种带液压力平衡原理的高可靠性直动式安全阀在该处的可维护性，一旦精密滤网和阻尼孔堵塞时，只需将其取下清洗或更换即可，而不用担心伤害或更换主阀芯2。

Claims (5)

1.一种带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，包括主阀套（3）、固定在主阀套（3）一端的阀座（1）、设置在主阀套（3）内的主阀芯（2）、套装在主阀芯（2）上的弹簧（4）和中阀套（6）以及固定在中阀套（6）一端的螺堵（12），

所述弹簧（4）位于主阀套（3）和主阀芯（2）之间所形成的弹簧腔（28）内，所述弹簧（4）的一端固定在主阀芯（2）上，所述弹簧（4）另一端通过垫片（5）作用在中阀套（6）上，

所述主阀套（3）上设置有控制油进出口（21），所述控制油进出口（21）的一端与油箱连通，所述控制油进出口（21）的另一端与弹簧腔（28）连通，

所述主阀芯内设置有油道孔（20），所述主阀芯（2）与阀座（1）线密封接触，所述中阀套（6）与主阀套（3）固定连接，

其特征在于：还包括阻尼组件、阀芯（9）和阀芯套（10），

所述阻尼组件设置在主阀芯（2）内，所述阻尼组件包括设置在主阀芯（2）内的阻尼塞安装孔以及固定在阻尼塞安装孔内的阻尼塞，所述阻尼塞安装孔的一端朝向阀座（1），所述阻尼塞安装孔的另一端朝向油道孔（20），所述阻尼塞上设置有阻尼孔（22），所述阻尼孔（22）朝向油道孔（20），

所述阀芯（9）设置在主阀芯（2）和中阀套（6）之间且其一端套装在主阀芯（2）上且与垫片（5）接触另一端与螺堵（12）接触，所述阀芯（9）从垫片（5）处开始依次包括大径段、过渡台阶和小径段，所述大径段的内壁与主阀芯（2）相配合，所述大径段的外壁与中阀套（6）相配合，所述大径段和小径段通过过渡台阶连接，所述大径段与过渡台阶的连接处设置有油孔g（17），所述小径段与过渡台阶的连接处设置有油孔f（16），所述螺堵（12）与小径段的接触处设置有油腔c(13)，所述阀芯（9）内设置有台阶孔（18），所述台阶孔（18）的大端与主阀芯（2）相配合且分别与油道孔（20）和油孔g（17）连通，所述台阶孔的小端与油孔f（16）连通，

所述阀芯套（10）套装在阀芯（9）的小径段且与过渡台阶接触，所述阀芯套（10）与阀芯（9）的小径段相配合，所述阀芯套（10）上设置有相通的油孔d（14）和油孔p（32），所述油孔d（14）的另一端与油腔c（13）连通，

所述中阀套（6）上设置有依次连通的油孔i（19）、油孔o（29）、豁口（30）、环形槽（31）以及油孔e（15）、所述油孔i（19）的另一端与弹簧腔（28）连通，所述油孔e（15）的另一端与油孔p（32）连通。

2.根据权利要求1所述的带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：还包括滤网（26），所述主阀芯（2）内还设置有滤网固定孔，所述滤网固定孔设置在阻尼塞安装孔和阀座（1）之间，所述滤网（26）的直径大于阻尼塞安装孔的孔径，所述滤网（26）固定在滤网固定孔内且与阻尼孔垂直。

3.根据权利要求2所述的带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述滤网（26）通过弹性销（25）固定在滤网固定孔中。

4.根据权利要求2或3所述的带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述滤网（26）采用不锈钢筛网烧结加工，所述滤网（26）的过滤精度为：10-20μm。

5.根据权利要求4所述的带液压平衡原理的高可靠性直动式安全阀装置，其特征在于：所述阀芯套（10）上与过渡台阶的接触处设置有导油孔，所述导油孔与油孔f（16）连通。

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