CN204140969U - 单向阀 - Google Patents

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孙玉岗
李敏
陈其永
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Abstract

本申请公开了一种单向阀,包括阀体、密封座和密封球,密封座上具有过流通道,过流通道的通道壁具有一圈凹槽,该凹槽为球面形,密封球置于过流通道内,且其外壁与球面形凹槽相互贴合,形成密封。由于球面形凹槽能够与密封球紧密贴合,从而形成面密封,因此密封效果非常可靠,承受压力巨大,开启闭合灵活迅捷,完全可以满足1100Mpa以下各个压力等级液压系统的要求。

Description

单向阀
技术领域
本申请涉及一种单向阀。
背景技术
单向阀又称止回阀或逆止阀。用于液压系统中防止油流反向流动,或者用于气动系统中防止压缩空气逆向流动。
单向阀又分为有普通单向阀和液控单向阀。普通单向阀只允许液流向一个方向通过。液控单向阀不仅有普通单向阀的功能,而且其增设一个控制油路,只要在远程控制口通以一定压力的控制油液,即可控制单向阀内液流反向通过。
现有单向阀密封副结构包括密封座和密封球,密封球主要是钢球、圆锥芯或可旋转阀瓣,与其接触或碰撞的密封座是同材质或接近材质阀座口,关键是密封球与密封座之间为线密封,该线密封结构不仅接触面窄细,密封等级低,而且很容易使阀芯局部受力,偏载、杂质颗粒都可能损坏阀芯局部,除此之外,密封座也会受挤压或冲击而产生应力集中,所以密封座本体局部很容易磨损或小量缺损,造成密封面破坏。
因此,正是由于现有单向阀结构的局限,其很难满足100MPa以上液压系统的要求。
发明内容
本申请提供一种单向阀。
根据本申请的第一方面,本申请提供一种单向阀,包括阀体、密封座和密封球,所述阀体具有阀体腔,所述阀体腔具有进油口和出油口,所述密封座固定安装于阀体腔内,所述密封座上具有过流通道,所述密封球与过流通道的通道壁配合实现密封,所述过流通道的通道壁具有一圈凹槽,所述凹槽为球面形,所述密封球置于过流通道内,且其外壁与球面形凹槽相互贴合。
作为所述单向阀的进一步改进,所述单向阀具有控制油路和控制阀芯,所述控制阀芯滑动设置于阀体腔内,所述控制油路与控制阀芯相通,驱使控制阀芯移动从而打开密封球和密封座之间的密封结构。
作为所述单向阀的进一步改进,所述单向阀具有阀套,所述阀套固定在阀体腔内,所述控制阀芯包括金属芯部和镶在芯部外面的芯套,所述阀套和芯套均为特陶材料制成。
作为所述单向阀的进一步改进,所述密封座的硬度小于密封球的硬度。
作为所述单向阀的进一步改进,所述密封座为合金钢密封座,所述密封球为特陶球。
作为所述单向阀的进一步改进,所述特陶球为氧化锆特陶球或氮化硅特陶球。
作为所述单向阀的进一步改进,所述过流通道具有一段圆锥形通道,所述凹槽设置于圆锥形通道的内壁上。
作为所述单向阀的进一步改进,所述密封球与过流通道的通道壁配合通过复位弹性件驱动,所述复位弹性件设置于密封球一侧,其弹力使密封球抵接过流通道的通道壁。
作为所述单向阀的进一步改进,所述单向阀具有导向活塞,所述导向活塞设置于阀体腔或过流通道内,其一端与密封球配合,另一端与复位弹性件配合,且所述导向活塞上具有用于过流的轴向通道。
作为所述单向阀的进一步改进,所述导向活塞具有凹坑,所述凹坑与密封球表面相互贴合
本申请的有益效果是:
本申请提供单向阀中,包括阀体、密封座和密封球,密封座上具有过流通道,过流通道的通道壁具有一圈凹槽,该凹槽为球面形,密封球置于过流通道内,且其外壁与球面形凹槽相互贴合,形成密封。由于球面形凹槽能够与密封球紧密贴合,从而形成面密封,因此密封效果非常可靠,承受压力巨大,开启闭合灵活迅捷,不仅适用于100Mpa以下各个压力等级液压系统,而且还能够满足大于100Mpa各个压力等级液压系统的要求,例如1100Mpa。
附图说明
图1为本申请单向阀一种实施例结构示意图;
图2为图1所示实施例中球面形凹槽示意图;
图3为本申请单向阀另一种实施例结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现,并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于本对申请公开内容更清楚透彻的理解。
实施例一:
请参考图1,本申请提供一种单向阀,其为普通单向阀。
该单向阀包括阀体11、密封座12、密封球13、导向活塞14和复位弹性件15。
该阀体11具有阀体腔111,密封座12固定安装于阀体腔111内,固定方式包括螺接固定、紧配合等。
该密封座12上具有过流通道121,该过流通道121与阀体腔111连通,用于液体过流。
请参考图2,过流通道121具有一段圆锥形通道122,该圆锥形通道122的内壁上具有一圈凹槽123,该凹槽123为球面形。
当然,其他实施例中,过流通道121也可具有一段阶梯孔,而在阶梯孔内壁的转折处设置一圈球面形凹槽,使密封球13与该球面形凹槽形成面密封配合。
或者,在此圆锥形通道和阶梯孔通道之上还可进一步变形,形成其他变形方式。
为了使球面形凹槽123能够紧密包络密封球13的密封位置,可使密封球13的硬度大于密封座12的硬度。例如,本实施例中密封座12为合金钢密封座12,即以合金钢材料制得密封座12。而密封球13为特陶球,即以特陶材料(即特种陶瓷材料)制得密封球13。
对于特陶球,本实施例一提供两种示例,即以氧化锆为原料制得的氧化锆特陶球,以及以氮化硅为原料制得的氮化硅特陶球。以上两种仅是示例,显然,特陶球还可选择其他特陶材料制得。
同时,本实施例二提供一种制造球面形凹槽的方法:
采用与密封球一致的球体(例如10G以上的高精度特陶球)挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力,在圆锥孔的孔壁上形成与密封球相匹配的球面形凹槽。
当然,该球面形凹槽也可通过其他机械加工方式制成。
本实施例采用特陶球13和合金钢密封座12,两偶件之间有着巨大的硬度差,特陶球13除了极高硬度外其冲击韧性也是必备指标,加上特陶球13的高精度圆度特有的结构尺寸稳定性,密封球13受损的可能性几乎没有。密封座12由于合金钢经热处理后优异的综合机械性能,完全可承受一般的挤压和冲击。关键是本实施例一中,密封座12的圆锥通道的内壁具有一个圆滑过渡的球面形凹槽123,其表面具有相当高的硬度和综合机械强度,是一般杂质颗粒无法侵害的。而且球面形凹槽123表面高度光滑,杂质颗粒等异物无法停留。
该复位弹性件15的弹力使密封球13抵接过流通道121的通道壁。在本实施例中,该复位弹性件15为压缩弹簧,其一端设置在阀体11靠近B口的台阶上,另一端抵住导向活塞14。
该导向活塞14设置于阀体腔111或过流通道121内,其一端与密封球13配合。该压缩弹簧可推动导向活塞14并传导密封球13向圆锥形通道122移动。
当然,在其他实施例中,也可利用其他方式使密封球13向圆锥形通道122移动,如依靠密封球13自身重力。
导向活塞14上可具有至少一条用于过流的轴向通道142,可以为轴向槽或孔,从而使液体可从A口流向B口方向。
导向活塞14一端可设置凹坑141,而凹坑141与密封球13表面相互贴合。
在导向活塞14的导向下,密封球13可精准沿轴线向密封座12圆锥孔移动,也使得挤压及冲击力不施加于球面形凹槽123以外的区域。
本实施例一所示单向阀工作过程如下:
单向阀整体以A口内螺纹和B口外螺纹与液压油路管相连接,当A口液压油有压力大于复位弹簧阻力时,压力克服弹簧阻力推动特陶球13向B口移动,单向阀打开,A口与B口液压油相通,当A口液压油压力小于复位弹簧阻力时,特陶球13在复位弹簧推动下及由活塞轴向导向和圆球面凹凼控制下,精准沿轴线向密封座12圆锥孔移动,单向阀关闭。
本实施例一所示单向阀采用面密封,其密封效果非常可靠,承受压力巨大,开启闭合灵活迅捷,不仅适用于100Mpa以下各个压力等级液压系统,而且还能够满足大于100Mpa各个压力等级液压系统的要求,例如1100Mpa。
实施例二:
请参考图,3,本实施例二也提供一种单向阀,其为板式双通道液控单向阀。
该液控单向阀包括阀体21、第一密封座22、第二密封座23、第一密封球24、第二密封球25、阀套26、控制阀芯27、第一导向活塞28、第二导向活塞29、第一复位弹性件210、第二复位弹性件211、第一阀盖212和第二阀盖213。
该阀体21具有阀体腔,阀体腔的腔壁具有第一进油口A、第二进油口B、第一出油口A1和第二出油口B1。
阀套26固定设置在阀体腔内,例如可热镶于阀体腔内。第一密封座22和第二密封座23在阀套26的一左一右固定于阀体腔内。第一密封座22和第二密封座23都具有过流孔,而第一密封球24对应设置于第一密封座22上,第二密封球25对应设置于第二密封座23上。
第一阀盖212和第二阀盖213分别对应封住第一密封座22和第二密封座23。
第一密封座22和第二密封座23的过流通道具有一段圆锥形通道,该圆锥形通道的内壁上具有一圈凹槽,该凹槽为球面形。
本实施例二中,过流通道的形状选择可参考实施例一所述的过流通道。
同样,为了使球面形凹槽能够紧密包络密封球的密封位置,可使密封球的硬度大于对应密封座的硬度。例如,本实施例中密封座为合金钢密封座,即以合金钢材料制得密封座。而密封球为特陶球,即以特陶材料(即特种陶瓷材料)制得密封球。
特陶球可选择氧化锆特陶球、氮化硅特陶球或者其他特陶材料制得特陶球。
同时,本实施例二提供一种制造球面形凹槽的方法:
采用与密封球一致的球体(例如10G以上的高精度特陶球)挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力,在圆锥孔的孔壁上形成与密封球相匹配的球面形凹槽。
当然,该球面形凹槽也可通过其他机械加工方式制成。
本实施例二同样也设置了复位弹性件和导向活塞。该第一复位弹性件210和第二复位弹性件211都为压缩弹簧,第一复位弹性件210设置在第一阀盖212和第一导向活塞28之间,第二复位弹性件211设置在第二阀盖213和第二导向活塞29之间。
当然,在其他实施例中,也可利用其他方式使密封球向圆锥形通道移动,如依靠密封球自身重力。
第一导向活塞28和第二导向活塞29上可具有至少一条用于过流的轴向通道,可以为轴向槽或孔,从而使液体可通过导向活塞。
同时,第一导向活塞28和第二导向活塞29一端也可设置凹坑,而凹坑与对应密封球表面相互贴合。
在第一导向活塞28和第二导向活塞29的导向下,第一密封球24和第二密封球25可精准地沿轴线分别向第一密封座22和第二密封座23的圆锥孔移动,也使得挤压及冲击力不施加于球面形凹槽以外的区域。
该控制阀芯27可以选择为柱塞式阀芯,其设置于阀套26内,并与阀套26形成滑动副。
当然,控制阀芯27也可采用金属加工件,并直接与阀体21形成滑动副,即省去阀套26,而为了提高密封性,可在控制阀芯27上设置两组密封件。
控制阀芯27除以上结构外,还可对控制阀芯27做了进一步地改进,如本实施例二所示,控制阀芯27包括金属杆的芯部和镶在芯部上的芯套,该阀套26和芯套都可采用特陶材料制成。这种方式密封强度更高,更适合较高的液压系统。
请参考图3,第一进油口A和第二进油口B互为控制油口,也是平常状态下第一进油口A和第二进油口B均为进油口,反向时则为出油口。同理,A1和B1平常状态下为出油口,反向时为进油口。
而特殊状态下,通过控制阀芯27的作用,A口可控制B口反向液压油流动,使B1口液压油可向B口流通,实现双向通油;B口可控制A口反向液压油流动,使A1口液压油可向A口流通,实现双向通油,即通过液体控制单向阀的方向。
本液控单向阀工作过程如下:
平常时,A口、B口同时进相同压力液压油,控制阀芯275平衡不动,此时本阀就是一个双通道普通单向阀,液压油只能通过A口流向A1口和B口流向B1口,而不能通过A1口流向A口,B1口流向B口。
根据需要,B口断油,A口给油时,推动控制阀芯27向右移动,控制阀芯27右侧顶头克服右侧第一复位弹性件210的阻力,顶开第一特陶球24,将第二进油口B与B1通道接通,液压油自B1口可流向B口,实现反向流动。在这种情况下,第一进油口A所在油路即为控制油路。
同样,A口断油,B口给油时,推动控制阀芯27向左移动,控制阀芯27左侧顶头克服左侧第二复位弹性件211的阻力,顶开第二特陶球25,将第一进油口A与通道A1接通,液压油自A1口可流向A口,实现反向流动。在这种情况下,第二进油口B所在油路即为控制油路。
本实施例二所示液控单向阀也采用面密封,其密封效果非常可靠,承受压力巨大,开启闭合灵活迅捷,不仅适用于100Mpa以下各个压力等级液压系统,而且还能够满足大于100Mpa各个压力等级液压系统的要求,例如1100Mpa。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种单向阀,包括阀体、密封座和密封球,所述阀体具有阀体腔,所述阀体腔具有进油口和出油口,所述密封座固定安装于阀体腔内,所述密封座上具有过流通道,所述密封球与过流通道的通道壁配合实现密封,其特征在于,所述过流通道的通道壁具有一圈凹槽,所述凹槽为球面形,所述密封球置于过流通道内,且其外壁与球面形凹槽相互贴合。
2.如权利要求1所述的单向阀,其特征在于,所述单向阀具有控制油路和控制阀芯,所述控制阀芯滑动设置于阀体腔内,所述控制油路与控制阀芯相通,驱使控制阀芯移动从而打开密封球和密封座之间的密封结构。
3.如权利要求2所述的单向阀,其特征在于,所述单向阀具有阀套,所述阀套固定在阀体腔内,所述控制阀芯包括金属芯部和镶在芯部外面的芯套,所述阀套和芯套均为特陶材料制成。
4.如权利要求1-3任一项所述的单向阀,其特征在于,所述密封座的硬度小于密封球的硬度。
5.如权利要求4所述的单向阀,其特征在于,所述密封座为合金钢密封座,所述密封球为特陶球。
6.如权利要求5所述的单向阀,其特征在于,所述特陶球为氧化锆特陶球或氮化硅特陶球。
7.如权利要求1-3任一项所述的单向阀,其特征在于,所述过流通道具有一段圆锥形通道,所述凹槽设置于圆锥形通道的内壁上。
8.如权利要求7所述的单向阀,其特征在于,所述密封球与过流通道的通道壁配合通过复位弹性件驱动,所述复位弹性件设置于密封球一侧,其弹力使密封球抵接过流通道的通道壁。
9.如权利要求8所述的单向阀,其特征在于,所述单向阀具有导向活塞,所述导向活塞设置于阀体腔或过流通道内,其一端与密封球配合,另一端与复位弹性件配合,且所述导向活塞上具有用于过流的轴向通道。
10.如权利要求9所述的单向阀,其特征在于,所述导向活塞具有凹坑,所述凹坑与密封球表面相互贴合。
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