WO2013105442A1 - リリーフ弁 - Google Patents

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WO2013105442A1
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sleeve
pilot
pressure
poppet
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Inventor
説与 吉田
小野　純一
Original Assignee
カヤバ工業株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
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    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/10—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
    • F16K17/105—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve using choking or throttling means to control the fluid operation of the main valve
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    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/10—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded with auxiliary valve for fluid operation of the main valve
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/7722—Line condition change responsive valves
    • Y10T137/7758—Pilot or servo controlled
    • Y10T137/7762—Fluid pressure type

Definitions

  • the present invention relates to a relief valve that opens and closes a main poppet in response to opening and closing of a pilot poppet.
  • JP2001-343082A discloses a relief valve incorporating an anti-void mechanism.
  • a valve case is fitted to the device main body.
  • a valve sleeve is slidably incorporated in the valve case.
  • a poppet portion formed at the tip of the valve sleeve is pressed against the seat portion of the high pressure port.
  • the main poppet is built into the valve sleeve.
  • a piston member slidably passes through the central portion of the main poppet.
  • the distal end portion of the guide plug is inserted into the valve sleeve.
  • the tip of the guide plug faces the main poppet in the valve sleeve.
  • An internal space is defined between the opposed portions of the main poppet and the tip of the guide plug.
  • the pilot passage is formed through the center of the piston member.
  • the high-pressure port and the internal space communicate with each other through a pilot passage.
  • Pilot poppet is built in the guide plug.
  • a rod portion is formed in the pilot poppet.
  • the axial center of the rod portion coincides with the axial center of the pilot passage, and when the piston member moves against the spring force of the spring, the pilot passage is closed by the rod portion.
  • the spring load of the setting spring is adjusted by the adjusting piston that contacts the end of the setting spring opposite to the pilot poppet.
  • the adjusting piston is slidably received in the sleeve.
  • the adjustment piston is pressed against the bottom of the sleeve by a spring.
  • the spring is housed in a spring chamber defined in the sleeve.
  • a pilot chamber is defined between the adjustment piston and the bottom portion, and the adjustment piston slides in the axial direction against the spring force of the spring by the pilot pressure supplied to the pilot chamber.
  • the spring chamber is defined in the sleeve, and the open end of the sleeve is closed by the plug. Therefore, when air is trapped, this air cannot be removed. Thereby, for example, when pilot pressure is introduced into the pilot chamber in order to adjust the position of the adjustment piston, if the air is confined in the spring chamber, the adjustment piston becomes difficult to move. Therefore, there is a possibility that the set pressure of the relief valve cannot be accurately controlled.
  • An object of the present invention is to provide a relief valve in which air does not accumulate in the spring chamber and the set pressure can be accurately controlled.
  • an adjustment piston that is slidable by the action of pilot pressure, a pilot poppet in which a spring force of a setting spring that is adjusted by sliding of the adjustment piston acts in a valve closing direction, and a pilot pressure
  • a relief valve comprising a spring chamber in which a spring that exerts an opposing spring force is incorporated, and an air vent hole that is formed in the spring chamber and opens the spring chamber to the outside.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a relief valve according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a relief valve in a comparative example.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a relief valve in the present embodiment.
  • the relief valve incorporates an anti-void mechanism.
  • a valve case 2 is fitted to the device body 1 of the relief valve.
  • a valve sleeve 3 is slidably incorporated in the valve case 2.
  • a poppet portion 3 a is formed at the tip of the valve sleeve 3, and the poppet portion 3 a comes into pressure contact with the seat portion 4 a of the high-pressure port 4.
  • a spring force of a return spring 21 interposed between the valve sleeve 3 and the guide plug 7 acts.
  • the main poppet 5 is incorporated in the valve sleeve 3.
  • a piston member 6 penetrates through the central portion of the main poppet 5 in a slidable manner.
  • a pilot passage 6a along the axis passes through the piston member 6.
  • a throttle portion 22 is formed at the tip of the pilot passage 6a, and the high-pressure port 4 and the internal space 8 communicate with each other through the pilot passage 6a.
  • the throttle unit 22 maintains the differential pressure across the throttle unit 22 and moves the piston member 6 against the spring 10. .
  • the guide plug 7 is inserted into the valve sleeve 3.
  • the distal end portion of the guide plug 7 faces the main poppet 5 in the valve sleeve 3.
  • An internal space 8 is defined between the opposed portions of the main poppet 5 and the tip portion of the guide plug 7.
  • a pilot poppet 9 is incorporated in the guide plug 7.
  • the pilot poppet 9 is formed with a rod portion 9a.
  • the axial center of the rod portion 9a coincides with the axial center of the pilot passage 6a.
  • the spring force of the setting spring 11 provided in the guide plug 7 acts on the pilot poppet 9.
  • the pilot poppet 9 opens, and the pressure oil in the internal space 8 is drained via the drain chamber 12 and the low pressure port 25.
  • the spring load of the setting spring 11 is adjusted according to the movement position of the adjustment piston 13.
  • the adjustment piston 13 is incorporated as follows.
  • the guide plug 7 has a large-diameter portion 7a provided at an end opposite to the internal space 8, and a female screw portion 7b formed on the inner periphery of the large-diameter portion 7a.
  • a sleeve 14 having a male screw portion 14a formed on the outer periphery is screwed onto the female screw portion 7b.
  • the adjusting piston 13 is slidably incorporated in the sleeve 14.
  • a spring chamber 16 is defined between the plug 15 that closes the end of the sleeve 14 and the adjustment piston 13, and a spring 17 is provided in the spring chamber 16.
  • the adjustment piston 13 is pressed against the bottom portion 14 b of the sleeve 14 by the spring force of the spring 17.
  • the movable range L of the adjustment piston 13 is between the adjustment piston 13 and the plug 15 in pressure contact with the bottom portion 14b.
  • a convex portion 13a is formed at the tip of the adjustment piston 13 incorporated as described above.
  • the convex portion 13 a faces a through hole 14 c formed in the bottom portion 14 b of the sleeve 14.
  • the tip of the convex portion 13 a contacts the setting spring 11.
  • the sleeve 14 moves relative to the guide plug 7 in accordance with the pitch between the female screw portion 7b and the male screw portion 14a.
  • the adjustment piston 13 moves with the movement of the sleeve 14, and the initial load of the setting spring 11 is defined according to the movement position of the adjustment piston 13.
  • the positioning nut 23 is screwed into the male screw portion 14a of the sleeve 14 to define the position of the guide plug 7. Thereby, the relative position of the guide plug 7 and the sleeve 14 is maintained.
  • the positioning nut 26 is screwed to the plug 15 and defines the position of the sleeve 14.
  • a pilot chamber 18 is defined between the adjustment piston 13 and the bottom portion 14b, and the pilot pressure is guided to the pilot chamber 18 from a predetermined pilot pressure source. Thereby, the adjustment piston 13 can be moved between the movable ranges L against the spring 17 and the setting spring 11 can be bent to adjust the spring load.
  • the small hole 24 guides the pressure oil guided to the pilot passage 6a to the gap between the piston member 6 and the main poppet 5 when the pilot passage 6a of the piston member 6 is closed by the rod portion 9a.
  • the spring chamber 16 is defined in the sleeve 14, and the open end of the sleeve 14 is closed by the plug 15, so that when air is trapped in the spring chamber 16, This air cannot be removed.
  • pilot pressure is introduced to the pilot chamber 18 to adjust the position of the adjustment piston 13, the adjustment piston 13 becomes difficult to move if air is trapped in the spring chamber 16. Therefore, there is a possibility that the set pressure of the relief valve cannot be accurately controlled.
  • the sleeve 14 is formed by removing the air vent hole 19 formed at a position corresponding to the positioning nut 23 and the screw thread around the air vent hole 19 in advance. And a recess 20.
  • the pilot passage 6a When the piston member 6 moves and hits the rod portion 9a of the pilot poppet 9, the pilot passage 6a is closed. When the pilot passage 6 a is closed, the pressure oil in the pilot passage 6 a flows out into the gap between the piston member 6 and the main poppet 5 through the small hole 24 formed in the piston member 6 and flows into the internal space 8.
  • the spring chamber 16 Since the spring chamber 16 is opened to the outside through the air vent hole 19, it is possible to prevent air from being trapped in the spring chamber 16. Therefore, the adjustment piston 13 can be prevented from becoming difficult to move due to the air trapped in the spring chamber 16. Therefore, the set pressure of the relief valve can be controlled more accurately.

Abstract

　リリーフ弁は、パイロット圧の作用で摺動可能な調整ピストンと、調整ピストンの摺動によって調整される設定ばねのばね力が閉弁方向に作用するパイロットポペットと、パイロット圧に対抗するばね力を発揮するスプリングが組み込まれるスプリング室と、スプリング室に形成されスプリング室を外部に開放するエア抜き穴と、を備える。

Description

リリーフ弁
　本発明は、パイロットポペットの開閉に応じてメインポペットを開閉するリリーフ弁に関する。
　ＪＰ２００１－３４３０８２Ａは、アンチボイド機構を内蔵したリリーフ弁を開示している。このリリーフ弁は、機器本体にバルブケースが嵌装される。バルブケースには、バルブスリーブが摺動自在に組み込まれる。バルブスリーブの先端に形成されるポペット部が、高圧ポートのシート部に圧接する。
　バルブスリーブにはメインポペットが組み込まれる。メインポペットの中心部分にはピストン部材が摺動自在に貫通する。バルブスリーブにはガイドプラグの先端部分が挿入される。ガイドプラグの先端は、バルブスリーブ内においてメインポペットと対向する。メインポペットとガイドプラグの先端との対向部間には内部空間が画成される。
　ピストン部材の中心にはパイロット通路が貫通するように形成される。高圧ポートと内部空間とは、パイロット通路を介して連通する。
　ガイドプラグにはパイロットポペットが組み込まれる。パイロットポペットにはロッド部が形成される。ロッド部の軸中心とパイロット通路の軸中心とは一致しており、ピストン部材がスプリングのばね力に抗して移動すると、パイロット通路がロッド部によって閉じられる。
　パイロットポペットには、ガイドプラグ内に設けた設定ばねのばね力が作用する。高圧ポートの圧力による油圧力が設定ばねのばね力に打ち勝つと、パイロットポペットが開き、内部空間内の圧油がドレン室及び低圧ポートを経由してドレンされる。
　設定ばねのばね荷重は、設定ばねのパイロットポペットとは反対側端部に当接する調整ピストンによって調整される。調整ピストンはスリーブ内に摺動可能に収容される。調整ピストンは、スプリングによってスリーブのボトム部に押圧される。スプリングはスリーブ内に画成されるスプリング室に収容される。
　調整ピストンとボトム部との間にはパイロット室が画成され、パイロット室に供給されるパイロット圧によって調整ピストンがスプリングのばね力に抗して軸方向に摺動する。
　上記リリーフ弁では、スプリング室はスリーブ内に画成され、スリーブの開口端はプラグによって閉塞されるので、エアがこもった場合、このエアを抜くことができない。これにより、例えば、調整ピストンの位置を調整するために、パイロット室にパイロット圧を導いたとき、スプリング室にエアがこもっていると、調整ピストンが移動しにくくなる。よって、リリーフ弁の設定圧を正確に制御できなくなる可能性がある。
　この発明の目的は、スプリング室にエアがこもらず、設定圧を正確に制御できるリリーフ弁を提供することである。
　本発明のある態様によれば、パイロット圧の作用で摺動可能な調整ピストンと、調整ピストンの摺動によって調整される設定ばねのばね力が閉弁方向に作用するパイロットポペットと、パイロット圧に対抗するばね力を発揮するスプリングが組み込まれるスプリング室と、を備えるリリーフ弁であって、スプリング室に形成されスプリング室を外部に開放するエア抜き穴を備える、リリーフ弁が提供される。
　本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るリリーフ弁を示す断面図である。 図２は、比較例におけるリリーフ弁を示す断面図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
　図１は、本実施形態におけるリリーフ弁を示す断面図である。リリーフ弁はアンチボイド機構を内蔵する。リリーフ弁の機器本体１にはバルブケース２が嵌装される。バルブケース２には、バルブスリーブ３が摺動自在に組み込まれる。バルブスリーブ３の先端にはポペット部３ａが形成され、ポペット部３ａが高圧ポート４のシート部４ａに圧接する。バルブスリーブ３には、ガイドプラグ７との間に介在させた復帰ばね２１のばね力が作用する。
　バルブスリーブ３にはメインポペット５が組み込まれる。メインポペット５の中心部分にはピストン部材６が摺動自在に貫通する。ピストン部材６には、軸線に沿ったパイロット通路６ａが貫通している。パイロット通路６ａの先端部分には絞り部２２が形成され、パイロット通路６ａを介して、高圧ポート４と内部空間８とが連通する。
　絞り部２２は、パイロットポペット９が開いて、内部空間８の圧油がドレン室１２に流れたとき、絞り部２２前後の差圧を保って、ピストン部材６をスプリング１０に抗して移動させる。
　バルブスリーブ３にはガイドプラグ７が挿入される。ガイドプラグ７の先端部分は、バルブスリーブ３内においてメインポペット５と対向する。メインポペット５とガイドプラグ７の先端部分との対向部間には内部空間８が画成される。
　ガイドプラグ７にはパイロットポペット９が組み込まれる。パイロットポペット９にはロッド部９ａが形成される。ロッド部９ａの軸中心とパイロット通路６ａの軸中心とは一致しており、ピストン部材６がスプリング１０のばね力に抗して移動すると、パイロット通路６ａがロッド部９ａによって閉じられる。
　パイロットポペット９には、ガイドプラグ７内に設けた設定ばね１１のばね力が作用する。高圧ポート４の圧力による油圧力が設定ばね１１のばね力に打ち勝つと、パイロットポペット９が開き、内部空間８内の圧油がドレン室１２及び低圧ポート２５を経由してドレンされる。
　設定ばね１１は調整ピストン１３の移動位置によってそのばね荷重が調整される。調整ピストン１３は以下のように組み込まれる。
　ガイドプラグ７は、内部空間８と反対側となる端部に設けられる大径部７ａと、大径部７ａの内周に形成される雌ねじ部７ｂと、を有する。雌ねじ部７ｂには、外周に雄ねじ部１４ａを形成したスリーブ１４がねじ嵌めされる。
　調整ピストン１３はスリーブ１４に対して摺動自在に組み込まれる。スリーブ１４の端部を塞ぐプラグ１５と調整ピストン１３との間にはスプリング室１６が画成され、スプリング室１６内にスプリング１７が設けられる。調整ピストン１３は、スプリング１７のばね力によってスリーブ１４のボトム部１４ｂに圧接される。
　したがって、ボトム部１４ｂに圧接された状態の調整ピストン１３とプラグ１５との間が調整ピストン１３の可動範囲Ｌとなる。
　上記のように組み込まれた調整ピストン１３の先端には凸部１３ａが形成される。凸部１３ａは、スリーブ１４のボトム部１４ｂに形成した貫通孔１４ｃに臨む。凸部１３ａの先端は設定ばね１１に接触する。
　ガイドプラグ７の大径部７ａとスリーブ１４とを相対回転させると、雌ねじ部７ｂと雄ねじ部１４ａとのピッチに応じて、スリーブ１４がガイドプラグ７に対して移動する。スリーブ１４の移動に伴って調整ピストン１３が移動し、調整ピストン１３の移動位置に応じて設定ばね１１のイニシャル荷重が規定される。
　なお、位置決めナット２３は、スリーブ１４の雄ねじ部１４ａにねじ嵌めされ、ガイドプラグ７の位置を規定する。これにより、ガイドプラグ７とスリーブ１４との相対位置が保持される。また、位置決めナット２６は、プラグ１５にねじ嵌めされ、スリーブ１４の位置を規定する。
　調整ピストン１３とボトム部１４ｂとの間にはパイロット室１８が画成され、パイロット圧が所定のパイロット圧源からパイロット室１８に導かれる。これにより、調整ピストン１３をスプリング１７に抗して可動範囲Ｌ間で移動させ、設定ばね１１を撓ませてばね荷重を調整することができる。
　また、絞り部２２は、パイロットポペット９が開いて、内部空間８の圧油がドレン室１２に流れたとき、絞り部２２前後の差圧を保って、ピストン部材６をスプリング１０に抗して移動させる。
　小孔２４は、ピストン部材６のパイロット通路６ａがロッド部９ａによって閉じられた場合に、パイロット通路６ａに導かれた圧油をピストン部材６とメインポペット５との隙間に導く。
　ここで、図２の比較例に示すように、スプリング室１６はスリーブ１４内に画成され、スリーブ１４の開口端はプラグ１５によって閉塞されるので、スプリング室１６内にエアがこもった場合、このエアを抜くことができない。これにより、例えば、調整ピストン１３の位置を調整するために、パイロット室１８にパイロット圧を導いたとき、スプリング室１６にエアがこもっていると、調整ピストン１３が移動しにくくなる。よって、リリーフ弁の設定圧を正確に制御できなくなる可能性がある。
　そこで、図１に示すように、本実施形態では、スリーブ１４に、位置決めナット２３に対応する位置に形成されるエア抜き穴１９と、エア抜き穴１９の周囲におけるねじ山をあらかじめ除いて形成される凹部２０と、を設けた。
　エア抜き穴１９の周囲における雄ねじ部１４ａのねじ山はあらかじめ除かれるので、エア抜き穴１９の穴加工をする際に、ねじ山相当分の削りくずなどの発生を抑えることができる。
　以下、リリーフ弁の動作について説明する。
　高圧ポート４の圧力によって生じる油圧力が設定ばね１１のばね力以上になると、高圧ポート４の圧油がパイロット通路６ａから内部空間８に導かれるので、パイロットポペット９が開く。パイロットポペット９が開くと、内部空間８の圧油がドレン室１２に流れるので、ピストン部材６の絞り部２２前後の差圧が大きくなり、ピストン部材６はスプリング１０に抗して移動する。
　ピストン部材６が移動して、パイロットポペット９のロッド部９ａに当たると、パイロット通路６ａが閉じる。パイロット通路６ａが閉じると、パイロット通路６ａ内の圧油は、ピストン部材６に形成した小孔２４を通ってピストン部材６とメインポペット５との隙間に流出し、内部空間８に流れる。
　これにより、高圧ポート４と内部空間８との差圧が大きくなるので、メインポペット５が開き、高圧ポート４の圧油が低圧ポート２５に流れる。
　一方、高圧ポート４の圧力が低圧ポート２５の圧力よりも低くなると、内部空間８内の受圧面積とシート部４ａの受圧面積との差によってバルブスリーブ３が復帰ばね２１に抗して移動する。これにより、シート部４ａが開くので、キャビテーション現象の発生が防止される。
　以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。
　スプリング室１６がエア抜き穴１９を介して外部に開放されているので、スプリング室１６にエアがこもることを防止することができる。したがって、調整ピストン１３がスプリング室１６にこもったエアによって移動しにくくなることを防止することができる。よって、リリーフ弁の設定圧をより正確に制御することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
　本願は２０１２年１月１３日に日本国特許庁に出願された特願２０１２－００５０８５に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims (2)

  1. 　パイロット圧の作用で摺動可能な調整ピストンと、前記調整ピストンの摺動によって調整される設定ばねのばね力が閉弁方向に作用するパイロットポペットと、前記パイロット圧に対抗するばね力を発揮するスプリングが組み込まれるスプリング室と、を備えるリリーフ弁であって、
    　前記スプリング室に形成され前記スプリング室を外部に開放するエア抜き穴を備える、リリーフ弁。
  2. 　請求項１に記載のリリーフ弁であって、
    　高圧ポートを開閉するメインポペットと、
    　前記メインポペットが内部に摺動可能に設けられるバルブスリーブと、
    　前記バルブスリーブに相対移動可能に挿入され、前記メインポペットとの間に内部空間を形成するガイドプラグと、
    　前記メインポペットを摺動自在に貫通し、前記高圧ポートと前記内部空間とを連通するパイロット通路を有するピストン部材と、
    　前記設定ばねを有するように前記ガイドプラグ内に形成され、前記パイロットポペットによって前記内部空間との連通が開閉されるドレン室と、
    　内周に雌ネジ部が形成される前記ガイドプラグとねじ嵌めされるように外周に雄ねじ部が形成され、内部に前記調整ピストンが組み込まれるスリーブと、
    　前記スリーブの前記雄ねじ部にねじ嵌めされ、前記スリーブの軸方向位置を規定する位置決めナットと、
    を備え、
    　前記高圧ポートの圧力が設定圧以上になったとき、前記パイロットポペットが開弁するとともに前記メインポペットが開弁することで、高圧ポートの圧油が低圧ポートに導かれ、
    　前記ガイドプラグと前記スリーブとの軸方向位置の変化に応じて、前記設定ばねと前記調整ピストンとの軸方向の相対位置が変化して、前記設定ばねのばね力が調整され、
    　前記エア抜き穴は、前記スリーブの前記位置決めナットの締め付け位置であって、前記雄ねじ部のねじ山が予め除かれる位置に設けられる、
    リリーフ弁。
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