CN108473121B - 压力限制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力限制阀(10)，其包括阀壳体(12)、阀活塞(18)和压力限制调节弹簧(28)，其中，在所述阀壳体(12)中设置有至少一个阀入口(14)和至少一个阀出口(16)，其中，所述阀活塞(18)能够占据打开位态和至少一个关闭位态，在所述打开位态中，所述阀入口(14)和所述阀出口(16)相互连通，在所述关闭位态中，所述阀入口(14)和所述阀出口(16)相互隔开，其中，所述阀活塞(18)具有第一活塞环(20)和第二活塞环(22)，所述第一活塞环包括密封面(40)，其中，所述第一活塞环(20)具有比所述第二活塞环(22)小的气动作用面，并且所述阀活塞(18)在所述第一活塞环(20)和所述第二活塞环(18)之间具有基本上截锥状的区段，所述截锥状的区段朝所述第一活塞环(20)逐渐变细，其中，在所述关闭位态中，所述第一活塞环(20)的密封面(40)通过气动力拉动关闭至抵靠壳体突缘(24)，所述气动力作用到所述第一活塞环(20)和所述第二活塞环(22)上并且与所述压力限制调节弹簧(28)的力相反地指向，此外在所述阀活塞(18)中存在用于形成安全阀功能的气动通道(26)，所述气动通道能够通过弹簧加载的安全阀体(32)封闭。

Description

压力限制阀
技术领域
本发明涉及一种压力限制阀，其包括阀壳体、具有压力限制弹簧的阀活塞，其中，该压力限制阀尤其是用于商用车的制动***的空气制备***的压力限制阀。
背景技术
与商用车相关地已知用于气动制动***的空气制备***，在该空气制备***中集成有用于压力限制装置的减压回路的安全阀。
空气制备装置是商用车的气动制动***中的中央部件，在该空气制备装置中，由压缩机输送的含油和含水的空气经受过滤和清洁。经压缩的空气以所需的压力并且以正确的充注顺序分配给商用车中的不同制动回路和空气消耗装置。在故障情况中，各个制动回路彼此之间受到保护，使得为了使商用车(例如载重车)减速而提供足够的辅助制动效果。电子的空气制备***除控制电子装置外还包括传感器和促动器。最新的空气制备器附加地还包括电子的驻车制动器(EPB)。
在此，所述制动回路中的一些在较低的压力水平下工作，所述压力水平位于其它制动回路的压力水平以下。
在此，借助压力限制阀，可以使压力减小到所希望的低水平。通过利用调节螺钉来调整压力限制装置的弹簧的力，可以设定所希望的压力水平。
在此，在这种压力限制阀中已知不同的结构形式。由现有技术尤其已知按照“推动关闭”原理的压力限制阀，其中，当***中的压力增加时，压力限制装置在限定的关闭压力时关闭并且从而限制出口侧的压力。当压力限制装置的入口侧上的压力进一步增加时，通过阀上的作用面推动关闭所述压力限制装置并且提高阀座上的密封力。这种压力限制阀例如由DE 10 2010 947 491 A1已知。
另外的压力限制阀由DE 33 11 816 C1、DE 26 20 135 A1、DE 41 14 977 A1、DE30 26 283 A1、DE 26 19 769 A1、DE 26 19 769 A1、DE 600 24 496 D2以及DE 20 2006017 517 U1已知，其中，这些阀同样按照“推动关闭”的原理工作。
压力限制阀的另一原理是“拉动关闭”原理，其中，当***中的压力增加时，压力限制装置在限定的关闭压力时关闭并且从而限制出口侧的压力。当在压力限制装置的入口侧上压力进一步增加时，通过活塞上的有效面产生力，该力作为拉力通过活塞引入到阀座中。由此提高阀座上的密封力。
由DE 43 44 416 A1已知一种压力限制装置，该压力限制装置按照“拉动关闭”的原理工作。然而，该压力限制阀不具有安全阀功能。
此外需注意的是，压力限制阀中的摩擦应当尽可能小，以便保持压力限制阀的迟滞尽可能小。由于该原因，在压力限制阀中使用密封器件，所述密封器件或者被硫化上或者包含套装上的成型密封件。为了保护运行回路，安装了附加的安全阀。所述安全阀一直保持运行回路中的压力，直到商用车(例如卡车)能够停止为止。
安全阀需要更多结构空间，从而对于阀组块需要更多材料并且对于装配需要更多部件。
发明内容
本发明的任务是，以有利的方式扩展开头所述类型的压力限制阀，尤其以如下方式：该压力限制阀需要更少的结构空间并且此外能够以更低的成本制造。
根据本发明，该任务通过具有本发明特征的压力限制阀来解决。按照该方案，压力限制阀具有阀壳体、阀活塞和压力限制调节弹簧，其中，在所述阀壳体中设置有至少一个阀入口和至少一个阀出口，其中，所述阀活塞可以占据打开位态和至少一个关闭位态，在所述打开位态中，阀入口和阀出口相互连通；在所述关闭位态中，阀入口和阀出口相互隔开，其中，所述阀活塞具有第一活塞环和第二活塞环，所述第一活塞环包括密封面，其中，所述第一活塞环具有比第二活塞环小的气动作用面，并且所述阀活塞在所述第一活塞环和所述第二活塞环之间具有基本上截锥状的区段，该截锥状的区段朝第一活塞环逐渐变细，其中，在所述关闭位态中，第一活塞环的密封面通过气动力朝着壳体突缘密封地拉动关闭，所述气动力作用到第一活塞环和第二活塞环上并且与压力限制调节弹簧的力相反地指向，此外在阀活塞中存在用于形成安全阀功能的气动通道，该气动通道能够通过弹簧加载的安全阀体封闭。
本发明基于以下基本构思：将安全阀功能集成到压力限制阀本身中，从而通过该压力限制阀能够实现集成的安全阀功能。此外，选择的是按照“拉动关闭”原理的压力限制阀，因为该压力限制阀在超过极限压力(在所述极限压力时压力限制阀应当关闭)时将阀活塞拉动关闭并且同时以自增强的方式起作用。然后，如果进一步超过(同样可以预先给定的)安全临界压力，那么可以借助安全阀功能降低该触发了安全阀功能的压力。通过将安全阀功能集成到压力限制阀本身中，利用了压力限制阀的结构空间，从而对于安全阀不需要独立的或额外的结构空间。此外，也需要较少的部件，因为通过将安全阀功能集成到压力限制阀中，例如不再需要用于安全阀的独立的壳体。
此外可以设置，压力限制调节弹簧抵靠位于第二活塞环的背离第一活塞环的一侧上的第二活塞环。由此实现将由压力限制调节弹簧产生的弹簧力特别有利地引入到阀活塞中。此外，可以有利地使用反正已经由第二活塞环形成的突缘，以便将压力限制调节弹簧安装到阀活塞上。在此背景下，阀活塞的主体有利地对于压力限制调节弹簧形成一定的引导。
此外可以设置，第一活塞环的径向面的仅仅一部分在阀壳体中被引导。由此可以减小第一活塞环在阀壳体中的摩擦。此外，在第一活塞环和阀壳体之间的待密封的、通向阀出口的开口在该关闭位置中仅限于第一活塞环和阀壳体之间的间隙。
此外可以设置，第一活塞环的密封面布置在第一活塞环的径向面中。由此能够实现简单和可靠的密封。同时，由此实现的是，将第一活塞从阀壳体抬起所需的力相对较小。例如也可以考虑，在关闭位置中，第一活塞环的密封面置于阀壳体的位于外部的面上。
此外可以设置，第一活塞环的密封面由O形圈和/或由硫化上的密封元件构成。由此实现简单和可靠的密封方案。具体地，O形圈具有以下优点：可以简单地更换所述O形圈。反之，硫化上的密封元件具有以下优点：可以成本低和简单地安装所述硫化的密封元件。然而，总体上能够较简单和成本低地实现这两种变型方案。
此外可以设置，第二活塞环具有在阀壳体中被引导的径向面，其中，在所述径向面中设置有密封环。由此能够使阀壳体内部的、连接在压力限制阀的入口和出口上的环形空间朝外简单地密封。
密封环可以由O形圈和/或硫化上的密封元件构成。
此外可以设置，安全阀体通过压力限制调节弹簧来弹簧加载力。由此能够对于安全阀体取消单独的、用于形成安全阀功能的弹簧。借助压力限制调节弹簧可以设定压力，从该压力起安全阀体打开，以便能够实现安全阀功能。
尤其可以设置，安全阀体在关闭位态中密封地贴靠在第二活塞环的密封环上。该实施方式具有以下优点：因为安全阀体直接贴靠在第二活塞环上或者在空间上直接紧邻第二活塞环布置，所以该实施方式的结构特别小。
安全阀体可以引导在阀壳体中。由此能够在小的结构空间需求同时，简单和可靠地限定安全阀体在阀壳体中的限定的相对运动。
安全阀体可以在阀壳体中被引导。由此，能够简单且可靠地在结构空间小的同时限定该安全阀体在阀壳体中的限定的相对运动。
安全阀体可以布置在阀活塞的内部。由此，能够进一步减小该压力限制阀所需的结构空间。
此外可以设置，安全阀体具有安全阀体密封环，借助所述安全阀体密封环，在安全阀体的关闭位态中能够密封地封闭气动通道。
此外，安全阀体可以具有单独的安全阀体弹簧，该安全阀体弹簧将安全阀体在安全阀体的打开位态中抵靠着气动通道。
附图说明
现在借助附图中所示的实施例示出本发明的另外的细节和优点。附图中：
图1以第一实施方式示出压力限制阀的本发明实施例的示意性截面图；
图2以第二实施方式示出压力限制阀的本发明实施例的示意性截面图；
图3以第三实施方式示出压力限制阀的本发明实施例的示意性截面图。
具体实施方式
图1以截面图示出本发明的压力限制阀10的第一实施例。该压力限制阀10是按照“拉动关闭”原理的压力限制阀。
该压力限制阀10包括阀壳体12，该阀壳体具有径向布置的阀入口14、阀出口16和阀活塞18。
阀出口16轴向地布置并且在所示的压力限制阀10的关闭位态中通过阀活塞18的一部分、即通过第一活塞环20封闭。
该阀活塞18除第一活塞环20外还具有第二活塞环22。
该第二活塞环22的轴向面之一、即面向第一活塞环20的轴向面具有气动有效面。该轴向面在压力限制阀10的打开位态中又设置为移动至抵靠壳体突缘24，从而限定了所述阀出口16的最大开口。
在阀活塞18中设有气动通道26，该气动通道由中央布置的贯通孔构成。
压力限制调节弹簧28的弹簧力作用到阀活塞18上，所述压力限制调节弹簧的上端部抵靠第二活塞环22。
因此，压力限制调节弹簧28在第二活塞环22的背离第一活塞环20的一侧抵靠该第二活塞环22。
阀壳体12具有位于外部的止挡30，该位于外部的止挡由位于外部的壳体面构成并且其内边缘也限界所述阀出口16。
在阀活塞18的内部，安全阀体32在空槽38中被引导，借助所述安全阀体能够封闭所述气动通道26。
阀体32在该空槽38中也具有引导装置34，安全阀体32的一部分可以配合到该引导装置中。在图1所示的实施例中并且在所示的位态中，安全阀体32配合到引导装置34中并且在该引导装置中被引导。
安全阀体可以是由塑料制成的旋转件。
在阀活塞18的面向压力限制调节弹簧28的端部上，空槽38借助塞子35封闭。该塞子35具有穿通部36，所述穿通部用于与安全阀功能相关联地让压缩空气穿过。
在第一活塞环20的径向面中布置有第一活塞环20的密封面40。第一活塞环20的密封面40可以由O形圈(如图所示)或由硫化上的密封元件构成。
第二活塞环22具有在阀壳体12中被引导的径向面。在第二活塞环22的该径向面中设置有密封环42。
密封环42可以如图1中所示由O形圈或由硫化上的密封元件构成。
在图1所示的位态中，阀出口16密封地关闭，确切地说通过第一活塞环20和该第一活塞环的密封面40密封地关闭。
第一活塞环20的径向面的仅仅一部分、即该第一活塞环20的径向面的面向阀壳体的部分在阀壳体12中被引导。在关闭位态中，密封面40移动至抵靠止挡30。
密封面40具有圆形或例如替代地具有椭圆形的横截面，其或者由O形圈或者由硫化上的密封元件构成，该密封面被拉动至抵靠所述止挡30，从而使得位于阀壳体12和第一活塞环20之间的间隙被可靠地密封地封闭。
这一点还附加地通过密封面40的弹性变形来支持。
密封面40的圆形或椭圆形横截面的造型也支持了密封面40良好地贴靠到该止挡30上。
在第一活塞环20和第二活塞环22之间形成的环形空间借助密封环42向着压力限制调节弹簧28密封。
此外，安全阀体32具有安全阀体密封面44，该安全阀体密封面与安全阀体32一起在关闭位态中密封地封闭所述气动通道26。因此，安全阀体32具有安全阀体密封环，借助该安全阀体密封环，所述气动通道26在所示的关闭位态中可被密封地封闭或者在这里已被封闭。
安全阀体32借助弹簧46加载弹簧力，其中，该弹簧46以其一端部通过塞子35引导并且以其另一端部通过安全阀体32中的空槽38引导。
该弹簧46是单独的或额外的安全阀体弹簧33，该安全阀体弹簧在安全阀体32的关闭位态中使安全阀体32抵靠气动通道26。
阀活塞18在第一活塞环20和第二活塞环22之间截锥状地构造，即该阀活塞在这里具有基本上截锥状的区段。
该截锥状的区段从第二活塞环22开始朝第一活塞环20逐渐变细。
由于该直径增大，第一活塞环20获得比第二活塞环22小的气动有效面。
穿通部36与位于压力限制调节弹簧28的区域中的、未详细示出的安全阀出口48连接。
压力限制阀10的功能可以描述如下：
在压力限制阀10的打开状态中(未示出)，例如压缩空气经由阀入口14流入。作用于第一活塞环20的力以及压力限制调节弹簧28的弹簧力负责使阀活塞18以第二活塞环22移动至抵靠壳体突缘24并且由此使阀入口14与阀出口16连通。
如果经由阀入口14流入的压缩空气超过一定的、可预设定的极限压力(该极限压力可借助压力限制调节弹簧28和例如已知的调节元件如未详细示出的调节螺钉来调节)，那么这导致：由第一活塞环20和第二活塞环22的气动有效面以及压力限制调节弹簧28的弹簧力得出的合成力使得阀活塞18反向于压力限制调节弹簧28的弹簧力抵抗气动力(该气动力通过压缩空气作用在第一活塞环20的气动有效面上而起作用)移动。由此，第一活塞环20的密封面40移动至密封地抵靠止挡30并且由此关闭阀出口16。由此，阀出口另一侧上的压力被限制到极限压力(所述压力限制阀10调节到该极限压力)。
如果现在例如在错误情况中在阀出口侧上的压力超过预给定的安全压力，那么压力限制阀10的安全功能开始起作用。在这种情况中，作用的气动压力将借助弹簧46加载弹簧力的安全阀体32推开并且由此打开所述气动通道26。经由穿通部36，压缩空气可以经由安全阀出口48排出。
图2示出本发明的压力限制阀10'的另一实施例。
然而，除下面描述的区别外，压力限制阀10'基本上具有在图1中所示和上面所描述的压力限制阀10的所有结构和功能特征。
因此，相同的元件以相同的附图标记标明。
然而，图2中所示的压力限制阀10'具有以下区别：
代替塞子35和单独的弹簧46，设置呈密封板形式的安全阀体32'。
安全阀体32'直接通过压力限制调节弹簧28加载弹簧力并且设定为抵靠第二活塞环22。因此，安全阀体32'通过压力限制调节弹簧28加载弹簧力。
此外，安全阀体32'在阀壳体12中被引导。
第二活塞环22在这里也具有引导装置34'，一环绕的引导环35'在该引导装置中被引导。
在此，安全阀体32'抵靠第二活塞环22，从而使得该安全阀体同时也能够直接抵靠密封环42，以便由此可以密封地封闭所述气动通道26。
因此，在关闭位态中，安全阀体32'密封地贴靠在第二活塞环22的密封环42上。
图3示出压力限制阀10″的另一实施方式，该压力限制阀与图2中所示的压力限制阀10'的实施例几乎相同。
因此，除下面所描述的区别外，压力限制阀10″基本上具有在图1和图2中所示的和上面所描述的压力限制阀10或者10'的所有结构和功能特征。
在这里，附加地在环绕的引导环35'上设置有附加的密封环50，该附加的密封环使安全阀体32″相对于第二活塞环22密封。
原则上也可以考虑的是，密封环50保持在第二活塞环22中。
密封环50可以由O形环或由硫化上的密封元件构成。
附图标记列表
10 压力限制阀
10′ 压力限制阀
10″ 压力限制阀
12 阀壳体
14 阀入口
16 阀出口
18 阀活塞
20 第一活塞环
22 第二活塞环
24 壳体突缘
26 气动通道
28 压力限制调节弹簧
30 止挡
32 安全阀体
32′ 安全阀体
32″ 安全阀体
34 引导装置
34′ 引导装置
35 塞子
35′ 环绕的引导环
36 通道
38 空槽
40 密封面
42 密封环
44 安全阀体密封面
46 弹簧
48 安全阀出口
50 密封环

Claims (12)

1.一种压力限制阀，其包括阀壳体、阀活塞和压力限制调节弹簧，其中，在所述阀壳体中设置至少一个阀入口和至少一个阀出口，其中，所述阀活塞能够占据打开位态和至少一个关闭位态，在所述打开位态中，所述阀入口和所述阀出口相互连通，在所述关闭位态中，所述阀入口和所述阀出口相互隔开，其中，所述阀活塞具有第一活塞环和第二活塞环，所述第一活塞环包括密封面，其中，所述第一活塞环具有比所述第二活塞环小的气动作用面并且所述阀活塞在所述第一活塞环和所述第二活塞环之间具有截锥状的区段，该截锥状的区段朝所述第一活塞环逐渐变细，其中，在所述关闭位态中，所述第一活塞环的密封面通过气动力拉动关闭至密封地抵靠壳体突缘，所述气动力作用于所述第一活塞环和所述第二活塞环并且与所述压力限制调节弹簧的力相反地指向，其中，所述阀活塞包括气动通道，所述气动通道能够通过弹簧加载的安全阀体封闭，其中，所述压力限制调节弹簧在所述第二活塞环的背离所述第一活塞环的一侧抵靠所述第二活塞环。
2.按照权利要求1所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述第一活塞环的径向面的仅仅一部分在所述阀壳体中被引导。
3.按照权利要求1或2所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述第一活塞环的密封面布置在该第一活塞环的径向面中。
4.按照权利要求1或2所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述第一活塞环的密封面由O形圈和/或由硫化上的密封元件构成。
5.按照权利要求1所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述第二活塞环具有在所述阀壳体中被引导的径向面，其中，在该径向面中设置有密封环。
6.按照权利要求5所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述密封环由O形圈和/或由硫化上的密封元件构成。
7.按照权利要求1所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体通过所述压力限制调节弹簧加载弹簧力。
8.按照权利要求5到7中任一项所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体在关闭位态中密封地贴靠在所述第二活塞环的密封环上。
9.按照权利要求1或2所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体在所述阀壳体中被引导。
10.按照权利要求1所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体布置在所述阀活塞的内部。
11.按照权利要求10所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体具有安全阀体密封环，所述气动通道借助该安全阀体密封环能够在所述安全阀体的关闭位态中密封地封闭。
12.按照权利要求10或11所述的压力限制阀，
其特征在于，
所述安全阀体具有单独的安全阀体弹簧，该单独的安全阀体弹簧使所述安全阀体在该安全阀体的关闭位态中抵靠所述气动通道。
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