CN204403012U - 一种气压控制的超高压直动溢流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气压控制的超高压直动溢流阀，该溢流阀采用锥面密封形式，采用气动活塞代替传统的调压弹簧。该阀具有结构简单，灵敏度高，可适用超高压力工况调节，压力可调范围广，定压稳压精度高，密封性好，稳定可靠，噪声和振动小等特点。

Description

一种气压控制的超高压直动溢流阀

技术领域

本实用新型涉及液压控制元件中的超高压直动型溢流阀，特别是一种利用气压控制的压力可调超高压直动溢流阀。

背景技术

近年来，超高压液压技术的应用越来越广泛，逐渐成为人们关注和研究的一个方向。实际使用中，超高压液压***一般具有压力高(1000bar以上)、流量小(10L/min以下)的特点，因此对超高压液压元件的安全性、可靠性、耐热性和密封性也提出了更高的要求。

超高压溢流阀作为超高压***的核心控制元件，一般采用直动式结构，阀芯靠液压力和弹簧力直接平衡，通过调压螺钉来调节弹簧的预紧力，改变阀的开启压力。但由于***压力高，弹簧刚度和调压偏差大，阀的动态特性和稳定性都很差。

为此，有学者提出两种方案：一种是串联两个溢流阀的方式组成二级调压阀减小单个阀口开启时的压降，可降低调压弹簧的刚度，整个阀的调定压力即为两个溢流阀的开启压力之和；另外一种是采用差动式结构，利用锥阀阀口直径与阀芯圆柱部分的面积差来降低弹簧刚度。两种方案均可在一定程度上改善超高压溢流阀的工作性能，减小振动噪声，并提高阀的使用寿命，但明显增加了整阀结构的复杂性，降低其工作可靠性。

由此现有的超高压溢流阀在实际的应用过程中存在以下问题：

(1)采用大刚度调压弹簧会造成阀的响应滞后，定压精度低；

(2)由于阀口开启以后节流口压降很高，容易形成气穴、气蚀，造成很大噪声和振动，阀的使用寿命低，密封性差；

(3)工作压力低，调压范围小，采用调压螺钉调节压力时不方便；

(4)现有技术结构复杂，维修不便。

实用新型内容

针对现有技术的超高压溢流阀所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种气压控制的超高压直动溢流阀，以解决现有超高压溢流阀所存在的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：

一种气压控制的超高压直动溢流阀，所述溢流阀包括：上阀体、下阀体、锥阀芯、阀座、阀盖。该溢流阀还包括气动活塞组件，所述气动活塞组件安置在上阀体中，并与锥阀芯直接刚性接触。

在该溢流阀的优选方案中，所述上阀体与下阀体相接，其内设置有气压控制容腔，上阀体上还开设有与气压控制容腔连通的排气口；所述气动活塞组件安置在气压控制容腔中，并将气压控制容腔分割成上下不连通的两容腔；所述阀盖与上阀体的端口密封相接，其上开设有与上阀体中气压控制容腔连通的控制口；所述下阀体上开设有连通的进油口和回油口，所述阀座通过上阀体压紧在下阀体中间，其上开设有第一通油孔和第二通油孔，分别与下阀体上的进油口和回油口连通，所述锥阀芯内置于阀座中，并与气动活塞组件直接刚性接触。

进一步的，所述气动活塞组件包括气动活塞、压紧螺母、环形密封、密封档环、顶杆、密封圈，所述气动活塞通过密封圈与上阀体内的气压控制容腔内壁密封配合，顶杆通过环形密封穿设在气动活塞中，其顶端通过密封档环与压紧螺母相接，底端穿过上阀体与下阀体中的锥阀芯直接刚性接触。

进一步的，所述顶杆与气动活塞之间螺纹连接。

进一步的，所述锥阀芯与顶杆同轴布置。

进一步的，所述锥阀芯为两节同心圆柱式结构。

进一步的，所述上阀体与下阀体之间通过螺纹进行螺接。

进一步的，所述锥阀芯外侧与阀座内孔之间设有密封圈，所述阀座外侧与下阀体内孔之间设有密封圈，所述阀座端部与下阀体之间设有密封铜垫。

由此构成的气压控制的超高压直动溢流阀相对于现有技术，具有如下特点：

(1)所述阀芯的运动由气动活塞驱动，阀芯质量轻，惯性小，且只有一个与运动方向平行的自由度，动态响应快，灵敏度高，定压精度好，能有效减少***输出的流量脉动和压力脉动。

(2)控制腔内没有复位弹簧，只要调节气源压力就可预设阀的开启压力，压力调节方便，调压范围广。

(3)稳态时，阀芯在控制气源压力、排气口压力及自身重力作用下复位，因控制气源压力作用面积比排气口压力作用面积大，所以静态时，阀芯能够可靠复位，工作安全。

(4)由于超高压下阀芯启闭动作会带来压力冲击，且产生局部高温，因此，阀座端面与下阀体接触位置设有金属密封铜垫，强度高，耐高温，密封性好，可缓和冲击，减少启闭噪声，延长阀的使用寿命。

(5)整个溢流阀的结构简单、紧凑，便于维修保养。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。

图1是本实用新型的结构组成示意图；

图2是本实用新型所用到的阀芯的结构组成示意图；

图3是本实用新型所用到的阀座的结构组成示意图；

图4为图3的K-K方向剖视图。

图中标号：

1—阀盖；2—环形密封；3—顶杆；4—压紧螺母；5—密封档环；

6—气动活塞；7、8、14、15—密封圈；9—上阀体；10—锥阀芯；

11—阀座；12—下阀体；13—密封铜垫；

A—进油口(p_A)；B—回油口(p_B)；C—控制口(p_C)；

f—排气口；d—通油孔；e—通油孔。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参见图1，其所是为本实用新型提供的气压控制的超高压直动溢流阀的结构示意图。

由图可知，整个溢流阀包括上阀体9、下阀体12、锥阀芯10、阀座11、阀盖1、顶杆3、气动活塞6这个部分。

其中，上阀体9为多级的圆台阶结构，其大端内开设气压控制容腔，小端内开设有气压控制容腔连通的通孔，该通孔容顶杆3穿过，上阀体9大端的底部还开设有与气压控制容腔连通的排气口f。该上阀体9通过下部小端与下阀体12螺接。

气动活塞6与顶杆3构成气动活塞组件，该气动活塞组件安置在上阀体9的气压控制容腔中，将其分割成上下两个独立且不连通的容腔。

具体的，气动活塞6整体与气压控制容腔的内腔相对应，其侧壁通过密封圈8与气压控制容腔的内壁密封配合，该气动活塞6的中部开设有用于连接顶杆3的螺纹孔；顶杆3的顶端通过该螺纹孔与气动活塞6螺接，同时在两者之间设置环形密封2，顶杆3的伸出段通过密封档环5与压紧螺母4螺接，从而实现顶杆3密封的穿设在气动活塞6中，构成气动活塞组件。

该结构的气动活塞组件在安置在上阀体9的气压控制容腔中时，由气动活塞6通过密封圈8将气压控制容腔分割成上下两个独立且不连通的容腔，且下容腔与上阀体上的排气口f连通；同时气动活塞6上的顶杆3的底端穿设在上阀体9下端的通孔中，顶杆与上阀体之间构成导向关系。

阀盖1设置在上阀体9的顶部，并与上阀体9上的端口配合，其通过密封圈7对上阀体9的端口形成密封。该阀盖1上开设有控制口C，该控制口C连接气源，并与上阀体9中气压控制容腔的上容腔连通。

下阀体12整体为内部中空的二级圆台阶结构，其内部设置有安置腔，下端开设有进油口A，上端侧壁开设有回油口B，且进油口A通过安置腔与回油口B连通。

阀座11整体安置在下阀体12的安置腔内，并由上阀体与下阀体螺接产生的压力，压紧固定在下阀体中。

参见图3和图4，该阀座11整体为一圆柱形，其内部开设有通油孔d和通油孔e，且在阀座11安置在下阀体12中时，其上的通油孔d与下阀体12上的进油口A连通，其上的通油孔e与下阀体12上的回油口B连通。

为了保证密封性，阀座11外圆柱面与下阀体12安置腔的内壁之间设有密封圈14；阀座11的底端与下阀体12安置腔的底部之间设置有密封铜垫13。

锥阀芯10整体内置于阀座11中，锥阀芯与阀座之间构成导向关系，并且锥阀芯10与上阀体中气动活塞组件中的顶杆3直接刚性接触。

参见图2，该锥阀芯10为两节同心圆柱式结构，其外圆柱面与阀座内孔之间设有密封圈15，且该锥阀芯与顶杆同轴布置。

根据上述方案构成的气压控制的超高压直动溢流阀采用锥面密封形式，可适用于额定压力为1500bar的超高压工况，其基本原理采用气动活塞代替传统的调压弹簧，阀芯10内置于阀座11中，阀芯上端与顶杆3接触；阀座上开有通油孔d、e，分别与下阀体12上的进出油口A、出油口B连通；上阀体与下阀体9直接通过螺纹连接，且上阀体内被气动活塞分割为上下两部分，上腔通过控制口C与气源连通，下腔与上阀体上的排气口f连通。

这样气动活塞上腔通过控制口C与气源连通，控制气源压力p_C作用面积为A_C；气动活塞下腔通过排气口f直接排气，大气压力p_at作用面积为A_f；进口压力p_A作用在阀芯下端面上，作用面积为A_A；回油口压力p_B作用在阀芯环形面上，作用面积为A_B。

稳态时，阀芯和气动活塞在进口液压力、气源压力、排气口压力与其自身重力作用下共同处于静力平衡状态，阀口维持在一定开口位置。

由于没有采用调压弹簧，阀芯只能在重力(阀芯重力+气动活塞组件重力)和气源压力、排气口压力作用下复位。通过调整气源压力p_C即可设定阀的开启压力。该阀具有结构简单，灵敏度高，可适用超高压力工况调节，压力可调范围广，定压稳压精度高，密封性好，稳定可靠，噪声和振动小等特点。

由上可知本实用新型充分发挥气动技术中气体可压缩性强、动作灵敏反应快的优点，对现有技术进行改进，构造由气源压力控制的超高压溢流阀，有效改善了阀芯动作时的动态响应和调压稳定性，消除了阀芯启闭时的哨叫和振动，可满足在诸如钢厂轧机支承辊轴承油膜***的超高压工况条件下使用。该***由静压泵提供所需要的压力(700～1500bar)和流量(8～10L/min)，静压泵结构上采用卧式三联单作用超高压往复柱塞泵，输出的瞬时流量脉动无法消除，必须通过安装在泵出口的超高压溢流阀减小管路中的流量脉动，调节泵的输出压力平稳性，防止因瞬时压力过高而造成人员、设备的伤害，对于保护泵阀和其它机组设备的正常运行也具有重要意义。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种气压控制的超高压直动溢流阀，所述溢流阀包括：上阀体、下阀体、锥阀芯、阀座、阀盖，其特征在于，所述溢流阀还包括气动活塞组件，该气动活塞组件安置在上阀体中，并与锥阀芯直接刚性接触。

2.根据权利要求1所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述上阀体与下阀体相接，其内设置有气压控制容腔，上阀体上还开设有与气压控制容腔连通的排气口；所述气动活塞组件安置在气压控制容腔中，并将气压控制容腔分割成上下不连通的两容腔；所述阀盖与上阀体的端口密封相接，其上开设有与上阀体中气压控制容腔连通的控制口；所述下阀体上开设有连通的进油口和回油口，所述阀座通过上阀体压紧在下阀体中间，其上开设有第一通油孔和第二通油孔，分别与下阀体上的进油口和回油口连通，所述锥阀芯内置于阀座中，并与气动活塞组件直接刚性接触。

3.根据权利要求2所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述气动活塞组件包括气动活塞、压紧螺母、环形密封、密封档环、顶杆、密封圈，所述气动活塞通过密封圈与上阀体内的气压控制容腔内壁密封配合，顶杆通过环形密封穿设在气动活塞中，其顶端通过密封档环与压紧螺母相接，底端穿过上阀体与下阀体中的锥阀芯直接刚性接触。

4.根据权利要求3所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述顶杆与气动活塞之间螺纹连接。

5.根据权利要求3所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述锥阀芯与顶杆同轴布置。

6.根据权利要求1或2或5所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述锥阀芯为两节同心圆柱式结构。

7.根据权利要求2所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述上阀体与下阀体之间通过螺纹进行螺接。

8.根据权利要求2所述的一种气压控制的超高压直动溢流阀，其特征在于，所述锥阀芯外侧与阀座内孔之间设有密封圈，所述阀座外侧与下阀体内孔之间设有密封圈，所述阀座端部与下阀体之间设有密封铜垫。