專利名稱：差動式水壓溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水液壓系統(tǒng)中的壓力控制閥，適用于以海水、淡水、高水基等工作介質(zhì)的水液壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
溢流閥是液壓系統(tǒng)中常用的壓力控制元件，可作為定壓溢流閥或安全閥，傳統(tǒng)的溢流閥多采用液壓油作工作介質(zhì)。當(dāng)溢流閥采用水(水基)介質(zhì)(包括海水、淡水或高水基等)時，所產(chǎn)生的振動、噪聲和工作穩(wěn)定性問題十分嚴(yán)重。除了氣穴和氣蝕的原因之外，產(chǎn)生的原因還有多種1)由于水的粘度低，粘性阻尼小；2)水的密度、彈性模量較礦物油大，“水擊”現(xiàn)象嚴(yán)重；3)介質(zhì)在閥口不均勻出流以及彈簧力偏離閥芯軸心等原因產(chǎn)生的徑向力使閥芯偏振；4)由于水的粘度低，閥口處的泄漏較大。圖3是丹麥Danfoss公司生產(chǎn)的直動式水壓溢流閥(Trostmann E. . WaterHydraulics Control Technology. Marcel Dekker, Inc. , New York, 1996),包括閥體 I、彈簧5、彈簧座6、阻尼腔8、調(diào)節(jié)螺桿10、右端蓋11、閥座12、平板閥芯13、阻尼套14、阻尼桿15和彈簧套管16。該閥通過在閥芯后端設(shè)置阻尼腔，在一定程度上改善了閥的工作穩(wěn)定性。但閥芯易于偏振，由此產(chǎn)生的振動、噪聲及工作穩(wěn)定性問題仍然存在。此外該閥所采用的材料不能用海水，只適用于淡水或高水基等腐蝕性不強(qiáng)的介質(zhì)。對于普通的直動式溢流閥而言，由于彈簧力直接與液壓力比較，當(dāng)溢流閥的工作壓力較高時，所需的彈簧力很大。因此，給彈簧的設(shè)計(jì)和制造帶來很大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供兩種差動式水壓溢流閥，解決現(xiàn)有直動式溢流閥存在的振動、噪聲及工作穩(wěn)定性差的問題，減小閥口泄漏、氣蝕、振動、噪聲和調(diào)壓彈簧剛度，改善閥的工作穩(wěn)定性，同時適用于海水等腐蝕性強(qiáng)的低粘度介質(zhì)。本發(fā)明所提供的第一種差動式水壓溢流閥，包括閥體、閥座、閥芯、彈簧、彈簧座和調(diào)節(jié)螺桿，所述閥體內(nèi)自左向右依次裝有閥座、閥芯、彈簧和彈簧座；其特征在于所述閥體內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽連通的進(jìn)液口和連通閥體內(nèi)腔的出液口 ；所述閥座形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，其中，右階孔的直徑大于左階孔的直徑，右階孔的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有徑向均勻分布的連通中間階孔的進(jìn)水孔；所述閥芯由一體的尾端圓柱、圓錐段和首端圓柱構(gòu)成，尾端圓柱直徑與所述閥座左階孔直徑相匹配，圓錐段最大徑向截面直徑大于所述右階孔的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器；閥芯尾端圓柱與閥座左階孔滑動配合，圓錐段和閥座右階孔右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔位于閥體環(huán)形沉割槽相應(yīng)位置；所述閥體右端封閉，彈簧座嵌于閥體內(nèi)腔右底面，彈簧套于閥芯首端圓柱和彈簧座之間并由后兩者限位；所述閥體內(nèi)腔左端內(nèi)置有與閥體內(nèi)腔滑動配合的圓柱形墊塊，圓柱形墊塊封閉所述閥座的左端面，圓柱形墊塊和閥芯尾端圓柱之間的閥座內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔；左端蓋通過螺釘和所述閥體左端面連接，調(diào)節(jié)螺桿和左端蓋螺紋配合并頂住所述圓柱形墊塊。本發(fā)明所提供的第二種差動式水壓溢流閥，包括閥體、閥座、閥芯、彈簧、彈簧座和調(diào)節(jié)螺桿，所述閥體內(nèi)自左向右依次裝有閥座、閥芯、彈簧和彈簧座；其特征在于所述閥體內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽連通的進(jìn)液口和連通閥體內(nèi)腔的出液口 ；所述閥座形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，右階孔的直徑大于左階孔的直徑，右階孔的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有徑向均勻分布的連通中間階孔的進(jìn)水孔；所述閥芯由一體的尾端圓柱、圓錐段和首端圓柱構(gòu)成，尾端圓柱直徑與所述閥座左階孔直徑相匹配，圓錐段最大徑向截面直徑大于所述右階孔的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器；閥芯尾端圓柱與閥座左階孔滑動配合，圓錐段和閥座右階孔右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔位于閥體環(huán)形沉割槽相應(yīng)位置；右端蓋通過螺紋和所述閥體內(nèi)腔右端連接，右端蓋左端形狀為圓桶，右端蓋右端形狀為外六方柱體，彈簧座嵌于右端蓋內(nèi)腔并與右端蓋內(nèi)腔滑動配合，彈簧套于閥芯首端圓柱和彈簧座之間并由后兩者限位；調(diào)節(jié)螺桿和右端蓋底面螺紋配合并頂住所述彈簧座；所述閥體左端封閉，所述閥體內(nèi)腔左端底面和所述閥座的左端面之間的閥體內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔。所述的第一種和第二種差動式水壓溢流閥，其中所述阻尼器為具有軸向通孔的圓柱體，軸向通孔的孔徑為O. 6 I. 6mm ;所述閥座采用鈦合金、鎳銅合金或奧氏體不銹鋼加工制成，所述閥芯采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼加工制成。本發(fā)明工作時，高壓水從進(jìn)液口進(jìn)入，當(dāng)作用在閥芯上的差動液壓力大于彈簧設(shè)定的工作壓力時，閥芯開啟，水經(jīng)過閥口進(jìn)入彈簧腔，最后經(jīng)出液口流出。閥芯在液壓力、彈簧力、摩擦力的作用下處于某一平衡位置。進(jìn)液口的壓力可通過調(diào)節(jié)螺桿和墊塊使閥座和閥芯移動，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量來設(shè)定。閥芯在動態(tài)調(diào)節(jié)過程中，閥芯尾端圓柱可抑制閥芯開啟時的偏振，同時阻尼腔容積的變化將引起該腔的壓力變化，從而產(chǎn)生一個與閥芯運(yùn)動方向相反的附加作用力，增加了閥芯運(yùn)動的阻尼，提高了閥芯的工作穩(wěn)定性。閥芯上的圓錐面和尾端圓柱分別與閥座上的右階孔和左階孔構(gòu)成差動的液壓作用面積，可大大減小在高壓下工作時閥芯所受的液壓作用力，從而大大減小彈簧剛度和彈簧力。為了減小泄漏，本發(fā)明的閥芯和閥座構(gòu)成密封性好的錐閥結(jié)構(gòu)，為減小閥芯偏振，在閥芯尾端設(shè)計(jì)有尾端圓柱，并與閥座內(nèi)孔形成配合間隙，給閥芯運(yùn)動提供導(dǎo)向。為了提高閥芯的工作穩(wěn)定性，閥芯內(nèi)鉆有通孔且安裝有阻尼器；墊塊、閥座、閥芯之間的空腔形成阻尼腔，利用閥芯運(yùn)動時阻尼腔內(nèi)的壓力變化來增加閥芯的運(yùn)動阻尼。為減輕氣穴及減小氣蝕的危害，采取了下列措施1)閥芯和閥座在閥口處均設(shè)計(jì)成錐面結(jié)構(gòu)，且閥芯錐角略小于閥座錐角，有利于抑制氣穴；2)閥座與閥芯采用軟一硬材料配對，閥座采用硬度較低的鈦合金、鎳銅合金(如Monel等)或奧氏體不銹鋼(如ICrlSNiOTi)加工制成，閥芯采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼(僅適用于淡水或高水基)或沉淀硬化不銹鋼加工制成，有利于減小氣蝕的破壞。為減少彈簧剛度，閥芯軸向排列的直徑不同的一個圓柱體和一個圓錐體與閥座構(gòu)成差動的閥口作用面積，相同壓力條件下，作用于閥芯上的液壓作用力大大減少，從而可減少彈簧剛度，增加調(diào)壓精度，方便彈簧的設(shè)計(jì)制造。本發(fā)明與同類溢流閥相比，泄漏小、抗氣蝕性能好、振動小、噪聲低、調(diào)壓精度高、工作穩(wěn)定性好，在高壓時所需的彈簧力小，適用于以海水、淡水、高水基等作工作介質(zhì)的中高壓水液壓系統(tǒng)中作為壓力控制閥。


圖I是本發(fā)明第一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明第二個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為現(xiàn)有Danfoss直動式水壓溢流閥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。如圖I所示，本發(fā)明的第一個實(shí)施例，包括閥體I、閥座2、閥芯3、彈簧5、彈簧座6和調(diào)節(jié)螺桿，所述閥體I內(nèi)自左向右依次裝有閥座2、閥芯3、彈簧5和彈簧座6 ；所述閥體I內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽1-1，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽1-1連通的進(jìn)液口 P和連通閥體內(nèi)腔的出液口 T ;所述閥座2形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，右階孔2-3的直徑大于左階孔2-2的直徑，右階孔2-3的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有4個徑向均勻分布的連通中間階孔2-1的進(jìn)水孔2-4 ;所述閥芯3由一體的尾端圓柱3-1、圓錐段3-2和首端圓柱3-3構(gòu)成，尾端圓柱3-1直徑與所述閥座左階孔2-2直徑相匹配，圓錐段3-2最大徑向截面直徑大于所述右階孔2-3的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔2-3右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔3-4，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器4 ;閥芯3尾端圓柱3-1與閥座左階孔2-2滑動配合，圓錐段3-2和閥座右階孔2_3右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座2與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔2-4位于閥體環(huán)形沉割槽i-ι相應(yīng)位置；所述閥體I右端封閉，彈簧座6嵌于閥體內(nèi)腔右底面，彈簧5套于閥芯首端圓柱3-3和彈簧座6之間并由后兩者限位；所述閥體內(nèi)腔左端內(nèi)置有與閥體內(nèi)腔滑動配合的圓柱形墊塊7，圓柱形墊塊7封閉所述閥座2的左端面，圓柱形墊塊7和閥芯尾端圓柱3-1之間的閥座內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔8 ；左端蓋9通過螺釘和所述閥體左端面連接，調(diào)節(jié)螺桿10和左端蓋9螺紋配合并頂住所述圓柱形墊塊7。
6
所述阻尼器4為具有軸向通孔的圓柱體，軸向通孔的孔徑為O. 6mm ；所述閥座采用奧氏體不銹鋼加工制成，所述閥芯采用沉淀硬化不銹鋼加工制成。如圖2所示，本發(fā)明的第二個實(shí)施例，包括閥體I、閥座2、閥芯3、彈簧5、彈簧座6和調(diào)節(jié)螺桿，所述閥體I內(nèi)自左向右依次裝有閥座2、閥芯3、彈簧5和彈簧座6 ；所述閥體I內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽1-1，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽1-1連通的進(jìn)液口 P和連通閥體內(nèi)腔的出液口 T ;所述閥座2形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，右階孔2-3的直徑大于左階孔2-2的直徑，右階孔2-3的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有4個徑向均勻分布的連通中間階孔2-1的進(jìn)水孔2-4 ;所述閥芯3由一體的尾端圓柱3-1、圓錐段3-2和首端圓柱3-3構(gòu)成，尾端圓柱3-1直徑與所述閥座左階孔2-2直徑相匹配，圓錐段3-2最大徑向截面直徑大于所述右階孔2-3的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔2-3右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔3-4，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器4 ;閥芯3尾端圓柱3-1與閥座左階孔2-2滑動配合，圓錐段3-2和閥座右階孔2_3右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座2與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔2-4位于閥體環(huán)形沉割槽i-ι相應(yīng)位置；右端蓋11通過螺紋和所述閥體內(nèi)腔右端連接，右端蓋11左端形狀為圓桶，右端蓋11右端形狀為外六方柱體，彈簧座6嵌于右端蓋內(nèi)腔并與右端蓋內(nèi)腔滑動配合，彈簧5套于閥芯首端圓柱3-3和彈簧座6之間并由后兩者限位；調(diào)節(jié)螺桿10和右端蓋底面螺紋配合并頂住所述彈黃座6 ；所述閥體I左端封閉，所述閥體內(nèi)腔左端底面和所述閥座2的左端面之間的閥體內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔8。所述阻尼器4為具有軸向通孔的圓柱體，軸向通孔的孔徑為1.6mm;所述閥座采用鎳銅合金加工制成，所述閥芯采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼加工制成。
權(quán)利要求
1.第一種差動式水壓溢流閥，包括閥體(I)、閥座(2)、閥芯(3)、彈簧(5)、彈簧座(6)和調(diào)節(jié)螺桿(10)，所述閥體⑴內(nèi)自左向右依次裝有墊塊(7)、閥座(2)、閥芯(3)、彈簧(5)和彈簧座(6);其特征在于所述閥體(I)內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽(1-1)，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽(ι-i)連通的進(jìn)液口(P)和連通閥體內(nèi)腔的出液口(T);所述閥座⑵形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，右階孔(2-3)的直徑大于左階孔(2-2)的直徑，右階孔的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有徑向均勻分布的連通中間階孔(2-1)的進(jìn)水孔(2-4);所述閥芯(3)由一體的尾端圓柱(3-1)、圓錐段(3-2)和首端圓柱(3-3)構(gòu)成，尾端圓柱(3-1)直徑與所述閥座左階孔(2_2)直徑相匹配，圓錐段(3-2)最大徑向截面直徑大于所述右階孔(2-3)的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔(2-3)右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔(3-4)，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器(4);閥芯(3)尾端圓柱(3-1)與閥座左階孔(2-2)滑動配合，圓錐段(3-2)和閥座右階孔(2-3)右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座⑵與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔(2-4)位于閥體環(huán)形沉割槽(1-1)相應(yīng)位置；所述閥體(I)右端封閉，彈簧座(6)嵌于閥體內(nèi)腔右底面，彈簧(5)套于閥芯首端圓柱(3-3)和彈簧座(6)之間并由后兩者限位；所述閥體內(nèi)腔左端內(nèi)置有與閥體內(nèi)腔滑動配合的圓柱形墊塊(7)，圓柱形墊塊(7)封閉所述閥座⑵的左端面，圓柱形墊塊(7)和閥芯尾端圓柱(3-1)之間的閥座內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔⑶；左端蓋(9)通過螺釘和所述閥體左端面連接，調(diào)節(jié)螺桿(10)和左端蓋(9)螺紋配合并頂住所述圓柱形墊塊(7)。
2.如權(quán)利要求I所述的第一種差動式水壓溢流閥，其特征在于所述阻尼器(4)為具有軸向通孔的圓柱體，軸向通孔的孔徑為O. 6 I. 6_ ;所述閥座采用鈦合金、鎳銅合金或奧氏體不銹鋼加工制成，所述閥芯采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼加工制成。
3.第二種差動式水壓溢流閥，包括閥體(I)、閥座(2)、閥芯(3)、彈簧(5)、彈簧座(6)和調(diào)節(jié)螺桿(10)，所述閥體(I)內(nèi)自左向右依次裝有閥座(2)、閥芯(3)、彈簧(5)和彈簧座(6);其特征在于所述閥體(I)內(nèi)腔為圓形孔，圓形孔中部具有環(huán)形沉割槽(1-1)，閥體側(cè)面不同位置分別具有與所述環(huán)形沉割槽(ι-i)連通的進(jìn)液口(P)和連通閥體內(nèi)腔的出液口(T);所述閥座⑵形狀為圓筒，圓筒外徑與閥體內(nèi)腔圓形孔內(nèi)徑匹配，閥座內(nèi)腔為同軸的三階臺階孔，右階孔(2-3)的直徑大于左階孔(2-2)的直徑，右階孔(2-3)的右孔口為圓錐面，閥座側(cè)面具有徑向均勻分布的連通中間階孔(2-1)的進(jìn)水孔(2-4);所述閥芯(3)由一體的尾端圓柱(3-1)、圓錐段(3-2)和首端圓柱(3-3)構(gòu)成，尾端圓柱(3-1)直徑與所述閥座左階孔(2-2)直徑相匹配，圓錐段(3-2)最大徑向截面直徑大于所述右階孔(2-3)的直徑，圓錐段的錐角小于閥座右階孔(2-3)右孔口的圓錐面的錐角，閥芯具有軸向通孔(3-4)，軸向通孔對應(yīng)尾端圓柱部分的內(nèi)徑增大，其中安裝有阻尼器(4);閥芯(3)尾端圓柱(3-1)與閥座左階孔(2-2)滑動配合，圓錐段(3-2)和閥座右階孔(2-3)右孔口的圓錐面形成錐閥結(jié)構(gòu)的閥口 ；閥座⑵與閥體內(nèi)腔滑動配合，閥座的進(jìn)水孔(2-4)位于閥體環(huán)形沉割槽(1-1)相應(yīng)位置；右端蓋(11)通過螺紋和所述閥體內(nèi)腔右端連接，右端蓋(11)左端形狀為圓桶，右端蓋(11)右端的形狀為外六方柱體，彈簧座(6)嵌于右端蓋內(nèi)腔并與右端蓋內(nèi)腔滑動配合，彈簧(5)套于閥芯首端圓柱(3-3)和彈簧座(6)之間并由后兩者限位；調(diào)節(jié)螺桿(10)和右端蓋底面螺紋配合并頂住所述彈簧座(6)；所述閥體(I)左端封閉，所述閥體內(nèi)腔左端底面和所述閥座(2)的左端面之間的閥體內(nèi)腔構(gòu)成阻尼腔(8)。
4.如權(quán)利要求3所述的第二種差動式水壓溢流閥，其特征在于所述阻尼器(4)為具有軸向通孔的圓柱體，軸向通孔的孔徑為O. 6 I. 6_ ;所述閥座采用鈦合金、鎳銅合金或奧氏體不銹鋼加工制成，所述閥芯采用經(jīng)強(qiáng)化處理的馬氏體不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼加工制成。
全文摘要
差動式水壓溢流閥，屬于水液壓系統(tǒng)中的壓力控制閥，解決現(xiàn)有直動式溢流閥存在的振動、噪聲及工作穩(wěn)定性差的問題。第一種差動式水壓溢流閥，閥體內(nèi)自左向右依次裝有閥座、閥芯、彈簧和彈簧座，閥體右端封閉，閥體內(nèi)腔左端內(nèi)置有圓柱形墊塊，左端蓋通過螺釘和閥體左端面連接，調(diào)節(jié)螺桿和左端蓋螺紋配合并頂住圓柱形墊塊。第二種差動式水壓溢流閥和第一種差動式水壓溢流閥的區(qū)別在于閥體左端封閉，右端蓋通過螺紋和閥體內(nèi)腔右端連接，彈簧座嵌于右端蓋內(nèi)，調(diào)節(jié)螺桿和右端蓋底面螺紋配合并頂住所述彈簧座。本發(fā)明泄漏小、抗氣蝕性能好、振動小、噪聲低、調(diào)壓精度高、工作穩(wěn)定性好，在高壓時所需的彈簧力小，適用于中高壓水液壓系統(tǒng)。
文檔編號F16K47/02GK102943909SQ20121039894
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者賀小峰, 朱玉泉, 羅小輝, 鄧賁 申請人:華中科技大學(xué)