專利名稱：具有穩(wěn)定簧座的溢流閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溢流閥，具有O形密封圈的密封和由閥簧壓緊和控制的柱塞，柱塞位于柱塞套上的柱塞孔內(nèi)，并且頂在裝有閥簧的彈簧座圈上，閥簧外的彈性套筒上設(shè)有通孔，對面的彈簧座圈由調(diào)節(jié)螺栓構(gòu)成。
這種類型的溢流閥主要用于地下采礦，以便在液壓系統(tǒng)突然過載時，例如突然下沉或塌方時有效地進行保護。突然的沖擊會造成個別支柱甚至整個系統(tǒng)過載，以致于造成永久損壞或破壞。溢流閥由于可以在突然產(chǎn)生的過載作用下開啟，將壓力流體釋放，所以能阻止上述危險產(chǎn)生。
聯(lián)邦德國公開說明書DE-OS 2830891公開了一種安全閥，其閥簧張緊在閉鎖閥螺栓和閥芯之間，用于減小系統(tǒng)內(nèi)的過壓。在閥座上制出一個錐形封閉頭，它在出現(xiàn)過載時可從閥座上抬起。在閥芯上還有一個緩沖缸，它可以限制流量的大小。這種閥門封閉頭缺乏必要的封閉可靠性。此外，彈簧的不同設(shè)計還會導(dǎo)致這種溢流閥的不同作用方式。
聯(lián)邦德國公開說明書DE-OS 3314837公開的溢流閥用一個蓋子將閥體封閉。閥體內(nèi)裝有閥簧。閥簧加載于閥芯，閥芯則位于閥芯套中的閥芯孔中，并可以滑動。容納閥芯的孔內(nèi)有一道槽，其中裝有O形圈，用于必要的密封。O形圈必須能在閥芯中完全通過徑向孔，以保證閥門可靠地開啟以及O形圈密封的較長壽命。在閥座的高度上設(shè)有一個排放孔，壓力介質(zhì)在閥門開啟時可以從此孔溢出。該結(jié)構(gòu)的缺點是，壓力介質(zhì)必須經(jīng)過多次折流，才能從溢流閥溢出。由于這一原因以及閥座的不均勻支承，造成了閥座的顫動以及閥簧卡在彈性套筒的內(nèi)壁上。
聯(lián)邦德國專利說明書DE-PS 3508986描述的溢流閥通過對壓力介質(zhì)在閥內(nèi)的巧妙導(dǎo)向能做到對內(nèi)部零件的保護和允許較大的流量。其彈簧座圈的底部為斜面并在彈性套筒的內(nèi)壁上開有通道，壓力介質(zhì)可以經(jīng)此通道流經(jīng)閥簧，但還是要穿過彈簧進入調(diào)節(jié)螺栓上的通流孔，然后再流進大氣。此結(jié)構(gòu)的缺點是，壓力介質(zhì)還是要流經(jīng)彈簧座圈，這可能會影響彈簧座圈，甚至造成其處于傾斜位置，從而造成閥簧的載荷分布不均。
本發(fā)明的任務(wù)是，制造一種流道通暢，流量高的溢流閥。
上述任務(wù)的解決方案是，彈簧座圈為棱角形并帶有作為通流道的空隙，柱塞的直立側(cè)壁插在具有盲孔的彈簧座圈內(nèi)，柱塞套在形成彈簧室底部的區(qū)域內(nèi)具有一個漏斗形的，一直抵達彈性套筒內(nèi)壁的空隙。
上述結(jié)構(gòu)的溢流閥可使壓力介質(zhì)在閥門開啟時非常順利地穿過彈簧座圈，不會產(chǎn)生很大的折流。此外，柱塞在彈簧座圈內(nèi)插入很深，處在后者的盲孔內(nèi)，使系統(tǒng)達到了很穩(wěn)定的狀態(tài)，并且有利于柱塞的受力。還可以可靠地防止彈簧出現(xiàn)傾斜和彎曲。最后，壓力介質(zhì)流經(jīng)O形圈的通道也很順暢，因為彈性套筒具有一個合適的漏斗形空隙。這個漏斗形空隙實際上緊貼在O形圈的上部，所以壓力介質(zhì)在流經(jīng)O形圈密封后能直接穿過徑向孔，然后立刻朝著正確的方向排出，即沿漏斗形壁徑向朝著彈性套筒內(nèi)腔流走。
按照本發(fā)明的一種合適的結(jié)構(gòu)，閥簧的支承面和柱塞在彈簧座圈內(nèi)的支承之間在彈簧座圈的高度上有一個垂直距離，其中支承面距柱塞套較近而支承則距調(diào)節(jié)螺栓較近。由于彈簧力的作用點低于柱塞在彈簧座圈上的反作用力支點，所以實際不可能產(chǎn)生偏斜。由于調(diào)節(jié)螺栓除了通孔外還具有兩個相對設(shè)置的弓形孔，所以能保證彈簧室內(nèi)的均勻穿流。這就可以允許流體通暢地穿過閥體。
通過使彈簧座圈內(nèi)的盲孔容納15-25%，最好為20的柱塞，可以使柱塞在彈簧座圈內(nèi)的受力有利并使其處于有利的位置。所以柱塞總要保持有五分之一的長度位于彈簧座圈內(nèi)，從而達到上述柱塞的平穩(wěn)導(dǎo)向。
通過減小柱塞在彈簧座圈內(nèi)的支承面可以改善柱塞與彈簧座圈之間的鉸接。特別是當(dāng)彈簧座圈的盲孔頂部呈一半錐形尖端，而柱塞具有倒圓的頂端時，更有利于上述目的。這一結(jié)構(gòu)的技術(shù)限制僅在于制造彈簧座圈和柱塞的材料的抗壓強度。與此相應(yīng)的另一條有利措施是，盲孔具有錐形頂端，它和柱塞的錐尖相接觸，并在兩者之間形成一個很小的銳角，這樣可以達到最佳的鉸接。
使彈簧座圈的下端具有與通孔相對應(yīng)的相位可以進一步改善壓力介質(zhì)自柱塞孔溢出后的導(dǎo)流。液體被強制進入通孔，不會分布在彈簧座圈的下端。液體實際上被四個或三個或相應(yīng)的棱角分成四股液流，然后穿過通流孔進入彈簧室，然后再從此室排出。
在彈簧座圈的下部實際可以制出容積任意大的通道。為此彈簧座圈的下端要帶有伸到空隙之中的突起。空隙的尺寸要稍小于突起。這一弓形的通道的輸出側(cè)還是開啟的，因此可以快速流通足夠數(shù)量的壓力介質(zhì)。由于通道準(zhǔn)確地沿柱塞的徑向孔的方向布置，壓力介質(zhì)便可無折流地進入然后連續(xù)地通過漏斗形空隙流向彈性套筒的內(nèi)壁，此時產(chǎn)生的是均勻的體積流量。當(dāng)空隙具有二次方表面和拋物線、雙曲線或橢圓形狀時可出現(xiàn)極為有利的壓力介質(zhì)導(dǎo)流。這樣流出的液體或壓力介質(zhì)便可以有控制地折流并被很均勻地導(dǎo)入彈簧室。此處應(yīng)再次指出，壓力介質(zhì)在此結(jié)構(gòu)中自徑向孔流出并在無壓力損失的情況下被折流。
另一種改進是，構(gòu)成空隙的旋轉(zhuǎn)拋物面有一個作為旋轉(zhuǎn)中心的圓柱體，其拋物線在一個有近似于柱塞的外表面的假想柱塞上旋轉(zhuǎn)。這樣就將按照燈系統(tǒng)的原理用到流體壓力介質(zhì)上，從而可以進一步達到上述優(yōu)點。
當(dāng)溢流閥開啟時，大量壓力介質(zhì)將在短時間內(nèi)流入彈簧室。為了避免回流，本發(fā)明還在彈性套筒的調(diào)節(jié)螺栓處設(shè)置徑向排放孔。壓力介質(zhì)可從此通孔溢出，同時也從上述排放孔中溢出，排入孔可以以適當(dāng)?shù)臄?shù)量設(shè)在彈性套筒上。
這種溢流閥最好用于作為單個支柱閥，由于彈性套筒包圍調(diào)節(jié)螺栓處呈球形，其通孔與輸出孔相通，所以能達到最佳的保護。加之回柱器具有均勻的作用力，也不會產(chǎn)生破裂和/或切口。此外，由于上述措施承受彈簧載荷的調(diào)節(jié)螺栓得到保護，不易受外界影響。另外，彈性套筒的外表面很平滑，可允許調(diào)節(jié)螺栓旋入極深。
按照本發(fā)明的一種適當(dāng)結(jié)構(gòu)，彈簧座圈具有四角或三角形截面。這種結(jié)構(gòu)的彈簧座圈具有通暢的流道，可使液體沿周邊均勻分布。所以在有利的流量值下能保證彈簧座圈處于平穩(wěn)的狀態(tài)。
通流孔可以有意識地加大，為此彈簧座圈棱角之間的表面要有向內(nèi)凹進的凹槽。凹槽上也可制出斜壁，使得閥門開啟時更有利于壓力介質(zhì)的導(dǎo)流。
彈性套筒除了頂部封閉式的以外，還可以在頂部設(shè)置通孔，在該孔中調(diào)節(jié)螺栓可以借助螺紋上下調(diào)整。此時最好在彈性套筒安裝調(diào)節(jié)螺栓的一端蓋上一個塑料螺栓保護堵頭，它具有和調(diào)節(jié)螺栓同樣的螺紋，并且在中間開有十字形縫隙。當(dāng)溢流閥開啟時，流體可以很容易地將齒片沖開，從而溢流。平時齒片則將孔關(guān)閉，防止塵埃進入。也可以設(shè)想將螺栓保護堵頭裝在調(diào)節(jié)螺栓上。
為了迅速可靠地組裝該閥，可用一個卡口將彈性套筒和柱塞套連在一起。這樣這可不必在彈性套筒和柱塞套的外、內(nèi)表面上制出螺紋了。只需要在兩個零件上制出卡口所需要的對應(yīng)溝槽即可?？谧詈糜蓛蓚€疊置的溝槽形空隙構(gòu)成，其中一個各有一半位于柱塞套和彈性套筒上，另一個全部位于柱塞套上。通過簡單地插入可將兩者緊固連接在一起，當(dāng)要拔開時，兩者相對位移，使密封圈落入相對較大的空隙內(nèi)。
本發(fā)明的特點是，彈簧座圈和柱塞套均具有特殊的漏斗形空隙，可保證當(dāng)閥開啟時能對壓力介質(zhì)進行有利的導(dǎo)流。實際上壓力介質(zhì)自溢出柱塞的徑向孔后即被接納并導(dǎo)流，大致流經(jīng)閥座進入彈簧室，待充滿該室后即由通孔和排放孔排到大氣中。壓力介質(zhì)流經(jīng)彈簧座圈的邊緣，而后者的位置又極穩(wěn)定，傳力又均勻，因為彈簧座圈上有相應(yīng)的空隙能可靠地容納柱塞并給后者導(dǎo)向。由于壓力介質(zhì)的有利導(dǎo)流和本溢流閥的特殊結(jié)構(gòu)可使流量達100升或更多。
本發(fā)明的主題的其他細節(jié)和優(yōu)點見下述說明和有關(guān)附圖。附圖中給出了最佳實施例及其必要的細節(jié)。其中


圖1表示一個溢流閥的縱向剖視圖，其中的柱塞套上有拋物線形空隙，圖2表示一個溢流閥的剖視圖，其柱塞套上沒有上述空隙，但柱塞卻延伸到彈簧座圈內(nèi)很長一段，圖3表示圖2所示具有彈簧座圈的溢流閥的橫向剖視圖，圖4表示另一種形狀的彈簧座圈，圖5表示一個溢流閥的縱向剖視圖，其中的彈簧座圈具有伸到空隙之中的凸起，圖6表示調(diào)節(jié)螺栓的俯視圖，圖7表示一個螺栓保護堵的側(cè)視圖，圖8表示螺栓保護堵在封閉狀態(tài)時的俯視圖，圖9表示螺栓保護堵在張開狀態(tài)時的側(cè)視圖，圖10表示螺栓保護堵在張開狀態(tài)時的俯視圖，圖11表示一個帶有卡口的溢流閥縱向剖視圖。
如圖1所示，溢流閥(1)具有一個彈性套筒(2)，在其彈簧室(3)內(nèi)裝有閥簧(4)。閥簧(4)的一端支承在下部彈簧座圈(5)上，使柱塞孔(9)內(nèi)的柱塞(6)被定位，閥簧的另一端頂在調(diào)節(jié)螺栓(10)上。柱塞孔(9)設(shè)在柱塞套(8)內(nèi)，并且柱塞孔(9)上還有一道裝有密封用O形圈(7)的槽。
在調(diào)節(jié)螺栓(10)上有一個通孔，利用此孔一方面可以調(diào)節(jié)螺栓(10)本身，從而改變閥簧(4)的壓力，另一方面又可以在閥開啟時讓壓力介質(zhì)溢出。此外，還在徑向設(shè)有排放孔(12)以防止在彈簧室(3)內(nèi)出現(xiàn)回流。徑向排放孔(12)被防塵蓋(14)所覆蓋，在圖中該防塵蓋為一橡膠圈。當(dāng)然，還可以采用彈簧圈等其他形狀的密封件。
在彈性套筒(2)上有一個輸出孔(13)，用于旋動調(diào)節(jié)螺栓(10)并讓流經(jīng)通孔(11)的壓力介質(zhì)排到彈性套筒(2)的范圍之外。
彈簧座圈(5)上有通流孔(15，16)，其結(jié)構(gòu)詳見圖3和圖4。通流孔(15，16)的作用是讓流經(jīng)彈簧座圈的壓力介質(zhì)沿內(nèi)壁(17)穿過彈簧室(3)排出。
彈簧座圈(5)上有一個盲孔(18)，它的深度約能容納柱塞(6)的20%。由于柱塞(6)在彈簧座圈(5)中的這一較大的插入深度，使系統(tǒng)處在一個穩(wěn)定狀態(tài)，并有利于柱塞的受力。還能可靠地避免彈簧傾斜或鼓起。
容納柱塞(6)的孔由盲孔和臺階孔(18，19)組合而成，其中的柱塞伸到彈簧座圈(5)內(nèi)并大大超過直立側(cè)壁(22)的凸緣(21)。圖2所示的也是一種類似的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，構(gòu)成彈簧室(3)底部的區(qū)域(23)的平的，因此，此處的壓力介質(zhì)在彈簧座圈(5)和彈簧室(3)之間的過渡區(qū)中必須進行不利的折流，為此在圖1和圖5中給出了一種結(jié)構(gòu)，其中的區(qū)域(23)內(nèi)有呈拋物面狀的空隙(20)。空隙(20)的合適曲面對壓力介質(zhì)在離開柱塞(6)的徑向孔后的導(dǎo)向是很有利的。
圖3是彈簧座圈(5)的俯視圖，它呈方形并在兩個棱角(25，27)之間形成了通流道(15，16)。該通流道也可采用圖4所示的更佳結(jié)構(gòu)。為此在棱角(25，27)之間的表面(26)上開出合適的凹槽(28)，當(dāng)然其形狀也可和圖4所示的不同。
圖5基本和圖1一樣，但在彈簧座圈(5)的下部制出一個突起(31)，它插在空隙(20)內(nèi)。這就和空隙(20)的表面構(gòu)成了一個流道系統(tǒng)，使壓力介質(zhì)類似于圖1表示的實例，能通暢流過。
另一點與圖1不同的是，盲孔(18)的頂端(33)和錐尖(34)呈現(xiàn)一種特殊形狀。柱塞(6)的上端為錐形并且其錐尖被倒圓，使接觸面減小。具有突起(31)的漏斗形空隙與柱塞(6)的錐尖(34)相配合，并在尖端處形成了一個很小的銳角。這可改善柱塞(6)和彈簧座圈(5)之間的鉸接。
溢流閥的這種特殊結(jié)構(gòu)可以和一種專門的彈簧座圈相配合，從而能采用較長的彈簧。這種具有相應(yīng)特性曲線的彈簧既便于制造，壽命又長。另外，持久荷載值也會提高。
圖6表示一個調(diào)節(jié)螺栓(10)的俯視圖。其中除了通孔(11)外又制出兩個能將流體導(dǎo)向外界的弓形孔(38，39)。調(diào)節(jié)螺栓(10)上有螺紋(41)，因此在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，它可以從上方旋到彈性套筒(2)內(nèi)。
圖7、8、9、10表示一個塑料制的螺栓保護堵(4)，它可和調(diào)節(jié)螺栓(10)一樣從上方旋到彈性套筒(2)內(nèi)。為此在該螺栓保護堵(40)上制出與調(diào)節(jié)螺栓螺紋(41)相同的螺紋(42)。保護堵(40)的中間開有十字形縫隙，從而形成若干齒片(44，45)，它們可保證在正常工作時阻止塵埃進入彈簧室(3)內(nèi)。當(dāng)溢流閥(1)開啟時，流體將齒片(44，45)沖開，使其向外彎曲，如圖9和圖10所示，使壓力介質(zhì)順利溢出。
如圖11所示，閥簧(4)的支承面(36)位于柱塞(6)的支承(37)的下方，所以可保證最佳的閥簧(4)的導(dǎo)向。支承面(36)在彈簧座圈(5)上呈水平狀，能使閥簧(4)可靠地定位。
圖11表示一個溢流閥，其彈性套筒(2)和柱塞套(8)通過一個卡口(47)連在一起?？?47)由幾乎相疊在一起的兩道溝槽(48，49)構(gòu)成。在圖11中位于上部的溝槽(48)的一半跨在柱塞套(8)上，另一半跨在彈性套筒(2)上，而下部的溝槽(49)則全部開在柱塞套(8)上。通過提起柱塞套(8)可以使密封圈(50)落到較大的溝槽中，從而能順利地將彈性套筒(2)和柱塞套(8)兩者分離。在相反的過程中，則只需將兩者插在一起，使鎖環(huán)(50)滑入到分成兩半的溝槽(48)內(nèi)，從而使兩者可靠地連在一起。在圖11中鎖環(huán)(50)呈卡緊狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.溢流閥，具有0形密封圈的密封和由閥簧壓緊和控制的柱塞，柱塞位于柱塞套上的柱塞孔內(nèi)，并頂在裝有閥簧的彈簧座圈上，閥簧外的彈性套筒上設(shè)有通孔，對面的彈簧座圈由調(diào)節(jié)螺栓構(gòu)成，其特征是，彈簧座圈(5)為棱角形并帶有作為通流道(15，16)的空隙，柱塞(6)的直立側(cè)壁(22)插在具有盲孔(18)的彈簧座圈(5)內(nèi)，柱塞套(8)在形成彈簧室(3)底部的區(qū)域(23)內(nèi)具有一個漏斗形的，一直抵達彈性套筒(2)內(nèi)壁(17)的空隙(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，閥簧(4)的支承面(36)和柱塞(6)在彈簧座圈(5)內(nèi)的支承(37)之間在彈簧座圈的高度上有一個垂直距離，其中支承面距柱塞套(8)較近，而支承則距調(diào)節(jié)螺栓(10)較近。
3.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，調(diào)節(jié)螺栓(10)除了具有通孔(11)外，還具有兩個相對而設(shè)的弓形孔(38，39)。
4.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈簧座圈(5)中的盲孔(18)容納柱塞(6)的15至25%，最好為20%。
5.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈簧座圈(5)中的盲孔(18)的頂部為半錐形頂端(33)，柱塞則具有倒圓的錐尖(34)。
6.如權(quán)利要求5所述的溢流閥，其特征是，盲孔(18)具有錐形頂端(33)，它和柱塞(6)的錐尖(34)相對應(yīng)，并且在尖端處形成一個很小的銳角。
7.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈簧座圈(5)的下端(30)具有和通流道(15，16)相對應(yīng)的形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈簧座圈(5)的下端(30)具有伸到空隙(20)內(nèi)的突起(31)，它比空隙的尺寸略小。
9.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，空隙(20)具有二次曲面，呈拋物線、雙曲線或橢圓形。
10.如權(quán)利要求9所述的溢流閥，其特征是，形成空隙(20)的旋轉(zhuǎn)拋物面具有一個作為旋轉(zhuǎn)中心的圓柱體，其拋物線圍繞一個近似于柱塞(6)的外表面形狀的假想柱塞旋轉(zhuǎn)。
11.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈性套筒(2)在調(diào)節(jié)螺栓(10)的區(qū)域內(nèi)具有徑向開的排放孔(12)。
12.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈性套筒(2)制成環(huán)繞調(diào)節(jié)螺栓(10)的錐形，并具有與通孔(11)相對應(yīng)的輸出孔(13)。
13.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈簧座圈(5)具有呈四角形或三角形截面。
14.如權(quán)利要求1和13所述的溢流閥，其特征是，在彈簧座圈(5)的棱角(25，27)之間的表面(26)為向內(nèi)凹進的凹槽(28)。
15.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈性套筒(2)在容納調(diào)節(jié)螺栓(10)的一端蓋有一個塑料制的螺栓保護堵(40)，它的螺紋(42)和調(diào)節(jié)螺栓的螺紋(41)一致，其中間有一個十字縫(43)。
16.如權(quán)利要求1所述的溢流閥，其特征是，彈性套筒(2)和柱塞套(8)由一個卡口(47)連接在一起。
17.如權(quán)利要求16所述的溢流閥，其特征是，卡口(47)由兩個在閥(1)的縱向上呈一定間距布置的槽形空隙(48，49)構(gòu)成，其中的一個空隙(48)各有約一半分別位于柱塞套(8)和彈性套筒(2)上，另一個空隙(49)則完全位于柱塞套(8)內(nèi)。
全文摘要
一種溢流閥(1)，通過支承面(36)在柱塞(6)對彈簧座圈(5)的導(dǎo)向造成穩(wěn)定的彈簧支承面，當(dāng)壓力介質(zhì)在閥(1)開啟時自柱塞(6)的徑向孔溢出，能保證流動阻力值低，流量大，同時壓力介質(zhì)在進入彈簧室(3)時幾乎無壓力損失，并從該室被導(dǎo)出。為此彈簧座圈(5)制成棱角形，最好呈方形截面，使通流孔(15，16)保持導(dǎo)通。最后，柱塞(6)最好深插在彈簧座圈(5)內(nèi)，從而造成一個穩(wěn)定的和安定的彈簧支承，即使在彈簧座圈邊緣受壓力介質(zhì)的作用時也保持穩(wěn)定。
文檔編號F16K17/04GK1054301SQ9110108
公開日1991年9月4日 申請日期1991年2月22日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月22日
發(fā)明者海因里希·匡特, 諾伯特·匡特 申請人:海因里?？锾氐V山工程技術(shù)公司