CN116989022A - 一种溢流阀及液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溢流阀及液压系统，包括：阀体、螺帽、螺钉、弹簧座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧；其中，阀体包括进液口、出液口和阀腔，阀芯、弹簧座位于阀腔内，在阀腔的一端，阀芯与阀体相抵接；在阀腔的另一端，阀体设置有内螺纹，螺帽设置有内螺纹与外螺纹，螺帽的外螺纹与阀体的内螺纹连接，螺帽的内螺纹与螺钉连接，螺钉的底部与弹簧座的顶部抵接，可以通过调节螺钉的旋入深度来改变弹簧座的位置，可以控制溢流阀的开启压力的大小；阀芯上设置有阀芯凸台，第一弹簧的一端与弹簧座的底部抵接，第一弹簧的另一端与阀芯凸台的顶部抵接，第二弹簧的一端与阀芯凸台的底部抵接，第二弹簧的另一端与阀体抵接，可以减少溢流阀阀芯径向移动。

Description

一种溢流阀及液压系统

技术领域

本发明涉及压力控制技术领域，尤其涉及一种溢流阀及液压系统。

背景技术

溢流阀广泛应用于液压系统控制回路，是液压系统中常用的压力控制元件，通过阀口的溢流，调定系统工作压力或限定其最大工作压力，防止系统过载，可以保证液压系统的安全。

现有的直动式溢流阀通常采用单个弹簧与阀芯结合的方式来设置溢流阀的开启压力，虽然直动式溢流阀具有结构简单、灵敏度高等优点，但压力受溢流量变化的影响较大，溢流阀阀芯容易产生径向移动，进而导致振动啸叫现象，影响溢流阀工作状态及寿命。

发明内容

本发明提供了一种溢流阀及液压系统，以解决溢流阀阀芯容易产生径向移动、从而导致振动啸叫现象而影响溢流阀工作状态及寿命的问题。

第一方面，本发明提供了一种溢流阀，包括：阀体、螺帽、螺钉、弹簧座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧；

其中，所述阀体包括进液口、出液口和阀腔，所述阀芯、所述弹簧座位于所述阀腔内，在所述阀腔的一端，所述阀芯与所述阀体相抵接；在所述阀腔的另一端，所述阀体设置有内螺纹，所述螺帽设置有内螺纹与外螺纹，所述螺帽的外螺纹与所述阀体的内螺纹连接，所述螺帽的内螺纹与所述螺钉连接，所述螺钉的底部与弹簧座的顶部抵接；

所述阀芯上设置有阀芯凸台，所述第一弹簧的一端与所述弹簧座的底部抵接，所述第一弹簧的另一端与所述阀芯凸台的顶部抵接，所述第二弹簧的一端与所述阀芯凸台的底部抵接，所述第二弹簧的另一端与所述阀体抵接。

可选地，所述溢流阀还包括第一O型圈、第二O型圈、挡圈，所述弹簧座设有用于装配第一O型圈与挡圈的凹槽，所述阀体外侧设有用来装配所述第二O型圈的外侧台肩。

可选地，所述凹槽为密封凹槽。

可选地，所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数满足以下条件：

其中，k₁、k₂分别为所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数，F_o为预设的所述溢流阀的开启压力，k₀为第三弹簧的刚度系数，所述第三弹簧为预设溢流阀中仅有的单个弹簧，所述第三弹簧的设置方式与所述第一弹簧的设置方式相同，x₁、x₂、x₀分别为实现所述开启压力时所述第一弹簧、所述第二弹簧、所述第三弹簧的预压缩量。

可选地，所述第一弹簧的自由长度l_z1＝L₁+x₁，所述第二弹簧的自由长度l_z2＝L₂+x₂；

其中，L₁为初始状态下所述阀芯凸台的顶部到所述弹簧座之间的距离，x₁为所述第一弹簧的预压缩量，L₂为初始状态下所述阀芯凸台的底端到所述阀体之间的距离，x₂为所述第二弹簧的预压缩量。

可选地，所述阀体上设置有阀体台肩，所述第二弹簧的下端与所述阀体台肩相接。

可选地，所述阀体台肩包括水平面和竖直面，所述第二弹簧的下端的侧面与所述竖直面相接，所述第二弹簧的下端的底部与所述水平面相接。

可选地，所述螺帽的外螺纹与所述螺钉的螺纹旋向相同。

可选地，在所述阀芯中，与所述阀体相接的一端为圆锥体状。

第二方面，本发明提供了一种液压系统，包括压力油源、液压执行机构、液压油箱以及如权利要求第一方面所述的溢流阀，所述压力油源与所述液压执行机构的进油口、所述溢流阀的进液口连接，所述液压油箱与液压执行机构的回油口、所述溢流阀的出液口连接。

本发明实施例提供了一种溢流阀，包括：阀体、螺帽、螺钉、弹簧座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧；其中，阀体包括进液口、出液口和阀腔，阀芯、弹簧座位于阀腔内，在阀腔的一端，阀芯与阀体相抵接；阀腔的另一端设置有内螺纹，螺帽设置有内螺纹与外螺纹，螺帽的外螺纹与阀体的内螺纹连接，螺帽的内螺纹与螺钉连接，螺钉的底部与弹簧座的顶部抵接；阀芯上设置有阀芯凸台，第一弹簧的一端与弹簧座的底部抵接，第一弹簧的另一端与阀芯凸台的顶部抵接，第二弹簧的一端与阀芯凸台的底部抵接，第二弹簧的另一端与阀体抵接。

一方面，可以通过调节螺钉的旋入深度来改变弹簧座的位置，进而改变第一弹簧和第二弹簧的初始压缩量，从而可以控制溢流阀的开启压力的大小。另一方面，阀芯凸台设置于第一弹簧和第二弹簧之间，可以提高阀芯的稳定性，降低阀芯振动，减少或避免溢流阀阀芯产生径向移动，减少振动啸叫现象，进而提升影响溢流阀工作状态及寿命。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的一种溢流阀的整体结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种溢流阀的整体结构剖视图；

图3是本发明实施例一提供的一种螺帽结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种阀芯结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的一种溢流阀的阀体结构剖视图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一

溢流阀是一种压力控制阀，其主要作用是在液压系统中控制流量和限制压力。当系统中的液压压力达到一定值时，溢流阀开启，将多余的流体引导回系统油箱中，以保持压力稳定在设定范围内，溢流阀开启时的液压压力即为开启压力，开启压力是可以通过弹簧来设置的。

图1为本实施例提供的一种溢流阀的整体结构示意图，如图1所示，从整体结构(外表面)来看，该溢流阀包括：阀体1、螺帽2、螺钉3。

图2为本实施例提供的一种溢流阀的整体结构剖视图，如图2所示，溢流阀包括：阀体1、螺帽2、螺钉3、弹簧座4、阀芯5、第一弹簧6、第二弹簧7。

其中，如图2所示，所述阀体1包括进液口11、出液口12和阀腔。进液口11、出液口12之间设置有空腔通道，在溢流阀开启后，液体从进液口11流入并经空腔通道从出液口12流出。

所述阀芯5、所述弹簧座4位于所述阀腔内，在所述阀腔的一端，所述阀芯5与所述阀体相抵接；在所述阀腔的另一端，所述阀体1设置有内螺纹，所述螺帽2设置有内螺纹与外螺纹，所述螺帽2的外螺纹与所述阀体1的内螺纹连接，所述螺帽2的内螺纹与所述螺钉3连接，所述螺钉3的底部与弹簧座4的顶部抵接。那么，通过调节螺钉3在螺帽2中的旋入深度，可以调节螺钉3对弹簧座4施加的压力，进而调节第一弹簧6和第二弹簧7的预压缩量，以此调节两个弹簧对阀芯5施加的压力，亦即阀芯5对阀体1底部施加的压力，即可以调节溢流阀的开启压力。

其中，弹簧预压缩量指的是在一定的高度下，弹簧的长度与它的自由长度之间的差值。在实际使用中，通常需要根据弹簧的使用条件和要求确定合适的预压缩量。

具体地，图3为一种螺帽结构示意图，如图3所示，螺帽2上设置有内螺纹21和外螺纹22。

具体地，图4为一种阀芯结构示意图，如图4所示，阀芯5上设置有阀芯凸台51，所述第一弹簧6的一端与所述弹簧座4的底部抵接，所述第一弹簧4的另一端与所述阀芯凸台51的顶部抵接，所述第二弹簧7的一端与所述阀芯凸台51的底部抵接，所述第二弹簧7的另一端与所述阀体1抵接。阀芯凸台51夹设于第一弹簧6和第二弹簧7之间，可以提高阀芯5的稳定性，还可以降低阀芯5的径向移动，从而减少振动。因此，本实施例通过将阀芯5夹设于第一弹簧6和第二弹簧7之间，可以减少或避免溢流阀的阀芯5产生振动啸叫现象，进而提升影响溢流阀工作状态及寿命。

在一个可选实施例中，如图2所示，溢流阀还包括第一O型圈8、第二O型圈9、挡圈10，所述弹簧座4设有用于装配第一O型圈8与挡圈10的凹槽，即第一O型圈8与挡圈10位于弹簧座4的凹槽中。

在一个可选实施例中，图5为一种溢流阀的阀体结构剖视图，如图5所示，所述阀体1外侧设有用来装配所述第二O型圈9的外侧台肩13，即第二O型圈9设置于外侧台肩13上，如图1所示，第二O型圈9绕设于阀体1外侧。其中，O型圈为一种截面为圆形的橡胶密封圈。

在一个可选实施例中，上述弹簧座的凹槽为密封凹槽。

在一个可选实施例中，所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数满足以下条件：

其中，k₁、k₂分别为所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数，F_o为预设的所述溢流阀的开启压力，k₀为第三弹簧的刚度系数，所述第三弹簧为预设溢流阀中仅有的单个弹簧，所述第三弹簧的设置方式与所述第一弹簧的设置方式相同，x₁、x₂、x₀分别为实现所述开启压力时所述第一弹簧、所述第二弹簧、所述第三弹簧的预压缩量。预设溢流阀即为传统的直动式溢流阀，预设溢流阀仅设置有1个弹簧(即第三弹簧)，该弹簧的设置方式与本实施例中第一弹簧的设置方式相同。

工作原理：外界(阀体进液口外称为外界)液体流到进液口，对阀芯施加推力，假设外界的液体对阀芯施加的压力大于溢流阀的开启压力F_o，即大于阀芯对阀体底部施加的压力，则阀芯向弹簧座方向移动，则弹簧座与阀芯凸台之间的距离变小，使得第一弹簧处于进一步压缩的状态(相比于初始的预压缩状态)，即对第一弹簧进行挤压；反之，阀芯凸台与阀体之间的距离变大，使得第二弹簧有更大的拉伸空间，即对第二弹簧进行拉伸。关于k₁x₁-k₂x₂＝k₀x₀＝F_o，即限定本实施例的溢流阀与第三弹簧组成的溢流阀(传统的直动式溢流阀)的开启压力相同，在相同的开启压力下来进行调压偏差的对比，进而可以得到本实施例的溢流阀具有调压偏差低的有益效果。

下面结合不同工作状态(均为外界液体压强大于开启压力)来进行分析：

本实施例的溢流阀，在第一工作状态时，阀芯移动距离为y₁，则第一弹簧的压缩量为x₁+y₁，第二弹簧的压缩量为x₂-y₁，液压压强为P₁，此时溢流阀的受力方程为：

k₁(x₁+y₁)+k₂(x₂-y₁)＝P₁A (1)；

在第二工作状态时，阀芯移动距离为y₂，则第一弹簧的压缩量为x₁+y₂，第二弹簧的压缩量为x₂-y₂，液压压强为P₂，此时溢流阀的受力方程为：

k₁(x₁+y₂)+k₂(x₂-y₂)＝P₂A (2)；

结合上述两种工作状态下的受力方程(1)、(2)可知，此时本实施例的溢流阀的调压偏差P_d1：

P_d1＝P₂-P₁＝((k₁+k₂)(y₂-y₁))/A (3)；

而对于由第三弹簧组成的溢流阀(传统的直动式溢流阀)来说，在第一工作状态时，阀芯移动距离为y₁，与本实施例设置两个弹簧的溢流阀在第一工作状态下的阀芯移动距离相同，则第三弹簧的压缩量为x₀+y₁，液压压强为P₁，此时预设溢流阀的受力方程为：

k₀(x₀+y₁)＝P₃A (4)；

在第二工作状态时，阀芯移动距离为y₂，与本实施例设置两个弹簧的溢流阀在第二工作状态下的阀芯移动距离相同，则第三弹簧的压缩量为x₀+y₂，液压压强为P₂，此时预设溢流阀的受力方程为：

k₀(x₀+y₂)＝P₄A (5)；

结合上述两种工作状态下的受力方程(4)、(5)可知，此时预设溢流阀的调压偏差P_d2：

P_d2＝P₄-P₃＝(k₀(y₂-y₁))/A (6)；

在上述公式中，k₁、k₂、k₀、x₁、x₂、x₀的参数定义可以参考在先的内容，在此不加以描述。A为进液口处、外界液体与阀芯的接触面积。

因此，在相同的开启压力下，若设置k₁+k₂<k₀，通过上述公式(3)、(6)可知，本发明实施例的调压偏差小于由第三弹簧组成的预设溢流阀的调压偏差，即小于传统的直动式溢流阀的调压偏差，提高了溢流阀的调压精度。

在一个可选实施例中，所述第一弹簧的自由长度l_z1＝L₁+x₁，所述第二弹簧的自由长度l_z2＝L₂+x₂；其中，L₁为初始状态下所述阀芯凸台的顶部到所述弹簧座之间的距离，x₁为所述第一弹簧的预压缩量，L₂为初始状态下所述阀芯凸台的底端到阀体1之间的距离，x₂为所述第二弹簧的预压缩量。这里所说的初始状态是指溢流阀的初始状态，即无外界压力的状态。

在一个可选实施例中，图5为溢流阀的阀体结构剖视图，如图5所示，所述阀体1外侧设有用于与阀块连接的螺纹14。

在一个可选实施例中，如图2所示，所述阀体1上设置有阀体台肩15，所述第二弹簧7下端与所述阀体台肩15相接。阀体台肩15即弹簧定位台肩12，可以对第二弹簧7进行径向限位，即可以径向固定第二弹簧7，使溢流阀阀芯5移动时更加稳定，减小溢流阀振动，即减小阀芯5由于径向移动导致溢流阀产生振动噪声。

在一个可选实施例中，如图5所示，所述阀体台肩包括水平面151和竖直面152，结合图2所示，所述第二弹簧7的下端的侧面与所述竖直面152相接，所述第二弹簧7下端的底部与水平面151相接。第二弹簧7的下端是指第二弹簧7与所述阀体1相接的一端。

在一个可选实施例中，所述螺帽的外螺纹与所述螺钉的螺纹旋向相同，可防止装配过程中导致螺帽与阀体连接松动。

在一个可选实施例中，如图4所示，在所述阀芯5中，与所述阀体相接的一端为圆锥体状。

在装配溢流阀时，先将第二弹簧7从阀体1上端装配至阀体台肩15，将阀芯5从阀体1上端装配至第二弹簧7上端，再将第一弹簧6、弹簧座4、螺帽2、螺钉3依次装配。

实施例二

本实施例提供一种液压系统，液压系统包括压力油源、液压执行机构、液压油箱以及如实施例一所述的溢流阀，所述压力油源与所述液压执行机构的进油口、所述溢流阀的进液口连接，所述液压油箱与液压执行机构的回油口、所述溢流阀的出液口连接。可以保障压力油源的液体压力。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种溢流阀，其特征在于，包括：阀体、螺帽、螺钉、弹簧座、阀芯、第一弹簧和第二弹簧；

其中，所述阀体包括进液口、出液口和阀腔，所述阀芯、所述弹簧座位于所述阀腔内，在所述阀腔的一端，所述阀芯与所述阀体相抵接；在所述阀腔的另一端，所述阀体设置有内螺纹，所述螺帽设置有内螺纹与外螺纹，所述螺帽的外螺纹与所述阀体的内螺纹连接，所述螺帽的内螺纹与所述螺钉连接，所述螺钉的底部与弹簧座的顶部抵接；

所述阀芯上设置有阀芯凸台，所述第一弹簧的一端与所述弹簧座的底部抵接，所述第一弹簧的另一端与所述阀芯凸台的顶部抵接，所述第二弹簧的一端与所述阀芯凸台的底部抵接，所述第二弹簧的另一端与所述阀体抵接。

2.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，还包括第一O型圈、第二O型圈、挡圈，所述弹簧座设有用于装配第一O型圈与挡圈的凹槽，所述阀体外侧设有用来装配所述第二O型圈的外侧台肩。

3.如权利要求2所述的溢流阀，其特征在于，所述凹槽为密封凹槽。

4.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数满足以下条件：

其中，k₁、k₂分别为所述第一弹簧、所述第二弹簧的刚度系数，F_o为预设的所述溢流阀的开启压力，k₀为第三弹簧的刚度系数，所述第三弹簧为预设溢流阀中仅有的单个弹簧，所述第三弹簧的设置方式与所述第一弹簧的设置方式相同，x₁、x₂、x₀分别为实现所述开启压力时所述第一弹簧、所述第二弹簧、所述第三弹簧的预压缩量。

5.如权利要求4所述的溢流阀，其特征在于，所述第一弹簧的自由长度l_z1＝L₁+x₁，所述第二弹簧的自由长度l_z2＝L₂+x₂；

其中，L₁为初始状态下所述阀芯凸台的顶部到所述弹簧座之间的距离，x₁为所述第一弹簧的预压缩量，L₂为初始状态下所述阀芯凸台的底端到所述阀体之间的距离，x₂为所述第二弹簧的预压缩量。

6.如权利要求1所述的溢流阀，其特征在于，所述阀体上设置有阀体台肩，所述第二弹簧的下端与所述阀体台肩相接。

7.如权利要求6所述的溢流阀，其特征在于，所述阀体台肩包括水平面和竖直面，所述第二弹簧的下端的侧面与所述竖直面相接，所述第二弹簧下端的底部与所述水平面相接。

8.如权利要求1-6任一项所述的溢流阀，其特征在于，所述螺帽的外螺纹与所述螺钉的螺纹旋向相同。

9.如权利要求1-6任一项所述的溢流阀，其特征在于，在所述阀芯中，与所述阀体相接的一端为圆锥体状。

10.一种液压系统，包括压力油源、液压执行机构、液压油箱以及如权利要求1-9任一项所述的溢流阀，所述压力油源与所述液压执行机构的进油口、所述溢流阀的进液口连接，所述液压油箱与液压执行机构的回油口、所述溢流阀的出液口连接。