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CN110594218B - 膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法 - Google Patents

膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法，包括阀体、膨胀套、密封圈、压盖和第一单向阀，所述阀体一端沿其轴向设有第一导流孔且阀体内具有相互连通的容纳腔和流道，所述膨胀套套接在阀体外周且膨胀套内壁通过流道与容纳腔连通，所述密封圈设置在膨胀套与阀体之间，所述压盖安装在阀体远离第一导流孔的一端且压盖上设有与第一导流孔对应的第二导流孔，所述第一单向阀设置在容纳腔内并分别与第一导流孔和第二导流孔连接。配合间隙受油压影响，本发明利用油压越大，膨胀套的膨胀量越大，膨胀阀芯阀孔间的间隙越小，使其泄漏量的增速减慢或者逆增长，节省了安装空间，减小加工误差，降低加工设备的精度要求。

Description

膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法
技术领域
本发明涉及用于液压油缸的阀芯，尤其涉及一种膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法。
背景技术
阀芯常被用于多种液压元器件，是必要的液压零件之一。常用的传统阀芯密封方式有两种：接触式密封和间隙密封，接触式密封通过密封件，可以使阀芯达到零泄漏，但限于密封件安装所需的空间限制，过小的阀芯无法使用接触式密封；又由于接触式密封会产生摩擦力，同时受油液清洁度的影响，接触式密封的寿命将大大缩短；间隙式密封通过合理的配合间隙和足够的节流长度，满足工况使用要求。间隙式密封的阀芯和阀孔需要很高的加工精度和装配要求；间隙密封始终存在泄漏，并受系统的温度、油液黏度等多种因素影响。
因此急需一种泄漏量的增速与油压逆增长、节省安装空间，能够减小加工误差，降低加工设备的精度的阀芯以及液压阀密封方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种油压越大，膨胀套的膨胀量越大，使阀芯阀孔间的间隙越小，使其泄漏量的增速减慢或者逆增长、节省安装空间，减小加工误差，降低加工设备的精度要求能够解决上述问题的膨胀阀芯和具有膨胀阀芯的液压锁结构以及其密封方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种膨胀阀芯，包括阀体、膨胀套、密封圈、压盖和第一单向阀，所述阀体一端沿其轴向设有第一导流孔且阀体内具有相互连通的容纳腔和流道，所述膨胀套套接在阀体外周且膨胀套内壁通过流道与容纳腔连通，所述密封圈设置在膨胀套与阀体之间，所述压盖安装在阀体远离第一导流孔的一端且压盖上设有与第一导流孔对应的第二导流孔，所述第一单向阀设置在容纳腔内并分别与第一导流孔和第二导流孔连接。
为了便于加强膨胀套的密封性，所述阀体具有相互贯通的环状液压腔和环状安装槽，所述环状安装槽设置在阀体内且套设于容纳腔外，环状液压腔内壁通过流道与容纳腔连通，所述环状安装槽设置在阀体外周面上且用于安装膨胀套。
进一步便于加强膨胀套的密封性，所述环状液压腔沿其阀体轴向的长度小于环状安装槽沿其阀体轴向的长度。
为了便于阻挡环状液压腔内的液压油从膨胀套流出阀体外，所述阀体上设有两个用于安装密封圈的环状密封槽且环状密封槽分别位于环状液压腔的两侧。
为了便于密封，所述第一单向阀包括第一弹簧以及连接在第一弹簧两端的第一钢球。
为了便于安装，所述压盖靠近阀体的一侧设有隔套，所述压盖通过隔套与阀体连接。
一种具膨胀阀芯的液压锁，包括阀块与膨胀阀芯，所述阀块内设有沿其轴向依次设置并相互贯通的第一内腔、第二内腔和第三内腔，所述第一内腔和第三内腔内分别具有第三导流孔和第四导流孔，第一内腔内设有用于控制第三导流孔的第二单向阀且第二内腔内设有用于控制第四导流孔的第三单向阀，所述膨胀阀芯设置在第三内腔内，所述第三内腔两端侧壁分别设有第五导流孔和第六导流孔，所述第五导流孔和所述第六导流孔分别位于膨胀阀芯两侧。
为了便于自锁、密封，所述第三导流孔与液压缸的有杆腔连通，所述第四导流孔与液压缸的无杆腔连通。
一种采用膨胀阀芯的液压阀密封方法，包括以下步骤：第一，将膨胀阀芯放入阀块中，当膨胀阀芯左侧具有油压时，第一单向阀打开，液压油从第一导流孔流入；第二步，当第一钢球移动至流道后，容纳腔内的液压油从流道进入环状液压腔，密封圈阻挡环状液压腔内的液压油从膨胀套流出膨胀阀芯，同时在压力作用下，膨胀套涨大从而对阀块进行密封，右侧单向阀密封阻挡容纳腔内的液压油进入第二导流孔。
本实发明的有益效果是：
配合间隙受油压影响，油压越大，膨胀套的膨胀量越大，使膨胀阀芯阀孔间的间隙越小，使其泄漏量的增速减慢或者逆增长，即压力越大，泄漏越小，其结果于膨胀套的套管壁厚相关；
以相同的泄漏量可以采用更短的膨胀阀芯长度，节省安装空间，减小加工误差，降低加工设备的精度要求。
附图说明
图1为膨胀阀芯的结构示意图；
图2为具有膨胀阀芯的液压锁结构的结构示意图；
图3为具有膨胀阀芯的液压锁结构与油缸的配合使用状态图；
图中：1、阀体；11、第一导流孔；12、容纳腔；13、流道；14、环状液压腔；15、环状安装槽；16、环状密封槽；2、膨胀套；3、密封圈；4、压盖；41、第二导流15孔；42、隔套；5、第一单向阀；51、第一弹簧；52、第一钢球；6、阀块；61、第一内腔；62、第二内腔；63、第三内腔；64、第三导流孔；65、第四导流孔；66、第二单向阀；67、第五导流孔；68、第六导流孔；69、第三单向阀；7、液压缸；71、有杆腔；72、无杆腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易被本领域人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
如图1-3所示，一种膨胀阀芯，包括阀体1、膨胀套2、密封圈3、压盖4和第一单向阀5，所述阀体1一端沿其轴向设有第一导流孔1511且阀体1内具有相互连通的容纳腔12和流道13，所述膨胀套2套接在阀体1外周且膨胀套2内壁通过流道13与容纳腔12连通，所述密封圈3设置在膨胀套2与阀体1之间，所述压盖4安装在阀体1远离第一导流孔1511的一端且压盖4上设有与第一导流孔1511对应的第二导流41孔15，所述第一单向阀5设置在容纳腔12内并分别与第一导流孔1511和第二导流41孔15连接，所述阀体1具有相互贯通的环状液压腔14和环状安装槽15，所述环状安装槽15设置在阀体1内且套设于容纳腔12外，环状液压腔14内壁通过流道13与容纳腔12连通，所述环状安装槽15设置在阀体1外周面上且用于安装膨胀套2，所述环状液压腔14沿其阀体1轴向的长度小于环状安装槽15沿其阀体1轴向的长度，所述阀体1上设有两个用于安装密封圈3的环状密封槽16且环状密封槽16分别位于环状液压腔14的两侧，所述第一单向阀5包括第一弹簧51以及连接在第一弹簧51两端的第一钢球52，所述压盖4靠近阀体1的一侧设有隔套42，所述压盖4通过隔套42与阀体1连接。
一种具膨胀阀芯的液压锁，包括阀块6与膨胀阀芯，所述阀块6内设有沿其轴向依次设置并相互贯通的第一内腔61、第二内腔62和第三内腔63，所述第一内腔61和第三内腔63内分别具有第三导流孔6415和第四导流孔6515，第一内腔61内设有用于控制第三导流孔6415的第二单向阀66且第二内腔62内设有用于控制第四导流孔6515的第三单向阀69，所述膨胀阀芯设置在第三内腔63内，所述第三内腔63两端侧壁分别设有第五导流孔6715和第六导流孔6815，所述第五导流孔6715和所述第六导流孔6815分别位于膨胀阀芯两侧，为了便于自锁、密封，所述第三导流孔6415与液压缸7的有杆腔71连通，所述第四导流孔6515与液压缸7的无杆腔72连通。
一种采用膨胀阀芯的液压阀密封方法，包括以下步骤：第一，将膨胀阀芯放入阀块6中，当膨胀阀芯左侧具有油压时，第一单向阀5打开，液压油从第一导流孔1511流入；第二步，当第一钢球52移动至流道13后，容纳腔12内的液压油从流道13进入环状液压腔14，密封圈3阻挡环状液压腔14内的液压油从膨胀套2流出膨胀阀芯，同时在压力作用下，膨胀套2涨大从而对阀块6进行密封，右侧单向阀密封阻挡容纳腔12内的液压油进入第二导流41孔15。
液压缸7的有杆腔71连接A口，无杆腔72连接B口，当油压从P口进入时，推开左侧的第二单向阀66进入油缸有杆腔71，同时油压推动膨胀阀芯到右侧，顶开右侧第三单向阀69，无杆腔72的油即可从右侧油路回流到油箱，为了避免油压从阀孔15的左侧通过间隙到达右侧，就需要足够的长度L和尽量小的间隙Ss，传统膨胀阀芯L与Ss是恒定不变的，受加工误差和运动磨损等因素，导致泄漏量的存在，且有可能逐步增加。
需要说明的是，流量的理论计算参考下表中形式，理想状态为同心环缝，但由于实际情况，阀芯并非全为竖直运作，以最大偏心环缝为多数状态：最大偏心环缝隙本发明以理想状态进行原理解释，即同心环缝：同心环缝隙流量
应用该膨胀阀芯后，油压P将会推开膨胀阀芯内左侧的第一单向阀5，使膨胀阀芯上的膨胀套2膨胀，使Ss进一步减小，即Ss将随压力变化而变化。膨胀阀芯的泄漏量方程如下：泄漏量
泄流量与压力、膨胀阀芯直径、间隙成正比，与长度与黏度系数成反比；
膨胀套2受压力后的直径变化量为：膨胀直径变化
膨胀套2的直径变化量与所受压力成正比；
由于膨胀阀芯的左侧压力为P，右侧压力为0(接油箱)，所以膨胀阀芯右侧外部的压力随长度L的增加而降低，而膨胀套2内部压力始终为P，所以膨胀套2的右侧随着压差增大，而使膨胀量越为增大，外侧与阀孔15间的间隙越小，节流效果作用越明显。
膨胀套2的厚度需满足壁厚验算：
δ为壁厚，D为膨胀套2内径，Pmax为最大压力；
需要同时满足膨胀套2在最大冲击压力下不会产生塑性变形：
Pn为使用压力，Ppl为塑性变形压力，D1为膨胀套2外径，D为膨胀套2内径；
通过以上公式，可以比较出使用该结构膨胀阀芯，在同等的长度和同等初始间隙Ss情况下，随着压力的增大，膨胀阀芯上产生的内泄漏将有效减少，其提升密封(节流)的性能随着压力的增大而增大，一定配合间隙情况下，阀芯的最小长度，只要保证最低工作压力时的泄漏标准即可(随压力增高，由膨胀套2来减小间隙以满足泄漏标准要求)；
本专利说明用某梭阀阀芯举例，并不局限于梭阀阀芯。其原理：利用可膨胀的结构来减小流体的流动间隙，以达到节流或密封。
与现有技术相比，配合间隙受油压影响，油压越大，膨胀套2的膨胀量越大，使膨胀阀芯阀孔15间的间隙越小，使其泄漏量的增速减慢或者逆增长，即压力越大，泄漏越小，其结果于膨胀套2的套管壁厚相关；以相同的泄漏量可以采用更短的膨胀阀芯长度，节省安装空间，减小加工误差，降低加工设备的精度要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种膨胀阀芯，其特征在于：包括阀体、膨胀套、密封圈、压盖和第一单向阀，所述阀体一端沿其轴向设有第一导流孔且阀体内具有相互连通的容纳腔和流道，阀体具有相互贯通的环状液压腔和环状安装槽，所述环状安装槽设置在阀体内且套设于容纳腔外，环状液压腔内壁通过流道与容纳腔连通，所述环状安装槽设置在阀体外周面上且用于安装膨胀套，所述膨胀套套接在阀体外周且膨胀套内壁通过流道与容纳腔连通，所述密封圈设置在膨胀套与阀体之间，所述压盖安装在阀体远离第一导流孔的一端且压盖上设有与第一导流孔对应的第二导流孔，所述第一单向阀设置在容纳腔内并分别与第一导流孔和第二导流孔连接，所述第一单向阀包括第一弹簧以及连接在第一弹簧两端的第一钢球。
2.根据权利要求1所述的膨胀阀芯，其特征是：所述环状液压腔沿其阀体轴向的长度小于环状安装槽沿其阀体轴向的长度。
3.根据权利要求1所述的膨胀阀芯，其特征是：所述阀体上设有两个用于安装密封圈的环状密封槽且环状密封槽分别位于环状液压腔的两侧。
4.根据权利要求1所述的膨胀阀芯，其特征是：所述压盖靠近阀体的一侧设有隔套，所述压盖通过隔套与阀体连接。
5.一种具有如权利要求1-4任意一项所述的膨胀阀芯的液压锁，其特征是：包括阀块与膨胀阀芯，所述阀块内设有沿其轴向依次设置并相互贯通的第一内腔、第二内腔和第三内腔，所述第一内腔和第三内腔内分别具有第三导流孔和第四导流孔，第一内腔内设有用于控制第三导流孔的第二单向阀且第二内腔内设有用于控制第四导流孔的第三单向阀，所述膨胀阀芯设置在第三内腔内，所述第三内腔两端侧壁分别设有第五导流孔和第六导流孔，所述第五导流孔和所述第六导流孔分别位于膨胀阀芯两侧。
6.根据权利要求5所述的具有膨胀阀芯的液压锁，其特征在于：所述第三导流孔与液压缸的有杆腔连通，所述第四导流孔与液压缸的无杆腔连通。
7.一种采用如权利要求4所述的膨胀阀芯的液压阀密封方法，其特征是：包括以下步骤：第一，将膨胀阀芯放入阀块中，当膨胀阀芯左侧具有油压时，第一单向阀打开，液压油从第一导流孔流入；第二步，当第一钢球移动至流道后，容纳腔内的液压油从流道进入环状液压腔，密封圈阻挡环状液压腔内的液压油从膨胀套流出膨胀阀芯，同时在压力作用下，膨胀套涨大从而对阀块进行密封，右侧单向阀密封阻挡容纳腔内的液压油进入第二导流孔。
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