CN104295750A - 充液阀及充液阀系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充液阀及充液阀系统，充液阀密封结构采用密封座与密封体球面密封结构或者柱塞套与密封体柱塞副密封结构，而密封球以及柱塞副结构均采用特陶材料制成，特陶材料具有优异的工程特性，120℃以下膨胀基本为零，能够保证柱塞副结构的间隙密封效果不受阀芯膨胀的影响。而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，使该密封结构不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求。

Description

充液阀及充液阀系统

技术领域

本申请涉及液压系统，尤其是涉及液压系统中的充液阀及充液阀系统。

背景技术

充液阀一般作为液压和油箱间的吸排油阀使用，广泛应用于锻压机械、高速度冲床、压力机、注塑机等机器中。

充液阀一般采用弹簧加载式盘式截止结构，能使活塞在压力作用下快速充放，充液阀也可以设置预开启压力，具有可靠的密封性能。其自身可带缓动阀芯，以有效减少动声和振动。

但，现有技术的充液阀都是只能用于45MPa以下液压系统中，其原因是现有充液阀通常采用圆锥阀芯与过流口端“刀口”组成的线性密封结构，同时圆锥阀芯锥前端柔性密封件组成的压缩密封结构，该密封结构的强度不够，只能应用于45MPa以下液压系统，一旦液压高于45MPa，将导致无法密封。

发明内容

本申请提供一种充液阀及充液阀系统。

根据本申请的第一方面，本申请提供一种充液阀,包括：

阀体组件，所述阀体组件具有阀体腔，所述阀体腔的腔壁上开设有第一过流通道和第二过流通道，

还包括：

密封套，所述密封套固接在阀体组件上，且密封套具有圆锥孔，所述圆锥孔的孔壁具有一圈球面形的凹槽；

以及密封体，所述密封体由特陶材料制成，其具有一圈球面形的外壁，所述球面形的外壁与球面形的凹槽可密封贴合。

作为所述充液阀的进一步改进，所述密封套为合金钢材料制成。

作为所述充液阀的进一步改进，所述密封套上的球面形凹槽通过以下方式制成：

采用与所述密封体的球面形外壁一致的球体挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力，在圆锥孔的孔壁上形成与密封体相匹配的球面形凹槽。

作为所述充液阀的进一步改进，所述球面形凹槽的塑变量为0.1-3mm。

本申请还提供一种充液阀，包括：

阀体组件，所述阀体组件具有阀体腔，所述阀体腔的腔壁上开设有第一过流通道和第二过流通道，

还包括：

柱塞套，所述柱塞套固定在阀体腔内；

以及密封体，所述密封体滑动设置于柱塞套内形成柱塞副结构，所述密封体和柱塞套均采用特陶材料制成，所述密封体和柱塞套之间为间隙密封。

作为所述充液阀的进一步改进，所述柱塞副的间隙密封大小为0.001-0.012mm。

作为所述充液阀的进一步改进，还包括：

控制油缸，所述控制油缸固定在阀体组件上；

以及活塞杆，所述活塞杆设置在控制油缸内，其一端与密封体相连，所述活塞杆将控制油缸分割为上油腔和下油腔，所述上油腔与下油腔均用于与换向阀连通。

作为所述充液阀的进一步改进，还包括：

控制油缸，所述控制油缸固定在阀体组件上；

活塞杆，所述活塞杆设置在控制油缸内，其一端与密封体相连，所述活塞杆将控制油缸分割为上油腔和下油腔，所述上油腔用于与换向阀连通；

以及弹性件，所述弹性件设置于下油腔，用于使活塞杆复位。

本申请还提供了一种充液阀系统，包括控制装置及上述任一实施例的充液阀，所述控制装置与充液阀内的密封体相配合，用以控制密封体的移动。

作为所述充液阀系统的进一步改进，所述控制装置为换向阀。

本申请的有益效果是：

本申请提供的一种充液阀中，密封体采用特陶材料制成，密封套具有圆锥孔，圆锥孔的孔壁具有一圈球面形的凹槽，密封体具有一圈球面形的外壁，该球面形的外壁与球面形的凹槽可密封贴合。特陶材料具有优异的工程特性，120℃以下膨胀基本为零，而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，而且密封体与密封套之间采用球面密封，使该密封结构不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求。

本申请提供的另一种充液阀中，柱塞套与密封体滑动配合形成柱塞副，密封体和柱塞套之间为间隙密封，且密封体和柱塞套均采用特陶材料制成。特陶材料具有优异的工程特性，120℃以下膨胀基本为零，能够保证柱塞副结构的间隙密封效果不受部件膨胀的影响。而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，使该密封结构不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求。

本申请还提供一种充液阀系统，由控制装置主动实现密封结构的打开和关闭，完全按需求主动控制驱动充液阀工作。

附图说明

图1为本申请充液阀实施例一的结构剖视图；

图2为图1所示实施例中圆锥孔内壁球面形凹槽示意图；

图3为本申请充液阀实施例二的结构剖视图；

图4为本申请充液阀实施例三的结构剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于本对申请公开内容更清楚透彻的理解。下文所指上、下、左、右等表示方位的词均针对在对应说明书附图的图面位置而言。

实施例一：

请参考图1，本实施例一提供一种充液阀，其包括阀体组件11、密封套12、密封体13、控制组件14、联接杆15和法兰16。

该阀体组件11包括第一部件111、第二部件112、第三部件113和第四部件114。阀体组件11具有阀体腔115，阀体腔115的腔壁上开有第一过流通道116和第二过流通道117。其中第一过流通道116位于阀体组件11的侧面，其上装有法兰16，用于与油箱连通，而第二过流通道117位于阀体组件11的下端，其与主缸无杆腔连通。

该密封套12固设于第一部分111上，且密封套12具有第三过流通道121，该第三过流通道121与阀体腔115、第一过流通道116以及第二过流通道117连通。本实施例一中，密封套12装在第二过流通道117内，其他实施例中，当然也可安装在阀体组件11的其他位置。

该密封体13由特陶材料(特种陶瓷材料)制成，其外壁与第三过流通道121的内壁相匹配。密封体13和密封套12形成一组密封副结构。

具体地，请参考图1和2，密封体13具有球面形的外壁131，而第三过流通道121具有圆锥孔，圆锥孔的孔壁122具有与密封体13外壁相匹配的球面形凹槽123，密封体13的球面形外壁131与密封套12上球面形凹槽123密封贴合，形成球面密封。

请参考图1，在本实施例一中，密封体13具有两个平行的端面，该两个端面之间的侧壁131为球面形，即相当于将一个球体状的密封体13用两个相互平行的平面切割，位于两个平面中间的部分即为本实施例一所示的密封体13。而为了增加密封体13的厚度，本实施例一所示密封体13在球面形侧壁后还延伸设置一段圆台。

本实施例一，密封体13采用特陶材料制成，而密封套12可采用较特陶材料更软的合金钢材料制成，两者相互配合形成球面密封，能够满足45MPa以上液压系统的强度要求。

除此之外，密封套12也可采用其他较特陶材料更软的材料制成。

同时，本实施例一提供一种制造密封套12上的球面形凹槽的方法：

采用与密封体球面形外壁一致的球体(例如10G以上的高精度特陶球)挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力，在圆锥孔的孔壁上形成与密封体13相匹配的球面形凹槽123，该球面形凹槽的塑变量为0.1-3mm，例如0.2-0.6mm。

当然，该球面形凹槽也可通过其他机械加工方式制成。

现有充液阀可依靠主液压缸形成的真空负压将充液阀打开，依靠液压主缸压力增大变化以及配合弹簧回复力来关闭充液阀。

本充液阀可采用现有方式进行控制，除此之外，还可增设控制组件便于实现主动控制。

请继续参考图1，控制组件14包括控制油缸141、置于控制油缸141内的活塞杆142以及弹性件143，活塞杆142将控制油缸141分割为上油腔144和下油腔145，该上油腔用于与换向阀连通，例如通过进油口1141连通。弹性件143安装在下油腔145内。

活塞杆142与密封体13联接，在换向阀及弹性件的控制下，移动密封体13，以打开或密封第三过流通道121。

活塞杆142与密封体13固接，带动密封体13移动。

本实施例一所采用的固接方式是，活塞杆142具有球头联接部146，同时增设一联接杆15，球头联接部146与联接杆15联接，联接杆15与密封体13联接。

本实施例一所示充液阀工作过程如下：

通过换向阀17主动控制活塞杆142伸出(即图1中密封体13所处位置)，密封体13和密封套12分离，此时密封副打开，第二过流通道117打开(这时液压机主缸的无杆腔和油箱连通)，允许大量油液通过第一过流通道116和第二过流通道117，从主缸上腔回流至油箱或从油箱快速充液到主缸上腔，满足液压机快进/快退的功能需求。

当需要切断时，换向阀17配合弹性件143控制活塞杆142缩回，密封体13处于图1中13a所示位置，此刻密封体13和密封套12贴合，第二过流通道117关闭，这时主缸上腔与油箱切断，主缸上腔开始起压直至工作压力，液压机进入压制状态。

本实施例一所示充液阀以特陶材料制成的密封体与合金钢制成的密封套加工成密封副，所以密封可靠，可达零泄漏，承受压力很高。同时，可完全不使用密封件，使得整个结构更加紧凑，安装更加方便。

而且在控制方面，本实施例一所示充液阀与现有技术充液阀工作原理不同，不依靠主液压缸形成的真空负压将充液阀打开，不依靠液压主缸压力增大变化而关闭超高压充液阀，可完全不用弹簧，由控制组件主动实现密封结构的打开和关闭，完全按需求主动控制驱动充液阀工作。

控制组件使用缓冲结构，整体结构紧凑，安装方便等特点，从而完全弥补了现有技术充液阀故障频发，维护成本高，克服了如反向密封不严造成泄压，或者打开时液压冲击过大等影响液压系统及主机的正常使用的普遍性问题。

本实施例一所示充液阀较现有充液阀来说，反应速度更快，开闭更灵活快捷，可靠性更高，动作更有保障，不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求，例如70-200MPa的液压系统。

实施例二

请参考图3，本实施例二提供一种充液阀，其包括阀体组件21、密封套22、密封体23、控制组件24、联接杆25和法兰26。

该阀体包括第一部件211和第二部件212，阀体上具有阀体腔213，阀体腔213的腔壁上开有第一过流通道214和第二过流通道215。其中第一过流通道214位于阀体的上端，其上装有法兰26，用于与油箱连通，而第二过流通道215位于阀体的侧面，其与主缸无杆腔连通。

该密封套22固设于第一部件211上，且密封套22具有第三过流通道221，该第三过流通道221与阀体腔213、第一过流通道214以及第二过流通道215连通。本实施例一中，密封套22装在第一过流通道214内，其他实施例中，当然也可安装在阀体的其他位置。

该密封体23由特陶材料(特种陶瓷材料)制成，其外壁与第三过流通道221的内壁相匹配。密封体23和密封套22形成一组密封副结构。

具体地，密封体23具有球面形的外壁231，而第三过流通道221的内壁上具有与球面形外壁231相匹配的球面形凹槽，密封体23与密封套22形成球面密封。

其中，该球面形凹槽可参考实施例一所示球面形凹槽的结构(如图2)。

请参考图3，在本实施例二中，密封体23具有两个平行的端面，该两个端面之间的侧壁231为球面形，即相当于将一个球体状的密封体23用两个相互平行的平面切割，位于两个平面中间的部分即为本实施例二所示的密封体23。而为了增加密封体23的厚度，本实施例二所示密封体23在球面形侧壁后还延伸设置一段圆台。

本实施例二密封体23采用特陶材料制成，而密封套22可采用较特陶材料更软的合金钢材料制成，两者相互配合形成球面密封，能够满足45MPa以上液压系统的强度要求。

除此之外，密封套22也可采用其他较特陶材料更软的材料制成。

同时，本实施例二提供一种制造密封套22上的球面形凹槽的方法：

采用与密封体球面形外壁一致的球体(例如10G以上的高精度特陶球)挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力，在圆锥孔的孔壁上形成与密封体23相匹配的球面形凹槽，该球面形凹槽的塑变量为0.1-3mm，例如0.2-0.6mm。

当然，该球面形凹槽也可通过其他机械加工方式制成。

现有充液阀可依靠主液压缸形成的真空负压将充液阀打开，依靠液压主缸压力增大变化以及配合弹簧回复力来关闭充液阀。

本充液阀可采用现有方式进行控制，除此之外，还可增设控制组件用于实现主动控制。

请继续参考图3，控制组件24包括控制油缸141和置于控制油缸141内的活塞杆142，活塞杆142将控制油缸141分割为上油腔244和下油腔245，上油腔244可通过进油口28与换向阀连通，下油腔245可通过进油口29与换向阀连通。活塞杆142与密封体23联接，利用换向阀实现不同油口的进油，从而推动活塞杆上下移动，打开或密封第三过流通道221。

本实施例二所采用的固接方式是，活塞杆242具有球头联接部，同时增设一联接杆25，球头联接部与联接杆25联接，联接杆25与密封体23联接。

本实施例二所示充液阀工作过程如下：

通过换向阀27主动控制活塞杆242伸出(即密封体位于图2中23所处位置)，密封体23和密封套22分离，此时密封副打开，第一过流通道214打开(这时液压机主缸的无杆腔和油箱连通)，允许大量油液通过第一过流通道214和第二过流通道215，从主缸上腔回流至油箱或从油箱快速充液到主缸上腔，满足液压机快进/快退的功能需求。

当需要切断时，通过换向阀27主动控制活塞杆242缩回，密封体23和密封套22贴合，第一过流通道214关闭，这时主缸上腔与油箱切断，主缸上腔开始起压直至工作压力，液压机进入压制状态。

本实施例二所示充液阀以特陶材料制成的密封体与合金钢制成的密封套，加工成密封副，其密封性可靠，可达零泄漏，承受压力很高。同时，可完全不使用密封件，使得整个结构更加紧凑，安装更加方便。

而且在控制方面，本实施例二所示充液阀与现有技术充液阀工作原理不同，不依靠主液压缸形成的真空负压将充液阀打开，不依靠液压主缸压力增大变化而关闭超高压充液阀，可完全不用弹簧，由控制组件主动实现密封结构的打开和关闭，完全按需求主动控制驱动充液阀工作。

控制组件使用缓冲结构，整体结构紧凑，安装方便等特点，从而完全弥补了现有技术充液阀故障频发，维护成本高，且不适用于40MPa以上压机的不足，克服了如反向密封不严造成泄压，或者打开时液压冲击过大等影响液压系统及主机的正常使用的普遍性问题。

本实施例二所示充液阀较现有充液阀来说，反应速度更快，开闭更灵活快捷，可靠性更高，动作更有保障，不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求，例如70-200MPa的液压系统。

实施例三

请参考图4，本实施例三提供一种充液阀，其包括阀体组件31、柱塞套32、密封体33、控制组件34、联接杆35和法兰36。

该阀体包括第一部件311和第二部件312，阀体上具有阀体腔313，阀体腔313的腔壁上开有第一过流通道314和第二过流通道315。其中第一过流通道314位于阀体的侧面，其上装有法兰36，用于与油箱连通，而第二过流通道315位于阀体的下端，其与主缸无杆腔连通。

该柱塞套32固设于第一部分311上，且柱塞套32具有第三过流通道，该第三过流通道与阀体腔313部分重合，并与第一过流通道314以及第二过流通道315连通。其他实施例中，柱塞套32当然也可安装在阀体的其他位置。

该柱塞套32由特陶材料(特种陶瓷材料)制成。该密封体33也由特陶材料(特种陶瓷材料)制成，其外壁与第三过流通道的内壁相匹配。密封体33和柱塞套32形成一组柱塞副结构。

密封体33与柱塞套32之间为间隙密封，间隙大小为0.001-0.012mm，例如0.002-0.006mm。

密封体33为圆柱体形状，其侧面承压过流结构极大地提高了承压等级和减少了控制油缸阻力。

该控制组件34用于控制密封体的移动，其具体结构可参考实施例一和二所示控制组件。该控制组件34通过活塞杆341与密封体33联接，以控制密封体33打开或密封第三过流通道。

密封体33通过拉杆331与联接杆35固定，而控制组件34中活塞杆341具有球头联接部3411，球头联接部3411与联接杆35联接。

请继续参考图3，本实施例三所示充液阀工作过程如下：

通过换向阀主动控制活塞杆341缩回(即图3中33所示位置)，柱塞套32和密封体33相对运动，密封副打开，打开第一过流通道314口，此时液压机主缸和油箱连通，允许大量油液通过第一过流通道314和第二过流通道315从主缸回流至油箱或从油箱快速充液到主缸，满足液压机快进/快退的功能需求。

当需要切断时，通过控制组件34控制活塞杆341伸出至图3中33a所示位置，密封体33和柱塞套32相对运动，密封体33遮盖第二过流通道315口时，第二过流通道315关闭，这时主缸无杆腔开始起压直至工作压力，液压机进入压制状态。

本实施例三所示充液阀以特陶材料制成柱塞副结构，加工成密封副，其密封性可靠，可达零泄漏，承受压力很高。同时，可完全不使用密封件，使得整个结构更加紧凑，安装更加方便。

而且在控制方面，本实施例三所示充液阀与现有技术充液阀工作原理不同，不依靠主液压缸形成的真空负压将充液阀打开，不依靠液压主缸压力增大变化而关闭超高压充液阀，可完全不用弹簧，由控制组件主动实现密封结构的打开和关闭，完全按需求主动控制驱动充液阀工作。

控制组件使用缓冲结构，整体结构紧凑，安装方便等特点，从而完全弥补了现有技术充液阀故障频发，维护成本高，且不适用于40MPa以上压机的不足，克服了如反向密封不严造成泄压，或者打开时液压冲击过大等影响液压系统及主机的正常使用的普遍性问题。

本实施例三所示充液阀较现有充液阀来说，反应速度更快，开闭更灵活快捷，可靠性更高，动作更有保障，不仅能够满足45MPa以下液压系统的强度要求，也能够满足大于45MPa液压系统的强度要求，例如200-400MPa的液压系统。

实施例四

本实施例四提供一种充液阀系统，其包括控制装置以及充液阀。

该控制装置与充液阀内的密封体相配合，用以控制密封体的移动。

例如，控制装置可采用换向阀，利用油液来控制密封体的移动，其与充液阀的联接可参考实施例一和二所示。

或者，控制装置也可以为其他可推动密封体移动的装置，例如采用电磁换向阀来驱动密封体主动移动，实现打开和密封。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种充液阀,包括：

阀体组件，所述阀体组件具有阀体腔，所述阀体腔的腔壁上开设有第一过流通道和第二过流通道，

其特征在于，还包括：

密封套，所述密封套固接在阀体组件上，且密封套具有圆锥孔，所述圆锥孔的孔壁具有一圈球面形的凹槽；

以及密封体，所述密封体由特陶材料制成，其具有一圈球面形的外壁，所述球面形的外壁与球面形的凹槽可密封贴合。

2.如权利要求1所述的充液阀，其特征在于，所述密封套为合金钢材料制成。

3.如权利要求2所述的充液阀，其特征在于，所述密封套上的球面形凹槽通过以下方式制成：

采用与所述密封体的球面形外壁一致的球体挤压圆锥孔的孔壁以施加超塑变力，在圆锥孔的孔壁上形成与密封体相匹配的球面形凹槽。

4.如权利要求3所述的充液阀，其特征在于，所述球面形凹槽的塑变量为0.1-3mm。

5.一种充液阀，其特征在于，包括：

阀体组件，所述阀体组件具有阀体腔，所述阀体腔的腔壁上开设有第一过流通道和第二过流通道，

其特征在于，还包括：

柱塞套，所述柱塞套固定在阀体腔内；

以及密封体，所述密封体滑动设置于柱塞套内形成柱塞副结构，所述密封体和柱塞套均采用特陶材料制成，所述密封体和柱塞套之间为间隙密封。

6.如权利要求6所述的充液阀，其特征在于，所述柱塞副的间隙密封大小为0.001-0.012mm。

7.如权利要求1-6任一项所述的充液阀，其特征在于，还包括：

控制油缸，所述控制油缸固定在阀体组件上；

以及活塞杆，所述活塞杆设置在控制油缸内，其一端与密封体相连，所述活塞杆将控制油缸分割为上油腔和下油腔，所述上油腔与下油腔均用于与换向阀连通。

8.如权利要求1-6任一项所述的充液阀，其特征在于，还包括：

控制油缸，所述控制油缸固定在阀体组件上；

活塞杆，所述活塞杆设置在控制油缸内，其一端与密封体相连，所述活塞杆将控制油缸分割为上油腔和下油腔，所述上油腔用于与换向阀连通；

以及弹性件，所述弹性件设置于下油腔，用于使活塞杆复位。

9.一种充液阀系统，其特征在于，包括控制装置以及权利要求1-9任一项所述的充液阀，所述控制装置与充液阀内的密封体相配合，用以控制密封体的移动。

10.如权利要求9所述的充液阀系统，其特征在于，所述控制装置为换向阀。