一种自动卸载阀的制作方法

本技术涉及液压领域，提供一种液压元件，是一种自动卸载阀，可在机械先导和电磁先导两种先导方式之间任意选择，以调控泵的卸荷压力快速反应对泵进行卸载。

背景技术：

柱塞泵工作过程中，最重要的使用性能之一就是工作压力的稳定性，而控制工作压力的最重要部件就是卸载阀，其主要作用是提供稳定压力的液体，另一个作用是当液压系统中压力达到额定值以后，使泵压力卸载，以保证泵及液压管路的安全运转及正常工作。

现有技术中，满足上述要求的液压元件为机械先导式自动卸载阀（如图1、图2所示），该卸载阀主要由先导阀、单向阀和卸载主阀三组单元组成。图示中，调压芯棒21，蝶形弹簧22，先导阀杆23，先导阀体24，主阀弹簧25，卸载主阀26，单向阀芯27，单向阀弹簧28，卸载阀体29。

先导阀（图1中右部分），该阀先导部分的阀芯采用较粗的杆式锥阀，导向部分较长，这种先导阀结构的组成件、配合面较多，加工困难，浪费材料。工作中不仅摩擦阻力大，阀的压力损失较大，而且阀锥承压面积大，导致调压弹簧刚度很大，导阀的启闭特性较差。

单向阀（图1中左上部分），单向阀布置为上置式，阀芯为三爪锥阀，由于其导向部分三爪影响通流面积，所以结构设计较大。

卸载主阀（图1中左下部分），卸载主阀阀芯为活塞式锥阀，配合件、配合面较多，加工困难，布置形式为下置式，拆装比较困难。

技术实现要素：

本技术的目的是提供一种自动卸载阀，可在机械先导和电磁先导两种先导方式之间任意选择，以调控泵的卸荷压力快速反应对泵进行卸载。

本技术的目的是通过以下技术方案实现：

一种自动卸载阀，包括单向阀、卸载阀、机械先导阀；

卸载阀包括卸载阀阀体、嵌设在卸载阀阀体内的卸载阀阀壳、移动设置在卸载阀阀壳内的卸载阀阀芯；卸载阀阀芯包括本体和与本体为一体的圆锥台，圆锥台台底直径不小于本体直径；圆锥台与卸载阀阀壳内卸载阀阀座的内圆锥面构成卸载阀密封副；卸载阀阀壳内、卸载阀密封副下面的空腔为卸载阀前腔，卸载阀密封副上面的空腔为卸载阀后腔，卸载阀后腔上面的空腔为卸载阀顶腔；卸载阀前腔与泵相通，卸载阀后腔、卸载阀顶腔皆与液箱相通，卸载阀顶腔与工作面动力液路相通；在卸载阀阀芯和卸载阀阀体之间还设置有卸载阀压簧；

单向阀前腔与卸载阀前腔相通；

机械先导阀包括机械先导阀阀体，移动设置在机械先导阀阀体内的机械先导阀阀芯，机械先导阀阀芯上圆锥与机械先导阀阀体内机械先导阀阀座的内圆锥面构成机械先导阀密封副；机械先导阀阀体内、机械先导阀密封副左边的空腔为机械先导阀前腔，机械先导阀密封副右边的空腔为机械先导阀后腔；还包括设置在机械先导阀后腔内的用于调节机械先导阀密封副接触压力的调压装置；机械先导阀前腔与单向阀后腔、卸载阀顶腔相通，机械先导阀后腔与液箱相通；

卸载阀密封副的开启压力大于单向阀密封副的开启压力。

本技术的有益效果是：

上述自动卸载阀工作时：当启用机械先导阀时，可通过机械先导阀中的调压装置设定控制压力，泵输出的压力液由进液口进入单向阀前腔与卸载阀前腔，由于卸载阀密封副的开启压力大于单向阀密封副的开启压力，单向阀密封副开启，而卸载阀密封副仍然为闭合状态，压力液经单向阀后腔进入机械先导阀前腔和卸载阀顶腔，当机械先导阀受到的液压力小于调压装置给予的接触压力时，机械先导阀密封副处于关闭状态，由于卸载阀阀芯圆锥台台底直径不小于本体直径，即卸载阀阀芯上下端存在承压面积差，卸载阀密封副在液压力差及卸载阀压簧的作用下也处于关闭状态，整个系统处于稳定工作状态。当机械先导阀受到的液压力大于调压装置给予的压力时，机械先导阀密封副开启形成环形流道，机械先导阀前腔和卸载阀顶腔内的压力液经环形流道、机械先导阀后腔进入液箱，卸载阀顶腔内压力减小，卸载阀前腔内压力液的液压力大于卸载阀顶腔内压力液的液压力，在该液压力差作用下，克服卸载阀压簧对卸载阀阀芯的作用力，卸载阀阀芯被顶开，卸载阀密封副开启形成环形流道，压力液经环形流道进入液箱，使泵处于卸载状态。当机械先导阀密封副受到的液压力小于调压装置给予的压力时，机械先导阀密封副处于关闭状态，整个系统又处于稳定工作状态。

通过改变调压装置施加于机械先导阀密封副上的作用力，能实现不同的调压范围。

作为对本技术的改进，上述自动卸载阀，还包括电磁先导阀，电磁先导阀通过电控箱及压力传感器设定、调节系统工作压力；电磁先导阀与机械先导阀并联。当启用电磁先导阀控制系统液压力时，先通过电控箱及压力传感器设定系统工作压力，然后调整机械先导阀调压装置的预压力大于电磁先导阀设定的开启压力，使机械先导阀不工作。系统正常工作时，压力液进入电磁先导阀前腔和卸载阀顶腔，电磁先导阀密封副处于关闭状态，卸载阀密封副在液压差及卸载阀压簧的作用下处于关闭状态，整个系统处于稳定工作状态。当系统工作压力大于电磁先导阀设定的开启压力时，电磁开关通电，电磁先导阀密封副开启，电磁先导阀前腔和卸载阀顶腔的压力液经电磁先导阀密封副间的环形流道、卸载阀后腔流入液箱，卸载阀顶腔液压力减小，卸载阀密封副在压力液液压差作用下开启，泵处于卸载状态。当泵输出的液压力小于设定的系统工作压力时，电磁开关断电，电磁先导阀密封副关闭，整个系统又处于稳定工作状态。

使用电磁先导阀，可实现远程调控，能实现不同的调压范围。

作为对本技术的改进，上述自动卸载阀，还包括高压过滤器，高压过滤器的输入端与单向阀后腔相通，输出端与机械先导阀前腔相通。

这种改进，使用高压过滤器对工作液预先过滤，有效摒除工作液中的杂质、异物，净化工作液，大大延长了该自动卸载阀运动件、密封件的使用寿命，提高了密封件的密封效果，降低了工作液压力损失。

作为对本技术的进一步改进，在单向阀后腔内设置可拆卸有弹簧座，单向阀阀芯移动设置在弹簧座内，单向阀压簧设置在单向阀阀芯和弹簧座之间。

这种改进，一方面为单向阀压簧提供可靠的安装基础，为单向阀阀芯的移动提供精准导向，另一方面，便于装拆弹簧座、单向阀压簧与单向阀阀芯，提高装配工艺性。

作为对本技术的进一步改进，卸载阀阀芯移动设置在卸载阀顶腔内。

这种改进，由卸载阀的本体将卸载阀后腔与卸载阀顶腔物理隔离。

作为对本技术的进一步改进，在卸载阀阀芯上开设有贯通卸载阀阀芯的台阶孔，由上往下依次是弹簧腔、过渡孔和阻尼孔，卸载阀压簧设置在弹簧腔和卸载阀阀体之间。

这种改进，可以有效减小由于压力液的作用而带来的卸载阀密封副之间的冲击。

作为对本技术的进一步改进，机械先导阀的调压装置包括以螺纹副连接设置在机械先导阀后腔内的调压顶杆，设置在调压顶杆左端的机械先导阀弹簧座；机械先导阀阀芯以滑动副连接移动设置在机械先导阀弹簧座的左端；还包括设置在机械先导阀阀芯和机械先导阀弹簧座之间的机械先导阀压簧。

这种改进，利用螺纹副精准、无级的轴向位移调节性能和良好的自锁性能，精准调节机械先导阀弹簧座与机械先导阀阀芯间的距离，即方便地调节机械先导阀压簧的预变形量、调节系统预压力，并将机械先导阀弹簧座锁定在目标位置。机械先导阀阀芯与机械先导阀弹簧座以滑动副连接，可以缓冲机械先导阀密封副间的冲击。

作为对本技术的进一步改进，在机械先导阀前腔内还移动设置有稳定杆，机械先导阀内、稳定杆左边的空腔为稳定腔；稳定腔与单向阀后腔相通。

这种改进，利用压力液在稳定腔与机械先导阀前腔间的液压力差，使稳定杆与机械先导阀芯始终保持弹性接触，减小了机械先导阀阀芯工作中的振动，降低工作噪音。

作为对本技术的另一种改进，单向阀阀体与卸载阀阀体为整体，单向阀阀壳与卸载阀阀壳为整体，单向阀前腔与卸载阀前腔重合。

这种改进，有效减小整阀的体积，使该自动卸载阀结构紧凑，同时也提高了加工工艺性。

附图说明

图1是现有技术机械先导式自动卸载阀的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是一种机械、电磁自动卸载阀的结构示意图；

图4是图3的A向视图；

图5是一种机械、电磁自动卸载阀的液路示意图；

图6是一种机械、电磁自动卸载阀的等效原理图；

图7是单向阀阀芯的结构示意图；

图8是卸载阀阀芯的结构示意图；

图9是机械先导阀阀芯的结构示意图；

图10 是机械先导阀弹簧座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本技术作进一步说明：

参见图3-图6所示，总体上说，一种机械、电磁自动卸载阀，包括单向阀41、卸载阀阀42、机械先导阀43和电磁先导阀44；

单向阀41包括单向阀阀体4101、嵌设在单向阀阀体4101内的单向阀阀壳4102、移动设置在单向阀阀壳4102内的单向阀阀芯4103；单向阀阀芯4103上圆锥台与单向阀阀壳4102内单向阀阀座4108的内圆锥面构成单向阀密封副；单向阀阀壳4102内、单向阀密封副上面的空腔为单向阀前腔4109，单向阀密封副下面的空腔为单向阀后腔4107；单向阀前腔4109与泵13相通；在单向阀阀芯4103和单向阀阀体4101之间还设置有单向阀压簧4106；

卸载阀42包括卸载阀阀体4201、嵌设在卸载阀阀体4201内的卸载阀阀壳4202、移动设置在卸载阀阀壳4202内的卸载阀阀芯4203。卸载阀阀芯4203包括本体42032和与本体42032为一体的圆锥台42031，圆锥台42031台底直径不小于本体42032直径；圆锥台42031与卸载阀阀壳4202内卸载阀阀座4204的内圆锥面构成卸载阀密封副；卸载阀阀壳4202内、卸载阀密封副下面的空腔为卸载阀前腔4205，卸载阀密封副上面的空腔为卸载阀后腔4206，卸载阀后腔4206上面的空腔为卸载阀顶腔4208；卸载阀前腔4205与泵13相通，卸载阀后腔4206、卸载阀顶腔4208皆与液箱12相通，卸载阀顶腔4208与工作面动力液路16相通；在卸载阀阀芯4203和卸载阀阀体4201之间还设置有卸载阀压簧4207；

单向阀前腔4109与卸载阀前腔4205相通；

机械先导阀43包括机械先导阀阀体4314，移动设置在机械先导阀阀体4314内的机械先导阀阀芯4308，机械先导阀阀芯上4308圆锥与机械先导阀阀体4314内机械先导阀阀座4307的内圆锥面构成机械先导阀密封副；机械先导阀阀体4314内、机械先导阀密封副左边的空腔为机械先导阀前腔4306，机械先导阀密封副右边的空腔为机械先导阀后腔4310；还包括设置在机械先导阀后腔4310内的用于调节机械先导阀密封副接触压力的调压装置；机械先导阀前腔4306与单向阀后腔4107、卸载阀顶腔4208相通，机械先导阀后腔4310与液箱12相通；

卸载阀密封副的开启压力大于单向阀密封副的开启压力；

电磁先导阀44通过电控箱及压力传感器设定、调节系统工作压力；

电磁先导阀44与机械先导阀43并联。

具体地说：

该机械、电磁自动卸载阀主要由机械先导阀43、电磁先导阀44、单向阀41、卸载阀42和高压过滤器45组成。

为便于制作，单向阀41和卸载阀42集成于同一个阀体内，即卸载阀阀体和单向阀阀体4101为整体结构，相应的，单向阀和卸载阀的阀壳也是整体结构，嵌设在阀体中空的阀腔内，阀腔的下端封闭，即卸载阀阀壳和单向阀阀壳4102为一个整体，卸载阀阀壳和单向阀阀壳4102的轴线重合，上面的是卸载阀阀壳，下面的是单向阀阀壳4102。

为方便说明，本案中，仍进行分别表述。

单向阀41采用下置式，包括单向阀阀体4101、嵌设在单向阀阀体中空的单向阀阀腔内的单向阀阀壳4102、移动设置在单向阀阀壳4102内的单向阀阀芯4103。又参见图7所示，单向阀阀芯4103上圆锥台41031与单向阀阀壳4102内单向阀阀座4108的内圆锥面构成单向阀密封副，即单向阀密封副为气门式锥形结构；单向阀阀壳4102内、单向阀密封副上面的空腔为单向阀前腔4109，单向阀密封副下面的空腔为单向阀后腔4107。

单向阀阀芯4103包括圆锥台41031和与圆锥台41031为一体的芯杆41032。在单向阀后腔4107内、单向阀阀壳4102下端利用孔用挡圈4104可拆卸设置有开设有中孔的弹簧座4105，单向阀阀芯的芯杆41032移动设置在弹簧座4105的中孔内，单向阀压簧4106设置在单向阀阀芯的圆锥台41031和弹簧座4106之间。

弹簧座4106的结构及单向阀压簧4106与弹簧座4106的连接方式均为现有技术，此不赘述。

在单向阀阀壳4102和单向阀阀体4101之间、靠近单向阀前腔4109处设置有密封圈。

单向阀前腔4109通过贯通单向阀阀体4101与单向阀阀壳4102的进液孔与泵13相通，单向阀后腔4107与液箱12相通。

卸载阀42采用上置式，包括卸载阀阀体4201、嵌设在卸载阀阀体4201中空的单向阀阀腔内的卸载阀阀壳4202、移动设置在卸载阀阀壳4202内的卸载阀阀芯4203。又参见图8所示，卸载阀阀芯4203包括本体42032和与本体42032为一体的圆锥台42031，圆锥台42031台底直径不小于本体42032直径，本案中，圆锥台42031台底直径等于本体42032直径；圆锥台42031与卸载阀阀壳4202内卸载阀阀座4204的内圆锥面构成卸载阀密封副；卸载阀阀壳4202内、卸载阀密封副下面的空腔为卸载阀前腔4205，卸载阀密封副上面的空腔为卸载阀后腔4206，卸载阀后腔4206上面的空腔为卸载阀顶腔4208。

在卸载阀阀芯4203上开设有贯通卸载阀阀芯4203的台阶孔，台阶孔由上往下依次是弹簧腔42033、过渡孔42034和阻尼孔42035，卸载阀压簧4207沿卸载阀阀芯4203轴向设置在弹簧腔42033和卸载阀阀体4201之间。卸载阀阀芯4203移动设置在卸载阀顶腔4208内。卸载阀密封副采用活塞式锥形结构，卸载阀阀芯4203上下端承压面积比值较大。

卸载阀前腔4205与泵13相通，卸载阀后腔4206、卸载阀顶腔4208皆与液箱12相通。

在卸载阀阀壳4202和卸载阀阀体4201之间、靠近卸载阀前腔4205处和本体42032与卸载阀阀壳4202之间皆设置有密封圈。

单向阀前腔4109与卸载阀前腔4205相通。事实上，本案中，单向阀前腔4109与卸载阀前腔4205重合为该机械、电磁自动卸载阀的进液腔47，进液腔47通过贯通阀壳与阀体的进液孔与泵13相通。

卸载阀密封副的开启压力大于单向阀密封副的开启压力，保证在泵13输出的液压力处于设定的系统液压力范围内，卸载阀关闭而单向阀开启。

机械先导阀阀体4314内部中空，形成机械先导阀阀腔。在机械先导阀阀腔内移动设置有机械先导阀阀芯4308。又参见图9所示，机械先导阀阀芯4308呈圆锥形，在机械先导阀阀芯4308上沿轴线方向开设有盲孔43084，在其锥面上亦开设有光孔43082与盲孔43084相贯，机械先导阀阀芯4308的锥柄43083为机械先导阀压簧4309提供径向定位基础，锥柄43083的台肩43084为机械先导阀压簧4309提供轴向加力基础，机械先导阀阀芯4308的锥顶43086为球形。

机械先导阀阀芯4308上圆锥与机械先导阀阀体4314内机械先导阀阀座4307的内圆锥面构成机械先导阀密封副。机械先导阀阀体4314内、机械先导阀密封副左边的空腔为机械先导阀前腔4306，机械先导阀密封副右边的空腔为机械先导阀后腔4310。

在机械先导阀后腔4310内设置有用于调节机械先导阀密封副接触压力的调压装置。调压装置的具体结构是：调压顶杆4315与固连在机械先导阀后腔4310右端的空心螺母4313以螺纹副连接设置在机械先导阀后腔4310内，机械先导阀弹簧座4311(又参见图10所示)铰接在调压顶杆4315左端，机械先导阀弹簧座4311与机械先导阀阀体4314之间设置有密封圈，机械先导阀弹簧座4311左端的导杆43111与机械先导阀阀芯4308上的盲孔43084以滑动副连接，机械先导阀弹簧座4311的过渡杆43114的外径与机械先导阀压簧4309的内径相适应，机械先导阀压簧4309设置在机械先导阀阀芯4308和机械先导阀弹簧座4311之间。在调压顶杆4315和空心螺母4313之间还设置有并帽4312用于将调压顶杆4315锁定在空心螺母4313上使调压顶杆4315位于任一轴向位置。在机械先导阀弹簧座4311的座体43113上开设环形槽机械先导阀弹簧座43112用于设置密封圈。

在机械先导阀前腔4306内嵌设有稳定杆导套4304，稳定杆4303移动设置在稳定杆导套4304内，有闷头螺母4301以螺纹副连接固联在机械先导阀前腔4306的左端，这样，机械先导阀前腔4306被稳定杆导套4304及稳定杆4303分割成左右两部分，稳定杆4303左边的空腔为稳定腔4302；稳定腔4302与单向阀后腔4208相通。机械先导阀43工作时，在稳定杆4303两端压力液液压力差的作用下，稳定杆4303与机械先导阀芯4308的锥顶43086弹性接触。在稳定杆导套4304和机械先导阀阀体4314之间设置有密封圈。

机械先导阀43与卸载阀42固连，机械先导阀前腔4306与泵13相通，机械先导阀前腔4306与卸载阀顶腔4208相通后与液箱12相通，机械先导阀后腔4310亦与与液箱12相通。具体结构是：在机械先导阀阀体4314上有连接管，连接管内的空腔为机械先导阀出液腔，机械先导阀出液腔与机械先导阀前腔4306和机械先导阀后腔4310相通，连接管嵌设在卸载阀阀体4201与卸载阀阀壳4202之间，在卸载阀阀壳4202顶端和机械先导阀阀体4314之间、连接管与卸载阀阀体4201之间皆设置有密封圈。这样，机械先导阀出液腔与卸载阀顶腔4208重合。

该机械、电磁自动卸载阀还包括与阀体固连、与机械先导阀43并联的电磁先导阀44。

电磁先导阀44的机械结构，与单向阀41、卸载阀42的连通方式，除调压装置外，皆与机械先导阀43相同。唯有的区别是电磁先导阀44通过电控箱及压力传感器设定、调节系统工作压力。

该机械、电磁自动卸载阀还包括高压过滤器45，高压过滤器45的输入端与单向阀后腔4107相通，输出端通过高压管46、机械先导阀进液孔4305、电磁先导阀进液孔（图中未示出）与电磁先导阀前腔（图中未示出）和机械先导阀前腔4306相通。

高压过滤器45，是一种高压、高精度过滤器，通对工作液的预先过滤，可大大延长该机械、电磁自动卸载阀运动件、密封件的使用寿命，提高密封件的密封效果，降低工作液压力损失。高压过滤器45采用外装布置形式，维护、清洁方便。

上述机械、电磁自动卸载阀工作时：

当启用机械先导阀43时，可通过机械先导阀43中的调压装置设定控制压力，电机14启动带动泵13运转，液箱12内的工作液经由过滤器15初步过滤后由泵13的输入端进入，泵13输出的压力液由进液口5进入单向阀前腔4109与卸载阀前腔4205，由于卸载阀密封副的开启压力大于单向阀密封副的开启压力，单向阀密封副开启，而卸载阀密封副仍然为闭合状态，压力液进入单向阀后腔4107后分为两路：一路经流道6高压过滤器45进行紧密过滤后经流道7、机械先导阀进液孔4305进入机械先导阀前腔4306，又经流道3进入卸载阀顶腔4208；另一路经流道8进入机械先导阀稳定腔4302，在液压力的作用下，稳定杆4303与机械先导阀阀芯4308保持弹性接触。

当机械先导阀43受到的液压力小于调压装置给予的接触压力时，机械先导阀密封副处于关闭状态，由于卸载阀阀芯圆锥台42031台底直径不小于本体42032直径，即卸载阀阀芯4203上下端存在承压面积差，卸载阀密封副在液压力差及卸载阀压簧4207的作用下也处于关闭状态，压力液经流道3、卸载阀顶腔4208输送至工作面动力液路16，整个系统处于稳定工作状态。

当机械先导阀43受到的液压力大于调压装置给予的压力时，机械先导阀密封副开启形成环形流道，机械先导阀前腔4306和卸载阀顶腔4208内的压力液经环形流道、机械先导阀后腔4310、流道1、流道11流回液箱12，卸载阀顶腔4208内压力减小，卸载阀前腔4205内压力液的液压力大于卸载阀顶腔4208内压力液的液压力，在该液压力差作用下，克服卸载阀压簧4207对卸载阀阀芯4203的作用力，卸载阀阀芯4203被顶开，卸载阀密封副开启形成环形流道，大流量的压力液经环形流道、卸载阀后腔4206、流道2进入液箱12，使泵13处于卸载状态。当机械先导阀密封副受到的液压力小于调压装置给予的压力时，机械先导阀密封副处于关闭状态，整个系统又处于稳定工作状态。

通过改变调压装置施加于机械先导阀密封副上的作用力，能实现将系统工作压力在不同的范围进行调节。

当启用电磁先导阀44控制系统液压力时，先通过电控箱及压力传感器（图中未示出）设定系统工作压力，然后调整机械先导阀调压装置的预压力大于电磁先导阀44设定的开启压力，使机械先导阀43不工作。系统正常工作时，压力液进入电磁先导阀前腔和卸载阀顶腔，电磁先导阀密封副处于关闭状态，卸载阀密封副在液压差及卸载阀压簧的作用下处于关闭状态，整个系统处于稳定工作状态。当系统工作压力大于电磁先导阀设定的开启压力时，电磁开关通电，电磁先导阀密封副开启，电磁先导阀前腔和卸载阀顶腔的压力液经电磁先导阀密封副间的环形流道、卸载阀后腔流入液箱12，卸载阀顶腔液压力减小，卸载阀密封副在压力液液压差作用下开启，泵13处于卸载状态。当泵13输出的液压力小于设定的系统工作压力时，电磁开关断电，电磁先导阀密封副关闭，整个系统又处于稳定工作状态。

使用电磁先导阀，可实现远程调控，能实现不同的调压范围。

卸载阀阀芯4203上的阻尼孔42035通径与该机械、电磁自动卸载阀上的其他流道通径相比较小，对于卸载阀阀芯4203的瞬间移动起到阻尼作用，可以有效减小由于压力液的作用而带来的卸载阀密封副之间的冲击。

本技术的有益效果是：

该机械、电磁自动卸载阀除具有现有技术的机械自动卸载阀的功能外，还可以实现压力调控手段多样化，机械控制和电磁控制两种方式可随时切换；使用电磁先导阀时，可实现远程调控，提高了工作效率，实用性强；

外装高压过滤器使工作中运动部件、密封件磨损小，使用寿命长；

卸载阀阀芯上的阻尼孔对于卸载阀阀芯的瞬间移动起到阻尼作用，可以有效减小由于压力液的作用而带来的卸载阀密封副之间的冲击，延长其使用寿命。