专利名称：减压安全阀的制作方法
减压安全阀
本发明涉及一种减压安全阀。它是用在高压液体循环系统中，在 5出现循环系统零件失灵的情况下，本发明用来限制系统内的压力。例 如这种安全减压阀以用于共轨渗碳材料喷射系统中。
在万一出现系统零件失灵的情况下(喷射系统，压力传感器，流 量调节器)，本装置可以减小系统内压力，起到系统保护和系统安全 的目的。在上例中，在本说明书中的减压安全阀构成导热线，其经得 10住喷射系统中高压的考验，这些高压存在于发动机中的共轨喷射中。
在这个过程中，不同系统的压强可从200bars到2000bars。
这种减压阀由如下部分组成 一个外层包覆阀身，在阀身内部有 推进部件，这个推进部件是用往返装置使其沿轴向方向滑动的，以这 样装置使进液口的密封件和上游室、下游室相连，上游室是用来容纳
15 高压液体，下游室用来排放液体。下游室由阀身内壁划分出来的，下 游室位于推进部件和进液口密封件之间。下游室至少包括一个液体排 出口，例如和机车的油箱的目的一样。为了使减压阀在紧急情况下发 挥作用，在上游室中，对往返装置中的紧挨进液口的密封件设定一压 力阈值。这个阈值是由合适的口径的往返装置决定的。'
20 在以前的装置布置中，密封件通常是一个滚珠，这个滚珠用来堵 住连接两个室的进液口穿孔墙上的锥形孔洞，由于推进部件上弹簧的 作用，这个滚珠堵住了上述的孔洞。
当在高压强循环系统中的压力作用(也就是说在共轨情况下)大于弹簧的弹性力范围时，这个滚珠就滚动，且在理论上通过排泄多余 的液体来达到限制压强的作用，然后排出的液体进入储液池中。在这 个公知的限压装置中，推进部件有一个外加部分，这个外加部分对滚 珠有个作用。此外，在密封件处，因为在上游室中的那些排泄液体的 5 闸门不能由推进部件使它们回复到原位，而推进部件又要使这些闸门 在任何情况下都有效，因此这个外加部分还要预先知道长度。首先这 个推进部件要有可以使液体流向推进部件相反一侧的轴向扁平部分， 而且又要使弹簧作用在这个推进部件上。
然而这种结构的实现依靠在流量增加时压强的增加，压强增加是 10由于流体动力学系数作用引起的，这个流体动力学系数作用是与在膨 胀状态下的流体力学和弹簧的弹力有关的。另一种表达，当从进液口 闸门达到阈值时且液体流量继续增加开始，排泄压力符合一个可以预 测压强增加的特征曲线方程，这个曲线方程的计算证实了这个刚性作 用。
15 或者说，这部分装置是安全措施的一部分，它起到限制压强增加，
使系统组件免遭破坏的作用。为了使它准确发挥作用，当密封件开启 时，压强应该减少，或最差也要保持在一个常数。
但当液体流量持续增大，压强继续增加时，至今使用的这套装置 却发挥了相反的作用。
20 本发明就是用来修正这个不便之处，在排液阀打开的时候，提供
一种逐渐降低高压循环系统中的实际压强值的解决方案。这个实现本 发明的创造性的装置对先前使用的装置没有考虑的流体动力学作用提高了补偿。这种补偿主要针对在排出液增加时来减少压强梯度。
根据本发明，为了达到这个目的，推进部件不需要为液体留有轴
向通路，但需要能在阀身内留有的微小间隙中滑动。此外，它这样来
计算尺寸，使其能至少部分地堵住每一个排液口，且两个排液口中的 5至少一个与位于阔身内的出口连接，这样就可以提供一个反压力。
排液口闸门的复原产生了一个对上述闸门的液压约束。在液体排 出作用下，这个约束和在推进部件通路中出现的液体断流对上游室产 生了超压，这个超压根据液体排量大小，作用于推进部件且减弱了弹 簧弹力作用。
10 当排量增大时，高压循环系统中压强增大方向和这个约束方向相同。
将位于推进部件不同侧的阀身闸门与排液口闸门处比较，在推进 部件的两侧存在着压差。
总之，由一边的液压约束的排液流量产生的超压和在另一侧推进 15部件返回的压力导致了由于排液流量增大时弹簧弹力减少的现象的 产生。
此外，正由于以上的原因，本发明减压安全阀使用了一个滚珠密 封件，这个滚珠位于连接上下游室的进液口穿孔墙处的半球形洞中。 首先，这个滚珠与轴向穿进推进部件的外加部分相一致，这个外 20加部分给滚珠一个直接的轴向作用力。
这个外加部分除了使推进部件运动通过它传动作用于滚珠外，还 因为它优化了本发明阀门的结构。而且，实际上这个半球形洞放置在流入上游室的轴向井筒底部上，这个井筒使进液口延伸连接上下游室 且使外加部分准确地穿入在推进部件上。
这个井筒的存在对本发明装置的性能很重要，当流量增加时，它 能更好地补偿推进部件作用，当推进部件离开滚珠所在位置时，这个 5井筒使推进部件做了更重要的移动。
为了使滚珠不偏离轨道，使外加部分通过上述的井筒穿入到推进 部件里也是很重要的，这使就算滚珠离开了半球形洞也保持在一个方 向上。
另一种可能就是，轴向穿入推进部件的外加部分和滚珠可以是一 10 体的。
由于生产原因，上游室，连接上下游室的进液口，以及密封件的 孔洞要被安装在阀身顶端的同一个部件。
这个特别制作的部件固定在阀身一个顶端处，来堵住内腔，推进 部件在这个内腔内滑动。 15 此外，往返装置包括了一个压縮弹簧。在这个情况下，弹簧的顶
端分别被固定在推进部件和由阀身包裹的塞子上的轴向两点，这个塞 子是在高压上游室的对面。
由于制作原因，上述这个塞子和滚珠洞的特别制作的部件是一样的。
20 根据优选的结构布置，如上所述，上游室有两个排液出口，这两
个出口使高压循环系统中的液体排到如例子中的储液池中。 本发明结构图如附图表所示-图l是装有根据本发明做成的减压安全阀的渗碳材料注入系统示 意图。-图2是以前使用的减压阀和密封滚珠和它的孔洞处的扩大效果图；5-图3是在这个原有的装置图中，在液体流量影响下，高压循环系统 内部的压力曲线图；-图4是本发明的装置结构图；-图5是在本发明的装置图中，在液体流量影响下，高压循环系统内 部的压力曲线图；io在
图1中，带有喷射系统(21)的共轨系统(20)中所需的渗碳材 料是由高压电泵(22)从储料池中(23)的材料中提取出来供给的， 其流量由入流调节电动阀(24)控制。设置在共轨系统(20)中的压 力传感器(25)通常与电子控制元件(26)相连，这套电子控制元件 用来控制电动阀门(24)。在循环系统控制元件失灵的情况下，系统15内的压力是要被限制的，这种限制是通过把液体排泄到电泵(22)的 回收排液沟里来实现的。这个排泄系统在本发明的减压安全阀(27) 中已经实现了。排出的渗碳材料也被储存在储液池(28)中。减压安 全阀(27)是纯机械元件。如图2所示，在现今所用的减压阀都是有 一个限制器的外包覆的阀身(4)和装备了一个可以使推进部件(3)20滑动的内镗。减压安全阀一端与高压循环系统阀身一部分(1)相连， 另一端被一个堵塞(6)堵住。箭头P代表高压液体的运动情况。首先这些液体被储存在阀身一部分(1)的高压上游室(7)中，这个上游室通过进液口 (9)与滚珠(见放大图)的孔洞(8)相连。 滚珠(2)的孔洞(8)延伸到了下游室(10)，这个下游室由阀身 一部分(1)划分出来的，下游室位于推进部件(3)和阀身(4)的 5 穿孔墙之间。做成密封系统的滚珠(2)由在轴向穿进推进部件(3)的外加部 分(11)的作用顶住了它的孔洞(8)。在进液口 (9)关闭状况下， 如图2所示情况，这个外加部分(11)的长度要与上游室轴向长度一 样，要能使推进部件(3)把排液口 (12， 12')堵住。密封系统平衡 10 是由于能使推进部件(3)来回运动的弹簧(5)，而且使滚珠(2)始 终在密封位置。这个弹簧(5)两个顶端分别由的轴向点(13， 14)穿进以固定在 推进部件(3)和塞子(6)上。当滚珠(2)把进液口 (9)堵住时， 流向下游室(10)方向的高压循环系统的排泄液就会流到储液池中， 15 这个储液池由箭头T标出。在本结构中，在排液下的滚珠状态方程如下公式Fro + KR X Xb = (Prail - APhydR)d,mlque) x SF (1)其中F,。是在滚珠上的弹簧的初始弹力^:弹簧弹性系数20 滚珠运动距离系统压强APAdrf.:在运动状态下，密封部分截面压强减少部分密封部分截面面积 AiU—。，白勺大小直接与^量、慰寸部分截面面积有关，也与滚珠 运动距离有关。APhydrodynamiqu e= KPhydrodynamique^ SpX Xb(Q)"。，w是在木目同滚珠和孔洞情况下，流体动力学系数 把(1)式代入得Prafl =s 17Sp[Fro+Xij(Q)《Kb+KP hydr。dy,iq』这个方程的对数曲线如表3所示。这条曲线横轴从滚珠(2)的阈 10值开始，排量压强服从一个特有定律来测量排量的增加。如方程(1) 所示，运算结果得到弹簧弹性系数和流体动力学系数。 但这个运行过程不能满足这类装置的安全要求的标准。 而在本发明以实现的结构，如图4所示，为了改正这个不便之处而 改进了一些结构布置。 15 在这个新的结构中，运用在先前结构的组成部分或零件的参数已 经被保存。对于最新部分，主要改进的地方主要针对推进部件(3)、孔洞位 置(8)和在阀身(4)的额外开口 (15)。对没有液体轴向通道的推进部件(3)另外计算了体积，以至于当 20 它使滚珠(2)保持顶住孔洞(8)时，它挡住了那些排泄口(12， 12，)， 在这些排泄口打开时，它们可以来限制液压。在排泄流量作用下，在 室(10)中产生了一个超压。两个排泄口 (12， 12')中的至少一个配有额外开口 (15)，改额外开口第对推进部件(3)的一侧产生压力 作用，这个作用和排泄中流体的压力大小是一样的，此开口与开口(12， 12，)是一样的。 因此由于排泄流量的原因，推进部件(3)的相对的两个横截面受5到不同压强。这个不同对推进部件产生了一个对弹簧伸长的阻碍作用，而这个伸长对弹簧(5)向滚珠(2)的压缩起到促进作用。 在这种情况下，推进部件(3)的滚珠(2)受到的作用力为Fro + KR x Xb - PA(Q) x Sp其中f,。是在滚珠上的弹簧的初始弹力 10 /^:弹簧弹性系数 A:滚珠运动距离由推进部件/阀身开启而在室(10)中产生的压强差 sp:密封部分截面面积 结合方程(1)，得到15其中，々,尸,(XJxA，由于排泄排量在上游室(10)中产生的压力。 /^,的新数值对应着在排泄时共轨下的压强的对数曲线，如图5所示。从中可以清楚地看出来，在排泄流量增大时，新的结构可以有效20 地降低高压循环系统中的压强，这就是本发明产品中最终实现的。考虑到在上游室(10)中和弹簧(5)连接一侧的推进部件(3)之间存在着压强差，上述推进部件(3)的移动可能相对于以前的结构来说变得更为重要了。为了使滚珠(2)不脱离它的孔洞(8)，把它们放在井筒的底部，当在制造时，这个井筒用来帮助外加部分(ll)准确穿进推进部件(3)。无论什么情况，这个外加部分(11)都可以 防止滚珠(2)滚离孔洞。本发明的结构可以显著地减小本发明减压阀的体积。然而这仅仅 是本发明安装使用中的一个可能的例子。
权利要求
1.用高压液体循环系统中的减压安全阀(27)，其在出现循环系 统零件失灵的情况下，用来限制系统内的压力，该减压安全阀包括阀 5身(4)和在该阀身内借助于往返装置(5)沿轴向滑动的推进部件(3)， 进液口 (9)的密封件(2)与容纳高压液体的上游室(7)及由阀身 (4)划分出来的下游室(10)相连，下游室位于推进部件(3)和上 述进液口 (9)的穿孔墙之间，下游室(10)至少包括一个液体排出 口 (12， 12')，往返装置(5)把密封件(2)顶在进液口 (9)上， io且预先针对上游室(7)设置了一个压力阈值，其特征在于推进部 件(3)与阀身(4)的通道之间留有使其非轴向运动的间隙，间隙尺 寸的选择依据是至少使推进部件尽可能部分地靠近每一个液体排出 口 (12， 12，)，且两个液体排出口中的至少一个与位于阀身(4)内 的出口 (15)连通且对推进部件(3)的另一边要部分开通。 15
2.如前述权利要求的减压安全阀(27)，其特点在于使用了一 个滚珠(2)密封件，这个滚珠位于连接上下游室(7， 10)的进液口 (9)穿孔墙处的半球形洞(8)中。
3. 如前述权利要求的减压安全阀(27)，其特征在于滚珠(2) 与轴向穿过推进部件(3)的外加部分(11)相一致，该外加部分给20 滚珠(2) —个直接的轴向作用力。
4. 如前述权利要求的减压安全阀(27)，其特征在于在通入下 游室(10)的一轴向井筒底部设置一半球形洞(8)，该井筒由连接上 下游室(7， 10)的进液口 (9)延伸出来，且适合于穿如的推进部件(3)上的外加部分(11)。
5. 如权利要求2到4中的任意一项的减压安全阀(27),其特征在 于穿入的推进部件(3)的轴向外加部分(11)与滚珠(2) —体。
6. 如权利要求2到5中的任意一项的减压安全阀(27)，其特征在于: 5上游室(7)、连接上下游室(7， 10)的进液口 (9)、以及密封件的孔洞(8)为一体，其设置在阀身(4)顶端。
7. 如前述权利要求中任一项的减压安全阀(27)，其特征在于往 返装置包括一个压縮弹簧(5)。
8. 如前述权利要求中任一项的减压安全阀(27)，其特征在于弹 K)簧(5)的顶端分别被固定在推进部件(3)和由阀身(4)包裹的塞子(6)上的轴向点(13， 14)，该塞子位于高压上游室(7)的对面。
9. 如前述权利要求中任一项的减压安全阀(27)，其特征在于 下游室(10)有两个排泄口 (12， 12，)。
全文摘要
本发明涉及用在高压液体循环系统中的减压安全阀(27)，其在出现循环系统零件失灵的情况下限制系统内的压力，该减压安全阀包括阀身(4)和在该阀身内借助于往返装置(5)沿轴向滑动的推进部件(3)，进液口(9)的密封件(2)与容纳高压液体的上游室(7)及由阀身(4)划分出来的下游室(10)相连，下游室位于推进部件(3)和上述进液口(9)的穿孔墙之间，下游室(10)至少包括一个液体排出口(12，12’)，往返装置(5)把密封件(2)顶在进液口(9)上，且预先针对上游室(7)设置了一个压力阈值，其特征在于推进部件(3)与阀身(4)的通道之间留有使其非轴向运动的间隙，间隙尺寸的选择依据是至少使推进部件尽可能部分地靠近每一个液体排出口(12，12’)，且两个液体排出口中的至少一个与位于阀身(4)内的出口(15)连通且对推进部件(3)的另一边要部分开通。
文档编号F02M63/02GK101313143SQ200680021660
公开日2008年11月26日 申请日期2006年6月13日 优先权日2005年6月15日
发明者帕斯卡尔·奥迪诺, 让·阿米柔理, 让-路易·马尼亚瓦尔 申请人:鲍格瓦尔纳传动系统摩纳哥S.A.M