一种加油阀的制作方法

本实用新型涉及一种加油阀，具体涉及一种用于液压系统的液压油加注和泄出的控制阀。

背景技术：

智能电液执行器作为一种动力装置，广泛的应用于各种阀门的驱动和控制中，同时被更多的应用在几乎任何需要动力驱动的部位。智能电液执行器的国产化研制提出了新的加油阀需求，要求该加油阀具有加注及泄出液压油的功能，体积小，密封可靠，且工作次数高。

然而现有加油阀在保证密封可靠的前提下，工作次数一般仅几十次，且体积较大，不能满足智能电液执行器安装空间的要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑、体积小、密封可靠且寿命长的加油阀，用于电液执行器上液压系统的液压油加注与泄出。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种加油阀，包括阀体，阀体的两端分别设置有进油口和出油口，阀体中沿轴向设置有与所述进油口、出油口连通的安装腔，安装腔中设置有阀座；所述的安装腔包括依次同轴设置的固定腔、密封腔以及导流腔，其中：所述的阀座的后端固定于固定腔中，阀座的前端伸入到所述的导流腔中，阀座穿过所述的密封腔且与密封腔过盈配合；穿过所述的阀座活动式设置有顶杆，顶杆的前端伸入所述的导流腔中并安装有阀芯；所述的顶杆与阀座之间为间隙配合。

进一步地，所述的阀座内部沿轴向设置有滑腔，滑腔的一端穿出所述阀座的后端，在所述阀座的前端开设有与所述滑腔连通且直径小于滑腔的过油孔；所述的顶杆穿过滑腔和过油孔，顶杆上套装有弹簧，弹簧的一端连接在设置于顶杆上的卡环上，弹簧的另一端连接在所述滑腔的前端；顶杆不受外力时，所述的阀芯与阀座弹性接触，此时加油阀处于关闭状态。

进一步地，所述的阀座前端沿圆周方向上设置有环形的密封台，密封台的厚度沿远离阀座的方向逐渐减小，使密封台的轴向截面呈等腰梯形结构；所述的阀芯上设置有与所述密封台配合的密封块，其中，所述的密封台的前端面上设置有密封层，所述的密封台为金属材质，而密封层、密封块为非金属材质。

进一步地，所述的阀芯包括圆形的芯体以及连接在芯体一侧的芯帽，所述的芯体上开设有延伸向芯帽中的锁定孔，所述的顶杆的前端与锁定孔螺纹配合连接。

进一步地，所述的阀芯上开设有环形的密封槽，所述的密封块设置于密封槽中；所述的密封槽的直径外小而内大，使密封槽的横截面呈等腰梯形结构；位于所述密封槽底部以及密封槽的侧壁上均设置有锥形的密封刺槽。

进一步地，所述的安装腔还包括设置在固定腔与密封腔之间的限位腔，限位腔的直径大于所述密封腔的直径但小于固定腔的直径；所述的阀座外壁上设置有与所述限位腔配合的卡台，卡台上开设有密封圈槽，密封圈槽中设置有密封圈。

进一步地，所述的固定腔中可拆卸地装配有压盖，压盖的内部设置有卡腔，卡腔穿出压盖的前端，在压盖的后端设置有与卡腔连通的导油孔；所述的顶杆穿过导油孔；所述卡腔的内壁上设置有台阶槽，所述阀座的后端卡在台阶槽中；所述压盖的外壁与固定腔之间过盈配合。

进一步地，所述阀体后端可拆卸地设置有用于密封阀体后端的堵帽，阀体后端与底面之间设置有橡胶垫。

进一步地，所述的阀芯相对于阀座的密封压比q的范围是2.5MPa至3MPa。

本实用新型与现有技术相比具有以下技术特点：

1.本实用新型的加油阀中，阀芯和阀座组成首道密封，橡胶垫和堵帽组成第二道密封，采用这两道冗余密封结构，保证了加油阀在关闭状态的密封可靠性；

2.本实用新型在阀芯和阀座配合处设置了密封块和梯形凸台配合时结构，采用非金属材质进行密封，保证了工作的稳定性，减少了吻合时的刚性碰撞，提升了加油阀的使用寿命。

3.本实用新型的加油阀结构紧凑、体积小，工作压力10Mpa，有效通径1.5mm，验证工作寿命次数不少于10000次，有效满足电液执行器的使用需求。

附图说明

图1为本实用新型的加油阀处于关闭状态下的结构示意图；

图2为本实用新型的加油阀处于打开状态下的结构示意图(去掉堵帽后)；

图3为阀芯的结构示意图；

图4为阀芯基体的结构示意图；

图5为阀座的结构示意图；

图中标号代表：1—阀体，2—阀芯，3—顶杆，4—阀座，5—弹簧，6—卡环，7—橡胶垫，8—堵帽，9—压盖，10—密封圈，11—出油口，12—进油口，13—密封台，14—限位腔，15—导流腔，16—密封腔，17—固定腔，18—卡腔，19—密封槽，20—芯体，21—芯帽，22—密封块，23—密封刺槽，24—过油孔，25—卡台，26—滑腔，27—导油孔。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型公开了一种加油阀，包括阀体1，阀体1的两端分别设置有进油口12和出油口11，其中，进油口12较大而出油口11较小，进油口12、出油口11同轴设置；阀体1中沿轴向设置有与所述进油口12、出油口11哦同轴且连通的安装腔，安装腔中设置有阀座4，阀座4用于安装顶杆3，同时和阀芯2配合以实现密封功能。

所述的安装腔为圆形阶段性变径腔体，包括依次同轴设置的固定腔17、密封腔16以及导流腔15，如图1所示，其中固定腔17与进油口12连接，而导流腔15与出油口11连接；固定腔17与进油口12的大小相仿，导流腔15的直径大于出油口11直径。

其中：所述的阀座4的后端固定于固定腔17中，阀座4的前端伸入到所述的导流腔15中，阀座4穿过所述的密封腔16且与密封腔16过盈配合；穿过所述的阀座4活动式设置有顶杆3，顶杆3的前端伸入所述的导流腔15中并安装有阀芯2；顶杆3采用弹性的安装方式，当向前推动顶杆3时，阀芯2能与阀座4前端分开，以建立液压油的流动通路；所述的顶杆3与阀座4之间为间隙配合，当通路建立后，液压油从进油口12进入到阀座4中，从阀座4与顶杆3之间的间隙流过，从阀芯2与阀座4之间的间隙流入到导流腔15中，再从出油口11流出，以进行加油。加油完毕后，顶杆3复位，阀芯2与阀座4前端接触密封，通路断开。

如图5所示，本方案中，所述的阀座4内部沿轴向设置有滑腔26，滑腔26为定径腔体，滑腔26的一端穿出所述阀座4的后端，即阀座4的后端通透，在所述阀座4的前端开设有与所述滑腔26连通且直径小于滑腔26的过油孔24；所述的顶杆3穿过滑腔26和过油孔24，过油孔24与顶杆3之间存在间隙；顶杆3上套装有弹簧5，弹簧5的一端连接在套装固定于顶杆3上的卡环6上，弹簧5的另一端连接在所述滑腔26的前端；顶杆3不受外力时，在弹簧5的作用下，所述的阀芯2与阀座4弹性接触，此时加油阀处于关闭状态；而向前推动顶杆3时，弹簧5压缩，阀芯2与阀座4相对分离，加油阀打开。

如图1和图2所示，所述的安装腔还包括设置在固定腔17与密封腔16之间的限位腔14，限位腔14的直径大于所述密封腔16的直径但小于固定腔17的直径；所述的阀座4外壁上设置有与所述限位腔14配合的卡台25，卡台25上开设有密封圈10槽，密封圈10槽中设置有密封圈10。

为了实现高密封性和高使用寿命，所述的阀座4前端沿圆周方向上设置有环形的密封台13，密封台13的厚度沿远离阀座4的方向逐渐减小，使密封台13的轴向截面呈等腰梯形结构，如图5所示；所述的阀芯2上设置有与所述密封台13配合的密封块22，其中，所述的密封台13的前端面为平面，密封台13的前端面上设置有平面状的密封层，所述的密封台13为金属材质，而密封层、密封块22为非金属材质，非金属材质例如可以采用硬质塑料。金属材质的密封台13保证了加油阀工作的稳定性，同时提升了使用寿命；而非金属材质的密封层可以保证与金属材质的密封台13吻合时的密封性，同时减少了与阀芯2密封连接时的刚性碰撞，提升了加油阀的使用寿命。为了保证阀芯2和阀座4的密封比压，发明人对密封台13的结构进行了多轮优化和多方案实验验证，最终确定密封台13采用上述结构，即轴向截面为等腰梯形。等腰梯形的两个腰之间的夹角α优选为60°，而密封台13前端面的宽度(即密封台13沿径向的厚度)S优选为0.1mm，如图5所示。

阀座4和阀芯2组成的首道密封结构对加油阀的密封性和寿命至关重要，密封压比是决定密封性能的重要设计参数，经过发明人实验验证，阀芯2相对于阀座4的密封压比q满足下式：

上式中，q为加油阀首道密封的密封比压，根据本实用新型产品实际试验结果，密封比压q在2.5MPa至3MPa之间时，无论是密封性，还是动作寿命均比较好；P1为弹簧5安装负荷；Dk为阀座4密封直径；pf为反向介质密封压力；S为阀座4密封面的宽度；h为在弹簧5作用下阀座4与阀芯2接触时，阀座4压进阀芯2上密封块22的压痕深度；t为密封台13沿阀座4轴向的长度，g为重力加速度，α为所述梯形结构的密封台13上两腰的夹角。

本方案中阀芯2的结构如图3所示，所述的阀芯2包括圆形的芯体20以及连接在芯体20一侧的芯帽21，所述的芯体20上开设有延伸向芯帽21中的锁定孔，所述的顶杆3的前端与锁定孔螺纹配合连接。所述的阀芯2的芯体20端面为平面，在芯体20端面上开设有环形的密封槽19，如图3所示，用于和所述密封台13配合的密封块22设置于密封槽19中；所述的密封槽19的直径外小而内大，使密封槽19的横截面呈等腰梯形结构，等腰梯形的腰相对于芯体20轴向之间的夹角为12°；位于所述密封槽19底部以及密封槽19的侧壁上均设置有锥形的密封刺槽23，密封刺槽23的锥角角度为60°，而密封刺槽23的深度为0.3mm，如图4所示。本实用新型中，非金属的密封块22通过冷压工艺和机械加工的方式固定在所述的密封槽19中，设置了外小内大的密封槽19以及锥形的密封刺槽23结构，可以保证密封块22在密封槽19中的稳定性，确保密封块22在高压工作条件下不脱落。

如图1所示，所述的固定腔17中可拆卸地装配有压盖9，压盖9的内部设置有卡腔18，卡腔18穿出压盖9的前端，在压盖9的后端设置有与卡腔18连通的导油孔27；所述的顶杆3穿过导油孔27，顶杆3与导油孔27之间存在间隙；顶杆3整体为变径杆，中部直径较大，而两端直径较小；所述卡腔18的内壁上设置有台阶槽，所述阀座4的后端卡在台阶槽中，以通过压盖9对阀座4后端进行封装；所述压盖9的外壁与固定腔17之间过盈配合，通过压盖9将阀座4固定在阀体1中。所述阀体1后端可拆卸地(例如可采用螺纹配合的连接方式)设置有用于密封阀体1后端的堵帽8，阀体1后端与底面之间设置有橡胶垫7。

如图2所示，为本实用新型加油阀的打开状态，该状态下，通过加油阀可以进行液压油的加注或泄出。需要加注时，先将堵帽8和橡胶垫7去除，然后用加注工装和加油阀连接，连接过程中工装将顶杆3顶开，此时阀芯2和阀座4分离；阀芯2和阀座4分离的开度大小决定了加油阀当量通径Dn，加油阀的当量通径需满足加油速率的设计要求。加油阀的当量通径需满足下式：

其中：Dn为加油阀的当量通径，G0为加油阀的质量流量；ρ为工作介质的密度；V0为工作介质的流速。按照相关标准，主要考虑安全因素，加油阀中介质的流速一般不大于5m/s～8m/s。

液压油加注完成后，撤出加注工装，阀芯2和顶杆3在弹簧5的弹簧5力作用下往关闭方向运动，加油阀形成第一道密封副，保证液压油加注过程中不泄漏。

同理，需要液压油泄出时，用泄出工装和加油阀连接，连接过程中工装将顶杆3顶开，此时加油阀的阀芯2和阀座4分离，液压油从阀芯2和阀座4形成的通道泄出，液压油泄出完成后，撤出加注工装即可。

该加油阀结构紧凑、体积小，密封可靠，工作压力10MPa，有效通径1.5mm，验证工作寿命次数不少于10000次，可用于液压系统液压油的加注和泄出。