专利名称：大容量限压阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种防止液压系统，尤其是防止地下作业的液压工作面支护受地压冲击或类似的超载的限压阀。该限压阀具有一个克服阀门弹簧而可在阀体的一个内孔内移动的控制活塞，该控制活塞封闭为弹簧室配备的调整螺栓孔，该控制活塞与一个带泄漏孔和径向孔的阀活塞协调工作，该阀活塞可在一个扩大的、转入一个补偿室的大孔内移动，并经密封环密封地引导，该阀活塞在压力冲击时越过密封环使用作排放孔的横向孔与大孔相连。
这类也被称为地压冲击阀的限压阀被应用在因出现超载而使地下煤矿中的液压支柱受损的地方。液压支柱不仅可作为单独的支柱，也可配备这类限压阀，以便在超载时减少存在的损坏或完全破坏，从而减少对矿工的危险。由DE-OS2830891公开了一种限压阀，由一个安置在连接螺栓和阀活塞之间的阀弹簧减少了在液压系统中的超载。在阀盘或弹簧座上制有一个锥形的封闭件，在出现超载时该封闭件从阀座抬起。在活塞上有一个缓冲管，该缓冲管限制液流开口。这些已知的限压阀不具备足够的关闭可靠性。此外，弹簧的正确配置尤为困难，而这又是可靠开启这类地压冲击阀的前提。DE-OS3314837，DE-OS3922894和DE-OS3929094对此作了进一步的改进。所述的后两种限压阀具有流量至少约为1000l/mm(升/分)的结构，同时，该阀具有很小的尺寸。这是如此实现的，阀活塞构成管套，该管套与控制活塞一起工作，这样，共同作为结构元件的管套和控制活塞就可在阀体的内部孔内移动。这一已知的控制活塞具有一个泄漏孔和径向孔，当阀开启时，经这些孔液压介质可以流入弹簧室内。因此，必需的面积差由阶梯状的控制活塞或由控制活塞和阀活塞的不同直径实现。这种控制活塞和由DE-OS3929094所公开的限压阀的缺点是没有足够的关闭值，尤其会发生阀的重新关闭，从而发生阀活塞的振动，因为，两个活塞必须一起移动。所使用的阀弹簧必须相当大和长，为此，对于这类限压阀需要费用昂贵的结构。
因此，本发明的任务在于，创造一种能不成问题地打开和关闭的限压阀，该限压阀具有很小的调整弹簧和很大的流量。
按照本发明这一任务被如此解决，控制活塞和阀活塞是分开的元件，阀活塞克服一个支撑在控制活塞面上的调整弹簧而移动，并具有一个通孔，该通孔具有比控制活塞的泄漏孔更小的直径，并且至少为阀活塞配置的密封环被设计成是具有矩形形状和很高硬度的、预应力安装的塑料环(聚四氟乙烯Teflon TFM1600)。
这类限压阀首先打开具有较大泄漏孔的控制活塞，同时，压力液流过通孔而进入补偿室，并从那儿流入泄漏孔。当流量或压力提高时，具有较大直径的阀活塞也开启，压力液经横向孔流出，从而不影响或完全不危及所安置的液压设备，即液压支柱。由于阀活塞必须克服弹簧力而开启和开口的横截面可作相应的选择，因此保证了整个系统精确的开启和关闭。因此，不可能出现阀活塞的振动，甚至提前关闭，以及首先可以应用相当小的调整弹簧，这就给限压阀的总体结构尺寸和总体设计带来了很大的优点。阀活塞的振动或错误的关闭可如此被阻止，该阀活塞不是克服约1巴的外压而是克服调整弹簧的压力和在补偿室内的介质的压力而开启。为此，如已提及的可以使用尺寸相当小的调整弹簧。
按照本发明的适当的结构，补偿室被设置在横向孔和容纳控制活塞的壳体上部之间的大孔的拓宽部分。即使当阀活塞被进一步提升时，也永久地保持补偿室的工作原理，以便能使压力液体经横向孔流出。为此，较小的控制活塞停留在打开位置的时间的长度与在补偿室内出现的相应压力一致。如果该压力要比在大孔内出现的压力大，该系统就关闭，或者该阀活塞再次自动关闭。
另一适当的结构是在阀活塞的两侧配备泄漏孔，其中，为补偿室配置的泄漏孔容纳调整弹簧。阀活塞的这一结构明显缩短了整个限压阀，而不影响其工作原理。同时使调整弹簧获得一定的引导并保证了补偿室有足够的容量。
按照本发明调整弹簧的可靠位置是如此达到的，带调整弹簧的泄漏孔具有一个与阀活塞的外壁成直角的底面。从而使调整弹簧可靠地位于该底面上，并保证了阀活塞及时的支撑和在所有的密封环前的足够的支撑。也可以设想在底面上安置一个套筒，这样就预先规定了调整弹簧附加的导向，然而这在任何情况下在这里所述的限压阀中都是不必要的。
按照本发明如下保证了在大孔内有利的流动，即带径向孔的泄漏孔具有一个锥形的底面，在底面的顶部连结有通孔。因此，在阀活塞动作前流过通孔的加压流体沿目标方向从大孔流入补偿室，并从补偿室流向内孔或控制活塞的泄漏孔。为此，同时也有助于控制活塞的及时动作。
为了精确定位控制活塞，本发明规定，控制活塞被安装在一个带内孔的螺纹件内，该螺纹件可以从补偿室旋入阀体内。由于补偿室有相应的容积，因此，操纵相当简单，从而保证了控制活塞始终相同地被安置在整个阀体内。此外也可以使用现有的结构件，尤其是控制活塞。在补偿室区域设置上、下部分的连结区有助于两者的旋紧。在安装时可以把上部预先准备好和把控制活塞定位好，然后就把两者装在一起并旋紧。调整弹簧在这一过程中自动压紧，而无需采取别的措施。
内孔在朝向补偿室一面具有一个内六角孔，因此，很容易把螺纹件旋入阀体的上部内。经这一内六角孔可以用普通的辅助方法加速完成旋入过程，并总能使螺纹件精确地保持在预定的位置，这一点是由相应的凸起保证的。对螺纹连接的补偿室用O形环密封，该O型环被安装在螺纹件的一个槽内，并且在内六角孔的区域内。
内六角孔具有一个大体比控制活塞的泄漏孔大的直径，而位于内六角孔下面的内孔尺寸更大。本发明规定，内六角孔之后的内孔被设计成用于容纳控制活塞，并在其上端具有一个用于O型密封环的槽。因此，控制活塞可以从一侧旋入该内孔，然后固定在向内六角孔过渡区内的相应的凸肩上。然后，在螺纹件的安装和旋入时该控制活塞不再离开其位置，从而被准确地安置在其作用位置上。O型环承担有效的密封，从而使控制活塞可靠地动作。按照本发明还可以改善上述密封，即为控制活塞配置四个径向孔，其直径要比O型环的厚度大。O型环作相应的变形并被压入其位置，用这一方式方法获得了最佳的密封效果。
其它已经在前面指出的有通孔和控制活塞的泄漏孔的直径比值对于限压阀的作用能力是很重要的。当通孔的直径为2.5至7.5，最好为5mm(毫米)，控制活塞的泄漏孔的直径为7至8，最好为7.5mm(毫米)时达到最佳效果。因此，控制活塞的泄漏孔直径准确地从该面起刚好是通孔直径的两倍。这样给予阀一个可靠的功能。
本发明的特征尤其在于，本发明创造了一种完好的和可靠地打开和关闭的限压阀，该限压阀用极小的调整弹簧就足以，因此，整个限压阀具有相当小的尺寸。基于控制活塞和阀活塞以及通孔所选择的和达到的尺寸，流量值能达到8000升/分钟或更高。其中，阀活塞的泄漏孔的直径为25毫米，通孔的直径为5毫米，控制活塞的泄漏孔的直径为7.5毫米。大的活塞，即阀活塞不是克服外压而是克服补偿室内的补偿压力，譬如300巴而开启，因此调整弹簧可以有小的尺寸。聚四氟乙烯密封环保护了整个阀，因为当超过这些密封环时将出现很高的压力，由于应用大直径的阀活塞只有用这类密封环才能达到有效的密封。
本发明其余的细节和优点将由下面的说明和有关的附图给出，在附图中描述了一个最佳实施例以必要的细节和元件。其中
图1处于封闭状态的、具有控制活塞和阀活塞的限压阀，和图2由于出现超载而喷射的图1中的限压阀。
图1用纵向剖视图表示了一个这类限压阀(1)，该限压阀(1)由一个稳固的阀体(2)组成，在所示的实施例中，该阀体(2)具有一个上部(3)和一个与该上部螺纹连接的下部或壳体(21)。
在上部(3)内安装有控制活塞(4)，它插装在螺纹件(5)内，更确切地说插装在螺纹件(5)的内孔(6)内。该螺纹件(5)经一个内六角边(7)很容易被旋入补偿室的上部(3)内，该补偿室下面还要详细说明。
控制活塞(4)具有一个泄漏孔(8)和在泄漏孔的最深处与其相连的径向孔(9)，上述的泄漏孔(8)具有相当大的直径(7.5mm)。图1清楚地显示出这里仅设有四个具有相当大直径的径向孔(9)。
径向孔(9)的直径大于位于槽(10)内的O型环(11)的直径。O型环(11)被安置在内孔(6)上端(12)处的槽(10)内。这里，O型环可由普通的橡胶组成，O型环在压力作用下变形，由此获得最佳的密封。
控制活塞(4)的头部伸入阀盘(14)内或伸入安设在阀盘(14)下侧的凹口内，其中，该阀盘用于支撑阀弹簧(15)。阀弹簧(15)支撑在弹簧室(16)相对于调整螺丝(17)的反面，这样，可以通过调整节调整螺丝(17)来设定相应的预应力。在控制活塞(4)打开时流入弹簧室(16)内的压力液体经调整螺丝的孔(8)流出(流入大气)。
与控制活塞(4)安置在上部(3)内相类似，阀活塞(20)安置在下部(21)或阀体(21)内。阀体(21)具有相当大的孔(22)，在孔(22)内可移动地安装有阀活塞(20)。阀活塞(20)从底面经一螺纹件(23)导入，其中，为大孔(22)或相应的阀体孔配备了带径向(25)(26)的泄漏孔(24)。在所示的实施例中，泄漏孔(24)的直径为25mm，因此，当活塞(20)开启时，大量的压力液体能够流出。
在所示的实施例中，泄漏孔(24)在其上部具有所有的径向孔(25，26)。在径向孔(25，26)的上方安置了起密封作用的密封环(27)，该密封环由四氟乙烯塑料组成，并被安装成能起到必要的密封效果。图1清楚地表明，密封环(27)为矩形或具有正方形横截面，并可通过旋入螺纹件(23)压紧，从而使其密封地紧贴阀活塞(20)的外壁(36)。由此使其外壁(36)旁的压力液体不能进入横孔(28)内。
在横向孔内(28)的另一侧安置了另一由四氟乙烯塑料组成的密封环(29)，因此，经通孔(31)流入补偿室(30)的压力液体不能沿横向孔(28)的方向在外壁(36)旁流过。
补偿室(30)具有一个比大孔(22)更大的直径。它就构成上部(3)的下端，上部(3)被旋入下部(21)而构成补偿室(30)。相应的密封环起着必要的密封。
调整弹簧(33)一端紧靠控制活塞一侧(32)，另一端紧靠阀活塞(20)，它使阀活塞(20)在相应超载时在预定的时刻才打开。阀活塞(20)首先由调整弹簧(33)保持在图1所示的位置，这样，压力液体只能经通孔(31)流入补偿室(30)。只有当相应的压力被超过时，阀活塞(20)才被打开，压力液体就能够经大孔(22)，大容量泄漏孔(24)和径向孔(25，26)，最终经横向孔(28)流入大气。
为了减少限压限阀(1)的结构长度，在阀活塞(20)内设置了一个容纳调整弹簧(33)的泄漏孔(34)。泄漏孔(34)平面地位于活塞底(37)上，而对面的活塞底(38)在泄漏孔(24)范围内构成锥形形状，其中，顶尖(39)就穿过通孔(31)。
上部(3)和下部(21)相互旋紧。为此，它们具有相符的内螺纹(43)和外螺纹(44)。整个限压阀(1)同样旋入使用高压的装置内，例如支柱内，为此，在限压阀(1)的下部具有一个形成外螺纹的螺纹(41)。密封环(42)承担该系统相应的向外密封。
在图1中没有表示出使弹簧室(16)保持清洁的装置。这一相应的部分只是在调整螺栓(17)或调整螺栓孔(18)的区域表示。这一部分与现有技术相同。
图2表示处于打开状态的限压阀(1)。阀活塞(20)已越过密封环(27)，压力液体可经横向孔(28)流出。同时，压力液体也经通孔(31)流入补偿室(30)，从那儿经控制活塞(4)的泄漏孔(8)流入弹簧室(16)，并从那儿经调整螺栓孔(18)流入大气。
如果补偿室(30)内的压力下降，则控制活塞(4)关闭，同时阀活塞(20)返回图1所示的位置，从而使阀再次关闭。
所有已列举的特征以及只取自附图的特征，和这些特征的组合均被看作本发明的内容。
权利要求
1.防止液压系统，尤其是地下作业的液压工作面支护防止地压冲击或类似的超载的限压阀，具有克服阀弹簧而可在阀体的一个内孔内移动的控制活塞，该控制活塞封闭为弹簧室配置的调整螺栓孔，该控制活塞与一个带有泄漏孔和径向孔的阀活塞协调工作，该阀活塞可在一个扩大的、转入一个补偿室的大孔内移动并由密封环密封地引导，该阀活塞在压力冲击时越过密封环使得用作排放孔的横向孔与大孔相连，其特征在于，控制活塞(4)和阀活塞(20)为分开的元件，阀活塞克服一个支撑在控制活塞面(32)上的调整弹簧(33)而移动，并且具有一个通孔(31)，该通孔(31)具有比控制活塞(4)的泄漏孔(8)小的直径，至少为阀活塞配置的密封环(27，29)是矩形形状且具有高的硬度和预应力安装的塑料环(Teflon-TFM1600)。
2.按照权利要求1的限压阀，其特征在于，补偿室(30)形成在横向孔(28)和容纳控制活塞(4)的阀体上部(3)之间的大孔(22)的拓宽部。
3.按照权利要求1的限压阀，其特征在于，阀活塞(20)两侧配备有泄漏孔(24，34)，其中，为补偿室(30)配置的泄漏孔(34)容纳调整弹簧(33)。
4.按照权利要求3的限压阀，其特征在于，带调整弹簧(33)的泄漏孔(34)具有与阀活塞(20)的外壁(36)成直角的底面(37)。
5.按照权利要求1的限压阀，其特征在于，带有径向孔(25，26)的泄漏孔(24)具有锥形的面(38)，在该面的顶部(39)设置有通孔(31)。
6.按照权利要求1的限压阀，其特征在于，控制活塞(4)被安置在一个具有内孔(6)的螺纹件(3)内，该螺纹件可以从补偿室(30)旋入阀体(2)内。
7.按照权利要求6的限压阀，其特征在于，内孔(6)在朝向补偿室(30)一侧具有一个内六角孔(7)。
8.按照权利要求6和7的限压阀，其特征在于，内孔(6)在内六角孔(7)之后容纳控制活塞(4)，并在内孔(6)的上端(41)具有一个用于由O型环(11)形成的密封环的槽(10)。
9.按照权利要求8的限压阀，其特征在于，控制活塞(4)配有四个径向孔(9)，其直径大于O型环(11)的厚度。
10.按照权利要求1的限压阀，其特征在于，通孔(31)的直径为2.5至7.5，最好为5毫米，控制活塞(4)的泄漏孔(8)的直径为7至8，最好为7.5毫米。
全文摘要
流量大约为8000升/分钟的限压阀具有一个由控制活塞和阀活塞以及配置的弹簧所组成的阀套。该阀套克服有关的弹簧可移动地被安置在下阀套内，其中，控制活塞和阀活塞为分开的元件。阀活塞被安装成克服支撑在控制活塞侧的调整弹簧而移动，且具有一个直径比控制活塞的泄漏孔小的通孔。阀的这一特殊结构保证了限压阀在所述高流量的情况下稳定地开启和再次关闭，其中，由四氟乙烯塑料制成的有关密封环被安装在阀活塞的区域内。
文档编号F16K17/04GK1092141SQ94100568
公开日1994年9月14日 申请日期1994年1月24日 优先权日1993年1月27日
发明者R·福斯, W·福斯 申请人:理查德福斯古鲁宾劳斯包股份有限公司