负载保持阀、负载保持阀组及用于组装负载保持阀的方法

技术领域

本发明涉及一种负载保持阀，特别是涉及一种负载保持阀芯。本发明还涉及一种负载保持阀组以及一种用于组装根据本发明的负载保持阀的方法。

背景技术

现有技术中，负载保持阀和负载保持阀芯已广为人知。它们在液压系统中用于防止例如叉车或升降台失控地下降。为此，这种负载保持阀具有阀座和阀锥，该阀锥无漏油地抵靠在阀座上。阀锥受到的预应力大于最大可能的负载压力。为此，特别是采用可调节的弹簧系统。多数情况下，设置液压式节流点或挡流点，该点取决于开启行程，以便在负载下实现可控地下降。该下降通过负载保持阀的阀锥进行先导来实现，例如通过对控制端口施加液压先导压力来实现。如果负载压力和先导压力的总和超过预应力，则负载保持阀开启。这时，预期的下降速度受先导压力的影响。另外，这种阀常规上具有止回阀，该止回阀绕过阀座，以便也能在负载下抬升。这类负载保持阀例如参阅专利文献EP 0 902 194 A1和EP 1063 431 A1。

这些负载保持阀的问题在于，必须根据应用情况映射不同的流量或体积流以及不同的先导行为。负载保持阀的先导行为也可能在某种程度上受到采用各种弹簧系统的影响。但这仅在一定范围内可行，因此总体上负载保持阀的变型数目骤增，才能映射出各种流量特性曲线和先导行为。此外，公知负载保持阀的组装繁复。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种负载保持阀，其易于组装，并且还允许灵活地适配流量特性曲线和先导行为。

本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求1所述的负载保持阀。有利的改进方案参阅从属权利要求。

根据本发明提供一种负载保持阀，其具有阀座套筒、弹簧罩、连接至先导活塞的阀锥以及止回阀。特定而言，根据本发明的负载保持阀是负载保持阀芯，该负载保持阀芯能旋入阀块等或能固定至阀块等。阀座套筒以能置换的方式固定至弹簧罩，并具有阀座和导引圈。阀锥以能置换的方式且能轴向移动的方式容纳在阀座套筒中，具体方式是，阀锥的第一导引段在导引圈上导引。阀座与阀锥的密封面相互作用，以便选择性释放从第一通道到第二通道的第一流动路径。阀锥能轴向移位，以相对于容纳在弹簧罩中的弹簧系统进行先导。当密封面抵靠阀座时，阀座和密封面形成限定阀锥的先导行为的作用面。阀锥具有至少一个控制通道，该控制通道确定流量特性曲线，并在阀锥自阀座抬升时作为第一流动路径的一部分。止回阀绕过阀座，并释放从第二通道到第一通道的第二流动路径。

根据本发明的负载保持阀的多件式构型由弹簧罩、阀座套筒和阀锥组成，从而提供一种易于组装的阀。此外，根据对负载保持阀的要求，在组装期间也可使用不同的单个部件，这会影响先导行为和流量特性曲线。例如，可以使用例如在弹簧系统的弹簧常数方面不同的预组弹簧罩。

有利的是，为了更改先导行为，能选择性将在作用面方面不同的多个阀座套筒之一固定至弹簧罩。根据所用的阀座套筒，更改负载压力可作用的作用面的大小，进而更改负载保持阀的先导行为。在作用面更大的情况下，如果参数保持不变，则先导活塞上更低的负载压力或更低的先导压力便足以使阀发生先导。相应地，在作用面更小的情况下，需要更高的负载压力或更高的先导压力。这样，根据应用情况，可以针对先导行为选择适当的阀座套筒。另外，多个阀座套筒构造成使其可以与相同的弹簧罩和相同的阀锥配合使用。

这里有益的是，多个阀座套筒在阀座的径向和/或轴向布置和/或调节边棱的轴向布置方面不同。这样就无需进一步适配其他构件。这里尤其有利的是，布置在阀锥上的密封面构造成使其独立于阀座的径向和/或轴向布置而无漏油地密封第一流动路径。通过更改调节边棱的轴向布置，还能影响流量特性曲线。

第一流动路径有益地呈隙状与阀座套筒的调节边棱相互作用。这可确保在负载保持阀的先导中，在负载下达到预期的下降速度和预期的下降行为。

还有利的是，第一流动路径至少部分地由至少一个凹口形成，该凹口形成在阀锥的外周上并沿轴向方向延伸且至少部分地沿径向延伸。这样在负载保持阀的先导中实现沿着第一流动路径的预期流量或预期体积流。

在此情形下，尤其有利的是，为了更改流量特性曲线，能选择性将仅在第一流动路径和/或第一导引段的形状和尺寸方面不同的多个阀锥之一嵌入阀座套筒。这样就能通过选择适当的阀锥来达成预期的流量特性曲线。不言而喻，多个阀锥构造成使其可以与相同的阀座套筒和相同的弹簧罩配合使用。

多个阀锥有益地在凹口在径向方向上和/或阀锥的周向方向上的延伸方面不同。也有益的是，多个阀锥在第一导引段的轴向延伸方面不同。因此，通过适配或选择适当的阀锥，可以有针对性地设定预期的流量特性曲线。

有利的是，负载保持阀具有用于对先导活塞施加压力的先导端口，其中，先导活塞与阀锥呈单件式构造。施加于先导端口的先导压力不会影响内置部分或连接部分，诸如柱塞或螺纹。这会延长负载保持阀的使用寿命，并且还能防止该区域中不必要的漏油流体。

弹簧罩有益地在其面对阀座套筒的末端处具有至少一个径向向内的凸鼻。这里有利的是，阀座套筒具有至少部分地环绕且沿径向方向向外延伸的凸肩，其中，紧固件在轴向方向上以能脱离的方式布置在凸鼻与凸肩之间，以便将阀座套筒固定至弹簧罩。这样实现快速又简便地将阀座套筒组装至弹簧罩以及从弹簧罩上拆装。

有利的是，紧固件是紧固环，并且弹簧罩具有至少一个径向穿孔，用于使紧固环弹性变形。通过将工具引入径向穿孔中，可以使紧固环弹性变形，以便可以快速又简便地使阀座套筒与弹簧罩分离。

阀锥有益地具有至少一个第二导引段，并且阀座套筒有益地具有至少一个导引面，沿着该导引面导引第二导引段。这里尤其有利的是，第一导引段与第二导引段之间存在轴向距离，例如具体方式是，从轴向方向上来看，第一导引段毗邻密封面，而第二导引段布置在阀锥远离于此的轴向末端处。总体而言，这样就使阀锥在阀座套筒中得到良好的导引，从而减轻阀滞。

另外，本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求13所述的负载保持阀组。根据本发明的负载保持阀组具有前述根据本发明的负载保持阀以及至少一个另外的阀座套筒和至少一个另外的阀锥。

另外，本发明用以达成上述目的的解决方案为根据权利要求14所述的用于组装前述根据本发明的负载保持阀的方法。该方法包括以下步骤：提供弹簧罩；基于预期的先导行为来选择阀座套筒；基于预期的流量特性曲线来选择阀锥将阀锥嵌入阀座套筒；以及将阀座套筒固定至弹簧罩。

这里有利的是，在将阀锥嵌入阀座套筒之前，将止回阀内置在阀锥中。这样，阀锥与止回阀能够作为一个单元快速又简便地内置在阀座套筒中。

附图说明

下面结合附图中所示的实施例对本发明予以详述。图中：

图1示意性示出根据本发明设计为负载保持阀芯的负载保持阀的侧视图；

图2示意性示出图1所示的负载保持阀芯的透视分解图；

图3示意性示出沿图1所示的线C-C的截面图；

图4示意性示出图3所示旋转45°的截面图；

图5示意性示出根据本发明的阀座套筒与内置阀锥的侧视图；

图6a示意性示出根据本发明的第一阀锥的透视图；

图6b示意性示出图6a所示的阀锥的两个侧视图；

图6c示意性示出沿图6b所示的线E-E和F-F的截面图；

图7a示意性示出根据本发明的第二阀锥的透视图；

图7b示意性示出图7a所示的阀锥的两个侧视图；

图7c示意性示出沿图7b所示的线G-G和H-H的截面图；

图8a示意性示出三个不同的阀座套筒和第一阀锥沿图5所示的线D-D截取的截面图；以及

图8b示意性示出三个不同的阀座套筒和第二阀锥沿图5所示的线D-D截取的截面图。

具体实施方式

图1至图4示出根据本发明设计为负载保持阀芯的负载保持阀1。这样的负载保持阀芯1例如用于控制液压缸或另一液压消耗器承受的负载，在负载下根据预定的流量特性曲线(通过流量或体积流在负载保持阀1上的压差)借先导压力和预定的先导行为而以先导方式下降，在非致动状态下无漏油地保持负载。

为此，负载保持阀芯1具有阀座套筒2a、2b、2c、弹簧罩3和阀锥4a、4b。阀锥4a、4b以能轴向移位的方式容纳在阀座套筒2a、2b、2c中，并与先导活塞5一体成型。阀座套筒2a、2b、2c具有阀座7a、7b、7c，该阀座7a、7b、7c与阀锥4a、4b的密封面10相互作用，以当密封面10抵靠阀座7a、7b、7c时，无漏油地关闭通道A到通道S的第一流动路径。通道A例如连接至液压缸(未示出)的腔室，该液压缸能抵抗负载而伸缩。通道S例如连接至压力源、滑阀或换向阀。

阀座套筒2a、2b、2c具有连接至通道A的第一开口23。另外，阀座套筒2a、2b、2c具有第二开口24，该第二开口24经由弹簧罩3的相应第三开口25连接至通道S。

密封面10和阀座7a、7b、7c界定作用面12a、12b、12c，施加于通道A的负载压力作用于该作用面。为了释放第一流动路径并降低负载，在负载保持阀芯1的先导端口B处施加先导压力。该先导压力向弹簧罩3的方向轴向作用于先导活塞5，并抵抗布置在弹簧罩3中的弹簧系统11。如图3和图4所示，可以通过作用于第一弹簧挡板22的预应力调整机构21来调整弹簧系统11的预应力。另外，弹簧系统11经由第二弹簧挡板27作用于阀锥4a、4b。一旦作用面12、12b，12c上的负载压力以及其他先导压力超过弹簧系统11的弹力，负载保持阀1就会打开，并且液压油可以通过第一流动路径从通道A流向通道S，从而降低了负载。

为了将通道S连接至通道A，并例如为了使液压缸(未示出)在负载下移行，阀锥4a、4b的内部采用部分空心的设计，并在其中设置有止回阀6。如图所示，该止回阀6是球阀。止回阀6绕过阀座6，并在开启状态下以较小的节流阻力释放从通道S到通道A的第二流动路径。

阀座套筒2a、2b、2c具有导引圈8a、8b、8c以及与阀座7a、7b、7c轴向分离的调节边棱13。从弹簧罩3的轴向方向来看，导引圈8a、8b、8c布置在阀座7a、7b、7c和调节边棱13之后。阀锥4a、4b具有轴向界定的第一导引段9a、9b，其中，导引圈8a、8b、8c与第一导引段9a、9b之间例如构造有滑动配件。另外，阀锥4a、4b具有轴向界定的第二导引段19，该第二导引段19同样例如经由滑动配件在阀座套筒2a、2b、2c的导引面20上导引。第二导引段19布置在阀锥4a、4b背向弹簧罩3的轴向末端处，并在轴向方向上邻接先导活塞5。如图6a至图6c和图7a至图7c所示，第二导引段19上构造有凹槽，其中容纳有密封组件26。

如图6a至图7c所示，阀锥4a、4b具有两个直径上相反的呈径向孔形式的控制口28，该控制口28也用作止回阀6的阀球的组装口且作为控制通道的一部分。形成在阀锥4a、4b的外周上的凹口14a、14b自每个控制口28沿轴向方向朝密封面10的方向延伸且同样作为控制通道的一部分。根据预期的流量特性曲线，负载保持阀芯1中可以采用图6a至图6c中具体示出的第一阀锥4a或者图7a至图7c具体示出的第二阀锥4b。下面描述第一阀锥4a与第二阀锥4b之间的区别。

第一阀锥4a与第二阀锥4b在凹口14a的形状和径向伸展以及第一导引段9a的轴向伸展长度方面不同。尤其如图6c右图所示的截面图F-F可以看出，凹口14a在轴向上完全贯穿阀锥4a延伸到容纳止回阀6的阀球的中空内腔。还可看出，导引段9a仅在轴向方向上延伸到凹口14a的轴向末端。

与之相比，关于第二阀锥4b，尤其如图7c所示，凹口14b轴向延伸远达第一阀锥4a的凹口14a，但径向上未穿透阀锥4b。另外，如图7b的右图可以清楚地看出，第二阀锥4b的第一导引段9b在轴向方向上延伸超出控制口28。

因此，当密封面10从阀座上抬升时，沿着第一流动路径流过控制通道且在阀座套筒2a、2b、2c的导引圈8a、8b、8c之间流动的液压流体量可能不同。当阀锥4a、4b进行先导时，控制通道呈隙状越过阀座套筒2a、2b、2c的调节边棱13，其中，控制通道越过调节边棱13的横截面渐增，这样能够精确地控制流量，从而确定进行先导的负载保持阀芯1的流量特性曲线。第一阀锥4a的初始横截面业已明显大于第二阀锥4b的初始横截面。第一阀锥4a越过调节边棱13时的横截面增大也明显大于第二阀锥4b越过调节边棱13时的横截面增大。就此而言，应当指出，图6a至图6c所示的阀锥4a、4b的实施方案为示例性方案。不言而喻，根据预期的流量特性曲线，可以设想其他实施方案，例如第一导引段，其轴向延伸介于第一阀锥体4a的第一导引段9a与第二阀锥体4b的第一导引段9b之间。例如也可设想，凹口的径向延伸超出第二阀锥4b的凹口14b的径向延伸，但不像第一阀锥4a的凹口14a那样完全穿透阀锥。

为了影响负载保持阀芯1的先导行为，一方面，可以调适弹簧系统11的弹簧常数。另一方面，根据预期的先导行为，负载保持阀芯1可以构建有不同的阀座套筒。下面参照图8a和图8b描述根据本发明的阀座套筒2a、2b、2c的三种变型方案，它们在阀座7a、7b、7c和调节边棱13的位置方面不同。另外，阀座套筒2a、2b、2c的三种变型方案在图8a中具有第一阀锥4a，而在图8b中具有第二阀锥4b。为了更清楚地显示，省略诸如止回阀6和密封组件26的各种部件。

在图8a和图8b左图所示的阀座套筒2a中，由阀座7a和密封面10形成的作用面12a最大，从而在其他参数相同的情况下，负载保持阀芯1进行先导所需的负载压力总体上最低。调节边棱13在轴向方向上与阀座7a间隔，并布置在导引圈8a朝向弹簧罩3的轴向末端处。

在图8a和图8b右图所示的阀座套筒2c中，由阀座7c和密封面10形成的作用面12c最小，从而在其他参数相同的情况下，负载保持阀芯进行先导所需的负载压力总体上最高。这里，先导行为就主要由凹口14a、14b中朝向轴向方向的表面决定。这里，调节边棱13在轴向方向上邻接阀座7c，并且还形成导引圈8c的轴向接口。

图8a和图8b中图的阀座套筒2b示出一种变型方案，其中的调节边棱13和导引圈8b如图8a和图8b右图的变型方案那样构造。这里，阀座7b的设计区别在于，当密封面10抵靠该阀座时，限定出略小的作用面12a。因此，本图需要在不更改参数的情况下比左图所示的阀座套筒2a更高的负载压力而比右图所示的阀座套筒2c更低的负载压力。

这样，阀座套筒2a、2b、2c就在阀座7a、7b、7c的径向和轴向布置以及调节边棱13的轴向布置方面不同。适当地选择阀座套筒2a、2b、2c既影响负载保持阀芯1的先导行为，又因调节边棱13的布置而影响流量特性曲线。

不言而喻，图8a和图8b所示的阀座套筒2a、2b、2c仅代表可能设想的变型方案的示例性选择。可以设想阀座和调节边棱的更多布置，这取决于预期何种先导行为和何种流量特性曲线。

为了组装根据本发明的负载保持阀芯1，尤其如图4所示，弹簧罩3在其面对阀座套筒2a、2b、2c的轴向末端处具有至少一个径向向内延伸且部分环绕的凸鼻15。如图2所示，在本实施例中，总共设置四个凸鼻15，它们通过径向穿孔18而彼此分开。阀座套筒2a、2b、2c具有在径向方向上向外延伸的凸肩16，该凸肩16构造成使得阀座套筒2a、2b、2c能够以凸肩16行经凸鼻15。凸肩16下方布置有构造为紧固环17的可弹性变形的紧固件。在未变形的状态下，紧固环17不会在轴向方向上越过凸肩16，并且不会越过凸鼻15。

在将阀座套筒2a、2b、2c固定至弹簧罩3之前，将其中布置有止回阀6的阀锥4a、4b布置在阀座套筒2a、2b、2c中。紧固环17发生弹性变形并经过凸肩16。为此，紧固环17通过弹性变形经由紧固环17中的开口侧向附接至凸肩16下方。随后，将阀座套筒2a、2b、2c导入弹簧罩3，其中，凸鼻15又使紧固环17发生弹性变形，直到其行经凸鼻15并再回复到其原始形状。然后，可以将适当的工具导过穿孔18，并以使其稳固卡扣的方式作用于紧固环17。然后，将紧固环17布置在凸鼻15与凸肩16之间，以便将阀座套筒2a、2b、2c固定至弹簧罩3。

为了拆装阀座套筒2a、2b、2c，将适当的工具导过穿孔18，由此使紧固环17发生弹性变形，使得凸鼻15可以行经紧固环17。因此，阀座套筒2a、2b、2c以能脱离的方式固定至弹簧罩。

1 负载保持阀/负载保持阀芯

2a、2b、2c 阀座套筒

3 弹簧罩

4a、4b 阀锥

5 先导活塞

6 止回阀

7a、7b 阀座

8a、8b、8c 导引圈

9a、9b 第一导引段

10 密封面

11 弹簧系统

12a、12b、12c 作用面

13 调节边棱

14a、14b 凹口

15 凸鼻

16 凸肩

17 紧固件/紧固环

18 径向穿孔

19 第二导引段

20 导引面

21 预应力调整机构

22 第一弹簧挡板

23 第一开口

24 第二开口

25 第三开口

26 密封组件

27 第二弹簧挡板

28 控制口

A 第一通道

B 先导端口

S 第二通道