一种采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀

摘要

本发明涉及一种采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀，安全阀常态关闭时：来自液压系统的液压油经主进油通道、通道进入阀芯下腔，下腔内向上的油压力和非线性弹簧向下的推力使阀芯处于静止的平衡状态，此时主阀口不开启，主进油通道和主出油通道不连通；安全阀开启时：液压支架受到冲击载荷，液压系统压力升高，主进油通道供给油压上升，下腔内油压上升，阀芯向上移动，非线性调节弹簧进一步压缩时刚度逐渐减小，弹力保持恒定或接近恒定，阀芯上向上的合力增大，增大阀芯向上运动的加速度和速度，缩短安全阀开启时间。

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全阀，具体来说，是一种采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀，属于安全阀技术领域。

背景技术

自动化采煤综采面广泛使用的液压支架，在上覆围岩老顶周期性断裂时，受到强烈的冲击。根据矿区地质条件，每8-40米老顶断裂一次，液压支架承受一次强烈冲击。如果冲击载荷过大将导致支护失效，严重时危及工作面的设备和人员安全。为了提高液压支架的适应性和可靠性，保护液压支架中的立柱(液压缸)，降低冲击载荷下立柱内的压力峰值，需要采用安全阀对立柱(液压缸)进行及时、有效卸荷。解决这一技术问题的难点在于，类似上述大型设备中的液压缸工作压力高，流量大，强冲击载荷持续时间短，现有控制阀或控制技术的响应时间长、控制精度较低，难以满足快速卸荷及压力精度要求。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是：现有控制阀或控制技术的响应时间长、控制精度较低，难以满足快速卸荷及压力精度要求。

本发明采取以下技术方案：

一种采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀，包括阀芯1、阀体2、非线性调压弹簧3，调节螺母4；阀芯和阀体围成上腔5和下腔6、阀体上设置的进油通道7、与液压系统联通的主进油通道8、主出油通道9、阀芯和主出油通道间形成主阀口10；所述调节螺母4设置在阀体2的顶部，非线性调压弹簧3上下两端分别与调节螺母4和阀芯1紧密贴合；安全阀常态关闭时：来自液压系统的液压油经主进油通道8、通道7进入阀芯下腔6，下腔6内向上的油压力和非线性弹簧3向下的推力使阀芯1处于静止的平衡状态，此时主阀口10不开启，主进油通道8和主出油通道9不连通；安全阀开启时：液压支架受到冲击载荷，液压系统压力升高，主进油通道8供给油压上升，下腔6内油压上升，阀芯1向上移动，非线性调节弹簧3进一步压缩时刚度逐渐减小，弹力保持恒定或接近恒定，阀芯1上向上的合力增大，增大阀芯向上运动的加速度和速度，缩短安全阀开启时间。

本技术方案采用非线性调节弹簧，并且非线性调节弹簧的刚度随压缩量增加而减小，确保弹力维持基本恒定，这样可以确保安全阀启动进行泄压后，液压系统能够得到准确的泄压后的压力，使得压力调节更加精确。

进一步的，所述阀芯1的截面呈工字型，主进油通道8与阀芯1中部位置对应。

进一步的，所述快速响应安全阀单独使用，或作为两级安全阀的先导阀使用。

进一步的，所述快速响应安全阀用于冲击卸荷的安全阀。

进一步的，所述非线性调压弹簧3由上下正反叠加的若干个空心盘状单元构成，各个空心盘状单元中心具有导向柱；所述空心盘状单元为弹性材料制作而成。

本发明的有益效果在于：

1)采用刚度随压缩量增加而减小的非线性调节弹簧，解决了强冲击载荷下安全阀响应慢，现有控制阀或控制技术的响应时间难以满足使用需求，这一本领域长期存在的技术难题。同时确保安全阀启动进行泄压后，液压系统能够得到准确的泄压后的压力，使得压力调节更加精确。

2)结构简单，实施方便，成本低廉，小投入，大回报。

3)采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀可作为独立的部件使用在具有强冲击环境下的其他装备，也可用在两级安全阀或溢流阀中作为主阀或先导阀使用，具有广泛推广应用的市场前景。

附图说明

图1是本发明采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀的结构示意图。

图2是本发明采用的一种非线性调节弹簧的剖面图。

图3是本发明采用的一种非线性调节弹簧的俯视图。

图4是本发明采用的一种非线性调节弹簧的弹力与变形量对应的示意图。其中抗冲区间的弹力随变形量变化基本保持恒定。

图中，1.阀芯，2.阀体，3.非线性调压弹簧，4.调节螺母，5.上腔，6.下腔，7.通道，8.主进油通道，9.主出油通道，10.主阀口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种采用非线性调节弹簧的快速响应安全阀，包括阀芯1，阀体2，非线性调压弹簧3，调节螺母4，上腔5，下腔6，通道7，主进油通道8，主出油通道9，主阀口10。

来自液压系统的液压油经主进油通道8、通道7进入下腔6。作用在阀芯1上的力有向上的液压力、向下的弹簧力、阀芯1移动时的液动力、摩擦力等。当作用在阀芯1上的合力向下时，主阀口10不开启，主进油通道8和主出油通道10不沟通，安全阀关闭。当作用在阀芯1上的合力向上时，阀芯1向上移动，主阀口10开启，主进油通道8和主出油通道9连通，安全阀开启。

由于采用了非线性调节弹簧3，精确设计弹簧3的参数，使其刚度随压缩量增加而降低，阀口开启后，随着阀芯向上移动，阀芯1上向上的合力增大，增大了阀芯向上运动的加速度和速度，从而提高了主进油通道8与主出油通道9的连通速度，缩短安全阀开启时间；同时由于弹簧刚度随压缩量增加而降低，可保证作用在阀芯上的弹簧力随阀口开度增加而基本恒定，从而使泄压后的调压精度更容易调节。

以上是本发明实施方式的举例说明，本实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于上述的实施例。