单向阀及液压系统

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种单向阀及液压系统。

背景技术

液压系统包括液压传动系统和液压控制系统。液压系统主要指液压传动系统。液压传动系统包括信号控制部分和液压动力部分，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的阀组件动作。目前由于石化和化工行业装置规模的提高，对于液压系统输送的流量也提出了更高的要求。目前常规的单向阀输送的流量较小，无法满足大流量需求，因此使用受限。

发明内容

本申请提供一种可提升输送流量的单向阀及液压系统。

本申请实施例提供一种单向阀，包括：

阀体，包括进油端、出油端、中央通道以及贯通进油端和出油端的多个外围通道，所述多个外围通道环绕所述中央通道分布，所述外围通道包括形成于所述进油端的外围进油口和形成于所述出油端的外围出油口，所述中央通道包括与所述多个外围通道一一对应连通的多个中央进油口和贯通至所述出油端的中央出油口，所述外围通道与所述中央进油口相连通的位置位于所述外围进油口与所述外围出油口之间，所述多个中央进油口沿所述中央通道的延伸方向延伸，且沿所述中央通道的周向排布；及

多个阀球，一一对应地组装于各个所述外围通道内，所述阀球的直径大于所述外围进油口的直径，所述多个阀球在所述外围进油口处的油压大于或等于阈值时被顶起，向靠近所述外围出油口的一侧运动，使所述单向阀处于开启状态，所述多个阀球在所述外围进油口处的油压小于所述阈值时受重力作用复位，密封所述外围进油口，使所述单向阀处于关闭状态。

可选的，所述阀球具有密封所述外围进油口的第一止点位置和被顶起时的第二止点位置，所述第一止点位置与所述第二止点位置的距离的范围值设为所述阀球的半径的1/4-1/2。

可选的，单个所述外围进油口的流通面积大于单个所述外围出油口的流通面积，所述中央出油口的流通面积大于单个所述外围进油口的流通面积。

可选的，单个所述中央进油口的流通面积与单个所述外围进油口的流通面积的比值的范围值为1/3-1/2。

可选的，单个所述外围出油口的流通面积与单个所述中央出油口的流通面积的比值的范围值为1/3-1/2。

可选的，所述单向阀还包括组装于所述外围通道内的磁铁组件，所述磁铁组件比所述阀球更靠近所述出油端，所述磁铁组件包括沿所述阀球的运动方向间隔排布的第一磁铁和第二磁铁，所述第一磁铁相对于所述阀体固定设置，所述第二磁铁沿所述阀球的运动方向相对于所述阀体活动设置，所述第一磁铁比所述第二磁铁更靠近所述出油端，所述第一磁铁与所述第二磁铁相斥；

在所述开启状态下，所述阀球与所述第二磁铁接触，且所述第一磁铁与所述第二磁铁相隔第一距离，在所述关闭状态下，所述第二磁铁在斥力作用下与所述第一磁铁相隔第二距离，所述第一距离小于所述第二距离。

可选的，所述阀体还包括组装于所述外围通道内的保护套，所述第一磁铁与所述保护套固定连接，所述第二磁铁与所述保护套活动连接。

可选的，所述第一磁铁和所述第二磁铁均为环形磁铁，所述外围通道包括直径不等的阶梯通道，所述第一磁铁组装于所述阶梯通道的阶梯面，所述第一磁铁的内径和/或所述第二磁铁的内径与所述阶梯通道的小端的内径相等。

可选的，所述阀体包括上阀体、下阀体和夹持于所述上阀体与所述下阀体之间的阀座，所述进油端包括所述下阀体和所述阀座，所述下阀体呈中空状结构，所述阀座形成有所述外围进油口，所述外围进油口与所述下阀体的中空处连通，所述出油端包括所述上阀体，所述上阀体形成有贯通式的所述外围通道和所述中央通道。

可选的，所述阀座在所述外围进油口处与所述阀球接触的部位设有倒角，所述单向阀还包括组装于所述倒角的环形密封件，在所述关闭状态下，所述阀球与所述环形密封件密封接合。

本申请还提供一种液压系统，包括：

往复泵；及

上述权利要求中任一项所述的单向阀，所述往复泵与所述单向阀的所述进油端连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，单向阀的阀体设有中央通道以及贯通进油端和出油端的多个外围通道，多个外围通道环绕中央通道分布，中央通道包括与多个外围通道一一对应连通的多个中央进油口和贯通至出油端的中央出油口，单向阀的多个阀球一一对应地组装于各个外围通道内，多个阀球在外围进油口处的油压大于或等于阈值时被顶起，向靠近外围出油口的一侧运动，使单向阀处于开启状态，多个阀球在外围进油口处的油压小于阈值时受重力作用复位，密封外围进油口，使单向阀处于关闭状态，如此设置，在单向阀处于开启状态时，油液可通过多个外围进油口进入外围通道，并通过多个中央进油口进入中央通道，如此使得中央通道与多个外围通道并行输送，可提升单向阀的输送流量，可满足大流量需求，增大应用场景。

附图说明

图1所示为本申请的单向阀的一个实施例的主视结构示意图；

图2所示为图1所示的单向阀的俯视结构示意图；

图3所示为图1所示的单向阀的底视结构示意图；

图4所示为图1所示的单向阀的关闭状态的剖视结构示意图；

图5所示为图1所示的单向阀的开启状态的俯视结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“多个”包括两个，相当于至少两个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

本申请提供一种单向阀及液压系统。下面结合附图，对本申请的单向阀及液压系统进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。

参见图1至图5所示，本申请实施例提供一种单向阀10，包括阀体100和多个阀球200。在本实施例中，阀体100可以是柱体结构，作为载体，用于组装多个阀球200。

具体地，阀体100包括进油端101、出油端102、中央通道103以及贯通进油端101和出油端102的多个外围通道104。在实际应用场景中，进油端101位于阀体100的底部，出油端102位于阀体100的顶部(如图4或5所示)。多个外围通道104环绕中央通道103分布(如图2所示)，在本实施例中，中央通道103位于阀体100的中央区域，中央通道103的中轴线与阀体100的中轴线平行或重合，多个外围通道104可以均匀地分布于中央通道103的周向，但不局限于此。外围通道104包括形成于进油端101的外围进油口105和形成于出油端102的外围出油口106，其中，外围进油口105位于阀体100的底部(如图4或图5所示)供油液进入单向阀10，外围出油口106位于阀体100的顶部(如图4或图5所示)，供油液从单向阀10排出。中央通道103包括与多个外围通道104一一对应连通的多个中央进油口107和贯通至出油端102的中央出油口108，外围通道104与中央进油口107相连通的位置位于外围进油口105与外围出油口106之间，使得中央进油口107可以随着外围进油口105的关闭而关闭，以及随着外围进油口105的打开而打开。在一些实施例中，多个中央进油口107沿中央通道103的延伸方向延伸，且沿中央通道103的周向排布。在本实施例中，多个中央进油口107均匀分布于中央通道103的周向，中央进油口107的开口沿中央通道103的轴向方向开设(如图4或图5所示)，且分布于外围进油口105与外围出油口106之间，中央通道103的多个中央进油口107与多个外围进油口105一一对应连通，如此保证与各外围通道104连通顺畅。在本实施例中，外围通道104可以设置两个或两个以上。在一些实施例中，外围通道104设置奇数个，例如3个或5个或7个等。在本实施例中，外围通道104设置3个(如图2所示)。相应地，中央进油口107的数量与外围通道104的数量对应设置，在本实施例中，中央进油口107的数量设置3个。通过设置多个外围通道104与多个中央进油口107，使阀体100的利用面积率更大，从而使得单向阀10的出油端102输送的流量更大。

进一步地，多个阀球200一一对应地组装于各个外围通道104内，在本实施例中，多个阀球200设于靠近外围进油口105的一端，将阀球200的直径设置为大于外围进油口105的直径，如此可以挡住外围进油口105。单向阀10具有开启状态和关闭状态。具体地，多个阀球200在外围进油口105处的油压大于或等于阈值时被顶起，向靠近外围出油口106的一侧运动，使单向阀10处于开启状态。多个阀球200在外围进油口105处的油压小于阈值时受重力作用复位，密封外围进油口105，使单向阀10处于关闭状态。上述阈值可根据阀球200的重力设置，在本申请中不作限定。例如，在外围进油口105处的油压能够克服阀球200重力时，阀球200被顶起，单向阀10从关闭状态切换为开启状态(如图5所示)。例如，在外围进油口105处的油压不能克服阀球200的重力时，阀球200受重力作用，单向阀10保持关闭状态或将从开启状态切换至关闭状态(如图4所示)。在本实施例中，阀球200的数量与外围通道104的数量对应设置。在本实施例中，阀球200的数量均设置为3个(如图3所示)。在外围进油口105处的油压大于或等于阈值时，多个阀球200可被同时顶起，使得进入进油端101的油液的流量增加，从而使得单向阀10的进油端101输送的流量更大。

在上述方案中，在单向阀10处于开启状态时，油液可通过多个外围进油口105进入外围通道104，并通过多个中央进油口107进入中央通道103，如此使得中央通道103与多个外围通道104并行输送，可提升单向阀10的输送流量，可满足大流量需求，增大应用场景。并且，在外围进油口105的油压大于或等于阈值时，阀球200被顶起，向靠近外围出油口106的一侧运动，运动过程中，阀球200一方面向靠近外围出油口106的一侧做直线移动，另一方面阀球200在油压的作用下，自身做旋转运动，此时可通过阀球200的转动带走部分带有颗粒介质的油液，并且设置中央通道103的中央进油口107也可输送带有颗粒介质的油液。

在图1至图5所示的实施例中，阀球200具有密封外围进油口105的第一止点位置Q1和被顶起时的第二止点位置Q2，第一止点位置Q1与第二止点位置Q2的距离的范围值设为阀球200的半径的1/4-1/2。上述第一止点位置表示阀球200密封外围进油口105时在阀体100内处于最低点的位置，可以用图4所示的阀球200的重心Q1表示；上述第二止点位置表示阀球200被顶起时在阀体100内处于最高点的位置，可以用图5所示的阀球200的重心Q2表示。第一止点位置Q1与第二止点位置Q2的距离的范围值设为阀球200的半径的1/4-1/2，一方面，可保证在单向阀10处于开启状态时，满足大流量的要求，另一方面，可保证在单向阀10从开启状态切换至关闭状态时，阀球200能够快速复位，以封闭外围进油口105。第一止点位置Q1与第二止点位置Q2的距离的范围值不宜过小，也不宜过大。例如，其范围值设置太小时，可以保证阀球200能够快速复位，但会造成油液的流量较小，无法满足大流量需求，并且也延长了单向阀10的输油时间，降低了单向阀10的容积效率。其范围值设置太大时，可以满足大流量需求，但无法使得阀球200不能快速复位，从而延长了阀球200的关闭时间。

在单向阀10处于开启状态时，单个外围进油口105的流通面积大于单个外围出油口106的流通面积，中央出油口108的流通面积大于单个外围进油口105的流通面积。如此，可保证从外围进油口105输入的油液能够主要通过中央出油口108输送，以确保中央通道103内油液的大流量输出，减小流通阻力，同时有利于带颗粒的油液的输出。外围出油口106可并行输送少量油液，如此提升单向阀10的输送流量和容积效率。

在此过程中，在单向阀10从关闭状态切换至开启状态时，外围出油口106一方面可输送少量油液与中央出油口108并行输送，满足大流量需要，另一方面可保证阀球200在向靠近外围出油口106的一端移动时，外围通道104内的空气顺利排放，使得阀球200在阀体100内能够顺利移动，从而使得阀球200在阀体100内转动时带动油液能从外围出油口106顺利流出。并且，在保证大流量的情况下，将中央出油口108的流通面积、外围进油口105的流通面积及外围出油口106的流通面积设置为合适大小，可保证阀体100的刚性，不易变形。如果外围出油口106和中央出油口108的流通面积设置过大，其相邻的阀体100的厚度较薄，油液在外围通道104和中央通道103内流动时，产生一定的压力容易造成阀体100内变形。

具体地，单个中央进油口107的流通面积与单个外围进油口105的流通面积的比值的范围值为1/3-1/2。在油液的流速一定时，单个中央进油口107的流量与单个外围进油口105的流量的比值的范围值也可为1/3-1/2，但不仅限于此。如此设置，油液进入外围进油口105后，可以分别向中央通道103和外围通道104分流，确保油液在单向阀10内的流速和压力相对稳定。将单个中央进油口107与单个外围进油口105的流通面积设置为合适尺寸，可保证在单向阀10处于开启状态时，油液主要通过中央进油口107进入中央通道103，外围进油口105可流入少量油液进入外围通道104并行输送，可提升单向阀10的输送流量，从而满足大流量需求。

在一个实施例中，中央进油口107可以设置成沿中央通道103的延伸方向设置的条形开口，如此设置，一方面可以保证中央进油口107的流通面积，另一方面可以使中央进油口107处保留较多材料，对阀球200进行限位，保证阀球200在外围通道104内作往复直线运动，避免发生偏移。

具体地，单个外围出油口106的流通面积与单个中央出油口108的流通面积的比值的范围值为1/3-1/2。在油液的流速一定时，单个外围出油口106的流量与单个中央出油口108的流量的比值的范围值为1/3-1/2，但不仅限于此。如此设置，油液主要通过中央出油口108输送，多个外围出油口106可流出少量油液，使得多个外围出油口106和中央出油口108并行输油并汇总至一个输油管路，有效提升出油端102的面积利用率，且提升单向阀10的输送流量。

在一些实施例中，单向阀10还包括组装于外围通道104内的磁铁组件300，磁铁组件300比阀球200更靠近出油端102，磁铁组件300包括沿阀球200的运动方向间隔排布的第一磁铁301和第二磁铁302，第一磁铁301相对于阀体100固定设置，第二磁铁302沿阀球200的运动方向相对于阀体100活动设置，第一磁铁301比第二磁铁302更靠近出油端102，第一磁铁301与第二磁铁302相斥。在外围进油口105处的油压大于或等于阈值时，多个阀球200被顶起，此时单向阀10处于开启状态，多个阀球200向靠近外围出油口106的一侧运动，直至达到第二止点位置Q2时，阀球200与第二磁铁302接触，此时，第一磁铁301与第二磁铁302相隔第一距离L1(如图5所示)。在外围进油口105处的油压小于阈值时，此时多个阀球200向靠近外围进油口105的一侧运动，直至达到第一止点位置Q1时，密封外围进油口105，单向阀10处于关闭状态，此时，第二磁铁302在斥力作用下与第一磁铁301相隔第二距离L2(如图4所示)，第一距离L1小于第二距离L2。如此设置，在油压减小或消失后，在第一磁铁301与第二磁铁302之间的斥力作用下，有助于阀球200快速复位，提升了阀球200向靠近外围进油口105的一侧的运动速度，从而减少了阀球200的关闭时间。并且，利用第一磁铁301和第二磁铁302可保持阀球200的关闭外围进油口105的一致性，从而减小关闭滞后角。并且，第一磁铁301和第二磁铁302还具有耐高温、抗腐蚀能力强和使用寿命长等特点。

在图4和图5所示的实施例中，阀体100还包括组装于外围通道104内的保护套109，第一磁铁301与保护套109固定连接，第二磁铁302与保护套109活动连接。保护套109一方面起到连接第一磁铁301和第二磁铁302的作用，使得第一磁铁301和第二磁铁302的稳定效果更好；另一方面保护套109设于第一磁铁301、第二磁铁302和阀体100之间，避免第一磁铁301、第二磁铁302与阀体100刚性接触，起到保护阀体100的作用，从而避免发生碰撞，安全可靠，如此也可延长第一磁铁301和第二磁铁302的使用寿命，从而延长单向阀10的使用寿命。并且，将中央通道103作为主要输出通道，外围通道104为辅助输出通道，流量小，可以使得外围通道104内的压力小一些，如此可使油液对保护套109、第一磁铁301、第二磁铁302的冲刷力小一些，从而使得保护套109、第一磁铁301、第二磁铁302的组装结构更加稳定。在一些实施例中，保护套109设有导轨(未图示)，将第一磁铁301固定于导轨，将第二磁铁302可滑动地组装于导轨，使得滑动流畅、稳定，不卡壳。在一些实施例中，保护套109的材质为PTFE(Poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)材质，聚四氟乙烯具体耐高温、耐摩擦的特点。

在一些实施例中，第一磁铁301和第二磁铁302均为环形磁铁，外围通道104包括直径不等的阶梯通道，第一磁铁301组装于阶梯通道的阶梯面，如此设置，使得第一磁铁301抵接至阶梯面，在油液的油压冲刷时，第一磁铁301不易发生错位，稳定性更好。并且，将外围通道104设为直径不等的阶梯通道，方便保护套109的安装，且为滑动的第二磁铁302留有滑动空间。在一些实施例中，第一磁铁301的内径和/或第二磁铁302的内径与阶梯通道的小端的内径相等。在本实施例中，第一磁铁301的内径、第二磁铁302的内径均与阶梯通道的小端的内径相等，如此设置，可保证第一磁铁301、第二磁铁302的内侧壁与阶梯通道的小端的内侧壁对齐，保证在油液的油压冲刷时，第一磁铁301和第二磁铁302更加稳定。

在图4和图5所示的实施例中，阀体100包括上阀体110、下阀体111和夹持于上阀体110与下阀体111之间的阀座112。在一些实施例中，上阀体110设有多个收容腔113，多个阀球200一一组装于各个收容腔113内，收容腔113通过中央进油口107与中央通道103连通，其中，单个中央进油口107在任一方向的最大尺寸为阀球200的半径的1/4-1/2，设置中央进油口107合适的尺寸，以避免阀球200在收容腔113内，移动或旋转时发生错位。其中，收容腔113可以是弧形腔，在单向阀10处于开启状态时，阀球200运动在第二止点位置Q2时，弧形腔对阀球200起到导向作用，使得阀球200能够稳定在第二止点位置Q2，不易发生错位，且保证中央进油口107的开口大小稳定。在一些实施例中，上阀体110与下阀体111通过多个固定件114固定，其中，固定件114可以是插销、螺栓、固定销等，在本申请中不作限定。通过多个固定件114固定上阀体110与下阀体111，稳定性和密封性更好。为了进一步保证上阀体110与下阀体111之间的密封性，在上阀体110与下阀体111之间设有安装密封件115，用于密封上阀体110与下阀体111之间的缝隙，保持阀体100内的压力稳定，避免油液漏出。在一些实施例中，进油端101包括下阀体111和阀座112，下阀体111呈中空状结构。在本实施例中，下阀体111设有进油通道116，与多个外围进油口105连通，进油通道116的出油口覆盖多个外围进油口105，多个进油通道116的进油口呈锥形，一方面用于引导油液进入外围进油口105，起到导向作用；另一方面方便与外部的部件(例如往复泵)连接。在一些实施例中，阀座112形成有外围进油口105，外围进油口105与下阀体111的中空处(例如，进油通道116)连通，出油端102包括上阀体110，上阀体110形成有贯通式的外围通道104和中央通道103。如此设置，将阀体100设为分体结构，方便组装，且对各个部分的加工工艺降低要求，降低成本。在本实施例中，外围通道104包括设于阀座112的多个过流通道1041和设于上阀体110的多个出油通道1042，其中多个出油通道1042设于中央通道103的周向，多个出油通道1042与进油通道116连通。在单向阀10处于开启状态时，过流通道1041通过收容腔113与出油通道1042连通，过流通道1041通过收容腔113与中央通道103连通，如此设置，在油液进入进油通道116，经过多个过流通道1041分别进入多个出油通道1042和中央通道103，如此使得中央通道103与多个外围通道104并行输送，可提升单向阀10的输送流量，可满足大流量需求，增大应用场景。

在图4所示的实施例中，在阀球200抵接至外围进油口105时，密封外围进油口105，此时的接触形式为线接触，线接触的密封效果更好。并且，阀座112在外围进油口105处与阀球200接触的部位设有倒角117，单向阀10还包括组装于倒角117的环形密封件(未图示)，环形密封件与阀球200的接触为线接触，在关闭状态下，阀球200与环形密封件密封接合。如此设置，保证在阀球200抵接至外围进油口105，密封效果更好。需要说明的是，环形密封件与阀球200的接触为线接触，环形密封件设于阀球200与外围进油口105的连接处，设于倒角117处，附图中未示出。

在一些实施例中，环形密封件的材质为PTFE(Poly tetra fluoroethylene，聚四氟乙烯)材质，聚四氟乙烯具体耐高温、耐摩擦的特点。在一些实施例中，阀球200与环形密封件之间的硬度差至少设置50％布氏硬度，如此设置，可保证在阀球200抵接至环形密封件时，不易变形密封性更好。在一些实施例中，阀座112的材质包括陶瓷或硬质合金或不锈钢(例如，440C，马氏体型不锈钢)。其中，在带有颗粒介质的油液时，对阀座112的硬度有一定要求，因此，阀座112可以选择硬质合金。在一些实施例中，阀球200的材质包括陶瓷。在本实施例中，阀座112和阀球200的材质均可以是陶瓷，陶瓷耐高温、抗腐蚀性强、表面光滑紧密、硬度大。在一些实施例中，阀体100还设有安装垫片118，设于下阀体111的底部，用于与外部的部件安装，一方面提高密封性；另一方面防止摩擦。

本申请还提供一种液压系统，包括往复泵(未图示)及单向阀，往复泵与单向阀的进油端101连通。其中该单向阀可以是上述图1至图5实施例所示的单向阀10，具体结构及具体实现过程可参见图1至图5所示的实施例。液压系统通过使用上述单向阀，可提升整个液压系统的输送流量，满足大流量需求，满足多应用场景的使用。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。