原裝德國KRACHT閥SPVF系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理分析

德國KRACHT克拉克流體控制元件制造商，在液壓、潤滑系統(tǒng)領(lǐng)域擁有超過百年的技術(shù)積累，其生產(chǎn)的流量控制閥、減壓閥、溢流閥等產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、船舶動(dòng)力、冶金設(shè)備、機(jī)床加工等對(duì)流體控制精度要求高的領(lǐng)域。SPVF系列作為KRACHT推出的壓力溢流閥產(chǎn)品，定位于中高壓液壓系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定與過載保護(hù)，憑借其緊湊的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的控制精度和超長的使用壽命，得到了全球工業(yè)領(lǐng)域用戶的認(rèn)可。

SPVF系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)拆解

SPVF系列溢流閥屬于直動(dòng)式壓力溢流閥范疇，整體結(jié)構(gòu)采用模塊化集成設(shè)計(jì)，所有核心部件均封裝在一體式閥體內(nèi)部，整體結(jié)構(gòu)緊湊，無外露運(yùn)動(dòng)部件，抗污染能力強(qiáng)。按照功能劃分，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以分為五大模塊，各模塊結(jié)構(gòu)與功能如下：

 閥體連接模塊

閥體模塊是SPVF閥的基礎(chǔ)承載部件，采用鍛造合金鋼一體加工成型，表面經(jīng)過發(fā)黑防銹處理，內(nèi)部加工有主油道、控制油道和安裝孔位，根據(jù)連接方式不同，分為板式安裝和螺紋插裝兩種閥體結(jié)構(gòu)：板式安裝閥體的進(jìn)出油口按照ISO標(biāo)準(zhǔn)油口尺寸加工，安裝面精度達(dá)到Ra0.8，配合O型圈實(shí)現(xiàn)平面密封；螺紋插裝式閥體則加工有標(biāo)準(zhǔn)的插裝螺紋，可直接插入集成閥塊，節(jié)省安裝空間。閥體內(nèi)部加工有閥芯安裝孔，孔壁經(jīng)過珩磨處理，表面粗糙度低，配合高精度閥芯實(shí)現(xiàn)良好的密封，同時(shí)降低閥芯運(yùn)動(dòng)過程中的摩擦力。

調(diào)壓彈簧模塊

調(diào)壓彈簧模塊是SPVF閥實(shí)現(xiàn)壓力設(shè)定的核心部件，主要由調(diào)壓彈簧、彈簧座、調(diào)整螺母、鎖緊螺母四個(gè)部件組成。調(diào)壓彈簧采用進(jìn)口鉻硅合金彈簧鋼制造，經(jīng)過噴丸處理和預(yù)壓縮疲勞測試，彈性模量穩(wěn)定，長期工作不會(huì)發(fā)生塑性變形，保證壓力設(shè)定值的穩(wěn)定性。彈簧上端連接調(diào)整螺母，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母可以改變彈簧的預(yù)壓縮量，從而改變溢流閥的開啟壓力，調(diào)整完成后通過外側(cè)的鎖緊螺母固定調(diào)整位置，防止設(shè)備運(yùn)行過程中振動(dòng)導(dǎo)致壓力設(shè)定值發(fā)生偏移。大規(guī)格的SPVF閥還會(huì)采用雙彈簧并聯(lián)結(jié)構(gòu)，降低彈簧剛度，提升壓力調(diào)節(jié)的平穩(wěn)性，減少溢流過程中的壓力波動(dòng)。

 閥芯控制模塊

閥芯控制模塊是SPVF閥實(shí)現(xiàn)壓力控制的核心運(yùn)動(dòng)部件，SPVF系列采用錐形閥芯結(jié)構(gòu)，相比滑閥結(jié)構(gòu)，錐形閥芯的密封性能更好，低壓下的泄漏量更小，而且對(duì)油液污染的敏感度更低，不容易出現(xiàn)卡滯問題。閥芯采用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，表面經(jīng)過硬化處理和拋光處理，硬度達(dá)到HRC58-62，耐磨性能優(yōu)異，長期運(yùn)動(dòng)不會(huì)出現(xiàn)磨損導(dǎo)致的壓力漂移。閥芯尾部加工有阻尼孔，控制油可以通過阻尼孔進(jìn)入閥芯尾部，產(chǎn)生緩沖作用，降低閥芯開啟和關(guān)閉過程中的沖擊，減少液壓系統(tǒng)的振動(dòng)和噪音。

油口密封模塊

SPVF閥的密封模塊分為靜密封和動(dòng)密封兩個(gè)部分：靜密封主要用于閥體與安裝面、閥蓋與閥體之間的密封，采用丁腈橡膠O型圈，適用于大部分礦物液壓油工況，對(duì)于磷酸酯抗燃油等特殊介質(zhì)，也可提供氟橡膠密封件選項(xiàng)。動(dòng)密封主要用于調(diào)壓桿與閥蓋之間的密封，采用格萊圈組合密封，既可以保證調(diào)壓過程中調(diào)壓桿運(yùn)動(dòng)靈活，又可以防止高壓油外漏，密封性能可靠，使用壽命長。

保護(hù)端蓋模塊

端蓋模塊位于閥體的兩端，上端端蓋用于封裝調(diào)壓彈簧和調(diào)整機(jī)構(gòu)，下端端蓋用于封閉閥芯安裝孔，同時(shí)回油口設(shè)置在下端端蓋或閥體側(cè)面，根據(jù)不同規(guī)格有所區(qū)別。端蓋采用合金鋼制造，通過螺栓與閥體連接，連接強(qiáng)度足夠承受系統(tǒng)最高壓力的沖擊，部分戶外使用規(guī)格的端蓋還增加了密封膠圈和防水涂層，防止水汽灰塵進(jìn)入調(diào)壓機(jī)構(gòu)內(nèi)部造成銹蝕。

SPVF系列工作原理

SPVF系列作為直動(dòng)式溢流閥，其核心工作原理是利用彈簧力與系統(tǒng)壓力的平衡實(shí)現(xiàn)溢流穩(wěn)壓，具體工作過程可以分為三種工況：

關(guān)閉工況

當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作壓力低于SPVF閥的設(shè)定壓力時(shí)，調(diào)壓彈簧的預(yù)緊力大于系統(tǒng)壓力作用在閥芯上的推力，閥芯在彈簧力的作用下保持在關(guān)閉位置，錐形閥芯壓緊閥座，切斷進(jìn)油口和回油口之間的連通通道，此時(shí)溢流閥沒有溢流，系統(tǒng)壓力持續(xù)升高。關(guān)閉狀態(tài)下，由于錐形閥芯的線密封結(jié)構(gòu)，即使在低壓工況下，泄漏量也可以控制在1滴/小時(shí)以內(nèi)，密封性能遠(yuǎn)優(yōu)于滑閥結(jié)構(gòu)的溢流閥。

 溢流穩(wěn)壓工況

當(dāng)液壓系統(tǒng)工作壓力升高，達(dá)到SPVF閥的設(shè)定開啟壓力后，系統(tǒng)壓力作用在閥芯下端的推力大于彈簧的預(yù)緊力，閥芯被向上推動(dòng)，離開閥座，進(jìn)油口和回油口連通，系統(tǒng)多余的壓力油通過溢流閥溢流回油箱，此時(shí)系統(tǒng)壓力保持在設(shè)定壓力附近。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高超過設(shè)定值時(shí)，閥芯向上移動(dòng)的距離增大，溢流開口面積變大，溢流量增加，帶動(dòng)系統(tǒng)壓力回落；當(dāng)系統(tǒng)壓力低于設(shè)定值時(shí)，閥芯向下移動(dòng)，溢流開口面積減小，溢流量減少，系統(tǒng)壓力重新升高，最終通過閥芯的自動(dòng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，保持壓力基本恒定。

SPVF閥閥芯尾部的阻尼孔在這個(gè)過程中起到關(guān)鍵的穩(wěn)壓作用，當(dāng)閥芯因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻尼孔會(huì)對(duì)油液產(chǎn)生阻力，抑制閥芯的振蕩，避免出現(xiàn)壓力震蕩，保證壓力控制的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)噪音。

過載保護(hù)工況

當(dāng)SPVF閥作為過載保護(hù)閥使用時(shí)，正常工作狀態(tài)下系統(tǒng)壓力低于設(shè)定壓力，溢流閥保持關(guān)閉，不影響系統(tǒng)正常工作；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，壓力異常升高超過設(shè)定壓力時(shí)，閥芯快速開啟，大量壓力油溢流回油箱，將系統(tǒng)壓力限制在設(shè)定值以內(nèi)，防止液壓系統(tǒng)元件因?yàn)閴毫^高損壞，起到過載保護(hù)的作用。

SPVF系列產(chǎn)品特點(diǎn)

相比同類型其他品牌的直動(dòng)式溢流閥，KRACHT SPVF系列具有以下幾個(gè)突出特點(diǎn)：

壓力控制精度高，穩(wěn)定性好：SPVF系列采用高品質(zhì)合金調(diào)壓彈簧，彈性變形小，壓力設(shè)定后長期使用不會(huì)發(fā)生漂移，同時(shí)錐形閥芯加尾部阻尼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效抑制壓力振蕩，額定流量下的壓力變化率不超過5%，可以滿足高精度液壓系統(tǒng)的穩(wěn)壓要求。

抗污染能力強(qiáng)，使用壽命長：錐形閥芯結(jié)構(gòu)相比滑閥結(jié)構(gòu)，對(duì)油液中雜質(zhì)的敏感度更低，不容易出現(xiàn)卡滯故障，同時(shí)閥芯和閥孔都經(jīng)過硬化處理，耐磨性能優(yōu)異，在正常油液清潔度下，使用壽命可以達(dá)到10年以上，累計(jì)啟閉次數(shù)超過100萬次。

結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方式靈活：SPVF系列同時(shí)提供板式安裝和螺紋插裝兩種結(jié)構(gòu)，螺紋插裝結(jié)構(gòu)可以直接集成在液壓閥塊內(nèi)部，節(jié)省安裝空間，適合集成化液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)，板式安裝則適合獨(dú)立安裝，方便維護(hù)調(diào)整。

壓力范圍覆蓋廣，選型靈活：SPVF系列提供從10bar到315bar的多個(gè)壓力等級(jí)可選，額定流量從10L/min到200L/min覆蓋，可以滿足不同功率液壓系統(tǒng)的使用要求，同時(shí)支持特殊壓力和流量規(guī)格的定制，適配不同用戶的個(gè)性化需求。

低噪音，沖擊小：通過閥芯阻尼結(jié)構(gòu)和優(yōu)化的流道設(shè)計(jì)，SPVF閥溢流過程中的噪音比同規(guī)格普通溢流閥低3-5分貝，同時(shí)開啟關(guān)閉過程的沖擊更小，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成壓力沖擊，保護(hù)液壓元件。

SPVF系列安裝方式說明

SPVF系列根據(jù)閥體類型不同，分為兩種安裝方式，具體安裝要求如下：

板式安裝方式

板式安裝SPVF閥的安裝步驟：

準(zhǔn)備符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的安裝底板，檢查安裝平面的平面度和清潔度，確保沒有毛刺、雜質(zhì)和凸起；

在閥體的油口位置安裝對(duì)應(yīng)的O型圈，O型圈需要涂抹少量液壓油潤滑，避免安裝過程中扭曲損壞；

將閥體對(duì)準(zhǔn)安裝底板的定位孔和油口，平穩(wěn)放置在安裝底板上；

使用螺栓對(duì)角均勻擰緊，擰緊力矩按照產(chǎn)品樣本要求執(zhí)行，避免力矩不均導(dǎo)致閥體變形，或者力矩不足導(dǎo)致漏油；

安裝完成后，連接系統(tǒng)進(jìn)回油管路，回油管路必須單獨(dú)接回油箱，不可以與其他元件的回油管路共用，避免背壓過高影響壓力設(shè)定。

螺紋插裝安裝方式

螺紋插裝SPVF閥的安裝步驟：

在集成閥塊上加工符合SPVF規(guī)格要求的插裝孔，插裝孔的尺寸精度和表面粗糙度符合KRACHT提供的加工圖紙要求；

將插裝閥整體插入插裝孔，檢查密封件是否完好，沒有刮傷；

按照要求的扭矩?cái)Q緊插裝閥的鎖緊螺紋，確保密封到位；

插裝閥的回油道需要保證通暢，回油背壓不能超過產(chǎn)品規(guī)定的最大值，避免影響閥的正常工作。

無論哪種安裝方式，SPVF閥都可以任意角度安裝，沒有方向限制，但是為了避免空氣滯留在閥體內(nèi)影響調(diào)壓穩(wěn)定性，最好將調(diào)壓調(diào)整機(jī)構(gòu)朝上安裝，方便后期調(diào)整壓力。

使用注意事項(xiàng)

為了保證SPVF閥的正常工作，延長使用壽命，使用過程中需要注意以下事項(xiàng)：

選型注意事項(xiàng)

選型時(shí)需要根據(jù)系統(tǒng)的最大壓力和最大溢流量選擇合適的規(guī)格，額定壓力必須大于系統(tǒng)最高工作壓力，額定流量必須大于系統(tǒng)最大溢流量，避免長期滿負(fù)荷工作影響使用壽命；同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)集成要求選擇板式安裝或者螺紋插裝安裝方式，特殊介質(zhì)需要提前指定對(duì)應(yīng)材質(zhì)的密封件，避免密封件腐蝕損壞導(dǎo)致漏油。

壓力調(diào)整注意事項(xiàng)

調(diào)整壓力時(shí)，需要先將鎖緊螺母松開，然后緩慢旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓力升高，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)壓力降低，調(diào)整過程中需要觀察系統(tǒng)壓力表，逐步調(diào)整到需要的壓力，調(diào)整完成后必須擰緊鎖緊螺母，防止運(yùn)行過程中壓力發(fā)生變化；禁止在系統(tǒng)超壓狀態(tài)下強(qiáng)行調(diào)整，避免安全事故。

油液清潔度要求

雖然SPVF系列抗污染能力較強(qiáng)，但是仍然需要保證液壓油的清潔度符合要求，系統(tǒng)需要安裝精度合適的過濾器，推薦油液清潔度不低于NAS 8級(jí)，避免雜質(zhì)進(jìn)入閥內(nèi)部導(dǎo)致閥芯卡滯或者密封件損壞；定期更換液壓油和過濾器，避免油液變質(zhì)影響閥的性能。

回油背壓要求

SPVF閥的回油背壓不能超過10bar，背壓過高會(huì)導(dǎo)致實(shí)際溢流壓力高于設(shè)定壓力，造成壓力誤差，甚至導(dǎo)致閥無法正常關(guān)閉，因此回油管路必須單獨(dú)接回油箱，不能串聯(lián)其他元件的回油，大流量規(guī)格的閥需要適當(dāng)加大回油管路的通徑，降低回油阻力。

日常維護(hù)注意事項(xiàng)

日常使用過程中需要定期檢查閥的外泄漏情況和壓力穩(wěn)定性，如果發(fā)現(xiàn)壓力漂移超過允許范圍，或者出現(xiàn)外泄漏，需要及時(shí)檢查，首先檢查鎖緊螺母是否松動(dòng)，密封件是否損壞，如果是彈簧疲勞導(dǎo)致的壓力漂移，需要更換調(diào)壓彈簧，重新調(diào)整壓力；長期存放的閥需要做好防銹處理，存放環(huán)境保持干燥通風(fēng)，避免銹蝕。

常見故障與處理方法

原裝德國KRACHT閥SPVF系列內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理分析