CN101418823B - 用于重型设备的液压控制阀 - Google Patents

Abstract

一种用于重型设备的液压控制阀包括：阀体，包括供应液压泵的液压流体的供应通路、将液压流体供至致动器或接收致动器的液压流体的端口、将致动器的液压流体返回至液压箱的箱通路，及将液压流体的一部分供至供应通路的第一再生通路；阀芯，根据从外部供应的先导信号压力能滑动地安装在阀体中，在移位过程中控制从供应通路供至致动器的液压流体的流动；再生阀，安装在第一再生通路与箱通路之间，包括：被液压泵的液压流体移动的活塞；再生阀芯，被供应通路的压力波动移位，可变调节从第一再生通路经过返回通路排至箱通路的液压流体的流速；第一弹性件，沿与再生阀芯的移位方向相反的方向弹性支撑再生阀芯；弹性支撑第一弹性件的设定压力的先导活塞。

Description

用于重型设备的液压控制阀

相关申请的交叉引用

本申请基于并要求于2007年10月22日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请10-2007-0106107的优先权，该申请的全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于诸如挖掘机等重型设备的具有再生功能的液压控制阀，更具体而言，涉及一种液压控制阀，其能够保持再生通路中的压力，而与液压泵的排放流速的变化、作业设备的位置、作业速度、再生流速和返回流速无关。

背景技术

在液压回路中，再生功能将从致动器(例如液压缸)的返回侧返回至液压箱的液压流体通过再生阀供应至致动器的供应侧流动路径，由此确保作业速度并因此改进能量效率。另外，可以防止由致动器增大的驱动速度导致在供应侧出现流速不足而产生气蚀现象。因此，再生功能可延长相应部件的使用寿命并减少客户对液压回路的不满。

图1至图3显示传统的用于重型设备的液压控制阀的结构。下文将描述该液压控制阀的操作。

从可变排量液压泵1排出的液压流体通过供应线路2供给至止回阀C，止回阀C由此被向上推动。因此，液压流体供给至形成在阀体3中的供应通路6中。随着先导信号压力Pi从外部的供给，阀芯7向左或向右移位，以将供给至供应通路6的液压流体供应至第一端口4或第二端口5。

由于第一端口4连接至液压缸8的大腔8a，且第二端口5连接至小腔8b，所以当阀芯7向右移位时，液压流体从供应通路6通过第一端口4供给至大腔8a。因此，由于液压缸8被延伸，从小腔8b排出的液压流体经过第二端口5，然后返回至液压箱T。

如果阀芯7向左移位，则液压流体从液压泵1经过供应通路6和第二端口5供给至小腔8b。由于液压缸8的收缩而从大腔8a排出的液压流体经过第一端口4，然后返回至液压箱T。

在这种情况下，当液压缸被延伸时，从小腔8b排出的液压流体的一部分通过再生阀12供给至供应通路6，并且，因此返回至液压箱T的液压流体的一部分供给至液压缸8的供应侧，由此改进能量效率。另外，可以防止由于供给至液压缸8的液压流体的不足而产生气蚀现象。

如图2和图3所示，如果阀芯7向右移位，即液压泵8被延伸，则从小腔8b排出的液压流体经过第二端口5，并由此依次通过第一再生通路13、通路14和返回通路16供给至箱通路10b。

由于返回通路16的横截面较小而具有小直径的孔，因此在第一再生通路13中产生压力。如果该压力相对高于形成在阀芯7中的第二再生通路15中的压力，则形成在阀芯7中的提升阀17向右移动，因此，液压流体从第一再生通路13通过第二再生通路15供给至供应通路6。也就是，将要返回至液压箱T的液压流体的一部分补充供应至供应侧。

同时，在需要强力来操作液压缸8，即产生重型负载的情况下，由于第一端口4的压力处于相同的状态，而第二端口5的背压较弱(即第一再生通路13的背压较弱)，则液压缸8产生强力。

更具体而言，如果供应通路6的压力超过设定值，如图3所示，那么再生阀芯22被由供应通路6的压力驱使的活塞21向右移动。因此，随着返回通路16的开口率逐渐增大，即液压流体的通过面积改变，第一再生通路13的背压减小，以使液压缸8产生强力。

改变返回通路16的开口率的再生阀芯22由第一弹性件23(例如螺旋压缩弹簧)弹性地支撑，并且被供应通路6的压力移动的活塞21紧密接触再生阀芯22的前部。

如果供应通路6的压力增大高于设定压力，那么活塞21被向右驱使，再生阀芯22由此也向右移动。因此，由于返回通路16的开口率逐渐增大，第一再生通路13的压力降低，以使液压缸8产生强力。

第一再生通路13中的压力的变化、通过第一再生通路13和箱通路10b的流速，以及返回通路16的面积满足下列等式：

ΔP＝C×(Q/A)²

ΔP为第一再生通路13中的压力的变化；

C为流动系数；

Q为从第一再生通路13移动至箱通路10b的流速；以及

A为返回通路16的可变面积。

这里，流速Q可根据液压泵1的供应流速、作业设备的位置，以及再生通过第二再生通路15的流速而改变。

第一再生通路13的压力根据流速Q和面积A的变化而改变，且供应通路6的压力按照再生通路的波动而改变。因此，由第一弹性件23驱使的再生阀芯22被再生阀芯22移动。

第一和第二端口4和5中的压力的波动导致：液压缸8不自然地驱动，即由于不规则的驱动而发生振动。因此难以控制液压缸8的驱动。

如图3所示，在再生阀12装配至阀体3或从其上卸下的情况下，无法装配或拆卸与再生阀12接合的阀体3。

在以分离形式与再生阀12接合的阀体3卸下的情况下，由于再生阀12的一些部分保持在阀体3的接合部分中，因此降低了拆卸作业性能。

此外，如果部件在拆卸再生阀12时由于疏忽而掉落，那么该部件被遗失，或者该部件被灰尘或泥土污染。部件的污染导致对该部件进行额外的清洗，由此降低了作业效率。

如图3所示，根据液压流体从背压腔24通过排泄孔12a排出的内排泄方式的应用，存在的问题在于由于液压箱的背压直接连接在设备中，从而背压的波动导致振动。

发明内容

因此，本发明致力于解决在现有技术中出现的上述问题，同时保持现有技术所实现的优点不受影响。

本发明的一个目的在于，提供一种具有再生功能的液压控制阀，其能够恒定地保持再生通路中的压力，而与液压泵的排放流速的变化、作业设备的位置、再生流速和返回流速无关。

本发明的实施例涉及一种用于重型设备的液压控制阀，其能根据由作业设备的操作排泄的流速的变化来防止背压的波动。

本发明的实施例涉及一种用于重型设备的液压控制阀，其能够通过装配或拆卸与再生阀接合的液压控制阀来改进作业效率。

为了实现这些目的，根据本发明的实施例，提供一种用于重型设备的液压控制阀，其包括：阀体，其包括用来自液压泵的液压流体供应的供应通路、用于将该液压流体从所述供应通路供应至致动器或接收来自所述致动器的液压流体的端口、用于将从所述致动器排出的液压流体返回至液压箱的箱通路，以及用于将从所述致动器返回的液压流体的一部分供应至所述供应通路的第一再生通路；阀芯，其根据来自外部的先导信号压力的供应能滑动地安装在所述阀体中，并在移位过程中控制从所述供应通路供应至所述致动器的液压流体的流动，该阀芯具有形成在其中的第二再生通路，该第二再生通路用于将来自所述第一再生通路的液压流体供应至所述供应通路；以及再生阀，其安装在所述第一再生通路与所述箱通路之间，并包括：活塞，其由来自所述液压泵的液压流体移动；再生阀芯，其被所述供应通路的压力波动移位，以可变地调节从所述第一再生通路经过返回通路排放至所述箱通路的液压流体的流速；第一弹性件，用于沿与所述再生阀芯的移位方向相反的方向弹性地支撑所述再生阀芯，以增大所述返回通路的开口率；以及先导活塞，用于弹性地支撑所述第一弹性件的设定压力。

根据本发明的优选实施例，所述再生阀芯包括：形成在所述再生阀芯的外周界的一部分上的凹进部分，用于防止由于在所述再生阀芯的移位过程中产生的流速所致的流动力，所述外周界的所述部分改变与所述箱通路连通的所述返回通路的开口率。

所述液压控制阀进一步包括与所述先导活塞接合的止挡，该止挡用于以该止挡与所述再生阀芯的一端相对的方式控制所述再生阀芯的冲程。

所述液压控制阀进一步包括安装在所述再生阀芯的外周界上的O形环，用于防止在所述再生阀芯的移位过程中背压由于液压流体从所述第一再生腔泄漏至背压腔而增大。

所述第一弹性件的设定压力通过从外部将信号压力供应至所述先导活塞而可变地调节。

所述液压控制阀进一步包括先导阀，该先导阀具有第一状态和第二状态，在所述第一状态，从外部供应至所述先导活塞的信号压力被中断，而在所述第二状态，在所述再生阀芯的移位过程中通过信号压力的供应所述信号压力从外部供应至所述先导活塞。

所述液压控制阀进一步包括安装在一套筒的外表面上用于防止泄漏的O形环，所述再生阀芯与所述O形环可移位地接合，从而防止液压流体从所述供应通路泄漏至所述背压腔。

所述液压控制阀进一步包括形成在所述套筒上以与所述背压腔连通的外排泄口。

通过上述描述，压力在再生通路中能够保持恒定以防止致动器的振动，而与液压泵的排放流速的变化、作业设备的位置、再生流速和返回流速无关。

所述液压控制阀通过装配或拆卸与再生阀接合的液压控制阀来改进作业效率。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征及优点将更加明显，其中：

图1是现有技术的液压控制阀的剖视图；

图2是例示图1的液压控制阀的操作的剖视图；

图3是图1的液压控制阀的局部剖视图；

图4是根据本发明一个实施例的用于重型结构设备的液压控制阀的剖视图；

图5是例示图4的液压控制阀的第一操作的剖视图；

图6是例示图4的液压控制阀的第二操作的剖视图；

图7是图4的液压控制阀的局部剖视图；

图8是例示根据本发明一个实施例的用于改变图4的再生阀的设定压力的信号压力的供应的剖视图；

图9是例示根据本发明另一个实施例的用于改变图4的再生阀的设定压力的信号压力的供应的剖视图；以及

图10是图4的再生阀芯的剖视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的优选实施例。在说明书中所限定的内容，例如详细结构和构件，仅为了提供帮助本领域普通技术人员全面理解本发明的具体细节，因此本发明并不限于此。

图4至图10显示根据本发明一个实施例的一种用于重型结构设备的液压控制阀。

根据本发明的液压控制阀包括阀体3，该阀体3具有：供应通路6，从液压泵1排出的液压流体被供应至该供应通路6；第一端口4和第二端口5，用于将供应通路6中的液压流体供应至致动器8(例如，液压缸)，或接收来自致动器8的液压流体；箱通路10a和10b，用于将从致动器8排出的液压流体返回至液压箱T；以及第一再生通路13，用于将从致动器8返回的液压流体的一部分供应至供应通路6，以再生液压流体。

此外，该液压控制阀包括阀芯7，该阀芯7根据来自外部的先导信号压力Pi的供应可滑动地安装在阀体3中，并在该阀芯移位时控制从供应通路6供应至致动器8的液压流体的流动，其中用于将液压流体从第一再生通路13供应至供应通路6的第二再生通路15形成在阀芯7中。

此外，该液压控制阀包括再生阀12，该再生阀12安装在第一再生通路13与箱通路10b之间，并且该再生阀具有：被来自液压泵1的液压流体移动的活塞21；被供应通路6的压力波动移位的再生阀芯22，以可变地调节从第一再生通路13经过返回通路16排放至箱通路10b的液压流体的流速；第一弹性件23(例如螺旋压缩弹簧)，用于沿与再生阀芯22的移位方向相反的方向弹性地支撑再生阀芯22，以增大返回通路16的开口率；以及先导活塞25，用于弹性地支撑第一弹性件23的设定压力。

再生阀芯22包括形成在该再生阀芯22外周界上的凹进部分22a，用于防止在再生阀芯22的移位过程中产生的流速所致的流动力，所述外周界改变与箱通路10b连通的返回通路16的开口率。

止挡26与先导活塞25接合，以该止挡与再生阀芯22的一端相对的方式控制再生阀芯22的冲程。

O形环27安装在再生阀芯22的外周界上，以防止在再生阀芯22的移位过程中背压因液压流体从第一再生腔13泄漏至背压腔24而增大。

第一弹性件23的设定压力通过从外部将信号压力Px供应至先导活塞25而可变地调节。

再生阀芯22进一步包括先导阀28，其具有第一状态和第二状态，在第一桩体，从外部供应至先导活塞25的信号压力Px被中断，而在第二状态，在再生阀芯的移位过程中通过信号压力Py的供应信号压力Px从外部供应至先导活塞25。

用于防止泄漏的O形环30安装在套筒29的外表面上，再生阀芯22可移位地接合至该O形环30，以防止液压流体从供应通路6泄漏至背压腔。

外排泄口31形成在套筒29上而与背压腔24连通。

包括连接至可变排量液压泵1的致动器8、供应线路2、第一和第二端口4和5、具有供应通路6的阀体3，与阀体3相连以在移位过程中控制供给至致动器8的液压流体的流动的阀芯7、用于将从致动器8排出的液压流体供应至供应通路6的再生阀12、形成在阀芯7中的第二再生通路15，以及根据供应通路6的压力挤压再生阀芯22的活塞21的结构基本类似于图1至图3所示的传统液压控制阀的结构，因此其详细描述将在此省略，其中相同的部件由相同的附图标记指示。

附图标记17表示提升阀，其安装在用于打开和关闭提升阀的第二再生通路15的一端，当第一再生通路13的压力高于第二再生通路15的压力时，该提升阀打开以将液压流体从第一再生通路13经过第二再生通路15供应至供应通路6。

现在将参照附图详细描述根据本发明实施例的用于重型设备的液压控制阀的操作。

A)现在将描述下述情况：从液压缸的小腔返回至液压箱的液压流体的一部分供给至与大腔相连的供应通路，以使返回的液压流体再生(即与液压缸8的小腔8b连通的第二端口5的压力相对高于与大腔8a连通的第一端口4的压力)。

如图5所示，如果阀芯7被从外部供应的先导信号压力Pi向右移位，那么从液压泵1经过供应线路2排出的液压流体向上推动止回阀C，并由此供给至供应通路6。

更具体而言，供应通路6中的液压流体通过第一端口4供给至液压缸8的大腔8a，从而使液压缸8延伸。在这种情况下，从小腔8b排出的液压流体经过第二端口5和阀芯7的凹口，然后供给至第一再生通路13。

如果与小腔8b连通的第二端口5的压力相对高于第一端口4的压力，那么从第二端口5供给至第一再生通路13的液压流体分为两部分(液压流体的移动方向由箭头指示)。

由于返回通路16在初始阶段被再生阀芯22关闭，因此在第一再生通路13中产生压力。如果第一再生通路13的压力(即液压缸8的压力)相对高于第二再生通路15的压力(即液压泵1的压力)，那么安装在第二再生通路15中的提升阀17向右移动。

更具体而言，随着供给至第一再生通路13的液压流体的一部分经过再生孔35而向右移动提升阀17，第一再生通路13中的液压流体经过第二再生通路15和再生孔36，然后供给至供应通路6和第一端口4，从而再生液压流体。

供给至第一再生通路13的液压流体的剩余部分通过形成在套筒29中的通路14和19供给至箱通路10b，然后排泄至液压箱T。在这种情况下，如果再生阀芯22向右移位，经过通路14的液压流体经过返回通路16供给至箱通路10b，其中返回通路16具有的开口面积相对大于通路19的开口面积。

从液压缸8的小腔8b排出然后供应至第一再生通路13的液压流体通过通路14和19供给至箱通路10b，同时经过通路14和返回通路16供给至箱通路10b。

如果第一再生通路13中的液压流体供给至通路14、返回通路16和箱通路10b，那么用来自液压泵1的液压流体供给的通路37的压力也将升高。活塞21被通路37的压力向右驱使，从而向右移动再生阀芯22。在这种情况下，如果再生阀芯22向右移位，先前经过通路19的液压流体也供给至返回通路16，然后排泄至箱通路10b。

如果背压腔24中的压力在再生阀芯22的移位过程中因泄漏而升高，那么液压流体通过形成在套筒29上的外排泄口31向外排泄。因此，当驱动作业设备时，即使返回的液压流体的流速改变，也可以防止背压的波动。

在移位再生阀芯22的情况下，通过使用安装在套筒29的外周界上的O形环30和安装在再生阀芯22的外周界上的O形环27，可以防止背压腔中的背压因液压流体通过由再生阀芯22的外径与套筒29的内径之间的差异造成的间隙的泄漏而升高。此外，可以通过使用P型环27防止再生阀芯22的颤动。

经过返回通路16的流速通过以一定角度形成在再生阀芯22外周界上的凹进部分22a而延缓，这改变与箱通路10b连通的返回通路16的开口率，由此防止流速在再生阀芯22移位时产生流动力。

B)现在将描述不会产生从液压缸的小腔返回至液压箱的液压流体的一部分的情况(即与液压缸8的小腔8b连通的第一端口4的压力相对高于与小腔8b连通的第二端口5的压力)。

如图6所示，如果阀芯7被从外部供应的先导信号压力Pi向右移位，那么从液压泵1经过供应线路2排出的液压流体向上推动止回阀C，并由此供给至供应通路6。

也就是，供应通路6中的液压流体的一部分通过第一端口4供给至液压缸8的大腔8a，从而使液压缸8延伸。在这种情况下，从小腔8b排出的液压流体经过第二端口5和阀芯7的凹口，然后供给至第一再生通路13。

供应通路6中的液压流体的剩余部分通过再生孔36供给至第二再生阀芯15。在这种情况下，由于第一端口4的压力相对高于第二端口5的压力，提升阀17不会被供给至第二再生阀芯15的液压流体的压力打开。

也就是，将给出下述关系式：

[第二端口5的压力(即用于打开提升阀17的压力)]×[横截面(即提升阀17的底座的横截面)]<[第一端口4的压力(即在腔40中产生以关闭提升阀17的压力)]×[提升阀17的外径部分的横截面]

因此，在从小腔8b返回的液压流体通过第二端口5供给至第一再生通路13的情况下，提升阀17保持在关闭状态。第一再生流动路径13和第二再生流动路径15关闭而不会执行再生功能。

从供应通路6通过再生孔36的液压流体的一部分供给至通路37，从而向右驱使活塞21，也就是，通路37中的液压流体的压力由于形成在供应通路6中的压力而超过第一弹性件23的弹力。

随着再生阀芯22被活塞21向右移位，供给至第一再生通路13的液压流体通过通路14、通路19和返回通路16供给至箱通路10b。

如果再生阀芯22向右移动，那么液压流体从背压腔24通过端口31排泄至液压箱T。当再生阀芯22移位时，再生阀芯22的冲程由与先导活塞25接合的止挡26控制。

也就是，从液压缸8的小腔8b排出的液压流体通过第二端口5、阀芯7的凹口、第一再生通路13和箱通路10b返回至液压箱T。

在诸如悬臂等作业设备通过液压缸8的延伸和收缩而操作时，在根据作业效率执行联合操作的情况下，液压泵的供应侧的压力被驱使升高，以执行需要重型负载的作业。

如图8所示，如果先导信号压力Px从外部供应至信号入口50，那么先导活塞25被向左驱使，以改变第一弹性件23的弹力和再生阀芯22的设定压力。

随着压力(背压)通过来自外部的先导信号压力Px的供应而在第一再生通路13中升高，供应通路6中的压力升高。因此，可以与产生重型负载的其它作业设备一同执行联合操作。

如图9所示，如果先导信号压力Py供给至先导阀28，那么在先导阀28中保持在中立位置的阀芯向上移位，信号压力Px从外部供给至信号入口50，由此改变再生阀芯22的设定压力，这与图8中的情况相同。

在根据作业条件操纵不需要重型负载的其它作业设备的情况下(在图9中，先导阀28显示处于中立位置)，供应通路6的压力保持在先前设定的水平。当与需要重型负载的其它作业设备执行联合操作时，可以将供应通路6的压力提高到设定压力以上。

尽管出于示例目的对本发明的优选实施例进行了描述，但本领域技术人员应理解，在不背离由所附权利要求所公开的本发明的范围和精神的情况下，可进行各种修改、增加和替换。

Claims (8)

1.一种用于重型设备的液压控制阀，包括：

阀体，其包括供应来自液压泵的液压流体的供应通路、用于将该液压流体从所述供应通路供应至致动器或接收来自该致动器的液压流体的端口、用于将从所述致动器排出的液压流体返回至液压箱的箱通路，以及用于将从所述致动器返回的液压流体的一部分供应至所述供应通路的第一再生通路；

阀芯，其根据从外部供应的第一先导信号压力能滑动地安装在所述阀体中，并在移位过程中控制从所述供应通路供应至所述致动器的液压流体的流动，该阀芯具有形成在该阀芯中的第二再生通路，该第二再生通路用于将来自所述第一再生通路的液压流体供应至所述供应通路；以及

再生阀，其安装在所述第一再生通路与所述箱通路之间，并包括：活塞，其被来自所述液压泵的液压流体移动；再生阀芯，其被所述供应通路的压力波动移位，以可变地调节从所述第一再生通路经过返回通路排放至所述箱通路的液压流体的流速；弹性件，其用于沿与所述再生阀芯的移位方向相对的方向弹性地支撑所述再生阀芯，以增大所述返回通路的开口率；以及先导活塞，其用于弹性地支撑所述弹性件的设定压力。

2.根据权利要求1所述的液压控制阀，其中所述再生阀芯包括：形成在所述再生阀芯的外周界部分上的凹进部分，该凹进部分用于防止由于在所述再生阀芯的移位过程中产生的流速所致的流动力，所述外周界部分改变与所述箱通路连通的所述返回通路的开口率。

3.根据权利要求1所述的液压控制阀，进一步包括与所述先导活塞接合的止挡，该止挡用于以该止挡与所述再生阀芯的一端相对的方式控制所述再生阀芯的冲程。

4.根据权利要求1所述的液压控制阀，进一步包括安装在所述再生阀芯的外周界上的第一O形环，该第一O形环用于防止在所述再生阀芯的移位过程中背压由于液压流体从所述第一再生腔泄漏至背压腔而增大。

5.根据权利要求1所述的液压控制阀，其中所述弹性件的设定压力通过将第二先导信号压力从外部供应至所述先导活塞而可变地调节。

6.根据权利要求1所述的液压控制阀，进一步包括先导阀，该先导阀具有第一状态和第二状态，在所述第一状态，从外部供应至所述先导活塞的第二先导信号压力被中断，而在所述第二状态，在所述再生阀芯的移位过程中，通过第三先导信号压力的供应，所述第二先导信号压力从外部供应至所述先导活塞。

7.根据权利要求4所述的液压控制阀，进一步包括安装在一套筒的外表面上用于防止泄漏的第二O形环，所述再生阀芯与所述第二O形环能移位地接合，从而防止液压流体从所述供应通路泄漏至所述背压腔。

8.根据权利要求7所述的液压控制阀，进一步包括形成在所述套筒上以与所述背压腔连通的外排泄口。

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