CN101749447A - 流量控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流量控制阀及液压控制系统，所述流量控制阀包括阀体、阀芯和复位弹簧；复位弹簧置于阀芯右侧的阀腔内，用于保持阀芯处于初始状态；阀体具有与内部阀腔连通的四个油口，其中，经第一油口进入的压力油作用于阀芯的左侧端面上；阀芯处于初始状态时，第三油口和第四油口之间处于全通流面积连通状态；阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第三油口和第四油口之间的处于非连通状态，且第二油口与阀芯右侧的阀体内腔连通，阀芯的左、右两侧端面分别受第一油口进油压力和第二油口进油压力的作用；随着第二油口进油压力的变化，第三油口和第四油口之间处于非全通流面积连通状态。本发明通过液压控制的方式实现对多路阀主阀芯开口度的控制。

Description

流量控制阀

技术领域

本发明涉及液压控制元件，具体涉及一种流量控制阀。

背景技术

随着社会发展节奏的加快，对于各种施工机械的要求不仅局限于安全、可靠等基本的工作性能，如何提高作业效率已成为优化设计的要点；特别是，合理进行复合动作的设计并提高其可操作性。

工程起重机具有整机行走、上车回转、起重臂伸缩、起重臂变幅及吊钩升降等基本动作。传统的起重机只能通过不同的油泵供油实现个别动作的复合，而不能在单一液压油泵供油的情况下进行动作的复合。在这种情况下实现复合动作需要提供多个液压油泵和相互独立的液压管路，增加了整个系统的生产成本和维护成本，系统的具体实现较为复杂，尤其是每个动作都需要较大液压流量和工作压力的情况下，更是需要大量的管路和空间进行布置，不能满足优化设计的要求。因此，能够利用尽可能少的油泵实现多个动作同时进行，整个液压系统的实现能够布置简洁、低成本，达到高效操作的目的是最为理想的解决方案。

目前，负载敏感技术在液压控制系统的应用有效解决了上述问题，采用负载敏感多路阀控制各执行元件的流量，工作状态中能自动地将负载所需压力变化的信号，传递到敏感控制阀或泵变量控制机构的敏感腔，使其压力参量发生变化，从而调整负载的运行状态。对于定量泵系统来说，负载压力通过负载感应油路引至远程调压的溢流阀上，当负载较小时，溢流阀调定压力也较小；负载较大，调定压力也较大，进而控制系统中的液量。对于变量泵系统来说，负载传感油路引入到泵的变量机构，泵的输出压力随负载压力的升高而升高，以使泵的输出流量与系统实际需要的流量相等。该方案控制部分的实现采用PLC可编程逻辑控制技术，对负载敏感多路阀的比例先导电磁阀进行控制，以控制多路阀主阀芯的开口度大小调整；但是，由于完全通过软件控制输入至比例先导电磁阀的电信号来间接实现，对于不同的车型、不同的动作复合等具体情况，需要建立相应的数据库才能获得较高的复合动作精度；由于建立数据库的工作量较大，因此使用该方案存在设计成本较高的问题。

有鉴于此，需要另辟蹊径解决负载敏感多路阀所需先导控制油液的压力调整。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种流量控制阀及具有该流量控制阀的液压控制系统，通过液压控制的方式调整负载敏感多路阀所需先导控制油液的压力，以控制多路阀主阀芯的开口度。

本发明提供的流量控制阀包括阀体、阀芯和复位弹簧；所述阀芯设置在阀体内腔中，在压力油的作用下所述阀芯可在阀体内腔中滑动；所述复位弹簧置于所述阀芯右侧的阀腔内，用于保持所述阀芯处于初始状态；且，所述阀体具有与内部阀腔连通的四个油口，分别为第一油口、第二油口、第三油口和第四油口；其中，经第一油口进入的压力油作用于所述阀芯的左侧端面上；与阀芯在阀体内腔的位置相对应地，所述第三油口与第四油口之间为全通流面积连通、非全通流面积连通或非连通状态；所述阀芯处于初始状态时，第三油口和第四油口之间处于全通流面积连通状态；所述阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第三油口和第四油口之间的处于非连通状态，且第二油口与所述阀芯右侧的阀体内腔连通，所述阀芯的左、右两侧端面分别受第一油口进油压力和第二油口进油压力的作用；随着第二油口进油压力的变化，第三油口和第四油口之间处于非全通流面积连通状态。

优选地，所述阀芯的径向外表面上具有两个周向环状凹槽，分别为第一环状凹槽和第二环状凹槽；所述阀芯的第二环状凹槽处开有径向通孔，所述阀芯的右侧外端面上开有与所述径向通孔连通的轴向通孔；所述阀芯处于初始状态时，第三油口经所述第一环状凹槽与第四油口连通；所述阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第二油口经所述第二环状凹槽、径向通孔和轴向通孔与所述阀芯右侧的阀体内腔连通。

优选地，在所述第一环状凹槽左侧壁外缘处的阀芯上具有轴向节流槽。

优选地，所述轴向节流槽为多个且沿所述第一环状凹槽左侧壁的外缘周向均布。

优选地，从左至右，所述轴向节流槽的截面面积呈逐渐增大的趋势变化。

优选地，所述第一油口、第二油口和第三油口中分别设置有阻尼。

优选地，还包括螺堵和阀套；所述螺堵与所述阀体内腔的右侧端螺纹密封连接；所述阀套置于所述阀芯与阀体之间，该阀套的右侧端与所述螺堵螺纹连接；且所述阀套的侧壁上具有三个通孔，该三个通孔分别与所述阀体的第二油口、第三油口和第四油口相对设置。

本发明提供的流量阀的阀体具有四个油口，使用时，第一油口和第二油口用于与控制油路连通，第三油口用于与该流量阀所调整的油路连通，第四油口用于与回油油路连通。在工作状态，经第一油口和第二油口进入阀腔的压力油分别作用于阀芯的两侧，阀芯在这两个压力的作用下达到平衡位置调整第三油口与第四油口的连通状态：全通流面积连通，即所调整油路处于压力全部卸压的状态；非全通流面积连通，即所调整油路处于压力局部卸压的状态；非连通，即所调整油路处于保压状态。

本发明所提供的流量控制阀特别适用于采用负载敏感技术的液压控制系统，以液压控制的方式调整负载敏感多路阀所需先导控制油液的压力，从而避免了保证液压油泵供油流量满足多个执行元件所需要流量的总合，从而实现各执行元件能够实时进行同步动作。

在本发明的优选方案中，在所述第一环状凹槽左侧壁外缘处的阀芯上具有轴向节流槽，以避免所述第三油口与第四油口之间在连通和非连通状态之间转变时通流量变化产生液压冲击现象；进一步地，从左至右，所述轴向节流槽的截面面积呈逐渐增大的趋势变化，这样，阀芯在负载压力的作用下左移时，第三油口与第四油口之间通流量随之更加缓和地增大。

本发明提供的液压控制系统，用于实现多个执行元件的复合动作，包括输出压力油液至每个执行元件的负载敏感多路阀；所述负载敏感多路阀的进油口和回油口分别与压力油路和回油油路连通；所述负载敏感多路阀的负载压力油口与调节压力油路油液压力的油路连通，还包括如前所述的流量控制阀，其第一油口与压力油路连通，其第二油口与所述负载敏感多路阀的负载压力油口连通，其第三油口与所述负载敏感多路阀的先导油进口连通，其第四油口与回油油路连通。

优选地，该系统的动力元件具体为变量泵，所述负载敏感多路阀的负载压力油口与该变量泵的控制油口连通，以控制变量泵的输出压力。

优选地，该系统的动力元件具体为定量泵，且通过先导型溢流阀调节压力油路的油液压力；所述负载敏感多路阀的负载压力油口与该溢流阀的控制油口连通，以控制系统压力。

与现有的多个执行元件可进行复合动作的液压控制系统相比，本发明所述系统中增设有一个流量控制阀，其第一油口与压力油路连通，其第二油口与所述负载敏感多路阀的负载压力油口连通，其第三油口与所述负载敏感多路阀的先导油进口连通，其第四油口与回油油路连通。这样，当负载敏感多路阀的各阀芯处于中位截止状态时，负载压力小于主油路压力，第三油口与第四油口之间为非导通状态，即所述负载敏感多路阀的先导油进油口与回油油路之间断开，此时，系统先导油路得以保持压力。

当执行元件进行复合动作时，随着所述负载敏感多路阀阀芯的开启，各路负载压力逐渐建立起来，其中的最大负载压力通过梭阀后经所述流量控制阀的第二油口作用于阀芯上。工作过程中，若液压油泵输出的压力油流量无法满足各执行元件所需要最大工作流量，且系统流量优先提供给低压执行元件时，则高压执行元件在停止工作之前，其产生的负载压力将高于主油路压力，所述流量控制阀的阀芯位置重新调整至新的平衡位置；此时，流量控制阀的第三油口与第四油口导通，与第三油口和第四油口之间通油面积相对应地，所述负载敏感多路阀的先导油压力按一定比例关系减小。基于先导油压力的变化，每联阀片的开度随之变小，相应地各执行元件所需的流量也分别变小，即，各执行元件复合动作时所需要总流量变小，进而在液压油泵输出压力流量无法满足各执行元件所需要最大工作流量时，各执行元件依然可协调动作。

综上，本发明所述系统通过液压控制的方式调整负载敏感多路阀所需先导控制油压，只需要改变相应的尺寸参数即可适应不同车型、不同的动作复合等具体情况，因此，有效避免了现有负载控制技术控制系统中采用软件控制存在的设计成本较高的问题。

附图说明

图1a是本发明提供流量控制阀的第三油口与第四油口之间处于全通流面积连通状态的结构示意图；

图1b是本发明提供流量控制阀的第三油口与第四油口之间处于非导通状态的结构示意图；

图1c是本发明提供流量控制阀的第三油口与第四油口之间处于非全通流面积连通状态的结构示意图；

图2a是本明所述阀芯的轴向剖视图；

图2b是图2a的A-A剖面图；

图3a是具体实施方式中所述定量泵控制系统的液压原理图；

图3b是具体实施方式中所述变量泵控制系统的液压原理图。

图中：

负载敏感多路阀1、流量控制阀2、定量泵3、变量泵3′、先导型溢流阀4、阀体10、第一油口11、第二油口12、第三油口13、第四油口14、阀体内腔15、阀芯20、第一环状凹槽21、第二环状凹槽22、径向通孔23、轴向通孔24、节流槽25、复位弹簧30、阀套40、螺堵50、阻尼61、62、63。

具体实施方式

本发明提供的流量控制阀包括阀体、阀芯和复位弹簧；所述阀芯设置在阀体内腔中，在压力油的作用下所述阀芯可在阀体内腔中滑动；它的核心是：所述阀体具有与内部阀腔连通的四个油口，其中，经第一油口进入的压力油作用于所述阀芯的左侧端面上；与阀芯在阀体内腔的位置相对应地，所述第三油口与第四油口之间为全通流面积连通、非全通流面积连通或非连通状态；所述阀芯处于初始状态时，第三油口和第四油口之间处于全通流面积连通状态；所述阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第三油口和第四油口之间的处于非连通状态，且第二油口与所述阀芯右侧的阀体内腔连通，所述阀芯的左、右两侧端面分别受第一油口进油压力和第二油口进油压力的作用；随着第二油口进油压力的变化，第三油口和第四油口之间处于非全通流面积连通状态。

本文中，所述第三油口和第四油口之间的全通流面积连通为两者连通时的通流面积为最大值。

下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

参见图1，该图示出了本发明所提供的流量控制阀的结构示意图。

阀体10具有四个与阀体内腔15连通的第一油口11、第二油口12、第三油口13和第四油口14。

请一并参见图2，图2a是所述阀芯20的轴向剖视图，图2b是图2b的A-A剖面图。

阀芯20的径向外表面上具有两个周向环状凹槽，分别为第一环状凹槽21和第二环状凹槽22；所述阀芯20的第二环状凹槽22处开有径向通孔23，所述阀芯20的右侧外端面上开有与所述径向通孔23连通的轴向通孔24。

复位弹簧30置于阀芯20的右侧的阀腔内，用于保持所述阀芯20处于初始状态。

如图1a所示，当所述阀芯20处于初始状态时，第三油口13经所述第一环状凹槽21与第四油口14连通，即全通流面积连通；当所述阀芯20在第一油口11进入的压力油作用下右移时，第二油口12经所述第二环状凹槽22、径向通孔23和轴向通孔24与所述阀芯20右侧的阀体内腔15连通。当第一油口11的压力大于第二油口12的压力时，如图1b所示，流量控制阀的第三油口13与第四油口14之间为非导通；当第二油口12的压力大于第一油口11的压力时，如图1c所示，流量控制阀的第三油口13与第四油口14之间为非全通流面积连通。

在第三油口13与第四油口14之间在连通和非连通状态之间转变的瞬间，通流量变化会产生液压冲击现象，为避免上述现象的出现，进一步地，结合图2a和图2b所示，在所述第一环状凹槽21左侧壁外缘处的阀芯20上具有轴向节流槽25，这样，当阀芯20移动且第三油口13和第四油口14之间连通状态变化初期，第三油口13与第四油口14之间通流面积的变化量即为节流槽25的横截面面积。

如图2a所示，从左至右，所述轴向节流槽25的截面面积呈逐渐增大的趋势变化，这样，在阀芯20在负载压力的作用下左移的工作状态下，第三油口13与第四油口14之间通流量随之可以更加缓和地增大。

具体地，如图2b所示，所述轴向节流槽25为多个且沿所述第一环状凹槽21左侧壁的外缘周向均布，以使得阀芯20受力均衡，进一步提高阀芯20运动更加平稳可靠。

需要说明的是，所述轴向节流槽25的形状不局限于图中所示的三角形；实际上，在该节流槽25的轴向截面上，其槽底可为内凹弧状或外凸弧状；在该节流槽25的横向截面上，其两侧槽壁也可以为内凹弧状或外凸弧状。只要所述节流槽25的横截面面各从左至右呈逐渐增大的趋势变化，均在本专利的保护范围内。

如图1所示，所述第一油口、第二油口和第三油口中分别设置有阻尼61、62、63，进一步提高系统工作的稳定性。可以理解的是，所述阻尼可以直接在阀体10上加工阻尼孔；优选采用标准的液阻元件，以提高本发明的加工工艺性。

从优化设计的角度考虑，本实施方式还包括阀套40和螺堵50，以提高其加工及装配的工艺性。如图1所示，所述螺堵50与所述阀体内腔15的右侧端螺纹密封连接；所述阀套40置于所述阀芯20与阀体10之间，该阀套40的右侧端与所述螺堵50螺纹连接；且所述阀套40的侧壁上具有三个通孔41、42、43，该三个通孔分别与所述阀体10的第二油口12、第三油口13和第四油口14相对设置。装配时，首先将复位弹簧30置于所述螺堵50与阀芯20之间，并将所述螺堵50与阀芯20螺纹连接；然后将阀芯20置于阀体内腔15内，并将所述螺堵50与阀体10螺纹连接；至此，完成阀芯20与阀体10之间的装配。

本实施方式还提供了用于控制多个执行元件复合动作的液压控制系统，它包括输出压力油液至每个执行元件的负载敏感多路阀1和如前所述的流量控制阀2。

所述负载敏感多路阀1的进油口P和回油口T分别与压力油路和回油油路连通；所述负载敏感多路阀1的负载压力油口Ls与调节压力油路油液压力的油路连通。

所述流量控制阀2的第一油口与压力油路P连通，其第二油口与所述负载敏感多路阀1的负载压力油口Ls连通，其第三油口与所述负载敏感多路阀1的先导油进口P1连通，其第四油口与回油油路T连通。本实施方式提供的液压控制系统的工作原理适用于定量泵系统和变量泵系统，分别具体说明如下。

参见图3a，该图示出了定量泵液压控制系统的液压原理图。

如图3a所示，该系统的动力元件为定量泵3，先导型溢流阀4设置在压力油路上，以调节压力油路P的油液压力；所述负载敏感多路阀1的负载压力油口Ls与该溢流阀4的控制油口连通，当最大负载压力变化时，可调整先导型溢流阀4的调定压力，从而控制系统压力。

参见图3b，该图示出了变量泵液压控制系统的液压原理图。

如图3b所示，该系统的动力元件为变量泵3′，所述负载敏感多路阀1的负载压力油口Ls与该变量泵3′的控制油口连通，直接调整变量泵3′的变量机构，从而控制变量泵的输出压力。

结合图3a和图3b所示，当负载敏感多路阀1的各阀芯处于中位截止状态时，负载压力小于主油路压力，所述流量控制阀2的第三油口与第四油口之间为非导通状态，即所述负载敏感多路阀1的先导油进油口P1与回油油路之间断开，此时，系统先导油路得以保持压力。当执行元件进行复合动作时，随着所述负载敏感多路阀1的各路阀芯的开启，各路负载压力逐渐建立起来，其中的最大负载压力通过梭阀后经所述流量控制阀2的第二油口作用于阀芯上。

工作过程中，若液压油泵输出的压力油流量无法满足各执行元件所需要最大工作流量，且系统流量优先提供给低压执行元件时，则高压执行元件在停止工作之前，其产生的负载压力将高于主油路压力，所述流量控制阀2的阀芯位置将重新调整至新的平衡位置；此时，流量控制阀2的第三油口与第四油口导通，与第三油口和第四油口之间通油面积相对应地，所述负载敏感多路阀的先导油压力按一定比例关系减小。

综上，基于先导油压力的变化，每联阀片的开度随之变小，相应地各执行元件所需的流量也分别变小，即，各执行元件复合动作时所需要总流量变小，进而在液压油泵输出压力流量无法满足各执行元件所需要最大工作流量时，各执行元件依然可协调动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.流量控制阀，包括阀体和设置在阀体内腔中的阀芯，在压力油的作用下所述阀芯可在阀体内腔中滑动，其特征在于，还包括：

复位弹簧，置于所述阀芯右侧的阀腔内，用于保持所述阀芯处于初始状态；且，

所述阀体具有与内部阀腔连通的四个油口，分别为第一油口、第二油口、第三油口和第四油口；其中，经第一油口进入的压力油作用于所述阀芯的左侧端面上；与阀芯在阀体内腔的位置相对应地，所述第三油口与第四油口之间为全通流面积连通、非全通流面积连通或非连通状态；

所述阀芯处于初始状态时，第三油口和第四油口之间处于全通流面积连通状态；所述阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第三油口和第四油口之间的处于非连通状态，且第二油口与所述阀芯右侧的阀体内腔连通，所述阀芯的左、右两侧端面分别受第一油口进油压力和第二油口进油压力的作用；随着第二油口进油压力的变化，第三油口和第四油口之间处于非全通流面积连通状态。

2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述阀芯的径向外表面上具有两个周向环状凹槽，分别为第一环状凹槽和第二环状凹槽；所述阀芯的第二环状凹槽处开有径向通孔，所述阀芯的右侧外端面上开有与所述径向通孔连通的轴向通孔；

所述阀芯处于初始状态时，第三油口经所述第一环状凹槽与第四油口连通；所述阀芯在第一油口进入的压力油作用下右移时，第二油口经所述第二环状凹槽、径向通孔和轴向通孔与所述阀芯右侧的阀体内腔连通。

3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于，在所述第一环状凹槽左侧壁外缘处的阀芯上具有轴向节流槽。

4.根据权利要求3所述的流量控制阀，其特征在于，所述轴向节流槽为多个且沿所述第一环状凹槽左侧壁的外缘周向均布。

5.根据权利要求3或4所述的流量控制阀，其特征在于，从左至右，所述轴向节流槽的截面面积呈逐渐增大的趋势变化。

6.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，所述第一油口、第二油口和第三油口中分别设置有阻尼。

7.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于，还包括：

螺堵，与所述阀体内腔的右侧端螺纹密封连接；

阀套，置于所述阀芯与阀体之间，该阀套的右侧端与所述螺堵螺纹连接；且所述阀套的侧壁上具有三个通孔，该三个通孔分别与所述阀体的第二油口、第三油口和第四油口相对设置。

8.液压控制系统，用于实现多个执行元件的复合动作，包括：

负载敏感多路阀，用于输出压力油液至每个执行元件；所述负载敏感多路阀的进油口和回油口分别与压力油路和回油油路连通；所述负载敏感多路阀的负载压力油口与调节压力油路油液压力的油路连通，其特征在于，还包括：

权利要求1至7中任一权利要求所述的流量控制阀，其第一油口与压力油路连通，其第二油口与所述负载敏感多路阀的负载压力油口连通，其第三油口与所述负载敏感多路阀的先导油进口连通，其第四油口与回油油路连通。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，该系统的动力元件具体为变量泵，所述负载敏感多路阀的负载压力油口与该变量泵的控制油口连通，以控制变量泵的输出压力。

10.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于，该系统的动力元件具体为定量泵，且通过先导型溢流阀调节压力油路的油液压力；所述负载敏感多路阀的负载压力油口与该溢流阀的控制油口连通，以控制系统压力。

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