CN101813191B - 一种阀及其流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阀及其采用的流量调节装置。所述流量调节装置设有输入口和输出口，其内的阀杆上设有渐变V槽和环形槽，所述渐变V槽随阀杆的移动而改变与所述输入口的连通量，所述环形槽与所述输出口连通。所述流量调节装置通过螺纹结合装入阀体内后，所述输入口与回流通道的回流孔侧连通，所述输出口与回流通道的输出孔侧连通，且所述阀杆的轴向贯通的中心孔与反馈通道连通。本发明通过在阀的回流通道中设置流量调节装置，减缓卸压过程，使得输入孔油压缓缓降低，而不会因急促的压力变化而产生振动和噪音，提供很好的减震、减噪效果。

Description

一种阀及其流量调节装置

技术领域

本发明涉及液压驱动系统，更具体地说，涉及一种用于液压驱动系统卸压的阀及其流量调节装置。

背景技术

液压驱动是机械加工机器中广泛采用的动力源。例如，折弯机、冲压机等多采用油缸来驱动上模动作，与下模配合来折弯或冲压制品。液压油缸一般都连接有增压阀和卸压阀。增压阀打开时，液压油不断输入油缸内，使油缸内的液压不断上升，推动活塞向下运动，进而驱动上模向下动作，此时卸压阀关闭。完成工作后，打开卸压阀，油缸内的液压油经卸压阀回流到油箱内，油缸内的液压不断降低，活塞返回，进而带动上模返回。

油缸的卸压阀卸压时，若卸压过程太急促，也就是说，从最高压减压到油箱低压的过程太快、时间太短的话，突然的高压差会带来剧烈的振动，产生噪声。图1和图2所示分别是现有技术中的一种油缸卸压阀关闭和打开状态的结构示意图。该卸压阀的开闭通过电磁阀10来控制。如图1所示，该卸压阀主要由上阀体20、下阀体30和阀芯40构成。下阀体30下端设有纵向的输入孔31和输出孔32，输入孔31与油缸60连通，输出孔32与油箱50连通。下阀体30内还开设有横向连通输入孔31和输出孔32的主通道33。对应于输入孔31，在下阀体30上端还设有与输入孔31同轴的轴孔34，轴孔34贯通至主通道33。阀芯40容置在轴孔34内且可以沿该轴孔34滑动。阀芯40具有主体42和阀头41，阀头41具有与输入孔31相适配的尺寸以在插入输入孔31后将输入孔31闭合。阀芯主体42设有中心空腔43，其内设有弹簧44。弹簧44的一端抵在该中心空腔43的内端，弹簧44的另一端抵在上阀体20的下端开设的与下阀体轴孔34连通的座腔24内。此外，上阀体20的上端沿纵向方向上设有与电磁阀10的A端连通的排出孔21、与电磁阀10的P端连通的反馈孔22、以及与电磁阀10的B端连通的回流孔23。并且，排出孔21与输入孔31之间通过反馈通道70连通，回流孔23与输出孔32之间通过回流通道80连通，反馈孔22与座腔24连通。

这样的话，当电磁阀10通电打开时，P端与A端连通，因而液压油通过卸压阀的输入孔31经由反馈通道70、排出孔21、电磁阀10的A端到P端进而通过反馈孔22输入阀芯40的中心空腔43内，使得输入孔31处的压强P1(即阀头41受到的压强)与阀芯40的中心空腔43内的压强P2相等。由于阀芯40的中心空腔43具有比阀头41更大的直径，在加上弹簧44作用于中心空腔43内端的弹力，使得阀芯40的上端受力大于下端受力，促使阀芯40向下滑动，阀头41插入输入孔31内，将输入孔31和输出孔32截断，阀门关闭，如图1所示。

当油缸60需要卸压时，将电磁阀断电关闭，P端与B端连通，使得反馈孔22与输入孔31断开，进而反馈孔22通过电磁阀的P端到B端与回流孔23连通。这时，由于阀芯40的中心空腔43内的油压P2显然高于输出孔32处的油压，阀芯40的中心空腔43内的液压油迅速回流，从输出孔32排入油箱50内，使得阀芯40上端受压降低，而阀芯40下端即输入孔31内的压强不断升高。当阀芯40下端受力大于上端受力时，阀芯40迅速被冲开，输入孔31与输出孔32连通，输入孔31内的压力在极短的时间内从最高压降至0，如图2所示。

以上图1和图2所示的卸压阀结构因回流快，卸压急促发生，阀芯40突然被冲开产生强烈的碰撞，产生很强的振动并带来很大的噪声。为了改善这一缺点，现有技术中对该卸压阀作出了改进，在回流孔23上或者回流通道80上增加具有大小直径的阻尼孔，以减小回流的流量，减缓卸压速度。但是，这种阻尼孔的设计具有固定的尺寸，对流量的调节比是固定的，因而适用范围受到了很大的限制。此外，采用比例阀来调节回流流量，也能改善上述卸压阀的缺陷，但是采用比例阀的方案成本高，结构复杂，不易实现。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种可动态调节阀门回流流量的流量调节装置以及采用该流量调节装置的阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种流量调节装置，包括中心设有连通的第一轴孔和第二轴孔的主体、容置在所述第二轴孔内且可沿所述第二轴孔移动的阀杆、螺纹结合在所述第一轴孔内的调节螺栓、以及抵在所述阀杆和所述调节螺栓之间的一弹性件；其中，所述阀杆包括第一杆部、第二杆部以及连接第一杆部和第二杆部的连接部，且所述第一杆部直径大于所述第二杆部，所述第二杆部直径大于所述连接部，从而在所述第一杆部和第二杆部之间形成环形槽，所述第一杆部的紧靠环形槽侧的圆周面上设有从环形槽侧沿轴向逐渐变小的渐变V槽；所述主体上设有在阀杆移动过程中改变与渐变V槽的连通流量的输入口、以及与所述阀杆的环形槽连通的输出口。

优选实施例中，所述流量调节装置还包括螺纹结合在所述调节螺栓的中心通孔内的限位螺钉，所述弹性件套在所述限位螺钉上。

优选实施例中，所述主体的第二轴孔外端螺纹结合有一螺盖以将所述主体的端部闭合，所述螺盖的中心螺纹结合有一螺栓伸入所述第二轴孔内抵住所述阀杆，且所述螺栓的中心通孔与所述阀杆的轴向贯通的中心孔连通。

优选实施例中，所述调节螺栓的内端面设有座槽以安装所述弹性件的一端，所述阀杆的第二杆部外端形成有支承杆以安装所述弹性件的另一端。

优选实施例中，所述调节螺栓与所述主体的第一轴孔之间设有第一密封圈，所述限位螺钉与所述调节螺栓的中心通孔之间设有第二密封圈。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种阀，包括阀体和容置在所述阀体内可轴向移动的阀芯，所述阀体上设有输入孔、排出孔、反馈孔、回流孔和输出孔，所述输入孔外接油缸，所述输出孔外接油箱，所述输入孔和输出孔之间通过主通道连通，所述输入孔和排出孔之间通过反馈通道连通，所述回流孔和输出孔之间通过回流通道连通，所述反馈孔与阀芯上端连通，且所述反馈孔通过电磁阀可选择性的与所述排出孔或所述回流孔连通，所述阀芯的轴向移动可打开或关闭输入孔进而连通或截断输入孔和输出孔，其中，所述回流通道上还设有一流量调节装置，所述流量调节装置包括中心设有连通的第一轴孔和第二轴孔的主体、容置在所述第二轴孔内且可沿所述第二轴孔移动的阀杆、螺纹结合在所述第一轴孔内的调节螺栓、以及抵在所述阀杆和所述调节螺栓之间的一弹性件；其中，所述主体上设有与所述回流通道的回流孔侧连通的输入口，以及与所述回流通道的输出孔侧连通的输出口；所述阀杆包括第一杆部、第二杆部以及连接第一杆部和第二杆部的连接部，且所述第一杆部直径大于所述第二杆部，所述第二杆部直径大于所述连接部，从而在所述第一杆部和第二杆部之间形成环形槽，所述阀杆具有一轴向贯通的中心孔与所述反馈通道连通，且所述阀杆的第一杆部紧靠环形槽侧的圆周面上设有从环形槽侧沿轴向逐渐变小的渐变V槽；所述渐变V槽随阀杆的移动而改变与所述输入口的连通量，所述阀杆的环形槽连通所述输出口。

优选实施例中，所述流量调节装置的主体通过螺纹结合安装在所述阀体内的与所述反馈通道连通的轴孔内。优选实施例中，所述主体的外端设有螺帽，所述螺帽在所述流量调节装置装入阀体内后与所述阀体的侧面相抵。

优选实施例中，所述流量调节装置还包括螺纹结合在所述调节螺栓的中心通孔内的限位螺钉，所述弹性件套在所述限位螺钉上。

优选实施例中，所述主体的第二轴孔外端螺纹结合有一螺盖以将所述主体的端部闭合，所述螺盖的中心螺纹结合有一螺栓伸入所述第二轴孔内抵住所述阀杆，且所述螺栓的中心通孔与所述阀杆的中心孔连通。

本发明对现有的卸压阀作出进一步改进，通过在回流通道中设置流量调节装置，减缓卸压过程，使得输入孔油压缓缓降低，而不会因急促的压力变化而产生振动和噪音，提供很好的减震、减噪效果。并且，由于所采用的流量调节装置能够根据输入油压的变化而相应地调节流量的大小，通配性强，操作方便，结构简单，并且对原有卸压阀结构的改动很小，易于实现。

附图说明

图1是现有技术中的一种卸压阀处于关闭状态的结构剖视图；

图2是图1所示的卸压阀处于打开状态的结构剖视图；

图3是本发明一个实施例的卸压阀的结构剖视示意图；

图4是本发明一个实施例的卸压阀的结构爆炸图；

图5是本发明一个实施例的流量调节装置的结构爆炸图；

图6是图5中的阀杆的结构示意图；

图7是本发明一个实施例的流量调节装置的结构剖视图；

图8a是输入油压为低压时流量调节装置的结构示意图；

图8b是输入油压为中压时流量调节装置的结构示意图；

图8c是输入油压为高压时流量调节装置的结构示意图；

图9是本发明的卸压阀对比现有技术的卸压性能曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明：

图3和图4分别是本发明一个实施例的卸压阀的结构剖视图和爆炸图。如图所示可知，本发明是对图1所示的现有卸压阀的进一步改进，因而具有和现有卸压阀相同的主体结构。

结合图3和图4所示，本发明一个实施例的卸压阀包括上阀体20、下阀体30、阀芯40以及流量调解装置100，并通过电磁阀10来控制该卸压阀的开闭。具体如4图所示，上阀体20与下阀体30通过多个螺丝26锁紧成一体。下阀体30下端设有沿纵向向上延伸的输入孔31和输出孔32，其中输入孔31与油缸60连通，输出孔32与油箱50连通。下阀体30的右侧(图3中所示)设有横向向内延伸的盲孔贯通输入孔31和输出孔32，并通过合适的锁紧件331将其右侧端锁紧密封，从而形成连通输入孔31和输出孔32的主通道33。对应于输入孔31，在下阀体30上端沿纵向向下延伸设有与输入孔31同轴的轴孔34，轴孔34贯通至主通道33。此外，在下阀体上端的轴孔34两侧还分别设有纵向向下延伸的第一纵向孔73和第二纵向孔84，其中第一纵向孔73与从下阀体30左侧下部向内延伸的第一横向孔74连通，进而与输入孔31连通；第二纵向孔84与主通道33连通，进而与输出孔32连通。第一横向孔74的左端通过合适的锁紧件741锁紧密封。

上阀体20的上端面沿纵向设有与电磁阀10的A端连通的排出孔21、与电磁阀10的P端连通的反馈孔22、以及与电磁阀10的B端连通的回流孔23。并且，上阀体20还设有与下阀体30的第一纵向孔73对应的通孔71，通孔71的上端通过锁紧件711密封。上阀体20的左侧中部设有向右侧延伸的第二横向孔72，第二横向孔72连通通孔71以及排出孔21，且其左端通过锁紧件721密封。从上阀体20的右侧中部对应地设有与第二横向孔72同轴的轴孔25，该轴孔25的内端与第二横向孔72连通。该轴孔25内设有根据本发明一个实施例的流量调节装置100，具体在后面结合图5-7将进一步给出详细介绍。此外，上阀体20的上端沿纵向还设有与流量调节装置100的输入口145(参见图7)连通的第四纵向孔83，该第四纵向孔83通过从上阀体20右侧向内延伸的第三横向孔81与回流孔23连通，且该第四纵向孔83的上端通过锁紧件831密封，该第三横向孔81的右端通过锁紧件811密封。另外，在上阀体20的下端还设有与下阀体30的轴孔34对应的座腔24，以及与流量调节装置100的输出口146(参见图7)连通的第五纵向孔82。

阀芯40容置在上阀体20的座腔24与下阀体30的轴孔34共同构成的空间内，且可以沿该轴孔34滑动。阀芯40的下端为阀头41，阀头41具有与输入孔31相适配的尺寸以在插入输入孔31后将输入孔31闭合。阀芯40上端设有中心空腔43，其内设有弹簧44。弹簧44的一端抵在该中心空腔43的内端，弹簧44的另一端抵在上阀体20的座腔24内。

当上阀体20与下阀体30装配成一体后，连通输入孔31和排出孔21的第一横向孔74、第一纵向孔73、通孔71和第二横向孔72构成反馈通道70，连通回流孔23和输出孔32的第三横向孔81、流量调节装置100、第四纵向孔83、第五纵向孔82、第二纵向孔84构成回流通道80。这样的话，当电磁阀10通电打开时，P端与A端连通，因而液压油通过卸压阀的输入孔31经由反馈通道70、排出孔21、电磁阀10的A端到P端进而通过反馈孔22输入阀芯40的中心空腔43内，使得阀芯40上下两端的液压油压强相等。由于阀芯40的中心空腔43具有比阀头41更大的直径，再加上弹簧44作用于中心空腔43内端的弹力，使得阀芯40的上端受力大于下端受力，促使阀芯40向下滑动，阀头41插入输入孔31内，将输入孔31和输出孔32截断，阀门关闭。当油缸60需要卸压时，将电磁阀10断电关闭，P端与B端连通，使得反馈孔22与输入孔31断开，进而反馈孔22通过电磁阀的P端到B端与回流孔23连通。这时，阀芯40的中心空腔43内的液压油经由回流通道80以及流量调节装置100从输出孔32排入油箱50内。通过流量调节装置100动态调节回流流量，可以减缓阀门打开时间，使输入孔31内的油压缓慢下降，从而减小振动。

下面结合图5-图7详细介绍流量调节装置100。主体140的一端(图7中的右端)具有螺帽141，靠近螺帽141为螺纹部142，主体140通过其螺纹部142与上阀体20的轴孔25螺纹结合安装在轴孔25内，并通过螺帽141与上阀体20的右侧面相抵来限定主体140旋入轴孔25内的深度。而且，该主体140的螺帽141与螺纹部142之间有一轴向环形槽，槽内套有密封圈148，以与上阀体20的右侧面之间形成密封。主体140靠近左端设有间隔一定距离的两个轴向环形槽143和144，在这两个轴向环形槽143和144内分别设有径向贯通的通孔145和146，其中通孔145的上端(即该流量调节装置的输入口)与第四纵向孔83连通，通孔146的下端(即该流量调节装置的输出口)与第五纵向孔82连通，如图7所示。并且，主体140的左端沿轴向还设有密封槽147，其内设有密封圈157以与轴孔25的内表面形成密封。主体140的右端内部设有第一轴孔149a，其内用于容置弹簧130、调节螺栓120以及限位螺钉110。具体如图7所示，调节螺栓120通过其螺纹部121旋入主体140的第一轴孔149a内，并通过设置在其末端的密封槽122内的密封圈123与第一轴孔149a内表面形成密封。限位螺钉110通过其左端的螺纹部111旋入贯通调节螺栓120中心的通孔124内，并且限位螺钉110中部的密封槽112内设有密封圈114与调节螺栓120的通孔124内表面形成密封。限位螺钉110的左端上套有弹簧130，该弹簧130的右端卡在调节螺栓120末端面上的座槽124内，弹簧130的左端与容置在主体140的第二轴孔149b内的阀杆150右端相抵。螺盖160通过螺纹结合旋入主体140的左端内，将主体140从左端闭合以将阀杆150限位在主体140内。进一步，螺柱170穿过螺盖160的中心与阀杆150的左端相抵，使阀杆150的左端面与螺盖160之间保持一定的间隙。然后通过螺母180将螺柱170与螺盖160锁紧。

图6所示是阀杆150的具体结构。该阀杆150呈阶梯形，包括第一杆部151、第二杆部152、以及连接第一杆部151和第二杆部152的连接部153，其中第一杆部的直径d1、第二杆部的直径d2和连接部的直径d3之间的关系为d1＞d2＞d3(参见图8)，因而在第一杆部151和第二杆部152之间形成轴向环形槽。第二杆部152的外端还形成有弹簧支承杆154以安装弹簧130的左端。此外，阀杆150设有轴向贯通的中心孔155，该中心孔155与螺柱170的中心通孔连通。阀杆150的第一杆部151的圆周面上径向成对称设有两个沿轴向的渐变V槽156，该两个渐变V槽156从第一杆部151的右端面往左延伸一定距离并逐渐变小。

再参见图7，阶梯型阀杆150容置在主体140的第二轴孔149b内。该第二轴孔149b亦为阶梯型，具有与阀杆150的第一杆部151和第二杆部152对应的内径，以便阀杆150可以在第二轴孔149b内左右滑动。如图7所示，将调节螺栓120向内旋入至图7所示的位置时，被压缩的弹簧130的弹力使得阀杆150处于第二轴孔149b内的最左端位置并与螺柱170相抵。此时，主体140的输入口145正好全部处于阀杆150上的渐变V槽156的上方，并经由阀杆150的连接部153形成的轴向环形槽与主体140的输出口146连通。这种状态下，流量调节装置100处于最大流量状态，回流孔23通过流量调节装置100与输出孔32连通，使得卸压阀阀芯40内的液压油能够回流至油箱50(参见图3)。

以下结合图8a、8b和8c来具体介绍流量调节装置的流量动态调节过程。图8a所示为输入孔31的油压P1(参见图3)处于低压状态时的示意图。当电磁阀10的P端连通B端，该阀门首先开始卸压。由于容置流量调节装置100的上阀体轴孔25经由反馈通道70而与输入孔31连通，液压油经由贯通的螺柱170的中心孔171以及阀杆150的中心孔155进而引入到主体140的第一轴孔149a内部，使得阀杆150的左右两端所受压强相等，即均为输入孔31的压强P1。又由于阀杆150的第一杆部151的直径d1大于第二杆部152的直径d2，即d1＞d2，因而阀杆150的左端所受液压油压力大于右端所受的液压油压力。但是，由于弹簧130压缩对阀杆150右端反作用的预置弹力，使得阀杆150仍保持在初始位置，即最左端位置。此时，主体140的输入口145正好全部处于阀杆150上的渐变V槽156的上方，并经由阀杆150的连接部153形成的轴向环形槽与主体140的输出口146连通，这种状态下，流量调节装置100处于最大流量状态，阀芯40上端受压开始减小。

随着输入孔31内的油压P1逐渐升高至中压状态时，如图8b所示，阀杆150左端受力逐渐增大，并在大过阀杆150右端的油压力和预置弹力后，克服弹簧130的弹力进而推动阀杆150向右移动。阀杆150的向右移动使得主体140的输入口145与阀杆150的渐变V槽156逐渐部分错位，仅与该渐变V槽156的变小端连通，使得流量调节装置100的回流流量随着阀杆150的右移而逐渐减小，此时阀芯40上端受压逐渐减小。

当输入孔31内的油压P1逐渐升高至高压时，如图8c所示，由于阀杆150左端受力远大于右端受力，推动阀杆150向右移动至最右端位置，使得主体140的输入口145与阀杆150的渐变V槽156完全错开，回流通道80被截断，因而阀芯40上端受压停止降低。

当输入孔31内的油压P1升至一特定高压时，阀芯40下端受力大过上端受力，阀芯40被从输入孔31中推出，阀门打开。此时，由于回流通道80处于截断状态，阀芯40不会因为阀门打开瞬间的瞬时高压降产生的强烈冲击而迅速回缩，使得输入孔31处的油压缓缓下降。

随着阀门打开，输入孔31处的油压开始下降，与输入孔31连通的流量调节装置100的阀杆150两端的油压也随之下降，导致阀杆150左端受力逐渐小于右端受力，弹簧130的弹力推动阀杆150逐渐左移，流量调节装置100的输入口145和输出口146又再次连通，回流通道80逐渐打开，阀芯40内的液压油又开始回流至油箱50，使得阀芯40上端受压继续下降，直至阀门完全打开。此时，流量调节装置100又返回至图8a所示的最大流量状态。

根据以上描述可知，本发明实施例提出的流量调节装置能够根据阀门输入孔压力的变化动态的调节回流流量，随着输入孔油压的逐渐升高，流量调节装置控制回流流量逐渐减小；随着输入孔油压的逐渐降低，该流量调节装置又可控制回流流量逐渐增大。因而，采用了该流量调节装置的阀在卸压时能够减缓卸压速度，避免因高压降所带来的剧烈振动和噪声，实现很好的减振、减噪效果。图9示出了本发明卸压阀对比现有技术的卸压性能曲线图，其中虚线所示为图1中的现有卸压阀的性能曲线，实线所示是根据本发明实施例的卸压阀的性能曲线。

此外，通过顺时针或逆时针方向旋拧调节螺栓120，可设置弹簧130的预置弹力的大小，进一步，阀杆150在主体140内向右移动的最大行程，由限位螺钉110来定义。参见图8c，当阀杆150移动至最右侧时，会与限位螺钉110的末端113相抵。因而本发明实施例的流量调节装置可适用于各种工作压力的油缸，均能起到很好的减振、减噪效果。

Claims (5)

1.一种阀，包括阀体和容置在所述阀体内可轴向移动的阀芯，所述阀体上设有输入孔、排出孔、反馈孔、回流孔和输出孔，所述输入孔外接油缸，所述输出孔外接油箱，所述输入孔和输出孔之间通过主通道连通，所述输入孔和排出孔之间通过反馈通道连通，所述回流孔和输出孔之间通过回流通道连通，所述反馈孔与阀芯上端连通，且所述反馈孔通过电磁阀可选择性的与所述排出孔或所述回流孔连通，所述阀芯的轴向移动可打开或关闭输入孔进而连通或截断输入孔和输出孔，其特征在于：

所述回流通道上设有一流量调节装置，所述流量调节装置包括中心设有连通的第一轴孔和第二轴孔的主体、容置在所述第二轴孔内且可沿所述第二轴孔移动的阀杆、螺纹结合在所述第一轴孔内的调节螺栓、以及抵在所述阀杆和所述调节螺栓之间的一弹性件；

其中，所述主体上设有与所述回流通道的回流孔侧连通的输入口，以及与所述回流通道的输出孔侧连通的输出口；所述阀杆包括第一杆部、第二杆部以及连接第一杆部和第二杆部的连接部，且所述第一杆部直径大于所述第二杆部，所述第二杆部直径大于所述连接部，从而在所述第一杆部和第二杆部之间形成环形槽，所述阀杆具有一轴向贯通的中心孔与所述反馈通道连通，且所述阀杆的第一杆部紧靠环形槽侧的圆周面上设有从环形槽侧沿轴向逐渐变小的渐变V槽；所述渐变V槽随阀杆的移动而改变与所述输入口的连通量，所述阀杆的环形槽连通所述输出口。

2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述流量调节装置的主体通过螺纹结合安装在所述阀体内的与所述反馈通道连通的轴孔内。

3.根据权利要求2所述的阀，其特征在于，所述主体的外端设有螺帽，所述螺帽在所述流量调节装置装入阀体内后与所述阀体的侧面相抵。

4.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述流量调节装置还包括螺纹结合在所述调节螺栓的中心通孔内的限位螺钉，所述弹性件套在所述限位螺钉上。

5.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，所述主体的第二轴孔外端螺纹结合有一螺盖以将所述主体的端部闭合，所述螺盖的中心螺纹结合有一螺栓伸入所述第二轴孔内抵住所述阀杆，且所述螺栓的中心通孔与所述阀杆的中心孔连通。

Images