CN101922445B - 一种恒功率控制阀 - Google Patents

Abstract

一种恒功率控制阀，包括阀体、阀体内有阀芯孔，阀芯孔内有可滑动的阀芯，阀体的一端有弹簧腔，阀体上开有与阀芯孔连通的油口P口、Pc口和T口，阀体内设有阀套及供阀套滑动的阀套腔，阀套上间隔设有若干个环形阀套凹槽，阀套凹槽与阀芯孔之间连接有油通道；阀体内与P口、Pc口和T口分别相连通的部分构成P腔、Pc腔和T腔；阀体上插接有一根可移动的反馈杆，阀芯下端的截面直径小于上端的截面直径，具有结构简单、稳定性高、可靠性好、成本低等优点，便于与泵的其他控制方式集成，可作为标准模块使用。

Description

一种恒功率控制阀

技术领域

本发明涉及一种控制阀，尤其是涉及一种可应用于斜盘式变量柱塞泵，也可应用于斜轴式变量柱塞泵的恒功率控制阀。

背景技术

恒功率控制是变量柱塞泵常用的控制方式，通常采用带机械反馈结构的功率控制阀来实现这一功能。目前在市场上销售的产品中，功率控制阀的先导阀芯与换向阀芯是分体的，这类阀零件数量多，结构复杂。如，中国实用新型专利(专利号：200820164315.X)公开了一种恒功率控制阀，包括阀本体，该阀本体制有两个相平行的第一滑腔和第二滑腔，第一滑腔一端制有第一控制腔，第二滑腔一端也制有第二控制腔，阀本体制有能与外部高压进油路相连通的P型腔，该P型腔与第一滑腔、第二滑腔相连通；阀本体制有A型腔，该A型腔与第一滑腔相连通；阀本体还制有A2型腔和A1型腔，A1型腔与第一滑腔、第二滑腔相连通；A2型腔经第一阻尼螺钉与A型腔相连通，并且该A2型腔还经第二阻尼螺钉与A1型腔相连通；第一阀芯的端头顶压由弹簧控制的调节组件，实现了进出油路压力的可调性；通过取样于系统主油路的A1型腔与P型腔的压力的直接比较，进而达到输入输出功率的恒定。这类结构的阀的阀套采用弹簧力复位，一方面因弹簧占用较多空间，导致功率阀结构尺寸增加；另一方面，由于不均匀磨损或油液污染等原因，阀套有时会产生其实并不太严重的卡滞现象，却使阀套不能在弹簧力的作用下正常复位，结果导致恒功率控制功能失效。

发明内容

本发明主要是解决上述的技术问题，提供一种结构简单、成本低、稳定性高、可靠性好、便于与其他控制方式集成作为标准模块使用的恒功率控制阀。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种恒功率控制阀，包括阀体、阀体内设有阀芯孔，阀芯孔内设有可滑动的阀芯，阀体的一端设有弹簧腔，弹簧腔内设有弹簧及弹簧座，阀体上开有与阀芯孔连通的油口，阀体内设有阀套及供阀套滑动的阀套腔，阀芯与阀套同轴心地设置在阀套内，阀套上间隔设有若干个环形阀套凹槽，阀套凹槽与阀芯孔之间连接有油通道；所述的油口为P口、Pc口和T口，阀体内与P口、Pc口和T口分别相连通的部分构成P腔、Pc腔和T腔；阀体上插接有一根可移动的反馈杆，反馈杆的一端插入阀套内，阀体上设有供反馈杆插入及移动的插孔；阀芯下端的截面直径小于上端的截面直径，阀芯孔的直径与阀芯相匹配，阀芯上至少间隔设有2个环状台阶。由于阀芯孔上下端直径的差异，阀芯和阀套都受到轴向的液压力，阀芯所受的液压力使阀芯紧压在弹簧座上，阀套所受的液压力使阀套紧贴在反馈杆上。采用滑动阀芯外套接滑动阀套，阀体上插接反馈杆，简化了功率阀结构、减少了体积，提高了控制阀的抗污染能力，使功率阀能够以标准模块的方式方便地与其他控制方式集成。

作为优选，所述的阀套上开有杆槽，所述的反馈杆的一端插入杆槽内。

作为优选，所述的弹簧腔内设有螺套，所述的弹簧包括大弹簧和套在大弹簧内的小弹簧，弹簧一端置于弹簧座上，另一端套设在螺套内，螺套的顶端内旋接有调节螺钉。通过旋转螺套和调节螺钉伸入阀体内的深度，可调节弹簧对弹簧座5的压力。

作为优选，所述的阀芯上间隔设有3个环状台阶，即第1台阶，第2台阶及第3台阶；所述的阀套上间隔设有3个环形阀套凹槽，即第1凹槽、第2凹槽及第3凹槽。第2台阶用于打开/切断Pc腔与P腔/T腔之间的油路，起切换油路作用。

作为优选，所述的弹簧座下方设有挡圈。挡圈能使弹簧不随阀套的上下移动产生往复伸缩，在同样的疲劳极限下，增加了弹簧使用寿命。

作为优选，所述的阀芯孔与第1通道、第3通道相连通的通道口处的内壁上分别开有内环凹槽。以防止阀芯因阀芯孔内的通道口被台阶及污物堵塞，阀芯无法滑动。

作为优选，所述的阀套的下端设有与杆槽相贯通的杆槽泄油道。阀套的下端加长并设有与杆槽相贯通的杆槽泄油道可提高阀套滑动时的稳定性。

作为优选，所述的T口为插孔，插孔与第1凹槽之间连接有泄油管道。插孔同时也兼做阀体的泄油油口T口，可使阀体结构更紧凑。

作为优选，所述的P腔包括第3凹槽、第3通道及第2台阶与第3台阶之间的阀芯孔部分；所述的Pc腔主要包括第2凹槽、第2通道及第2台阶与第1台阶之间的阀芯孔部分；所述的T腔主要包括第1凹槽、第1通道、第2台阶与第1台阶之间的阀芯孔部分、泄油管道、插孔、杆槽及杆槽泄通道。当本发明应用于柱塞泵的控制时，P腔与泵的出口相通，Pc腔与泵的控制活塞相通。当P腔与Pc腔导通，控制活塞腔进油，泵排量减小；当Pc腔与T腔导通，控制活塞腔出油，泵排量增大。

作为优选，所述的反馈杆与杆槽的槽的之间留有用于补偿加工和装配误差的间隙，该间隙应尽可能小，只要能消除加工和安装误差，不至于在摆动中卡死即可。

因此，本发明具有结构简单、合理，稳定性高、可靠性好、成本低等优点，便于与泵的其他控制方式集成，可作为标准模块使用。

附图说明

1.附图1是本发明功率阀的结构示意图；

2.附图2是图1中阀套环槽与反馈杆相对位置的局部放大示意图；

3.附图3是图1中阀芯、阀芯孔及阀套的局部放大示意图；

4.附图4本发明的液压原理图。

图中：调节螺钉1、螺套2、大弹簧3、小弹簧4、弹簧座5、阀套6、泄油管道7、内环凹槽8、阀芯9、阀芯孔10、插孔11、反馈杆12、杆槽13、杆槽泄通道14、挡圈15、阀套腔16、第1台阶17、第1凹槽18、第1通道19、第2凹槽20、第2通道21、第2台阶22、第3通道23、第3凹槽24、第3台阶25、阀体26、上侧面27、下侧面28、变量油缸29、变量柱塞泵30。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1、2所示，本发明恒功率控制阀，包括阀体26，阀体26内沿纵向轴线设有阀套6，阀体26内设有可供阀套6滑动的管状的阀套腔16。阀套6内设有与阀套6同轴心的管状阀芯孔10，阀芯孔10内设有可沿阀芯孔10滑动的柱状阀芯9。阀芯9上间隔设有3个环形的台阶，从上向下依次为第1台阶17，第2台阶22及第3台阶25，第1台阶17与第3台阶25位于阀芯9的两端；其中，第1台阶17与第2台阶22截面的直径相等，第1台阶17及第2台阶22与第3台阶25的截面的直径不等，设第1台阶及第2台阶22的截面的直径为d₂，第3台阶的截面的直径为d₁，则d₁＜d₂。阀芯孔10上部与下部截面的直径分别与各自在该部分的滑动的台阶的截面直径相匹配。阀芯9的顶端的端面呈圆弧形。

阀套6的外壁上间隔开有3个环形阀套凹槽，从上向下依次为第1凹槽18、第2凹槽20及第3凹槽24。各个阀套凹槽与阀芯孔10之间连接有油通道，从上向下依次为第1通道19、第2通道21及第3通道23。其中，第2通道21穿过阀芯孔10，并与阀芯孔10两侧的第2凹槽20都相连通，阀芯孔10两侧的第2通道21在同一条直线上。阀芯孔10与第1通道19、第3通道23相连通的通道口处的内壁上分别开有内环凹槽8。阀体26上设有阀体26的外部与第2凹槽20及第3凹槽24分别相连通的油口Pc口和P口。

阀芯9上的第1台阶17与第2台阶22的间隔距离大于阀芯孔10内第1通道口与第2通道口之间的距离，第2台阶22与第3台阶25的间隔距离大于第2通道口与第3通道口之间的距离。第2台阶22沿轴向的长度等于或略小于阀芯孔10内第2通道口的宽度。

阀体26的上部设有弹簧腔，弹簧腔的中部和上部的腔体内旋接有一中空的螺套2，螺套2顶端有内螺口，螺口内旋接有调节螺钉1，调节螺钉1的一端在螺套2外，另一端延伸至螺套2内。弹簧腔的底部设有可沿弹簧腔滑动的台阶状的弹簧座5。螺套2内套设有大弹簧3和小弹簧4，其中小弹簧4套在大弹簧3内，大弹簧3和小弹簧4的上端分别抵接在螺套2顶端的内表面和调节螺钉1上，下端分别置于台阶状的弹簧座5的低座和高座上。通过旋转螺套2和调节螺钉1伸入阀体26内的深度，可调节弹簧对弹簧座5的压力，弹簧座5的下方阀套腔16的内壁上设有弹簧座5限位挡圈15。挡圈15设置的位置，应使挡圈15与阀套6上端的之间的最大距离大于反馈杆12可移动的最大距离，以保证泵处于最小排量状态下，阀套6不得与挡圈15发生干涉。弹簧座15的底部圆心处为一弧形凹槽，该凹槽与阀芯9的顶端的圆弧面相配合。

如图1、3所示，阀体26的下部插有一反馈杆12，阀体26上开有供反馈杆插入的插孔11，阀套6上开有环形的杆槽13，反馈杆12的一端穿过插孔11插入杆槽13内，反馈杆12的另一端与外部要控制的设备相连接(例如，柱塞泵的变量机构)。反馈杆12与阀体26的插接端可在插孔11内移动，反馈杆12与杆槽13的槽壁间留有间隙t，以补偿加工和安装误差，间隙t可小于或等于0.4mm。插孔11通过泄油管道7与第1凹槽18相连通，泄油管道7可设于阀体26内也可以设于阀体26外。插孔11同时也兼做阀体的泄油油口T口。阀套6的下端的端面与杆槽13之间的阀套6内还设有相贯通的杆槽泄油道14。阀体26底部用螺堵密封。

阀体26内与P口、Pc口和T口相连通的部分分别构成P腔、Pc腔和T腔。P腔包括第3凹槽24、第3通道23及第2台阶22与第3台阶25之间的阀芯孔10部分；Pc腔主要包括第2凹槽20、第2通道21及第2台阶22与第1台阶17之间的阀芯孔10部分；T腔主要包括第1凹槽18、第1通道19、第2台阶22与第1台阶17之间的阀芯孔10部分、泄油管道7、插孔11、杆槽13及杆槽泄通道14。由于阀芯9是滑动的，因此，P腔、Pc腔和T腔的体积是随之而变化的。

现以本发明在变量柱塞泵上的应用为例(参见图4)，对本发明的工作原理说明如下：

设P腔压力为p，T腔压力为p₀，则阀芯9受到向上的液压力为

由于反作用力的存在，阀套6受到同样大小的向下的液压力，该液压力对阀套6可起到复位作用，不需为阀套6设置复位弹簧，正常情况下杆槽13的上侧面27始终紧贴在反馈杆12上(参见图3)。

当P腔压力p(变量柱塞泵31出口压力)升高到一定程度，作用在阀芯9下端的液压力大于作用在其上端的弹簧力，阀芯9向上移动，于是P腔和Pc腔导通，泵上的变量机构动作，泵排量减少。变量机构运动的同时，与变量机构(变量油缸30)机械连接的反馈杆12带动阀套6上移，直到关闭P腔和Pc腔通道，变量机构才停止运动。P腔压力p越高，阀芯9向上的位移量越大，与变量机构相连的反馈杆12位移量也越大，泵排量也就越小。当P腔压力p减小时，作用原理与上述相似，但作用过程相反。

特别是当反馈杆12向下移动时，正常情况下，阀套6由于受到液压力的作用能自动复位，使阀套6上的杆槽上侧面27紧贴反馈杆12向下移动。如果阀套6发生轻微卡紧，液压力不足以推动阀套6复位时，泵排量在继续增大过程中，反馈杆12逐渐与阀套6上的杆槽下侧面28接触，反馈杆12会强制推动阀套6复位，从而可大大提高控制阀的抗污染能力。

当泵的恒功率控制与其他控制方式组合使用时(如与压力切断控制和负载敏感控制等进行组合)，其他控制方式优先于功率控制起作用时，尽管泵的出口压力很低，泵仍然可能达到较小排量，泵上变量机构带动反馈杆12，反馈杆12带动阀套6向上移动。这种情况下，由于本发明的功率阀上设置了挡圈15，弹簧不随阀套的上下移动产生往复伸缩，在同样的疲劳极限下，弹簧实际使用寿命增加了。

Claims (8)

1.一种恒功率控制阀，包括阀体、阀体内设有阀芯孔，阀芯孔内设有可滑动的阀芯，阀体的一端设有弹簧腔，弹簧腔内设有弹簧及弹簧座，阀体上开有与阀芯孔连通的油口，其特征在于：

所述的阀体内设有阀套及供阀套滑动的阀套腔，所述的阀芯与阀套同轴心地设置在阀套内，阀套上间隔设有若干个环形阀套凹槽，阀套凹槽与阀芯孔之间连接有油通道；

所述的油口为P口、Pc口和T口，阀体内与P口、Pc口和T口分别相连通的部分构成P腔、Pc腔和T腔；

所述的阀体上插接有一根可移动的反馈杆，反馈杆的一端插入阀套内，阀体上设有供反馈杆插入及移动的插孔；

所述的阀芯下端的截面直径小于上端的截面直径，阀芯孔的直径与阀芯相匹配，阀芯上至少间隔设有2个环状台阶；

所述的阀芯上间隔设有3个环状台阶，即第1台阶，第2台阶及第3台阶；所述的阀套上间隔设有3个环形阀套凹槽，即第1凹槽、第2凹槽及第3凹槽；

所述的P腔包括第3凹槽、第3通道及第2台阶与第3台阶之间的阀芯孔部分；所述的Pc腔主要包括第2凹槽、第2通道及第2台阶与第1台阶之间的阀芯孔部分；所述的T腔主要包括第1凹槽、第1通道、第2台阶与第1台阶之间的阀芯孔部分、泄油管道、插孔、杆槽及杆槽泄油道。

2.根据权利要求1所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的阀套上开有杆槽，所述的反馈杆的一端插入杆槽内。

3.根据权利要求1所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的弹簧腔内设有螺套，所述的弹簧包括大弹簧和套在大弹簧内的小弹簧，弹簧一端置于弹簧座上，另一端套设在螺套内，螺套的顶端内旋接有调节螺钉。

4.根据权利要求1或3所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的弹簧座下方设有挡圈。

5.根据权利要求1所述的恒功率控制阀，其特征在于，阀芯孔与第1通道、第3通道相连通的通道口处的内壁上分别开有内环凹槽。

6.根据权利要求2所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的阀套的下端设有与杆槽相贯通的杆槽泄油道。

7.根据权利要求1所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的T口为插孔，插孔与第1凹槽之间连接有泄油管道。

8.根据权利要求2所述的恒功率控制阀，其特征在于，所述的反馈杆与杆槽之间留有用于补偿加工和装配误差的间隙。

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