CN102575792B - 具有整体止回阀的比例提升阀 - Google Patents

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Abstract

提升阀组件(62)包括具有第一轴向端部部分(98)和第二轴向端部部分(100)的本体(94)。第一轴向端部部分包括适于与阀座(86)密封接合的锥形表面(106)。第二轴向端部部分限定计量孔口(136)。本体限定在第一轴向端部部分中包括开口且与计量孔口流体连通的通道(128)。该通道包括止回阀座(134)。止回阀(92)设置在该通道中。该止回阀适合密封地接合止回阀座。

Description

具有整体止回阀的比例提升阀
背景技术
阀组件用于包括非公路农业设备和施工设备（例如，轮式装载机、滑移转向装载机（skid steer）、联合收割机（combine）等）的各种应用中。在一些应用中，阀组件用于控制提供给诸如铲斗或动臂之类的器具的流体的量。希望有一种能够进行一定程度的负载保持使得所述器具能够在延长的时间段保持负载（例如，伸出的动臂、铲斗中的负载等）的阀组件。
发明内容
本发明的一方面涉及一种提升阀组件。该提升阀组件包括具有第一轴向端部部分和第二轴向端部部分的本体。第一轴向端部部分包括适于与阀座密封接合的锥形表面。第二轴向端部部分限定调节孔口。本体限定在第一轴向端部部分中包括开口且与调节孔口流体连通的通路。该通路包括止回阀座。止回阀设置在该通路中。止回阀适合于密封地接合止回阀座。
本发明的另一方面涉及一种阀组件。该阀组件包括主级阀组件。该主级阀组件包括限定第一流体通路、第二流体通路、阀孔和负载保持腔室的壳体。阀孔包括阀座。阀孔与第一和第二流体通路流体连通。阀座设置在第一和第二流体通路之间。负载保持腔室与第二流体通路选择性地流体连通。主级阀组件还包括设置在阀孔中的提升阀组件。提升阀组件包括适于与阀座接合的提升阀。提升阀具有本体，该本体限定贯通该本体的通道。该通道包括止回阀座并且提供第一流体通路与负载保持腔室之间的流体连通。止回阀设置在提升阀的通道中。止回阀适于减少沿从负载保持腔室到第一流体通路经所述通道的泄漏。
本发明的另一方面涉及一种阀组件。该阀组件包括先导级阀组件、与先导级阀组件流体连通的中间级阀组件和与中间级阀组件流体连通的主级阀组件。主级阀组件包括限定输入流体通路、输出流体通路、阀孔和负载保持腔室的壳体。阀孔包括阀座。阀孔与输入和输出流体通路流体连通。阀座在输入和输出流体通路之间设置在阀孔中。中间级阀组件提供负载保持腔室与输出流体通路之间的流体连通。主级阀组件还包括设置在阀孔中的提升阀组件。提升阀组件包括适于与阀座接合的提升阀。提升阀具有本体，该本体限定贯通该本体的通道。该通道包括止回阀座并且提供输入流体通路与负载保持腔室之间的流体连通。止回阀设置在提升阀的通道中。止回阀适于减少沿从负载保持腔室到输入流体通路经所述通道的泄漏。
各种其它方面将在下文的描述中进行陈述。这些方面会涉及单独的特征和特征的组合。应理解，前文的总体描述和下文的详细描述仅为示例性和说明性的，且并非对本文公开的实施例所基于的宽泛概念加以限制。
附图说明
图1是具有根据本发明的原理的方面的示例性特征的阀组件的示意图。
图2是适合用于图1的阀组件中的主级阀组件的局部截面图。
图3是适于与图2的主级阀组件一起使用的提升阀的立体图。
图4是图3的提升阀的侧视图。
图5是在图4的线5-5上所取的提升阀的截面图。
图6是图3的提升阀的孔口的局部放大视图。
图7是适于与图2的主级阀组件一起使用的提升阀组件的截面图。
具体实施方式
现将对在附图中图示的本发明的示例性方面进行详细说明。只要有可能，所有附图中将使用相同的参考标号来表示相同或相似的结构。
现参见图1，示出了总的表示为10的阀组件。在本发明的一方面，阀组件10包括三个级：先导级阀组件12、中间级阀组件14和第一主级阀组件16a。
在本发明的一方面，先导级阀组件12是包括先导级滑阀18和壳体20的比例阀。先导级滑阀18设置在壳体20的孔中使得先导级滑阀18可在壳体20的孔中轴向地滑动。
先导级阀组件12还包括多个定心弹簧22。多个定心弹簧22适合确定先导级滑阀18在壳体20的孔中的中心。
在本发明的一方面，先导级阀组件12是四通阀。先导级阀组件12包括流体输入端口24、流体返回端口26、第一控制端口28和第二控制端口30。在本发明的另一方面，先导级阀组件12是三位阀。先导级阀组件12包括中间位置PPN、第一位置PP1和第二位置PP2。
在中间位置PPN，第一控制端口28和第二控制端口30与流体返回端口26流体连通。在第一位置PP1，第一控制端口28与流体输入端口24流体连通，而第二控制端口30与流体返回端口26流体连通。在第二位置PP2，第一控制端口28与流体返回端口26流体连通，而第二控制端口30与流体输入端口24流体连通。
作为比例阀，先导级滑阀18在壳体20的孔中的轴向位置控制经过先导级阀组件12的流体的量。先导级阀组件12包括电子致动器32，该电子致动器32适合使先导级滑阀18在中间位置PPN与第一位置PP1和第二位置PP2之间在壳体20的孔中沿轴向移动。在本发明的一方面，电子致动器32是音圈。
电子致动器32响应于从微处理器36接收的电子信号34（图1中以虚线示出）而被致动。在本发明的一方面，微处理器36响应于各种输入信号而提供电子信号34。
先导级阀组件12的第一控制端口28和第二控制端口30与中间级阀组件14流体连通。在本发明的一方面，中间级阀组件14是三位四通比例阀。在本发明的另一方面，中间级阀组件14是二位双通比例阀。
中间级阀组件14包括中间级滑阀40和壳体42。中间级滑阀40设置在壳体42的孔中使得中间级滑阀40可在壳体42的孔中轴向地滑动。
中间级滑阀40包括第一轴向端部44和相对地设置的第二轴向端部46。第一弹簧48a作用在中间级滑阀40的第一轴向端部44上，而第二弹簧48b作用在第二轴向端部46上。第一弹簧48a和第二弹簧48b适合确定中间级滑阀40在壳体42的孔中的中心。
中间级滑阀40在壳体42的孔中的轴向位置通过作用在第一轴向端部44和第二轴向端部46中的一者上的流体压力来控制。在本发明的一方面，先导级阀组件12的第一控制端口28与中间级滑阀40的第一轴向端部44流体连通，而先导级阀组件12的第二控制端口30与第二轴向端部46流体连通。
中间级阀组件14还包括位置传感器50。在本发明的一方面，位置传感器50是线性可变位移传感器（LVDT）。位置传感器50感测中间级滑阀40在壳体42的孔中的位置。位置传感器50向微处理器36发送信号52，所述微处理器36利用来自位置传感器50的位置数据来致动先导级阀组件12的电子致动器32。随后将更详细地描述中间级阀组件14的位置。
在本发明的一方面，中间级阀组件14与第一主级阀组件16a选择性地流体连通。在本发明的另一方面，中间级阀组件14与第一主级阀组件16a和第二主级阀组件16b选择性地流体连通，此处第二主级阀组件16b的结构基本类似于第一主级阀组件16a。为易于描述起见，第二主级阀组件16b在本文中将不会单独进行描述，因为第二主级阀组件16b的结构基本类似于第一主级阀组件16a。
现参见图1和2，将描述第一主级阀组件16a。第一主级阀组件16a包括阀壳体60和总的表示为62的提升阀组件。
阀壳体60限定具有中心纵向轴线66的阀孔64。阀孔64适合接纳提升阀组件62。提升阀组件62适合沿中心纵向轴线66在阀孔64中沿轴向移动。
阀孔64包括第一端部部分68和相对地设置的第二端部部分70。阀孔64限定第一腔室72、第二腔室74和负载保持腔室76。第一腔室72设置于阀孔64的第一端部部分68。第二腔室74设置在第一端部部分68与第二端部部分70之间。负载保持腔室76设置于第二端部部分70。
阀壳体60还限定与阀孔64的第一腔室72流体连通的第一流体通路78、与阀孔64的第二腔室74流体连通的第二流体通路80和与阀孔64的负载保持腔室76流体连通的第三流体通路82。阀壳体60还限定第四流体通路84。第四流体通路84与第二流体通路80流体连通并且经中间级阀组件14与第三流体通路82选择性地流体连通。在本发明的一方面，第一流体通路78是输入流体通路，而第二流体通路80是输出流体通路。
阀孔64包括阀座86。阀座86设置于阀孔64的第一端部部分68。在本发明的一方面，阀座86设置于第一流体通路78和阀孔64的交叉处。
阀孔64的阀座86适于与提升阀90选择性地密封接合。在本发明的一方面，阀座86呈锥形使得阀座86包括随着从阀座86到第二端部部分70沿中心纵向轴线66的距离增大而减小的内径。在本发明的另一方面，阀座86的形状大致呈截头圆锥形。
提升阀组件62包括总的表示为90的提升阀和止回阀92。在本发明的一方面，止回阀92设置在提升阀90中。
现参见图3-6，示出了提升阀90。提升阀90包括总的表示为94的本体，该本体具有延伸通过本体94的中心的中心纵向轴线96。本体94包括第一轴向端部部分98和相对地设置的第二轴向端部部分100。在本发明的一方面，第一轴向端部部分98具有小于第二轴向端部部分100的外径D2的外径D1。
第一轴向端部部分98包括第一端部表面102和第一周向表面104。第一周向表面104的形状大致呈圆柱形。在本发明的一方面，第一周向表面104包括锥形表面106。锥形表面106适于与阀孔64的阀座86选择性地密封接合。锥形表面106设置成邻近第一端部表面102。锥形表面106的形状大致呈截头圆锥形并且具有随着从第一端部表面102到锥形表面106的轴向距离增大而增大的外径。
在本发明的一方面，第一轴向端部部分98限定周向凹槽108。在图1-6所描绘的实施例中，周向凹槽108设置在第一端部表面102与锥形表面106之间。在本发明的一方面，周向凹槽108改善了锥形表面106在提升阀90的制造工艺期间的易磨性。
在本发明的另一方面，第一轴向端部部分98还限定腔室112。腔室112包括在第一端部表面102中的开口114。
第二轴向端部部分100包括第二端部表面116和第二周向表面118。在本发明的一方面，第二端部表面116包括弹簧导向件120。弹簧导向件120的形状大致呈圆柱形并且从第二端部表面116上的中心位置向外延伸。弹簧导向件120的外径被确定尺寸为小于弹簧122的内径（在图2中最佳地示出）使得弹簧导向件120配合在弹簧122的内径的一部分内。在本发明的一方面，弹簧122是螺旋弹簧。
第二周向表面118的形状大致呈圆柱形。在本发明的一方面，第二周向表面118限定多个凹槽123。在所描绘的实施例中，存在由第二周向表面118限定的三个凹槽123。凹槽123在第二周向表面118周围延伸并且适合使阀孔64中的提升阀90达到压力平衡。
第二周向表面118限定沿径向从第二周向表面118延伸到本体94内的孔124。第二周向表面118还限定从孔124朝第二端部表面116沿轴向向外延伸的调节槽126。
提升阀90的本体94限定通路128。通路128适合提供第一流体通路78与负载保持腔室76之间的流体连通。如随后将更详细地描述的，通过通路128的流量和通过中间级阀组件14的流量共同决定提升阀组件62在壳体60的阀孔64中的轴向位置。
通路128沿大致纵向贯通第一端部表面102和第二端部表面116延伸。在本发明的一方面，通路128大致平行于本体94的中心纵向轴线96。在本发明的另一方面，通路128与本体94的中心纵向轴线96偏离。在本发明的另一方面，通路128与本体94的中心纵向轴线96大致对齐。
通路128包括第一部分130和第二部分132。第一部分130包括由第一端部表面102限定的开口133并且从第一轴向端部部分98的腔室112沿第一纵向方向延伸到提升阀90的本体94内，而第二部分132从第二端部表面116沿相对的第二纵向方向延伸到本体94内。在本发明的一方面，第一部分130和第二部分132是对齐的。
第一部分130包括小于第二部分132的内径的内径。通路128的第一部分130和第二部分132共同限定止回阀座134。止回阀座134适于与止回阀92选择性地密封接合，所述止回阀92适合提供通过通路128的单向流动。在本发明的一方面，止回阀座134包括具有随着与第二端部表面116之间的距离增大而减小的内径的大致截头圆锥形表面。在本发明的另一方面，止回阀座134大致垂直于贯通通路128延伸的纵向轴线。
通路128的第一部分130与腔室112流体连通。通路128的第二部分132与调节槽126流体连通。在本发明的一方面，调节槽126与通路128的第二部分132之间的流体连通通过孔124建立，所述孔124从第二周向表面118延伸到通路128的第二部分132。
现参见图6，提升阀90还限定孔口136。孔口136贯通第二端部表面116并贯通调节槽126的轴向端部138延伸。孔口136的内径适合当提升阀组件62位于就位的位置（seated position）（在图1和2中示出）时提供调节槽126与负载保持腔室76之间的有限的流体连通。
现参见图7，将描述提升阀组件62的装配。止回阀92设置在通路128的第二部分132中。插塞组件137然后被插入通路128的第二部分132。插塞组件137包括弹簧138和插塞140。
弹簧138包括第一端142和相对地设置的第二端144。弹簧138的第一端142接合插塞140上的弹簧座146，而第二端144接合止回阀92。弹簧138配置在插塞140与止回阀92之间将止回阀92偏压到止回阀座134内。
插塞组件137的插塞140包括第一轴向部分148和第二轴向部分150。第一轴向部分148包括弹簧座146并且在外周面152上限定多个外螺纹。第一轴向部分148的外螺纹适于与由通路128的第二部分132限定的多个内螺纹接合。
第二轴向部分150从第一轴向部分148向外延伸。第二轴向部分150的外径小于第一轴向部分148的外径并且小于弹簧138的内径。第二轴向部分150适合防止止回阀92离开止回阀座134移动过大的距离。
插塞140被插入通路128使得弹簧138周向地包围插塞140的第二轴向部分150。插塞140被紧固在通路128的第二部分132内。
参见图2，将描述第一主级阀组件16a的装配。提升阀组件62被插入壳体60的阀孔64内使得提升阀90的第一轴向端部部分98设置在壳体60的阀孔64的第一端部部分68中，且提升阀90的第二轴向端部部分100设置在阀孔64的第二端部部分70中。
在将提升阀组件62设置在阀孔64中的情况下，弹簧122被插入阀孔64的第二端部部分70。弹簧122被插入使得弹簧122的第一端154抵靠提升阀90的第二轴向端部部分100的第二端部表面116，而弹簧122的内径周向地包围提升阀90的第二轴向端部部分100的弹簧导向件120。
端部插塞160然后被插入壳体的阀孔64的第二端部部分70。端部插塞160包括轴向端部162。轴向端部162限定弹簧腔室164。弹簧腔室164适合接纳弹簧122的第二端部166。
在本发明的一方面，端部插塞160包括多个外螺纹。外螺纹适于与由阀孔64的第二端部部分70限定的多个内螺纹螺接。当端部插塞160被旋拧到阀孔64的第二端部部分70内时，弹簧122在提升阀90的第二轴向端部部分100与端部插塞160之间压缩。弹簧122在提升阀90的第二轴向端部部分100与端部插塞160之间的这种压缩将提升阀90偏压到阀座86内。
现参见图1，中间级阀组件14包括中间位置PMN、第一位置PM1和第二位置PM2。在中间位置PMN，中间级阀组件14适合选择性地阻断提升阀组件62的负载保持腔室76与提升阀组件62的第二流体通路80之间的流体连通。在负载保持腔室76与第二流体通路80之间的流体连通被阻断的情况下，提升阀组件62被液压地锁紧在就位的位置，锥形表面106在该位置坐靠在阀座86上。在锥形表面106坐靠在阀座86上的情况下，第一流体通路78与第二流体通路80之间的流体连通被阻断。
在第一位置PM1，中间级阀组件14适合提供负载保持腔室76与第一主级阀组件16a的第二流体通路80之间的流体连通。在此位置，提升阀组件62能够在阀孔64中轴向地移动。如果通过通路128的流量小于通过中间级阀组件14的流量，则提升阀组件62的锥形表面106沿第一轴向方向移动远离阀座86，从而在锥形表面106与阀座86之间产生间隙。随着该间隙增大，第一流体通路78与第二流体通路80之间的流体连通量增大。如果通过通路128的流量等于通过中间级阀组件14的流量，则提升阀组件64的轴向位置被保持在恒定的轴向位置。如果通过通路128的流量大于通过中间级阀组件14的流量，则提升阀组件62沿第二轴向方向朝阀座86移动，从而致使锥形表面106与阀座86之间的间隙减小。随着该间隙减小，第一流体通路78与第二流体通路80之间的流体连通量减小。
通过通路128的流量主要通过在调节孔口126与阀孔64的第二端部部分70中的凹部168之间形成的开口的大小来控制。随着调节孔口126与凹部168之间的开口增大，通过通路128的流量增大。在坐靠状态下，提升阀90的调节孔口126完全被阀孔64覆盖。在此情形中，流体能够经通路128通过孔口136流入负载保持腔室76直到调节孔口126与凹部168之间存在开口。
在本发明的一方面，中间级阀组件14是比例阀组件。结果，流经中间级阀组件14的流体的量与中间级滑阀40在壳体42的孔中的轴向位置成比例。随着中间级滑阀40移动而更靠近第一位置PM1，通过中间级阀组件14的流体的量增大。
在第二位置PM2，中间级阀组件14与第二主级阀组件16b的负载保持腔室和第二流体通路流体连通，而第一主级阀组件16a的负载保持腔室76和第二流体通路80之间的流体连通被阻断。由于第二主级阀组件16b的结构类似于第一主级阀组件16a，所以位于第二位置PM2的中间级阀组件14的操作类似于位于第一位置PM1的中间级阀组件14的操作。
现参见图1-7，将描述阀组件10的操作。响应于输入信号和来自位置传感器50的信号52，微控制器36向先导级阀组件12的电子致动器32发送电子信号34。在本情形中，先导级阀组件12被致动到第二位置PP2。在第二位置PP2，先导级阀组件12的第二控制端口30与流体输入端口24流体连通，而第一控制端口28与流体返回端口26流体连通。
在先导级阀组件12位于第二位置PP2的情况下，流体经先导级阀组件12来到中间级滑阀40的第二轴向端部46，而作用在中间级滑阀40的第一轴向端部44上的任何流体被排出。作用在中间级滑阀40的第二轴向端部46上的流体致使中间级阀组件14朝第一位置PM1移动。
在中间级阀组件14朝第一位置PM1移动的情况下，提升阀组件62的负载保持腔室76与第二流体通路80流体连通。在提升阀组件62的负载保持腔室76与第二流体通路80流体连通的情况下，作用在提升阀90的第一端部表面102上的流体压力使提升阀90沿中心纵向轴线66移动，使得提升阀90的锥形表面106与阀孔64的阀座86分离或脱位。在提升阀90从阀座86脱位的情况下，第一流体通路78与第二流体通路80之间建立了流体连通。
在另一情形中，先导级阀组件12定位在中间位置PPN。在中间位置PPN，流体从中间级滑阀40的第一轴向端部44和第二轴向端部46各者排出，使得中间级阀组件14设置在中间位置PMN。如前文所述，在中间级阀组件14位于中间位置PMN的情况下，提升阀组件62被液压地锁紧在坐靠的位置，从而阻断第一流体通路78与第二流体通路80之间的流体连通。
整体地设置在提升阀90的本体94中的止回阀92允许第一流体通路78与负载保持腔室76之间的单向流体连通。在本发明的一方面，止回阀92防止流体沿从负载保持腔室76到第一流体通路78的方向连通。止回阀92适合防止经通路128泄漏。沿从负载保持腔室76到第一流体通路78的方向流动的泄漏会引起提升阀组件62在中间级阀组件14位于中间位置PMN时意外从阀座86脱离。
本发明的各种改型和变型对本领域的技术人员来说将变得明显而不脱离本发明的范围和精神，并且应理解，本发明的范围不会不适当地局限于文中陈述的示范性的实施例。

Claims (13)

1.一种提升阀组件，包括：
包括第一轴向端部部分和第二轴向端部部分的本体，该本体具有中心纵向轴线，所述第一轴向端部部分具有适于与阀座密封接合的锥形表面，所述第二轴向端部部分包括限定调节槽的周向表面，所述本体限定在所述第一轴向端部部分中包括开口并且与所述调节槽流体连通的通道，所述通道包括止回阀座；和
设置在所述通道中的止回阀，该止回阀从所述中心纵向轴线侧向偏离，所述止回阀适合于密封地接合所述止回阀座，
其中，所述第二轴向端部部分包括端部表面，并且所述本体限定贯通所述端部表面并贯通所述调节槽的轴向端部延伸的孔口。
2.根据权利要求1所述的提升阀组件，其中，所述止回阀通过弹簧被偏压成与所述止回阀座接合。
3.根据权利要求1所述的提升阀组件，还包括：
主级阀组件，包括：
壳体，所述壳体限定：
第一流体通路；
第二流体通路；
具有阀座的阀孔，所述阀孔与所述第一和第二流体通路流体连通，
其中，所述阀座在所述第一流体通路与所述第二流体通路之间设置在所述阀孔中；
与所述第二流体通路选择性地流体连通的负载保持腔室；
其中，所述提升阀构造成在所述阀孔内沿着第一轴线运动；并且
所述止回阀适合于减少沿从所述负载保持腔室到所述第一流体通路的方向经所述本体的通道的泄漏。
4.根据权利要求3所述的提升阀组件，其中，所述通道包括与所述第一流体通路流体连通的第一部分和与所述第二流体通路流体连通的第二部分，所述第一部分具有小于所述第二部分的内径的内径。
5.根据权利要求3所述的提升阀组件，还包括与所述提升阀组件流体连通的中间级阀组件，所述中间级阀组件适合于提供所述负载保持腔室与所述第二流体通路之间的流体连通。
6.根据权利要求5所述的提升阀组件，其中，所述中间级阀组件是三位四通比例阀。
7.根据权利要求3所述的提升阀组件，其中，所述第一流体通路是输入流体通路且所述第二流体通路是输出流体通路。
8.根据权利要求7所述的提升阀组件，还包括：
先导级阀组件；和
与所述先导级阀组件流体连通的中间级阀组件；
其中，所述主级阀组件与所述中间级阀组件流体连通，所述中间级阀组件提供所述负载保持腔室与所述输出流体通路之间的流体连通。
9.根据权利要求8所述的提升阀组件，其中，所述先导级阀组件包括电子致动器。
10.根据权利要求8所述的提升阀组件，其中，所述先导级阀组件向所述中间级阀组件的中间级滑阀的至少一个端部提供流体，以致动所述中间级阀组件。
11.根据权利要求3或8所述的提升阀组件，其中，所述提升阀的本体包括第一轴向端部部分和相对地设置的第二轴向端部部分，所述第一轴向端部部分适于与所述阀座接合，所述第二轴向端部部分限定与所述通道流体连通的调节槽。
12.根据权利要求1、3或8所述的提升阀组件，其中，所述通道与所述本体的中心纵向轴线偏离。
13.根据权利要求1所述的提升阀组件，其中，所述第二轴向端部部分包括从所述端部表面沿着所述本体的中心纵向轴线向外延伸的弹簧导向件。
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