CN103322239A - 一种三腔型三位四通气控换向液压阀 - Google Patents

Abstract

一种三腔型三位四通气控换向液压阀，阀孔（L）连通前腔（G3）、中腔（G2）、后腔（G1），回油孔（H）、出油孔（S）分别连通液压油箱（21）、油缸（24），水平回油孔（E）和水平进油孔（J）连通油泵（23），举升气孔（Q2）、下降气孔（Q1）通过气管（5）连通比例气阀（20）。举升气孔（Q2）进气，阀杆（9）向后平移，油泵（23）向阀体（1）内供油，再向油缸（24）供油，使油缸（24）举升。下降气孔（Q1）进气，阀杆（9）向前平移，液压油进入阀体（1），从水平回油孔（E）回到油泵（23），不向油缸（24）供油，油缸（24）的液压油自出油孔（S）回到阀体（1），部分经水平回油孔（E）流入油泵（23），部分经回油孔（H）流入液压油箱（21），形成回油循环。体积小，重量轻，配套性能好，工作效率高，适用范围广泛。

Description

一种三腔型三位四通气控换向液压阀

技术领域

 本发明涉及液压元器件，尤其涉及与举升油缸配套的换向液压阀。

背景技术

液压阀在液压系统中应用非常广泛，是液压系统中重要基础元器件，目前国内外自卸汽车举升油缸多采用内设五腔的三位三通或四通气控换向阀配套，控制油缸的举升、中停、下降的动作，气控换向阀采用K型机能型式，在阀体上的阀孔外面另行设置U型双向回油通道。阀体外形设计为长立方体形，将矩形气缸与阀体连接为一个整体，因而阀体的体积大，重量沉，加工难度大，易产生不同轴度的误差；这种气控换向阀配置反馈式溢流阀，接装在阀体外侧，通过三次倒换才与阀体尾部的内腔连通，结构复杂，工艺性差。

发明内容

本发明的目的，就是提供一种新结构的三位四通气控换向阀，连通油管与油泵连接配套，结构紧凑，体积小，重量轻，便于加工、装配，能够适应自卸汽车举升油缸配套互换安装的不同要求，配套性能好，维修方便，运行成本低，经济效益好，应用范围广泛。

本发明的任务是这样完成的：设计制作一种三腔型三位四通气控换向液压阀，装设在油泵上，为油缸配套，阀体内腔中装设阀杆、活塞、前弹簧、后弹簧，两端孔口分别由前盖、后盖封闭，阀体内部轴向的阀孔连通前腔、中腔、后腔三个油腔形成内腔，顶面并列开有径向的回油孔和出油孔，分别连通后腔、前腔，阀体背面垂直的安装面上开有径向的水平回油孔和水平进油孔，分别连通后腔、中腔，阀孔前端连接气室再连通阀体的前盖安装孔，阀孔后端连接后簧室再连通阀体的后盖安装孔，前盖安装孔配装前盖，将前弹簧抵压在阀杆端部的前簧室内，后盖安装孔配装后盖，将后弹簧顶装在阀体的后簧室内。阀体为开设台阶孔内腔的圆柱体壳体，水平方向装设在油泵上，顶部凸台上面并列开设径向的回油孔、出油孔，分别与阀体内部的后腔、前腔连通，回油孔和出油孔的孔口为带螺纹的沉孔，配装油管接头，与油管连接，分别连通液压油箱和油缸，阀体前段顶面并列开设径向的举升气孔和下降气孔，分别配装气管接头，通过气管连通比例气阀，阀体背面垂直的安装面开设径向的水平回油孔和水平进油孔,分别连通油泵，阀孔上面和下面的阀体上各设有2个横向水平贯通的安装孔，用螺栓将阀体通过安装面接装在油泵上。阀杆为长圆柱体槽轴杆，杆体的前后段分别开设内凹的前环槽和后环槽，中间为中部环台，阀杆配装在阀体内轴向的阀孔中，前端套装活塞，阀杆前端面中心开有轴向的前簧室，配装前弹簧顶压前盖，阀杆后端面中心开有轴向的溢流孔，通过连接轴向的阀杆芯孔连通杆体前环槽上开设的径向连孔，溢流孔内设针阀和针阀弹簧，并开设节流孔连通后腔，杆体后端螺孔配装调压堵，调压堵的中心通孔连通溢流孔，阀杆在轴向阀孔中移动，槽轴杆体与阀体的前腔、中腔、后腔进行不同位置的配合，控制油缸举升、下降、中停活塞为有厚度的金属圆盘，中心开有通孔，配装阀杆的端部，活塞的内孔和外圆面上均开有径向的密封槽，密封槽内套装密封圈，分别将活塞与阀杆、活塞与气室之间的接触面密封。前盖是带端部盘面的螺柱体，与阀体的前盖安装孔配装，前盖内面中心开有凹孔，与阀杆的前簧室相对，前弹簧抵压套装在内。后盖是带端部盘面的螺柱体，与阀体的后盖安装孔配装，后盖内面中心开有内凹孔，与阀杆的后端相对，阀杆后端外套弹簧挡圈，抵压套装的后弹簧，压在后盖的内凹孔中，阀杆的后端可平移到后盖的内凹孔内。组装时，阀体后端由后盖旋入后盖安装孔中，配装密封圈和后弹簧，后弹簧套装在阀杆的后端台阶杆体处。阀杆后端溢流孔内装设针阀、溢流簧、调压堵，用螺母旋紧固定调压堵，构成先导式溢流阀，阀杆的前端套装活塞，活塞和阀杆上的密封槽中装设密封圈，用挡圈封挡固定。阀杆从阀体前端孔口装入阀体内腔中，阀杆的后端将后弹簧顶压在后盖的内凹孔中。阀杆前端的前簧室中套装前弹簧，带有密封圈的前盖旋入阀体的前盖安装孔内，顶压前弹簧，将孔口封装固定。阀体顶面凸台的径向出油孔和回油孔分别通过油管接头与油管连接，出油孔连通油缸，回油孔连通液压油箱。举升气孔和下降气孔分别通过气管接头连接气管，接通比例气阀。组装完毕，阀体内腔中的后腔、中腔、前腔、顶部的回油孔、出油孔、背面的水平回油孔、水平进油孔相互连通，阀孔与阀杆配合，构成三腔型三位四通气控换向液压阀，装设在自卸汽车的油泵上。连接油路、气路，即可控制油缸进行举升、下降、中停的动作。

举升过程为：启动油泵，打开比例气阀，压缩空气经由气管通过举升气孔向阀体前端气室内供气，推动活塞带动阀杆向后移动，阀杆的中部环台封住后腔，液压油通过阀体背面的水平进油孔进入中腔、前腔，通过阀体顶端的出油孔和油管进入油缸，推动油缸举升顶起自卸车箱。油缸将要举升到顶，限位气阀打开，阀体气室前端中的压缩空气通过顶面的举升气孔向外排出，此时阀体内活塞前面的气压减小，阀杆在后弹簧推动下向前移，油缸举升减慢，缓缓举升到顶。

下降过程为：油泵怠速运转，扳下比例气阀，压缩气体通过下降气孔向阀体气室供气，推动活塞向前，带动阀杆向前移动，阀杆的中部环台进入前腔，在自卸车箱压迫下，油缸内的液压油从阀体顶部出油孔进入中腔，经由阀杆的后环槽进入后腔，通过水平回油孔流回油泵。比例气阀开度较小，开始慢降，随着比例气阀开度增大，油缸下降速度随之加快。

油缸无论何位置需要中停时，将比例气阀扳到中间位置，此时举升气孔、下降气孔都向外排气，阀体前端气室内的活塞的前后压力均衡，阀杆在后弹簧和前弹簧的共同作用力平衡下，恢复中间原始位置，液压油经由单向阀通过阀体背面的水平进油孔进入阀体的中腔，从阀杆中部环台后边的后环槽进入后腔，通过水平回油孔回到油泵，形成循环，油缸不动，实现中停。

按照上述技术方案进行实施、试验，证明本发明的三腔型阀体结构合理、紧凑，阀杆在阀体内动作协调，气路、油路控制有效，配套性能好，体积小，重量轻，加工维修方便，安装拆卸简易、快捷，适用范围广泛，较好地达到了预定目标。

附图说明

图1是本发明的装配正面结构示意图 ；

图2是图1的A向俯视图；

图3是图2的C-C剖面结构示意图；

图4是图1的B向仰视结构示意图；

图5是图3中的阀杆9向后平移状态的结构示意图；

图6是图3中的阀杆9向前平移状态的结构示意图；

图7是本发明的液压原理简图；

图8是油缸24举升状态三腔型三位四通阀W的换向连通示意图；

图9是油缸24下降状态三腔型三位四通阀W的换向连通示意图。

图中，1—阀体，2—油管接头，3—油管，4—管接头螺母，5—气管，6—气管接头，7—后盖，8—后弹簧，9—阀杆，10—活塞，11—前盖，12—密封圈，13—前弹簧，14—挡圈，15—针阀，16—针阀弹簧，17—弹簧挡圈，18—调压堵，19—螺母，20—比例气阀，21—液压油箱，22—单向阀，23—油泵， 24—油缸，25—限位气阀，26—空压机；A—视向符号，B—视向符号，C—剖面符号，D—后簧室，E—水平回油孔，F—前簧室，G1—后腔 ，G2—中腔，G3—前腔，H—回油孔，J—水平进油孔，K—安装孔，L—阀孔，M—径向连孔，N—阀杆芯孔，P—安装面，Q1—下降气孔，Q2—举升气孔，R—溢流孔，S—出油孔，T—凸台，U—气室，V—内凹孔，W—三腔型三位四通阀，X—节流孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式加以说明。

参阅图1、图2， 本发明的阀体1为横置长圆柱体形，阀体1的顶部带有凸台T，凸台T上面开设有径向的回油孔H和出油孔S，各自配装油管接头2连接油管3，分别连接液压油箱21和油缸24，凸台T前边的阀体1顶面设有径向的下降气孔Q1和举升气孔Q2，各自通过气管接头6连接气管5，气管5连接比例气阀20。阀体1背面垂直的安装面P上设有四个横向水平贯通阀体1的安装孔K，用于配装螺栓，安装固定阀体1。

参阅图3、图4，阀体1中心带有轴向的阀孔L，阀孔L内配装阀杆9，前后端孔口分别配装前盖11和后盖7封闭孔口。阀体1的中部顶面设有凸台T，凸台T上并排开有径向垂直的回油孔H和出油孔S，与轴向的阀孔L连通，外端孔口均设有用于装配油管接头2的沉孔。阀孔L的前端连通阀体1端部的气室U,后端连接阀体1的后簧室D，阀孔L中段连通阀体1内的前腔G3、中腔G2、后腔G1。后腔G1连通阀体1背面的水平回油孔E，中腔G2连通水平进油孔J。阀体1前端的气室U顶面连通下降气孔Q1和举升气孔Q2，举升气孔Q2与下降后气孔Q1的孔口处设有沉孔，用于装设气管接头6，连接气管5。中段阀体1上设有四个由正面贯通背面的横向安装孔K，用螺栓将阀体1固定安装在油泵23上。阀杆9的前端配装活塞10，带有密封圈12。阀杆9端面开设轴向的前簧室F，配装前弹簧13。阀杆9后端开设轴向的溢流孔R,内装针阀15、针阀弹簧16、调压堵18。调压堵18中心通孔连通溢流孔R，溢流孔R前端连接轴向的阀杆芯孔N，与前边的径向连孔M连通，径向连孔M的两端孔口与阀体1的中腔G2连通。阀体9的后端套装后弹簧8，后端顶压后盖7的内凹孔V。图4为图3位置的仰视图，在阀体1背面的安装面P上开有径向的水平回油孔E和水平进油孔J，分别连通油泵23的吸油口、出油口。水平回油孔E连通阀体1内的后腔 G1，水平进油孔J连通中腔G2。在阀孔L内装设阀杆9。

参阅图5、图6，压缩空气通过举升气孔Q2进入阀体1前端的气室U,推动活塞10和阀杆9向后移动，阀杆9的中部环台将中腔G2通往后腔 G1的阀孔L阻闭，水平进油孔J与出油孔S通过前腔G3连通，液压油进入油缸24，使油缸24举升，将要举升到顶时，限位气阀25被推开，气室U中的气体通过顶部的举升气孔Q2和下降气孔Q1排出，阀杆9在后弹簧8推动下回到中间，与前弹簧13作用力平衡，处于初始状态，油缸24停止举升。若举升时的负载超过额定压力值，则液压油会通过径向连孔M流向阀杆芯孔N，向后推开溢流孔R中的针阀15，通过调压堵18的中心孔进入阀体1的后簧室D，再返回向前，推动阀杆9至中位始初位置，阀杆9的中部环台将连通出油孔S的阀孔L封闭，液压油从后环槽进入中腔G2，通过水平回油孔E回到油泵23，形成无功循环。油缸24静止不动，从而防止了过载损坏。

需要下降时，通过下降气孔Q1向阀体1的气室U后部供气，压缩空气推动活塞10带动阀杆9向前平移，比例气阀20的开度小，进行慢降；开度大，下降速度随之加快。阀杆9向前移动，水平进油孔J连通中腔G2和前腔G3，油泵23通过水平进油孔J向阀体1的中腔G2内供油，液压油经由阀杆9的后环槽流向后腔G1，经水平回油孔E流回油泵23。自卸车箱靠自重压迫油缸24下降，液压油通过阀孔L与阀杆9后环槽之间的空隙进入阀体1的后腔G1，部分液压油经水平回油孔E回到油泵23，部分液压油通过阀体1顶部回油孔H流入液压油箱21，形成回油循环。

需中停时，比例气阀20扳出中间位置，下降气孔Q1、举升气孔Q2都向外排气，阀体1的前弹簧13和后弹簧8相互顶动作用平衡，阀杆9置于初始位置，中部环台阻断出油孔S连接前腔 G3的阀孔L，无法通过出油孔S向油缸24供油，油泵23通过水平进油孔J输入的液压油通过中腔G2和阀孔L连通后腔G1，再通过水平回油孔E回到油泵23，形成无功循环状态，油缸24停止运动，实现自卸车箱中停。

参阅图7，油泵23连通三腔型三位四通阀W的水平进油孔J和水平回油孔E，出油孔S通过油管3连接油缸24，回油孔H通过油管3连通液压油箱21。三腔型三位四通阀W的举升气孔Q2和下降气孔Q1分别通过气管5连接比例气阀20，比例气阀20由空压机26提供压缩空气。举升气孔Q2连接比例气阀20的气管3上设有限位气阀25。油缸24中停状态时，比例气阀20位于中间位置，此时举升气孔Q2、下降气孔Q1都向外排气，在前弹簧13和后弹簧8的共同作用力平衡下，阀杆9处于中间原始位置。油泵23通过单向阀22连接水平进油孔J，向三腔型三位四通阀W内供油，液压油进入阀体1的中腔G2，通过阀杆9的后环槽进入后腔G1，再通过水平回油孔E回到油泵23。液压油箱21的液压油通过油管3连接回油孔H进入三腔型三位四通阀W，再通过水平回油孔E进入油泵23，形成无功循环，此时油缸24停止不动。

参阅图8，油缸24举升状态的液压油路，此时打开比例气阀20，压缩空气通过气管5和举升气孔Q2向阀体1的气室U供气，推动活塞10带动阀杆9向后移动，中部环台堵住后腔G1，油泵23将液压油通过水平进油孔J进入中腔G2、前腔G3，再通过出油孔S连接油管3输入油缸24，推动油缸24举升。将要举升到顶时，限位气阀25打开，气U中的压缩空气通过举升气孔Q2排出，阀杆9在后弹簧8推动下向前平移，阻断出油孔S，油缸24举升停止。

参阅图9，油缸24下降状态的油路，油泵23怠速运转，扳下比例气阀20，通过下降气孔Q1向阀体1前端的气室U供气，推动活塞10带动阀杆9向前，中部环台进入前腔G3，油缸24被自卸车箱压迫下降，液压油从阀体1的出油孔S流回中腔G2，经阀杆9的后环槽进入后腔G1，部分液压油通过水平回油孔E流回油泵23，部分液压油通过阀体1顶部的回油孔H流回液压油箱21。比例气阀20开度小，油缸24慢降，比例气阀20开度加大，油缸24下降速度就快。

本发明具有结构简单、紧凑，体积小、重量轻，便于加工、装卸，运行成本低、配套性能好的特点，能够更好地适应自卸汽车的举升配套需要。与现有同规格的换向阀相比，本发明的长度缩短30%，零部件减少58%，重量减轻32%，制造成本降低25%，维修更换方便，管路顺畅，效率高，具有良好的社会经济效益和推广应用价值。

Claims (6)

1.一种三腔型三位四通气控换向液压阀，装设在油泵（23）上，为油缸（24）配套，阀体（1）内腔中装设阀杆（9）、活塞（10）、前弹簧（13）、后弹簧（8），两端孔口分别由前盖（11）、后盖（7）封闭，其特征在于阀体（1）内部轴向的阀孔（L）连通前腔（G3）、中腔（G2）、后腔（G1）三个油腔形成内腔，顶面并列开有径向的回油孔（H）和出油孔（S），分别连通后腔 （G1）、前腔（G3），阀体（1）背面垂直的安装面（P）上开有径向的水平回油孔（E）和水平进油孔（J），分别连通后腔（G1）、中腔（G2），阀孔(L)前端连接气室（U）再连通阀体（1）的前盖安装孔，阀孔（L）后端连接后簧室（D）再连通阀体（1）的后盖安装孔，前盖安装孔配装前盖（11），将前弹簧（13）抵压在阀杆（9）端部的前簧室（F）内，后盖安装孔配装后盖（7），将后弹簧（8）顶装在阀体（1）的后簧室（D）内。

2.按照权利要求1所述的三腔型三位四通气控换向液压阀，其特征在于所述的阀体（1）为开设台阶孔内腔的圆柱体壳体，水平方向装设在油泵（23）上，顶部凸台（T）上面并列开设径向的回油孔（H）、出油孔（S），分别与阀体（1）内部的后腔（G1）、前腔（G3）连通，回油孔（H）和出油孔（S）的孔口为带螺纹的沉孔，配装油管接头（2），与油管（3）连接，分别连通液压油箱（21）和油缸（24），阀体（1）前段顶面并列开设径向的举升气孔（Q2）和下降气孔（Q1），分别配装气管接头（6），通过气管（5）连通比例气阀（20），阀体（1）背面垂直的安装面（P）开设径向的水平回油孔（E）和水平进油孔（J）,分别连通油泵（23），阀孔（L）上面和下面的阀体（1）上各设有2个横向水平贯通的安装孔（K），用螺栓将阀体（1）通过安装面（P）接装在油泵（23）上。

3.按照权利要求1所述的三腔型三位四通气控换向液压阀，其特征在于所述的阀杆（9）为长圆柱体槽轴杆，杆体的前后段分别开设内凹的前环槽和后环槽，中间为中部环台，阀杆（9）配装在阀体（1）内轴向的阀孔（L）中，前端套装活塞（10），阀杆（9）前端面中心开有轴向的前簧室（F），配装前弹簧（13）顶压前盖（11），阀杆（9）后端面中心开有轴向的溢流孔（R），通过连接轴向的阀杆芯孔（N）连通杆体前环槽上开设的径向连孔（M），溢流孔（R）内设针阀（15）和针阀弹簧（16），并开设节流孔（X）连通后腔（G1），杆体后端螺孔配装调压堵（18），调压堵（18）的中心通孔连通溢流孔（R），阀杆（9）在轴向阀孔（L）中移动，槽轴杆体与阀体（1）的前腔（G3）、中腔（G2）、后腔（G1）进行不同位置的配合，控制油缸（24）举升、下降、中停。

4.按照权利要求1所述的三腔型三位四通气控换向液压阀，其特征在于所述的活塞（10）为有厚度的金属圆盘，中心开有通孔，配装阀杆（9）的端部，活塞（10）的内孔和外圆面上均开有径向的密封槽，密封槽内套装密封圈（12），分别将活塞（10）与阀杆（9）、活塞（10）与气室（U）之间的接触面密封。

5.按照权利要求1所述的三腔型三位四通气控换向液压阀，其特征在于所述的前盖（11）是带端部盘面的螺柱体，与阀体（1）的前盖安装孔配装，前盖（11）内面中心开有凹孔，与阀杆（9）的前簧室（F）相对，前弹簧（13）抵压套装在内。

6.按照权利要求1所述的三腔型三位四通气控液压换向阀，其特征在于所述的后盖（7）是带端部盘面的螺柱体，与阀体（1）的后盖安装孔配装，后盖（7）内面中心开有内凹孔（V），与阀杆（9）的后端相对，阀杆（9）后端外套弹簧挡圈（17），抵压套装的后弹簧（8），压在后盖（7）的内凹孔（V）中，阀杆（9）的后端可平移到后盖（7）的内凹孔（V）内。

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