CN103925254A - 压力补偿阀及负载敏感系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种压力补偿阀及负载敏感系统，压力补偿阀包括阀体和设置在阀体内部的压力补偿阀芯，还包括单向阀，阀体具有进油腔、压力控制腔、负载敏感腔和负载控制腔，进油腔与压力补偿阀芯的一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，压力控制腔与负载控制腔分别与单向阀的进油口和回油口相通，负载敏感腔与另一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，从进油腔输入的压力油液经过压力补偿阀芯后从压力控制腔输出。本发明在压力控制腔与负载控制腔之间设置的单向阀可使高负载工作联的压力信号无法逆向传递给低负载工作联上的压力补偿阀的压力控制腔，使得压力补偿阀两端压差稳定，保证压力补偿阀的补偿功能稳定，减小波动。

Description

压力补偿阀及负载敏感系统
技术领域
本发明涉及工程机械领域，尤其涉及一种压力补偿阀及负载敏感系统。
背景技术
在目前的负载敏感系统中，通常利用压力补偿阀起均衡负荷作用，使所有阀杆进出口压差相等，保证执行器的速度只与该操纵阀杆的行程有关，操作者容易按自己的愿望来控制其复合动作，保持各执行器运动的独立性。
现有的压力补偿阀如图1所示，通常是阀芯一端与阀体的进油油腔P相通，另一端与负载反馈压力油Ls相通，而压力补偿阀的均衡负荷作用是将负载较高的工作联的压力信号反馈到系统中，从而补偿负载低的工作联的压力，使主阀芯进出口的压差保持恒定，从而达到抗饱和功能。
目前的压力补偿阀结构虽然能够均衡负载，但是复合动作时，在有负载变化较大的情况下，会存在补偿阀波动的现象，导致执行机构存在的波动较大，稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提出一种压力补偿阀及负载敏感系统，能够使压力补偿阀的压力补偿功能稳定，减少波动。
为实现上述目的，本发明提供了一种压力补偿阀，包括阀体和设置在所述阀体内部的压力补偿阀芯，其中，还包括单向阀，所述阀体具有进油腔、压力控制腔、负载敏感腔和负载控制腔，所述进油腔与所述压力补偿阀芯的一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，所述压力控制腔与所述负载控制腔分别与所述单向阀的进油口和回油口相通，所述负载敏感腔与所述压力补偿阀芯的另一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，从所述进油腔输入的压力油液经过所述压力补偿阀芯后从所述压力控制腔输出。
进一步的，所述阀体内设有供所述压力补偿阀芯轴向移动的主通道，所述主通道与压力补偿阀芯形成多个油腔，包括进油腔、压力控制腔、负载敏感腔、负载控制腔以及所述压力补偿阀芯的两个控制端所分别对应的左控制腔和右控制腔。
进一步的，在所述压力补偿阀芯上对应于所述进油腔和压力控制腔的位置设有第一小直径段，通过所述压力补偿阀芯的第一小直径段与所述主通道之间的空隙形成所述进油腔和压力控制腔之间的油道，通过所述压力补偿阀芯的轴向移动来调整所述进油腔和压力控制腔之间的油道的通断和流量大小。
进一步的，在所述压力补偿阀芯上对应于所述左控制腔的位置设有左端孔，所述左端孔沿所述压力补偿阀芯的轴线延伸到所述第一小直径段，在所述第一小直径段上设有阻尼孔，连通所述左控制腔和所述进油腔。
进一步的，在所述压力补偿阀芯上对应于所述负载控制腔和所述负载敏感腔的位置分别设有第二小直径段和第三小直径段。
进一步的，在所述压力补偿阀芯的右侧设有连续的三个同轴孔，从左到右分别为与所述压力控制腔通过所述压力补偿阀芯上的阻尼孔相通的第一同轴孔、与所述负载控制腔通过所述第二小直径段上的阻尼孔相通的第二同轴孔以及与所述负载敏感腔通过所述第三小直径段上的阻尼孔相通的第三同轴孔。
进一步的，在所述第一同轴孔与所述第二同轴孔的过渡位置设有锥形内斜面和一端具有锥形外斜面的单向阀芯，在所述单向阀芯的另一端设有弹簧，所述第一同轴孔、所述第二同轴孔、所述单向阀芯以及弹簧共同形成所述单向阀，所述第一同轴孔和所述第二同轴孔分别形成为单向阀孔进口和单向阀孔出口。
进一步的，在所述第三同轴孔中设有带有O形圈的导向堵，所述导向堵通过螺纹安装在所述第三同轴孔内，在所述导向堵上靠近所述单向阀芯的一端设有与所述单向阀芯配合起导向作用的结构，并且该端还作为所述弹簧的弹簧座，根据所述弹簧的预压缩量设置所述导向堵在所述第三同轴孔内的位置。
进一步的，所述导向堵上还设有阻尼孔，通过所述导向堵上的阻尼孔和所述第三小直径段上的阻尼孔连通所述右控制腔和所述负载敏感腔。
为实现上述目的，本发明还提供了一种负载敏感系统，其中，包括前述压力补偿阀，所述压力补偿阀的进油腔与所述负载敏感系统的进油油路相通，所述压力补偿阀的压力控制腔与所述负载敏感系统的执行机构的油路相通，所述压力补偿阀的负载控制腔输出的负载压力信号与所述负载敏感系统的其余工作联的负载压力信号比较后作用于所述负载敏感系统，所述压力补偿阀的负载敏感腔与所述负载敏感系统的负载敏感压力信号反馈端相通，接收所述负载敏感系统反馈的负载敏感压力信号。
基于上述技术方案，本发明的压力补偿阀的阀芯一个控制端与阀体的进油腔相通，另一控制端则接收来自系统反馈的负载敏感信号，而在压力控制腔与负载控制腔之间设置的单向阀可以使负载控制腔处的高负载工作联的压力信号无法逆向传递给低负载工作联上的压力补偿阀的压力控制腔，使得压力补偿阀两端压差稳定，不会受到高负载压力信号的影响，保证压力补偿阀的补偿功能稳定，减小波动，而压力补偿阀的压力控制腔的负载压力信号可以通过该单向阀与其余工作联的负载压力信号进行比较后作用于系统，使系统反馈压力作用于压力补偿阀的另一端。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为现有的压力补偿阀的液压原理示意图。
图2为本发明压力补偿阀的一实施例的液压原理示意图。
图3为本发明压力补偿阀实施例的阀体内部结构的截面示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图2所示，为本发明压力补偿阀的一实施例的液压原理示意图。在本实施例中，压力补偿阀包括阀体和设置在阀体内部的压力补偿阀芯和单向阀，阀体具有进油腔P、压力控制腔Pc、负载敏感腔Ls和负载控制腔Lc，进油腔P与压力补偿阀芯的一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，压力控制腔Lc与负载控制腔Pc分别与单向阀的进油口和回油口相通，负载敏感腔Ls与压力补偿阀芯的另一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，从进油腔P输入的压力油液经过压力补偿阀芯后从压力控制腔Pc输出。
在本实施例中，压力补偿阀的阀芯一个控制端与阀体的进油腔相通，另一控制端则接收来自系统反馈的负载敏感信号，而在压力控制腔与负载控制腔之间设置的单向阀可以使负载控制腔处的高负载工作联的压力信号无法逆向传递给低负载工作联上的压力补偿阀的压力控制腔，使得压力补偿阀两端压差稳定，不会受到高负载压力信号的影响，保证压力补偿阀的补偿功能稳定，减小波动，而压力补偿阀的压力控制腔的负载压力信号可以通过该单向阀与其余工作联的负载压力信号进行比较后作用于系统，使系统反馈压力作用于压力补偿阀的另一端。
图3示出了本发明压力补偿阀实施例的阀体内部结构。其中，阀体11内设有供压力补偿阀芯12轴向移动的主通道，主通道与压力补偿阀芯12形成多个油腔，包括进油腔21、压力控制腔22、负载敏感腔24、负载控制腔23以及压力补偿阀芯12的两个控制端所分别对应的左控制腔和右控制腔。在压力补偿阀芯12上对应于进油腔21和压力控制腔22的位置设有第一小直径段，通过压力补偿阀芯12的第一小直径段与主通道之间的空隙可以形成进油腔21和压力控制腔22之间的油道，而通过压力补偿阀芯12的轴向移动可以调整进油腔21和压力控制腔22之间的油道的通断和流量大小。从图3来看，压力补偿阀芯12在靠左一侧时，进油腔21与压力控制腔22之间的油道被关闭，而当压力阀芯12在靠右一侧时，进油腔21与压力控制腔22之间的油道被接通，在第一小直径段的靠近压力控制腔22的一侧可设置成斜面，以方便进油腔21与压力控制腔22之间油道的流量控制。
在压力补偿阀芯12上对应于左控制腔的位置还可以设置左端孔31，左端孔31沿压力补偿阀芯12的轴线延伸到第一小直径段，在第一小直径段上设有阻尼孔32，可以连通左控制腔和进油腔21，以便使进油腔21的压力信号作用于压力补偿阀芯12的左端。
在压力补偿阀芯12上对应于负载控制腔23和负载敏感腔24的位置还分别设置第二小直径段和第三小直径段。在压力补偿阀芯12的右侧可以设置连续的三个同轴孔，从左到右分别为与压力控制腔22通过压力补偿阀芯12上的阻尼孔33相通的第一同轴孔34、与负载控制腔23通过第二小直径段上的阻尼孔35相通的第二同轴孔36以及与负载敏感腔24通过第三小直径段上的阻尼孔37相通的第三同轴孔38。
在第一同轴孔34与第二同轴孔36的过渡位置设有锥形内斜面和一端具有锥形外斜面的单向阀芯13，在单向阀芯13的另一端设有弹簧43，第一同轴孔34、第二同轴孔36、单向阀芯13以及弹簧43共同形成单向阀，而第一同轴孔34和第二同轴孔35分别形成为单向阀孔进口和单向阀孔出口。
在第三同轴孔36中可以设置带有O形圈15的导向堵16，导向堵16上设有安置O形圈15的O形圈槽，通过O形圈15将负载控制腔23和负载敏感腔24之间的油液切断。
导向堵16通过压力补偿阀芯12右侧的螺纹孔39螺纹安装在第三同轴孔36内，在导向堵16上靠近单向阀芯13的一端可设置与单向阀芯13配合起导向作用的结构，并且该端还作为弹簧43的弹簧座，根据弹簧的预压缩量设置导向堵16在第三同轴孔36内的位置。
单向阀芯13上的锥形外斜面的角度小于处于锥形内斜面的斜面角度，在图3中可以看到，起导向作用的结构包括单向阀芯13后端设置的圆柱处于导向堵的孔42内，保证单向阀在压力补偿阀芯12内滑动时能够沿着轴向方向，而单向阀在压力补偿阀芯的单向阀孔进口和出口中间可以形成锥密封，切断与进口和出口的连通。
导向堵16上还可以设置垂直于轴线方向的阻尼孔41和沿轴线方向的阻尼孔40，通过导向堵16上的阻尼孔40、41和第三小直径段上的阻尼孔37就可以实现右控制腔和负载敏感腔24的连通了，这样就可以使负载敏感系统反馈的负载敏感压力信号通过压力补偿阀芯12的阻尼孔37，再经过导向堵16的阻尼孔40和41，作用在压力补偿阀芯12的右控制端。导向堵16的右端为外螺纹，可以与压力补偿阀芯12右侧的螺纹孔39配合，实现导向堵16相对于压力补偿阀芯12的固定。
基于上述说明的压力补偿阀实施例，下面对压力补偿阀的工作过程做下说明：当压力补偿阀工作时，进油腔21的压力油液一方面经过阻尼孔32和左端孔31作用于压力补偿阀芯12的左端，另一方面，进油腔的压力油液通过压力补偿阀芯12的第一小直径段的斜面台肩进入压力控制腔22，压力控制腔22的压力油液经过主阀芯作用于执行机构，并且压力油液还通过第一小直径段的阻尼孔33进入第一同轴孔34，通过油压推开单向阀芯13，压力油液流经第二小直径段上的阻尼孔35，将负载压力信号传递到系统，而负载敏感系统所反馈出负载敏感压力信号(即压力油)则从负载敏感腔24进入，经过第三小直径段上的阻尼孔37，再通过导向堵16上的阻尼孔41和阻尼孔40后，作用在压力补偿阀芯12的右端，而通过增加单向阀结构，保持了压力补偿阀芯的两端压差稳定，从而保证补偿阀出口的压力油Pc更加稳定，即便当复合动作负载变化较大时，各执行机构仍可以平稳运行，从而增加工程机械工作的稳定性。
本发明的压力补偿阀适用于工程机械的负载敏感系统，在负载敏感系统中，压力补偿阀的进油腔与负载敏感系统的进油油路相通，压力补偿阀的压力控制腔与负载敏感系统的执行机构的油路相通，压力补偿阀的负载控制腔输出的负载压力信号与负载敏感系统的其余工作联的负载压力信号比较后作用于负载敏感系统，压力补偿阀的负载敏感腔与负载敏感系统的负载敏感压力信号反馈端相通，接收负载敏感系统反馈的负载敏感压力信号。相比于采用现有压力补偿阀的负载敏感系统来说，采用了本发明压力补偿阀的负载敏感系统的执行机构运行更平稳，稳定性更高。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种压力补偿阀，包括阀体和设置在所述阀体内部的压力补偿阀芯，其特征在于，还包括单向阀，所述阀体具有进油腔、压力控制腔、负载敏感腔和负载控制腔，所述进油腔与所述压力补偿阀芯的一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，所述压力控制腔与所述负载控制腔分别与所述单向阀的进油口和回油口相通，所述负载敏感腔与所述压力补偿阀芯的另一控制端通过带有阻尼孔的油道相通，从所述进油腔输入的压力油液经过所述压力补偿阀芯后从所述压力控制腔输出。
2.根据权利要求1所述的压力补偿阀，其特征在于，所述阀体内设有供所述压力补偿阀芯轴向移动的主通道，所述主通道与压力补偿阀芯形成多个油腔，包括进油腔、压力控制腔、负载敏感腔、负载控制腔以及所述压力补偿阀芯的两个控制端所分别对应的左控制腔和右控制腔。
3.根据权利要求2所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述压力补偿阀芯上对应于所述进油腔和压力控制腔的位置设有第一小直径段，通过所述压力补偿阀芯的第一小直径段与所述主通道之间的空隙形成所述进油腔和压力控制腔之间的油道，通过所述压力补偿阀芯的轴向移动来调整所述进油腔和压力控制腔之间的油道的通断和流量大小。
4.根据权利要求3所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述压力补偿阀芯上对应于所述左控制腔的位置设有左端孔，所述左端孔沿所述压力补偿阀芯的轴线延伸到所述第一小直径段，在所述第一小直径段上设有阻尼孔，连通所述左控制腔和所述进油腔。
5.根据权利要求2所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述压力补偿阀芯上对应于所述负载控制腔和所述负载敏感腔的位置分别设有第二小直径段和第三小直径段。
6.根据权利要求5所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述压力补偿阀芯的右侧设有连续的三个同轴孔，从左到右分别为与所述压力控制腔通过所述压力补偿阀芯上的阻尼孔相通的第一同轴孔、与所述负载控制腔通过所述第二小直径段上的阻尼孔相通的第二同轴孔以及与所述负载敏感腔通过所述第三小直径段上的阻尼孔相通的第三同轴孔。
7.根据权利要求6所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述第一同轴孔与所述第二同轴孔的过渡位置设有锥形内斜面和一端具有锥形外斜面的单向阀芯，在所述单向阀芯的另一端设有弹簧，所述第一同轴孔、所述第二同轴孔、所述单向阀芯以及弹簧共同形成所述单向阀，所述第一同轴孔和所述第二同轴孔分别形成为单向阀孔进口和单向阀孔出口。
8.根据权利要求7所述的压力补偿阀，其特征在于，在所述第三同轴孔中设有带有O形圈的导向堵，所述导向堵通过螺纹安装在所述第三同轴孔内，在所述导向堵上靠近所述单向阀芯的一端设有与所述单向阀芯配合起导向作用的结构，并且该端还作为所述弹簧的弹簧座，根据所述弹簧的预压缩量设置所述导向堵在所述第三同轴孔内的位置。
9.根据权利要求8所述的压力补偿阀，其特征在于，所述导向堵上还设有阻尼孔，通过所述导向堵上的阻尼孔和所述第三小直径段上的阻尼孔连通所述右控制腔和所述负载敏感腔。
10.一种负载敏感系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述压力补偿阀，所述压力补偿阀的进油腔与所述负载敏感系统的进油油路相通，所述压力补偿阀的压力控制腔与所述负载敏感系统的执行机构的油路相通，所述压力补偿阀的负载控制腔输出的负载压力信号与所述负载敏感系统的其余工作联的负载压力信号比较后作用于所述负载敏感系统，所述压力补偿阀的负载敏感腔与所述负载敏感系统的负载敏感压力信号反馈端相通，接收所述负载敏感系统反馈的负载敏感压力信号。
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