CN104019073B - 压力控制阀组、液压系统及工程机械设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力控制阀组、液压系统及工程机械设备，压力控制阀组包括：基于被施加电流确定预设压力的先导比例压力阀和通过切换为所述压力控制阀组所应用的液压系统打开系统回油油路的方向阀，所述方向阀的切换受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系。本发明的压力控制阀组采用了能够通过施加电流大小来设定多种预设压力的先导比例压力阀，相比于现有的压力控制阀组，本发明能够在使用较少元件的基础上实现多级压力的控制，同时仅需要对先导比例压力阀进行电气连接，避免了现有的压力控制阀组容易产生的错接问题，而且压力调整点少于现有的压力控制阀组，因此提高了压力调整工序的调试效率，节省了调试时间。

Description

压力控制阀组、液压系统及工程机械设备

技术领域

本发明涉及液压技术，尤其涉及一种压力控制阀组、液压系统及工程机械设备。

背景技术

液压元件是构成液压回路的必要组成部分，多种不同功能的液压元件可组成具有一定功能的液压回路。压力控制回路就是一种典型的液压基本回路，其目的是调定或限制液压源的最高压力，实现多级压力的调节、控制和切换。

如图1所示，为现有汽车起重机液压系统的压力控制回路的示意图。在图1所示压力控制回路中，主压力阀a9的遥控口A可通过电磁方向阀a3、a5、a7进行换向后，分别与先导直动压力阀a4、a6、a8进行连接，实现对液压油缸a2的无杆腔压力的三级压力控制。

当电磁方向阀a3、a5、a7均不得电时，液压系统为压力卸荷状态，泵a1的出口压力仅需克服主压力阀a9的弹簧力，主压力阀a9即打开系统回油，使液压油流回液压油箱a10。所以系统压力仅为主压力阀a9的弹簧力，而该弹簧力较小，一般将该状态压力假设为0。

当电磁方向阀a3得电时，主压力阀a9的遥控口A与先导直动压力阀a8连接，此时泵a1的出口压力将先克服先导直动压力阀a8的设定压力后，主压力阀a9才能打开进行系统回油，所以系统压力为序8先导直动压力阀的设定压力。

当仅电磁方向阀a5得电时，主压力阀a9的遥控口A与先导直动压力阀a8、a4连接，此时泵a1的出口压力将克服先导直动压力阀a8、a4中较小设定压力(一般将先导直动压力阀a4设定压力设置为小于先导直动压力阀a8的设定压力)后，主压力阀a9才能打开进行系统回油，所以系统压力为先导直动压力阀a4的设定压力。

当仅电磁方向阀a7得电时，主压力阀a9的遥控口A与先导直动压力阀a8、a6连接，此时泵a1的出口压力将克服先导直动压力阀a8、a6中较小设定压力(一般将先导直动压力阀a6设定压力设置为小于先导直动压力阀a8的设定压力)后，主压力阀a9才能打开进行系统回油，所以系统压力为先导直动压力阀a6的设定压力。

在图1中双点划线所包围的液压元件及油路可由压力控制阀组实现。其中，电磁方向阀a3、a5、a7以及先导直动压力阀a4、a6、a8均为螺纹插装阀，通过元件的外螺纹旋入阀体，则主压力阀a9通过螺栓装配叠加至阀体上平面，一般称为板式安装。而主压力阀a9与阀体间具有三个沟通油道，即图1中所示的A/B/C，其油液从阀体流入主压力阀a9的B口，再从主压力阀a9的C口流出，同时流入主压力阀a9的B口的油液也能够从A口流出，进入阀体后再流至各电磁方向阀和先导直动溢流阀，以此形成了前述油液流动的压力控制原理。

现有的压力控制回路及阀组虽然能够实现液压系统的压力控制，但仍存在以下缺陷：

1、现有压力控制回路为了实现液压系统的三级压力控制，需要7个液压零件，致使回路结构复杂，由于系统溢流时通流路径曲折，致使系统溢流功率损失大，而损失的功率转变成热量，又会进一步造成液压油发热易变质；

2、现有压力控制回路只能实现三个压力控制，无法满足系统更多的压力点控制；

3、现有压力控制回路的主压力阀成本高、体积大，由于主压力阀a9与阀体为板式安装，对应的与其叠加的阀体体积也同样过大，最终使得压力控制阀组整体的体积大、重量大、成本高；

4、现有压力控制阀组在产品应用时，由于具有电磁方向阀a3、a5、a7的3个电气控制点，先导直动压力阀a4、a6、a8以及主压力阀a9的4个压力调整点，因此在实际产品装配时，电气控制点易连接错误；而在实际产品调试时，压力调整工序效率低、时间长。

发明内容

本发明的目的是提出一种压力控制阀组、液压系统及工程机械设备，能够以更简洁的结构实现多级压力控制。

为实现上述目的，本发明提供了一种压力控制阀组，包括：基于被施加电流确定预设压力的先导比例压力阀和通过切换为所述压力控制阀组所应用的液压系统打开系统回油油路的方向阀，所述方向阀的切换受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系。

进一步的，还包括：基于弹簧力确定预设压力的先导直动压力阀和通过切换改变所述方向阀受控关系的手动方向阀，在所述手动方向阀的不同切换状态下，所述方向阀的切换在受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系，和受控于先导直动压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系之间择一选择。

进一步的，包括内部设有多条油道的阀体，所述先导比例压力阀和方向阀相互之间，以及与所述压力控制阀组所应用的液压系统之间通过所述阀体内的油道连通。

进一步的，所述先导比例压力阀和方向阀均为螺纹插装阀，通过阀件外螺纹旋入所述阀体。

进一步的，所述阀体具有阀体进油口和阀体回油口，所述方向阀具有进油口、回油口和阀芯两端的左右控制腔，所述先导比例压力阀具有进油口和回油口，所述方向阀的进油口和回油口分别与所述阀体进油口和阀体回油口相通，所述方向阀的左右控制腔分别与所述阀体进油口和所述先导比例压力阀的进油口相通，所述先导比例压力阀的回油口与所述阀体回油口相通，所述先导比例压力阀的进油口与所述阀体进油口之间的油道设有阻尼，通过切换所述方向阀，接通或断开所述阀体进油口与阀体回油口之间的直通油道。

进一步的，所述先导比例压力阀的进油口与所述方向阀的控制腔之间的油道还设有阻尼。

进一步的，包括内部设有多条油道的阀体，所述先导比例压力阀、方向阀、先导直动压力阀和手动方向阀相互之间，以及与所述压力控制阀组所应用的液压系统之间通过所述阀体内的油道连通。

进一步的，所述先导比例压力阀、方向阀、先导直动压力阀和手动方向阀均为螺纹插装阀，通过阀件外螺纹旋入所述阀体。

进一步的，所述阀体具有阀体进油口和阀体回油口，所述方向阀具有进油口、回油口和阀芯两端的左右控制腔，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀均具有进油口和回油口，所述手动方向阀具有进油口、回油口和一工作油口，所述方向阀的进油口和回油口分别与所述阀体进油口和阀体回油口相通，所述方向阀的左右控制腔分别与所述阀体进油口和所述手动方向阀的进油口相通，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀的回油口均与所述阀体回油口相通，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀的进油口分别与所述手动方向阀的回油口和工作油口相通，所述手动方向阀的进油口与所述阀体进油口之间的油道设有阻尼，通过切换所述方向阀，接通或断开所述阀体进油口与阀体回油口之间的直通油道，通过切换所述手动方向阀，接通所述阀体进油口与所述先导比例压力阀或先导直动压力阀的进油口之间的直通油道。

进一步的，所述手动方向阀的进油口与所述方向阀的控制腔之间的油道还设有阻尼。

为实现上述目的，本发明还提供了一种液压系统，包括泵、液压油箱和执行元件，其中，还包括前述的压力控制阀组。

为实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械设备，包括前述的液压系统，或包括前述的压力控制阀组。

基于上述技术方案，本发明的压力控制阀组采用了能够通过施加电流大小来设定多种预设压力的先导比例压力阀，相比于现有的压力控制阀组，本发明能够在使用较少元件的基础上实现多级压力的控制，同时仅需要对先导比例压力阀进行电气连接，避免了现有的压力控制阀组容易产生的错接问题，而且压力调整点少于现有的压力控制阀组，因此提高了压力调整工序的调试效率，节省了调试时间。

在另一个实施例中，本发明压力控制阀组还包括：基于弹簧力确定预设压力的先导直动压力阀和通过切换改变所述方向阀受控关系的手动方向阀，在所述手动方向阀的不同切换状态下，所述方向阀的切换在受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系，和受控于先导直动压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系之间择一选择。其中先导直动压力阀仅能设定一个预设压力，其作用是当先导比例压力阀失效或电气控制失效时，能够通过手动方向阀的切换使方向阀阀芯上的压力切换至先导直动压力阀，实现系统的应急使用，或用于故障判定。

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为现有汽车起重机液压系统的压力控制回路的示意图。

图2为采用本发明压力控制阀组的一实施例的液压系统原理示意图。

图3为采用本发明压力控制阀组的另一实施例的液压系统原理示意图。

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，为采用本发明压力控制阀组的一实施例的液压系统原理示意图。图2的液压系统中包括了泵1、液压油箱8和执行元件2(例如图2中所示的直线油缸)。其中图2中双点划线所对应的部分为本发明的压力控制阀组实施例。在该压力控制阀组中至少包括：先导比例压力阀3和方向阀6。其中，先导比例压力阀3可以基于被施加电流确定预设压力，通过对先导比例压力阀上的电磁铁施加不同大小的电流就可以实现多级预设压力的设定，较之图1所示的现有压力控制阀组所使用的多组先导直动压力阀来说，节省了元件数量，且可以适应多级预设压力的要求；从电气控制和压力调整方面来说，该压力控制阀组只需一个电气控制点，无需像现有压力控制阀组那样需要3个电气控制点和4个压力调整点，因此可以避免现有的压力控制阀组容易产生的错接问题，也能提高压力调整工序的调试效率，节省调试时间。先导比例压力阀可以选择各种可通过电流调节预设压力的控制阀，例如比例溢流阀等。先导比例压力阀可以选用预设压力随被施加电流的增大而增大的类型，这种类型的先导比例压力阀可以在先导比例压力阀失电的状况(例如未启用该压力控制阀组所对应的执行元件，或者出现系统故障)下维持低系统压力的回油，减少油液发热的问题。先导比例压力阀也可以选用预设压力随被施加电流的增大而减小的类型，能够在失电的状态下维持最大的预设压力，满足执行元件的工作需要。

方向阀6包括可切换的至少两个工作位置，能够通过切换到至少一个工作位置来为压力控制阀组所应用的液压系统打开系统回油油路。而方向阀6的切换则受控于先导比例压力阀3的预设压力与系统压力的高低关系。对于图2所示的液压系统，如果系统压力处于一个较小的数值，则方向阀6在先导比例压力阀3及自身弹簧的作用下处于关闭的状态，此时液压系统不能通过方向阀6回油，当系统压力达到一个较大的数值时，能够与先导比例压力阀3的预设压力匹配时，此时系统压力超过先导比例压力阀的进油口压力及方向阀6自身弹簧的作用力，则推动方向阀6切换到另一个工作位置，打开系统回油，这样液压系统中的液压油就通过方向阀6中的通道流回液压油箱8。方向阀可以选择各种可以切换不同工作位置的控制阀，例如截止阀或换向阀等。

这里所指的受控关系并非仅简单比较先导比例压力阀3的预设压力与系统压力的数值大小，如果方向阀自身不带弹簧，则可以直接比较两者的数值大小；如果方向阀自身带有弹簧，则还需要考虑弹簧的作用力的因素。

在压力控制阀组生产制造的形式上，可以采用内部设有多条油道的阀体，而先导比例压力阀3和方向阀6相互之间，以及与压力控制阀组所应用的液压系统之间通过阀体内的油道连通，而不采用阀体外部液流循环，这样可以使溢流的通流路径更加顺畅，降低系统溢流功率损失，进而避免损失的功率致使液压油发热变质的问题。

先导比例压力阀3和方向阀6均可采用螺纹插装阀，通过阀件外螺纹旋入阀体中，这种阀结构形式以及安装形式的选择使阀体内部液流循环实现更为方便，同时也可以使压力控制阀组占用的空间体积和重量显著减小，也相应的降低了成本。

下面结合图2来详细的说明一下本实施例的压力控制阀组的具体结构及内部的连通关系。其中，阀体具有阀体进油口P和阀体回油口T(可以不止一个)，方向阀6具有进油口、回油口和阀芯两端的左右控制腔A、B，先导比例压力阀3具有进油口C和回油口，方向阀6的进油口和回油口分别与阀体进油口P和阀体回油口T相通，方向阀6的左控制腔A和右控制腔B分别与阀体进油口P和先导比例压力阀3的进油口C相通，先导比例压力阀3的回油口与阀体回油口T相通，先导比例压力阀3的进油口C与阀体进油口P之间的油道设有阻尼7，通过切换方向阀6，可以接通或断开阀体进油口P与阀体回油口T之间的直通油道。

从图上看，阀体进油口P分别连通了方向阀6的左控制腔A和右控制腔B，其与右控制腔B的油路上设置了阻尼7，阻尼7的一个作用是形成两个控制腔的压差，以便使方向阀6的阀芯能够在压差的作用下运动，另一个作用是控制进入通径较小的先导比例压力阀3的系统流量。在先导比例压力阀3的进油口C与方向阀6的右控制腔B之间的油道也可以设置阻尼9，该阻尼9的作用是使方向阀6切换动作更平稳，避免系统产生压力冲击。

假设执行元件2为图2中所示的直线油缸，泵1的出油口连通到该直线油缸的大腔，通过向大腔供油来推动直线油缸的活塞杆向右伸出，而直线油缸的小腔接到回油油路上，随着活塞杆向右伸出的过程小腔内的油液流回液压油箱8。本发明压力控制阀组实施例就设置在供油油路和回油油路之间，在未启用直线油缸时，无需给先导比例压力阀3供电，此时先导比例压力阀3的预设压力实际上很小或为0，因此方向阀6的左控制腔A的压力大于右控制腔B的压力及弹簧力，因此方向阀6此时是打开的，泵1输出的液压油会通过方向阀6回油。而当启用该直线油缸时，需要给先导比例压力阀3供以特定电流值，以设定先导比例压力阀3的预设压力。在活塞杆运动过程中，系统压力为执行元件2的负载压力，未达到先导比例压力阀3的预设压力，此时方向阀6处于关闭状态，当活塞杆运行到最右侧的位置后系统压力开始积累，当达到先导比例压力阀3的预设压力时，打开先导比例压力阀3的回油，从而使方向阀6的右控制腔B的压力下降，导致方向阀6的左控制腔A的系统压力超过在先导比例压力阀3的进油口所连通的右控制腔B的压力以及弹簧力之和的作用时，在系统压力的作用下，推动方向阀6的阀芯切换到方向阀6导通的状态，液压系统的进油油路通过方向阀6直接回油。

如图3所示，为采用本发明压力控制阀组的另一实施例的液压系统原理示意图。与上一实施例相比，本实施例的压力控制阀组还包括：先导直动压力阀5和手动方向阀4。其中，先导直动压力阀基于弹簧力来确定预设压力，该预设压力是确定的，而手动方向阀4则是通过切换来改变方向阀6的受控关系，手动方向阀4也有可手动切换的至少两个工作位置，对应于不同的切换状态，在一种切换状态下，方向阀6的切换受控于先导比例压力阀3的预设压力与系统压力的高低关系，在另一种切换状态下，方向阀6的切换受控于先导直动压力阀5的预设压力与系统压力的高低关系。

在本实施例中，先导直动压力阀5仅能设定一个预设压力，其作用是当先导比例压力阀3失效或电气控制失效时，能够通过手动方向阀4的切换使方向阀6的阀芯上的压力切换至先导直动压力阀，实现系统的应急使用，或用于故障判定。

相应的，本实施例的压力控制阀组也可由内部设有多条油道的阀体实现，先导比例压力阀3、方向阀6、先导直动压力阀5和手动方向阀4相互之间，以及与压力控制阀组所应用的液压系统之间可以通过阀体内的油道连通，而不采用阀体外部液流循环，这样可以使溢流的通流路径更加顺畅，降低系统溢流功率损失，进而避免损失的功率致使液压油发热变质的问题。

而先导比例压力阀、方向阀、先导直动压力阀和手动方向阀均可采用螺纹插装阀，通过阀件外螺纹旋入所述阀体，以使阀体内部液流循环实现更为方便，同时也可以使压力控制阀组占用的空间体积和重量显著减小，也相应的降低了成本。

在本实施例的具体实现结构上，参考图3。阀体具有阀体进油口P和阀体回油口T，方向阀6具有进油口、回油口和阀芯两端的左右控制腔A、B，先导比例压力阀3和先导直动压力阀5均具有进油口C、D和回油口，手动方向阀4具有进油口、回油口和一工作油口，方向阀6的进油口和回油口分别与阀体进油口P和阀体回油口T相通，方向阀6的左控制腔A和右控制腔B分别与阀体进油口P和手动方向阀4的进油口相通，先导比例压力阀3和先导直动压力阀5的回油口均与阀体回油口T(不止一个阀体回油口T)相通，先导比例压力阀3的进油口C和先导直动压力阀5的进油口D分别与手动方向阀4的回油口和工作油口相通，手动方向阀4的进油口与阀体进油口P之间的油道设有阻尼7，通过切换方向阀6，接通或断开阀体进油口P与阀体回油口T之间的直通油道，通过切换手动方向阀4，接通阀体进油口P与先导比例压力阀3的进油口C或先导直动压力阀5的进油口D之间的直通油道。

从图上看，阀体进油口P分别连通了方向阀6的左控制腔A和右控制腔B，其与右控制腔B的油路上设置了阻尼7，阻尼7的一个作用是形成两个控制腔的压差，以便使方向阀6的阀芯能够在压差的作用下运动，另一个作用是控制进入通径较小的先导比例压力阀3、先导直动压力阀5及手控方向阀4的系统流量。在手动方向阀4的进油口与方向阀的右控制腔B之间的油道还可以设置阻尼9。该阻尼9的作用是使方向阀6切换动作更平稳，避免系统产生压力冲击。

本实施例的主要工作过程可参考上一实施例，当先导比例控制阀3出现故障时，为了控制液压系统内部的压力，操作员可以手动操作手动方向阀4进行应急操作，将系统压力切换到先导直动压力阀5的控制下。

本发明上述压力控制阀组实施例可适用于各种需要进行压力控制的液压系统，这些液压系统包括泵、液压油箱和执行元件，以及压力控制阀组。本发明上述压力控制阀组实施例也适用于各类需要压力控制的工程机械设备，例如汽车起重机、水泥泵车等，上述液压系统也可以适用于各类需要压力控制的工程机械设备。

在介绍本发明的各方面或其实施例的元件时，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在表示存在元件中的一个或多个。用语“包括”、“包含”和“具有”意为包括性的，并且表示可存在除列出元件之外的其它元件。

上文详细地描述了压力控制阀组、液压系统及工程机械设备的示例性实施例。然而该压力控制阀组、液压系统及工程机械设备并不限于本文所述的特定实施例，相反，该阀组、系统和/或设备的构件可与本文所述的其它构件独立地且分开地使用。此外，所述构件还可限定在其它系统、方法和/或设备中，或可结合其使用，并且不限于仅利用本文所述的压力控制阀组、液压系统及工程机械设备来实施。

本书面说明使用了包括最佳模式的实例来公开本发明，且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求所限定，并且可包括本领域普通技术人员所构思的其它实例。如果这些其它实例与权利要求中的书面语言并无不同，或者如果这些其它实例包括与权利要求的书面语言无实质区别的等同结构元件，则将意味着这样的实例处于权利要求的范围之内。

Claims (7)

1.一种压力控制阀组，其特征在于，包括：基于被施加电流确定预设压力的先导比例压力阀和通过切换为所述压力控制阀组所应用的液压系统打开系统回油油路的方向阀，所述方向阀的切换受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系；

还包括：基于弹簧力确定预设压力的先导直动压力阀和通过切换改变所述方向阀受控关系的手动方向阀，在所述手动方向阀的不同切换状态下，所述方向阀的切换在受控于所述先导比例压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系，和受控于先导直动压力阀的预设压力与所述系统压力的高低关系之间择一选择。

2.根据权利要求1所述的压力控制阀组，其特征在于，包括内部设有多条油道的阀体，所述手动方向阀分别与先导比例压力阀、方向阀和先导直动压力阀通过所述阀体内的油道连通，所述先导比例压力阀、方向阀和先导直动压力阀与所述压力控制阀组所应用的液压系统之间通过所述阀体内的油道连通。

3.根据权利要求2所述的压力控制阀组，其特征在于，所述先导比例压力阀、方向阀、先导直动压力阀和手动方向阀均为螺纹插装阀，通过阀件外螺纹旋入所述阀体。

4.根据权利要求2或3所述的压力控制阀组，其特征在于，所述阀体具有阀体进油口和阀体回油口，所述方向阀具有进油口、回油口和阀芯两端的左右控制腔，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀均具有进油口和回油口，所述手动方向阀具有进油口、回油口和一工作油口，所述方向阀的进油口和回油口分别与所述阀体进油口和阀体回油口相通，所述方向阀的左右控制腔分别与所述阀体进油口和所述手动方向阀的进油口相通，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀的回油口均与所述阀体回油口相通，所述先导比例压力阀和先导直动压力阀的进油口分别与所述手动方向阀的回油口和工作油口相通，所述手动方向阀的进油口与所述阀体进油口之间的油道设有阻尼，通过切换所述方向阀，接通或断开所述阀体进油口与阀体回油口之间的直通油道，通过切换所述手动方向阀，接通所述阀体进油口与所述先导比例压力阀或先导直动压力阀的进油口之间的直通油道。

5.根据权利要求4所述的压力控制阀组，其特征在于，所述手动方向阀的进油口与所述方向阀的控制腔之间的油道还设有阻尼。

6.一种液压系统，包括泵、液压油箱和执行元件，其特征在于，还包括权利要求1～5任一所述的压力控制阀组。

7.一种工程机械设备，其特征在于，包括权利要求6所述的液压系统，或包括权利要求1～5任一所述的压力控制阀组。