CN104455548B - 一种油液再生阀及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油液再生阀及其工作方法，包括阀体和设置在阀体内的主阀芯；阀体上设置有进油口、工作油口A、工作油口B、回油口、第一油道、第二油道、第三油道和第四油道；主阀芯包括腹腔和与腹腔相连通的溢流孔，溢流孔包括左溢流孔和右溢流孔，左溢流孔与第二油道相通，右溢流孔与第三油道相通；当内阀芯在腹腔内向右移动时，实现第三油道内的液压油依次通过右溢流孔、腹腔和左溢流孔流向第二油道。本发明通过内阀芯的作用使输出油液的一部分进入到第一油道进行再利用，整个过程提高了能源利用率，降低了成本。同时避免了工作油孔供油不足及由此造成的卡顿现象，极大改善挖机运行的舒适性和可靠性。

Description

一种油液再生阀及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种油液再生阀及其工作方法，属于液压动力技术领域。

背景技术

小型挖掘机是一种应用广泛的小型机械，具有效率高、功能全面、操控性好等特点。其工作装置所受的负载时刻变化，负载作用于液压缸，由液压缸承受各种工况。当动臂或斗杆在重力作用下加速下落时，液压缸进油侧会出现流量供给不足，进而带来工作效率降低和动作协调性差等问题。根据液压油缸的功率P＝pQ可知，油缸活塞的工作面积一定，输入油缸的液压油的压力p一定，油量Q恒定，则油缸的功率输出不变，当铲斗工作阻力变大时则举升速度缓慢，挖掘机的状况直接关系到生产效率，工作效率的降低，甚至带来利益损失。在现有的挖掘机技术中，油缸输出一侧直接与回油口相连，这部分油液得不到充分的利用，致使存在斗杆或动臂油缸动力不足，在工况恶劣环境下无法正常工作或出现卡顿现象，而且能量损失较严重。

中国专利文献CN203784366U公开了一种小型挖掘机流量再生阀，该流量再生阀包括工作阀体，工作阀体的主阀芯上开有从左侧贯穿至中部的孔，所述孔中依次设置有单向阀A和单向阀B，两个单向阀都开有通孔，单向阀A的右端压在主阀芯上，左端与软弹簧的右端连接，软弹簧的左端与单向阀B的右端连接，单向阀B的左端与硬弹簧的右端连接，所述硬弹簧的左端压在主阀芯左侧的堵头上，硬弹簧的左端压在主阀芯左侧的堵头上，主阀芯从左到右依次开有回油槽、圆周孔和流量再生孔。该流量再生阀通过在主阀芯内设置两个单向阀与软硬弹簧的方式来提高再生性能，使得动臂或斗杆下落平稳且相对节能。但该流量再生阀结构设计相对复杂，结构体积大。

中国专利文献CN102864798A提供了一种斗杆再生结构及挖掘机，该斗杆再生结构包括再生阀芯、再生功能阀芯、第一阀片和第二阀片，第一阀片上形成有与斗杆油缸的有杆腔连接的第一腔室以及与斗杆油缸的无杆腔连接的第二腔室；第二阀片上形成有与第一腔室连接的第三腔室以及与油箱连接的第四腔室，还包括一用以检测第二腔室压力的压力检测装置，压力检测装置包括一作用端和一弹性部件，由先导压力控制的收缩部件。该装置根据无杆腔的压力可以自动实现再生开启与关闭，可以消除挖掘机在平地动作时的抖动。但该装置工作过程较复杂，且阀体的设计要求较高，装配较困难。

因此，有必要设计一种结构简单，运行稳定，安装使用方便的油液再生阀，为现有小型挖掘机解决油液利用和斗杆工作受阻等问题提供更多的选择。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种油液再生阀。

本发明还提供一种上述油液再生阀的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种油液再生阀，包括阀体和设置在阀体内的主阀芯；所述阀体上设置有进油口、工作油口A、工作油口B、回油口、第一油道、第二油道、第三油道和第四油道；所述主阀芯包括腹腔和与腹腔相连通的溢流孔，所述溢流孔包括左溢流孔和右溢流孔，所述左溢流孔与第二油道相通，所述右溢流孔与第三油道相通；在所述腹腔内从左至右依次设置有内阀芯、弹簧、挡柱和堵头；所述内阀芯设置有一中空内腔，所述中空内腔通过一贯穿内阀芯的通孔与腹腔相连通，所述弹簧设置在中空内腔内，所述内阀芯与腹腔形成密封结构，当内阀芯在腹腔内向右移动时，实现第三油道内的液压油依次通过右溢流孔、腹腔和左溢流孔流向第二油道。

优选的，所述腹腔的外形设置呈阶梯形，所述腹腔包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述内阀芯设置在第一腔室右侧并密封第一腔室。此设计的优点在于，通过内阀芯设置在第一腔室的右侧并封堵住第一腔室，使第一腔室与第二腔室相隔绝，当内阀芯向右移动时，第一腔室与第二腔室相通形成一体，以此实现油液再生功能。

优选的，所述内阀芯包括从左至右依次设置的前端锥形部、中间凹陷部和末端主体部，通过所述的前端锥形部封堵第一腔室以形成锥密封结构。此设计的优点在于，锥密封结构能够使内阀芯的前端锥形部伸入到第一腔室内形成最为紧密的密封配合，密封效果最好。

优选的，所述溢流孔的孔径为1.2cm-1.8cm。

优选的，所述左溢流孔的数量为6-8个，所述左溢流孔均匀分布在主阀芯外表面、且绕所述主阀芯轴向呈圆周排列；所述右溢流孔的数量为7-9个，所述右溢流孔均匀分布在主阀芯外表面，且绕所述主阀芯轴向呈圆周排列。

优选的，所述主阀芯还包括设置在主阀芯外表面的第一环形槽和第二环形槽，当主阀芯向右移动时，通过第一环形槽实现第一油道和工作油口A的相通，通过第二环形槽实现第三油道和第四油道的相通。

优选的，所述阀体上还设置有单向阀，所述单向阀用以实现进油口的液压油进入到第二油道且阻止第二油道的液压油流入到进油口。此设计的优点在于，单向阀起到单向过油反向截至的作用，当第三油道的液压油实现再生功能进入到第二油道时，防止第二油道的液压油流入到进油口。

一种油液再生阀的工作方法，包括如下步骤，

(1)在主阀芯左端通先导油时，先导油推动主阀芯向右移动，使主阀芯上的第一环形槽实现工作油口A与第一油道的相通，第二环形槽实现第三油道与第四油道的相通；

(2)向进油口输入液压油，液压油通过单向阀进入到第一油道和第二油道，第二油道内的液压油通过主阀芯上的左溢流孔进入到第一腔室内，第一腔室内的液压油通过通孔进入到内阀芯的中空内腔内；第一油道内的液压油流经工作油口A和外部设备后通过工作油口B进入到第三油道，第三油道内的液压油其中一部分通过右溢流孔进入到第二腔室内，其中另一部分液压油依次流进第二环形槽和第四油道通过回油口进入到油箱；此时内阀芯在弹簧力和中空内腔内液压油的压力作用下大于内阀芯外表面液压油的作用力，内阀芯的前端锥形部封堵第一腔室形成锥密封结构；

(3)当第一油道供油不足时，此时工作油口B的压力大于工作油口A的压力，第三油道内的油压与第二油道内的油压形成压差，内阀芯外表面的液压油压力大于内阀芯中空内腔内液压油压力，使内阀芯在内外压差的作用下克服弹簧阻力向右移动；

(4)内阀芯向右移动后，内阀芯的前端锥形部与第一腔室形成的锥密封结构打开，此时第三油道内的液压油依次通过右溢流孔、第二腔室、第一腔室和左溢流孔流向第二油道，再通过第二油道进入到第一油道，实现油液再生。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过使一部分输出油进入到第一油道，实现了一部分输出油再生循环进入到第一油道内，避免了工作油口A供油不足及由此造成的卡顿现象，极大改善挖机运行的舒适性和可靠性。

2、本发明通过内阀芯的作用使回流到油缸中的一部分液压油通过溢流孔进入到第一油道，在使第一油道内的压力与工作油孔的压力相同的同时，利用了一部分回流的液压油，提高了整个阀在工作过程中的能源利用率，降低了成本。

3、本发明设计构思巧妙，结构简单，通过在主阀芯内设置内阀芯，合理运用了空间结构，减少了整套阀体的外形体积，其作用明显，效果显著，具有良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明油液再生阀的剖视结构示意图；

图2为本发明油液再生阀工作原理示意图；

图3为本发明油液再生阀中主阀芯的结构示意图；

图4为本发明油液再生阀中内阀芯的结构示意图；

图5为本发明中主阀芯和内阀芯装配时的结构示意图。

其中：1、主阀芯，2、阀体，3、内阀芯，4、弹簧，5、挡柱，6、堵头，7、左溢流孔，8、工作油口A，9、第二油道，10、进油口，11、工作油口B，12、回油口，13、右溢流孔，14、中空内腔，15、通孔，16、中间凹陷部，17、台肩，18、末端主体部，19、第一油道，20、第三油道，21、第四油道，22、单向阀，23、前端锥形部，24、第一腔室，25、第一环形槽，26、第二环形槽，27、第二腔室，28、第三腔室。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1所示，本发明提供的一种油液再生阀，包括阀体2和设置在阀体2内的主阀芯1；阀体2上设置有进油口10、工作油口A8、工作油口B11、回油口12、第一油道19、第二油道9、第三油道20和第四油道21；主阀芯1包括腹腔和与腹腔相连通的溢流孔，溢流孔包括左溢流孔7和右溢流孔13，左溢流孔7与第二油道9相通，右溢流孔13与第三油道20相通；在所述腹腔内从左至右依次设置有内阀芯3、弹簧4、挡柱5和堵头6；内阀芯1设置有一中空内腔14，中空内腔14通过一贯穿内阀芯的通孔15与腹腔相连通，弹簧4设置在中空内腔14内，内阀芯3与腹腔形成密封结构，当内阀芯3在腹腔内向右移动时，实现第三油道20内的液压油依次通过右溢流孔13、腹腔和左溢流孔7流向第二油道9。

其中，工作油口A8与第一油道19相通，工作油口B11与第三油道20相通，工作油口A8和工作油口B11之间连接被驱动的外部设备，即从工作油口A8供油到外部设备，外部设备被驱动后液压油通过工作油口B11输出进入第三油道20和第四油道21后，通过回油口12进入油箱完成整个阀的工作过程，其阀的工作原理如图2所示。

如图3所示，腹腔开在主阀芯1的中心线上并与主阀芯1的右端相通，腹腔的外形设置呈阶梯形，腹腔包括从左至右直径依次增大的第一腔室24、第二腔室27和第三腔室28，内阀芯3设置在第一腔室24右侧并密封第一腔室24。

如图4所示，内阀芯3包括从左至右依次设置的前端锥形部23、中间凹陷部16和末端主体部18，其中通孔15贯穿设置在内阀芯3的中心线上，中空内腔14位于末端主体部18。通过所述的前端锥形部23封堵第一腔室24以形成锥密封结构，锥密封结构能够使内阀芯3的前端锥形部23伸入到第一腔室24内形成最为紧密的密封配合，密封效果最好，内阀芯3与主阀芯1的配合结构如图5所示。第三油道20内的液压油通过右溢流孔13进入到第二腔室27内并存储在中间凹槽部16，当锥密封结构打开后，中间凹陷部16内的液压油才会进入到第一腔室24内。

溢流孔的孔径为1.2cm。左溢流孔7的数量为6个，左溢流孔7均匀分布在主阀芯1外表面，且绕主阀芯轴向呈圆周排列，在主阀芯1发生右移前或右移后，都要保证左溢流孔7的位置在第二油道9的孔径范围内，始终保证左溢流孔7与第二油道9相通；右溢流孔13的数量为7个，右溢流孔13均匀分布在主阀芯1外表面，且绕主阀芯轴向呈圆周排列，在主阀芯1发生右移前或右移后，都要保证右溢流孔13的位置在第三油道20的孔径范围内，始终保证右溢流孔13与第三油道20相通。这样设计左溢流孔7和右溢流孔13的位置，是为了保证第二油道9内的油能够通过左溢流孔7进入到第一腔室24内，第三油道20内的油通过右溢流孔13进入到第二腔室27内。

主阀芯1还包括设置在主阀芯外表面的第一环形槽25和第二环形槽26，第一环形槽25和第二环形槽26分别与阀体2内部结构相配合，起到打开或关闭油道的作用；当主阀芯1向右移动时，通过第一环形槽25实现第一油道19和工作油口A8的相通，通过第二环形槽26实现第三油道20和第四油道21的相通。

实施例2：

本发明提供的一种油液再生阀，结构如实施例1所述，其不同之处在于，阀体2上还设置有单向阀22，单向阀22用以实现进油口10的液压油进入到第二油道9并能够阻止第二油道9的液压油流入到进油口10。单向阀22起到单向过油反向截至的作用，当第三油道20的液压油实现再生功能进入到第二油道9时，可防止第二油道9的液压油流入到进油口10。

实施例3：

本发明提供的一种油液再生阀，结构如实施例1所述，其不同之处在于，溢流孔的孔径为1.8cm，左溢流孔7的数量为8个，右溢流孔13的数量为9个。

实施例4：

本发明提供一种油液再生阀的工作方法，包括如下步骤，

(1)在主阀芯1左端通先导油时，先导油推动主阀芯1向右移动，使主阀芯1上的第一环形槽25打通第一油道19使工作油口A8与第一油道19的相通，第二环形槽26实现第三油道20与第四油道21的相通；

(2)向进油口10输入液压油，液压油通过单向阀22进入到第一油道19和第二油道9，第二油道9内的液压油通过主阀芯1上的左溢流孔7进入到第一腔室24内，第一腔室24内的液压油通过通孔15进入到内阀芯的中空内腔14内；第一油道19内的液压油流经工作油口A8和外部设备后通过工作油口B11输出进入到第三油道20，第三油道20内的液压油其中一部分通过右溢流孔13进入到第二腔室27内并存储于中间凹陷部16，其中另一部分液压油依次流进第二环形槽26和第四油道21通过回油口12进入到油箱；此时内阀芯3在弹簧力和中空内腔内液压油的压力作用下大于内阀芯外表面液压油的作用力，内阀芯的前端锥形部23封堵第一腔室形成锥密封结构；

(3)当第一油道19供油不足时，此时工作油口B11的油压大于工作油口A8的油压，第三油道20内的油压与第二油道9内的油压形成压差，由公式F＝P/A可得(其中，F表示力，P表示压力，A表示横截面积)，横截面积是不变的，力的大小是随着压力P改变的，内阀芯3外表面的液压油压力大于内阀芯中空内腔内液压油压力，在内外压差的作用下，作用于内阀芯3外表面台肩17处的液压油推动内阀芯3克服弹簧4阻力向右移动；

(4)内阀芯3向右移动后，内阀芯的前端锥形部23与第一腔室24形成的锥密封结构打开，此时第三油道20内的液压油依次通过右溢流孔13、第二腔室27、第一腔室24和左溢流孔7流向第二油道9，再通过第二油道9进入到第一油道19，实现油液再生。

本发明油液再生阀通过利用一部分输出油回流再生，进入到第一油道内，解决工作油口A供油不足的问题，使的外部设备(挖掘机的动臂或斗杆)的运行平稳，工作流畅。该工作方法切实可行，作用明显，既解决了外部设备无法正常工作或出现的卡顿现象，又提高了能源利用率，减少了能量损失。

Claims (8)

1.一种油液再生阀，其特征在于，包括阀体和设置在阀体内的主阀芯；所述阀体上设置有进油口、工作油口A、工作油口B、回油口、第一油道、第二油道、第三油道和第四油道；所述主阀芯包括腹腔和与腹腔相连通的溢流孔，所述溢流孔包括左溢流孔和右溢流孔，所述左溢流孔与第二油道相通，所述右溢流孔与第三油道相通；在所述腹腔内从左至右依次设置有内阀芯、弹簧、挡柱和堵头；所述内阀芯设置有一中空内腔，所述中空内腔通过一贯穿内阀芯的通孔与腹腔相连通，所述弹簧设置在中空内腔内，所述内阀芯与腹腔形成密封结构，当内阀芯在腹腔内向右移动时，实现第三油道内的液压油依次通过右溢流孔、腹腔和左溢流孔流向第二油道。

2.如权利要求1所述的油液再生阀，其特征在于，所述腹腔的外形设置呈阶梯形，所述腹腔包括第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述内阀芯设置在第一腔室右侧并密封第一腔室。

3.如权利要求2所述的油液再生阀，其特征在于，所述内阀芯包括从左至右依次设置的前端锥形部、中间凹陷部和末端主体部，通过所述的前端锥形部封堵第一腔室以形成锥密封结构。

4.如权利要求1所述的油液再生阀，其特征在于，所述溢流孔的孔径为1.2cm-1.8cm。

5.如权利要求1所述的油液再生阀，其特征在于，所述左溢流孔的数量为6-8个，所述左溢流孔均匀分布在主阀芯外表面，且绕所述主阀芯轴向呈圆周排列；所述右溢流孔的数量为7-9个，所述右溢流孔均匀分布在主阀芯外表面，且绕所述主阀芯轴向呈圆周排列。

6.如权利要求1所述的油液再生阀，其特征在于，所述主阀芯还包括设置在主阀芯外表面的第一环形槽和第二环形槽，当主阀芯向右移动时，通过第一环形槽实现第一油道和工作油口A的相通，通过第二环形槽实现第三油道和第四油道的相通。

7.如权利要求1或2所述的油液再生阀，其特征在于，所述阀体上还设置有单向阀，所述单向阀用以实现进油口的液压油进入到第二油道且阻止第二油道的液压油流入到进油口。

8.一种如权利要求1至7任一项所述的油液再生阀的工作方法，包括如下步骤，

(1)在主阀芯左端通先导油时，先导油推动主阀芯向右移动，使主阀芯上的第一环形槽实现工作油口A与第一油道的相通，第二环形槽实现第三油道与第四油道的相通；

(2)向进油口输入液压油，液压油通过单向阀进入到第一油道和第二油道，第二油道内的液压油通过主阀芯上的左溢流孔进入到第一腔室内，第一腔室内的液压油通过通孔进入到内阀芯的中空内腔内；第一油道内的液压油流经工作油口A和外部设备后通过工作油口B进入到第三油道，第三油道内的液压油其中一部分通过右溢流孔进入到第二腔室内，其中另一部分液压油依次流进第二环形槽和第四油道通过回油口进入到油箱；此时内阀芯在弹簧力和中空内腔内液压油的压力作用下大于内阀芯外表面液压油的作用力，内阀芯的前端锥形部封堵第一腔室形成锥密封结构；

(3)当第一油道供油不足时，此时工作油口B的压力大于工作油口A的压力，第三油道内的油压与第二油道内的油压形成压差，内阀芯外表面的液压油压力大于内阀芯中空内腔内液压油压力，致使内阀芯在内外压差的作用下克服弹簧阻力向右移动；

(4)内阀芯向右移动后，内阀芯的前端锥形部与第一腔室形成的锥密封结构打开，此时第三油道内的液压油依次通过右溢流孔、第二腔室、第一腔室和左溢流孔流向第二油道，再通过第二油道进入到第一油道，实现油液再生。