CN104481948B - 稳压流量控制阀及负载敏感模拟阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及稳压流量控制阀，为解决先导压力跟随负载变化实时调节和控制的技术问题，本发明公开稳压流量控制阀，包括阀体，阀体上有T、PV、P3、P4等油口及、e1、e2油道，阀体内设空心和实心阀杆，空心阀杆一端为第一弹簧腔，P4油口与第一弹簧腔连通，第一弹簧腔经空心阀杆内孔、节流阀与P3油口连通，空心阀杆上设置有内孔至e1油道的第一阀口；实心阀杆的一端为PV油口，另一端为设有第二弹簧的第二弹簧腔，在实心阀杆上设置有e1油道至e2油道的第二阀口，第二阀口随着实心阀杆向第二弹簧腔移动而减小，e2油道和第二弹簧腔与所述的T油口连通。本发明使得变量泵的负载敏感阀两端压差跟随负载和先导压力的变化实时变化并达到稳定。

Description

稳压流量控制阀及负载敏感模拟阀

技术领域

本发明涉及一种液压元件，尤其涉及一种稳压流量控制阀及包含该稳压流量控制阀的负载敏感模拟阀。

背景技术

目前装载机全变量系统用的主要液压元件，如变量柱塞泵、负载敏感分配阀等都是进口件，采购周期长，成本高。且现有供方中的分配阀大都通流量不足，不能满足大吨位装载机的需求，往往两联当做一联用，管路连接复杂，系统成本高。

为解决该问题，在保持低成本普通分配阀配置的基础上，往往考虑采用单变量泵配置系统，并采用负载敏感模拟阀来对负载信号进行模拟，以便实时控制变量泵的排量，达到节能目的。负载敏感模拟阀的实现方式比较多，目前根据负载变化而控制先导阀的先导压力和流量以便控制变量泵的负载敏感口，达到控制变量泵的目的是其中一种方式。但目前对先导阀的控制主要集中在减压控制、缓冲控制、平稳性控制、比例控制等方面，而依据负载变化实时控制先导压力，特别是针对装载机的工作方式和实际工况实时调整先导压力，成为负载敏感模拟阀的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于解决如何模拟负载敏感阀的工作工况，使得变量泵的负载敏感阀两端压差跟随先导压力和负载变化实时变化并达到稳定的技术问题，提供一种使得变量泵的负载敏感阀两端压差跟随负载和先导压力的变化实时变化并达到稳定的稳压流量控制阀以及包含该稳压流量控制阀的负载敏感模拟阀。

本发明为实现其目的的技术方案是这样的：构造一种稳压流量控制阀，包括阀体，在阀体内设置有流量控制阀、节流阀、稳压差控制阀；流量控制阀串接在稳压差控制阀的出油口与油箱回油接口之间，流量控制阀阀杆的一端为PV液控接口，另外一端是内设第二弹簧的第二弹簧腔，第二弹簧腔与油箱回油接口连通，流量控制阀阀杆向第二弹簧腔的方向移动时流量控制阀的第二阀口开度减小；稳压差控制阀阀杆的一端为阀体上的P3油口，另一端是内设第一弹簧的第一弹簧腔，第一弹簧腔与阀体上的P4接口连通，稳压差控制阀包括轴向贯通连通P3油口与第一弹簧腔的空心阀杆，节流阀安装在空心阀杆内孔中临近P3油口的端头，空心阀杆向第一弹簧腔方向移动时空心阀杆内孔至稳压差控制阀的出油口的第一阀口开度增大。在阀体上设置有调节所述第一弹簧预压缩弹力的螺旋调节装置。

在上述稳压流量控制阀中,第一阀口由间隔设置在空心阀杆且环绕空心阀杆的若干个环形凹槽以及在每个环形凹槽内设置的至少一个径向阻尼通孔构成；若干个环形凹槽中相邻两环形凹槽之间的距离随着远离第一弹簧腔而逐渐减小，每个凹槽中径向阻尼通孔的过流有效总面积随着远离第一弹簧腔的方向而逐渐增大。

在上述稳压流量控制阀中,流量控制阀的阀芯为实心阀杆，第二阀口由间隔设置在实心阀杆且环绕实心阀杆的若干个环形凹槽以及在每个环形凹槽内设置的至少一个径向阻尼通孔构成；若干个环形凹槽中相邻两环形凹槽之间的距离随着向第二弹簧腔靠近而逐渐减小。每个凹槽中所述径向阻尼通孔的过流有效总面积随着远离所述第二弹簧腔的方向而逐渐减小。

本发明为实现其发明目的提供的另外一技术方案是：提供一种负载敏感模拟阀，其包括上述的稳压流量控制阀外还包括液控随动阀；液控随动阀包括阀体组件,在阀体组件上设置有P油口、T油口、C油口，在阀体组件的主阀芯孔洞内设置有主阀芯、阀套,主阀芯的左端设非弹簧液控腔，主阀芯的右端设有弹簧调节腔，弹簧调节腔内设有对主阀芯施加向左的弹力的阀芯弹簧，非弹簧液控腔与弹簧调节腔分别与用于与外部负载油路连接的A油口和B油口连通；阀套套装在主阀芯上，在阀套上设有间隔排布的左右两个台肩，阀套与阀体之间具有位于阀套左侧台肩左侧的第一腔、左右两个台肩之间的第二腔、右侧台肩右侧的第三腔，在的第三腔内设有对阀套施加向左的弹力的阀套弹簧，第一腔与的P油口连通，第二腔与C油口连通，第三腔与T油口连通，主阀芯在与阀套相套接的部位设有轴向的通油间隙，第二腔通过设置在阀套上的径向孔与通油间隙连通，阀套相对主阀芯向左移动时通油间隙左端关闭，通油间隙的右端与第三腔连通，阀套相对主阀芯向右移动时通油间隙右端关闭，通油间隙的左端与第一腔连通；稳压流量控制阀的PV液控接口与液控随动阀的C油口连通；稳压流量控制阀的P3油口与液控随动阀的A油口连通。

在上述负载敏感模拟阀，P油口至第一腔的连接油路上、C油口至第二腔的连接油路上、T油口至第三腔的连接油路上各自设置有节流孔。

在上述负载敏感模拟阀，在主阀芯孔洞内设置有阀芯左轴承和阀芯右轴承，阀芯左轴承和阀芯右轴承各自套装在主阀芯的左端和右端，阀套弹簧的一端与阀芯右轴承接触连接，另一端与阀套接触连接。

在上述负载敏感模拟阀，阀体组件的右端设置有调节阀芯弹簧弹力的螺旋调节装置，阀芯弹簧的一端与的螺旋调节装置接触连接，另一端与的主阀芯右端接触连接。

在上述负载敏感模拟阀，阀体组件包括阀块、位于阀块左端的左端盖和位于阀块右端的右端盖，A油口设置在左端盖上，B油口和螺旋调节装置设置在的右端盖上。

本发明与现有技术相比，本发明的优点：

本发明通过采用上述技术得到的一种稳压流量控制阀，与现有技术相比，其优点是：

(1)结构简单、紧凑。

(2)实现通过先导压力控制流量，使得进出口压力通过节流孔的压差达到稳定的目的。

(3)当本发明的稳压流量控制阀与液控随动阀组合时，可形成一个负载敏感模拟阀，其功能与负载敏感阀对变量泵的反馈功能相当，但结构比负载敏感阀简单，且成本要低很多。

(4)当本发明的稳压流量控制阀与液控随动阀一起组合形成的负载敏感模拟阀，可根据负载信号对变量泵的负载敏感阀两端压差进行实时控制，达到控制变量泵的排量的目的，最终使得变量泵能够根据负载按需供油，达到了节能目的。

附图说明

图1为本发明稳压流量控制阀的主视图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明稳压流量控制阀中流量控制阀的实心阀杆结构示意图；

图4为本发明稳压流量控制阀中稳压差控制阀的空心阀芯的剖视结构示意图；

图5为本发明稳压流量控制阀的液压原理图；

图6为本发明负载敏感模拟阀液压系统原理图；

图7为本发明负载敏感模拟阀中液控随动阀的主视图；

图8是本发明负载敏感模拟阀中液控随动阀的结构示意图；

图9为本发明负载敏感模拟阀中液控随动阀的阀套的剖视结构示意图；

图10为图8的所示阀套的俯视图；

图11为本发明负载敏感模拟阀中液控随动阀的阀体的剖视结构示意图；

图12是本发明在装载机负载敏感变量系统上应用的液压原理图。

图中：

第一接头301、实心阀杆302、第二弹簧303、第二弹簧腔304、第二接头305、实心阀杆环形槽312、实心阀杆阻尼通孔322；

第三接头201、空心阀杆202、节流阀203、第一弹簧204、第一弹簧腔205、调节螺杆206、第四接头207、第四堵头208、空心阀杆环形槽212、空心阀杆阻尼通孔222；

阀体101、第一堵头102、第二堵头103、、第三堵头104、第五接头105、液控随动阀106；左端盖1、阀芯左轴承2、阀块3、阀套4、主阀芯5、阀芯弹簧6、弹簧座7、调节螺杆8、右端盖9、阀芯右轴承10、阀套弹簧11、第一腔P1、第二径向通孔P2、第二腔C1、第一径向通孔C2、第一节流孔S1、第二节流孔S2、第三节流孔S3、液压油箱15、变量泵16、回油滤油器17、减压阀18、负载敏感模拟阀19、先导阀20、转斗油缸21、动臂油缸22、分配阀23、梭阀24、液控阀25。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图1至图5所示的一种稳压流量控制阀，包括阀体101，在阀体内设置有流量控制阀、节流阀、稳压差控制阀、e1油道、e2油道、e3油道、e4油道，稳压差控制阀包括空心阀杆202，空心阀杆202的右端为内设第一弹簧204的第一弹簧腔205，第一弹簧204的一端与空心阀杆202接触连接，另一端与阀体101上的螺旋调节装置连接；如图2所示，螺旋调节装置连接包括第四接头207、螺纹连接在第四接头207上的调节螺杆206以及对第四接头207出口进行密封的第四堵头208，阀体101上的P4油口与第一弹簧腔205连通，P4油口内安装第五接头105。空心阀杆202的一端安装节流阀203，节流阀203位于空心阀杆202的内孔内且临近阀体上的P3油口。第一弹簧腔205经空心阀杆202的内孔e油道、节流阀203与P3油口连通，第三接头201安装在P3油口内。

如图2所示，空心阀杆202上设置有内孔e油道至e1油道的第一阀口；如图4所示，第一阀口由若干个空心阀杆环形凹槽212和空心阀杆阻尼通孔222构成，其中若干个空心阀杆环形凹槽间隔设置在空心阀杆202上且环绕空心阀杆202；每个环形凹槽内设置的两个空心阀杆阻尼通孔222，空心阀杆202上内孔e油道通关过空心阀杆阻尼通孔222和空心阀杆环形凹槽212与e1油道连通。其中所有的空心阀杆环形凹槽中相邻两环形凹槽之间的距离随着向第一弹簧腔靠近而逐渐增大，每个空心阀杆环形凹槽中空心阀杆阻尼通孔的过流有效总面积随着靠近第一弹簧腔而逐渐减小，也即阀杆越向第一弹簧腔移动时，从空心阀杆202上内孔e油道至e1油道的阻尼作用减小。

如图2和图3所示，流量控制阀包括实心阀杆302，实心阀杆302的一端为PV油口，PV油口内安装第一接头301，另一端为设有第二弹簧303的第二弹簧腔304，第二弹簧腔304的出口为油箱回油接口T油口，T油口内安装第二接头305，第二弹簧303的两端分别与实心阀杆302和第二接头305接触连接。在实心阀杆302上设置有e1油道至e2油道的第二阀口；第二阀口由实心阀杆环形凹槽312和实心阀杆阻尼通孔322构成，其中实心阀杆环形凹槽312沿实心阀杆302的轴向上间隔排列设置，实心阀杆阻尼通孔322设置在实心阀杆环形凹槽312内，相邻两环形凹槽之间的距离随着远离第二弹簧腔304而逐渐增大，每个凹槽中实心阀杆阻尼通孔322的过流有效总面积随着远离第二弹簧腔304的方向而逐渐减小，也即实心阀杆302向第二弹簧腔304移动时，第二阀口的开度减小，即从e1油道至e2油道的阻尼作用逐渐增大。e2油道通过e3油道、e4油道与第二弹簧腔304连通；在阀体101上安装有第一堵头102、第二堵头103、、第三堵头104，用于堵塞在加工e1油道、e3油道、e4油道时所形成的工艺孔；稳压流量控制阀的原理图如图5所示。

如图6所示本发明的一种稳压流量控制阀的一个液压系统实施例，还包括液控随动阀107；其中液控随动阀107可根据变量泵出油口与多路阀进油口的压力及多路阀先导压力的变化情况，实时调整液控随动阀107的C油口的压力，其与本发明组合形成一个负载模拟敏感阀。本发明的稳压流量控制阀的PV油口与液控随动阀107的C油口连接，P3油口与变量泵的出油口、液控随动阀107的A油口连接，稳压流量控制阀P4油口与变量泵的负载敏感口连接；稳压流量控制阀的油口T与液控随动阀107的T油口液压油箱连接。

如图7至图11所示，液控随动阀的阀体组件包括阀块3以及通过螺栓固定安装在阀块3上的左端盖1和右端盖9，在阀块3上设置有P油口、T油口、C油口三个油口，在左端盖1上设置有A油口，在右端盖9上设置有B油口；在阀块3内设置有主阀芯孔；在主阀芯孔洞内设置有主阀芯5，在主阀芯孔洞的左端设置有阀芯左轴承2，在主阀芯孔洞的右端设置有阀芯右轴承10，阀芯左轴承2和阀芯右轴承10各自套装在主阀芯5的左端和右端；在主阀芯5的左端，在左端盖1内设有非弹簧液控腔，非弹簧液控腔与A油口连通；在主阀芯5的右端，在右端盖9内设有弹簧调节腔B1，弹簧调节腔B1与B油口连通；在弹簧调节腔内设置有阀芯弹簧6，阀芯弹簧6的一端与主阀芯5的右端接触连接，阀芯弹簧6的另外一端与右端盖9上设置的螺旋调节装置接触连接，螺旋调节装置由位于弹簧调节腔内的弹簧座7和螺纹连接在右端盖9上的调节螺栓8组成，调节螺栓8的里端与弹簧座7接触连接，调节螺栓8的正反转动可使弹簧座7左右移动，从而调节阀芯弹簧的弹力。

如图7至图10所示，在主阀芯孔洞内还设置有阀套4，阀套4套装在主阀芯5上，主阀芯5在其与阀套4套接的部位设置有环形槽，该环形槽在主阀芯5与阀套4之间形成通油间隙；在阀套4上具有左右间隔的两个台肩，在两个台肩的顶部设有环形阻尼槽D1且与主阀芯孔洞的孔壁滑动密封配合，从而在两个台肩之间形成第二腔C1、在左侧台肩的左侧形成第一腔P1、在阀套4的右端形成第三腔T1，第二腔C1通过阀套上的第一径向通孔C2与阀套4和主阀芯5之间的通油间隙连通；在阀套4的右端设置有导向部，阀套位于导向部的内孔孔壁与主阀芯滑配合，在阀套4的导向部设置有第二径向通孔P2将第一腔P1与阀套4的内孔连通，当阀套相对主阀芯向右端移动时，阀套与主阀芯之间的通油间隙的左端经导向部的径向通孔与第一腔连通。第三腔T1内设置有阀套弹簧11，阀套弹簧11的一端与阀套4接触连接，阀套弹簧11的另外一端与阀芯右轴承的左端接触连接，向阀套4提供向左的弹力；当阀套4相对主阀芯5向右端移动时阀套4截断通油间隙与第三腔的油路连接而导通第一腔P1经第二径向通孔P2至通油间隙的油路连接，当阀套4相对主阀芯5向左端移动时阀套4截断通油间隙与第一腔P1的油路连接而导通第三腔T1至通油间隙的油路连接；P油口通过第一节流孔S1与第一腔P1导通，C油口通过节流孔S2与第二腔C1导通，T油口通过第三节流孔S3与第三腔T1导通。

装载机负载敏感变量系统如图12所示(其中的液压转向系统未在图中示出)，该系统包括液压致动器件、控制液压致动器件的分配阀23、控制分配阀23的先导阀20、经分配阀23向液压致动器件供油的变量泵16、液压油箱15和上述的负载敏感模拟阀19以及液控阀25。液压致动器件为转斗油缸21、动臂油缸22。稳压差控制阀的P4油口通过液控阀25与变量泵的负载敏感LS口连通，液控阀25为两位三通阀，其液控端经梭阀24与先导阀20连接，当先导阀20有压力信号输出时，先导压力经梭阀24传递至液控阀25的液控端，使液控阀25的阀芯移动，致使稳压差控制阀的进油口P4与变量泵的LS阀端导通。变量泵16的出油口经减压阀18与先导阀20连接，形成向先导阀20供油的支路，分配阀23、先导阀20等阀的回油口经过回油滤油器17与液压油箱15连通。液控随动阀的A油口与变量泵的出油口连接，液控随动阀的B油口与分配阀23的进油口连接,液控随动阀的P油口与装载机负载敏感变量系统中的分配阀23的先导出油口连接即通过梭阀24与先导阀20的油路连接，液控随动阀的T油口与流量控制阀12的油箱回油接口均与液压油箱连接。

本发明的工作原理和工作状态如下：

当先导阀有动作时，先导压力通过液控随动阀107先导压力控制油口P1端进入液控随动阀107，并经过出油口c和稳压流量控制阀的油口PV，作用于稳压流量控制阀的实心阀杆302的非弹簧端，使其阀杆右移而导致稳压流量控制阀入口P3至出口T的流量减小，也即流经节流阀203的流量减小，节流阀203两端压差减小，变量泵的泵口与反馈到泵负载敏感阀的压力差减小，变量泵为了稳定初始状态时的△P,就必须增大排量以适应系统所需的流量；反之，先导压力信号由高压变低压时，变量泵的排量相应的减小，实现变量泵的输出流量跟随先导压力的变化而随之变化，无流量浪费，实现节能；且当负载压力增大使变量泵出口压力等于变量泵出油口本身切断压力时，变量泵的排量几乎为零，处于高压等待状态，避免系统的高压溢流损失。

当先导阀压力为定值时，多路阀的开口一定，变量泵同样按照多路阀开度提供所需要的液压油，此时，当外负载压力变化导致变量泵出口压力变化时，通过液控随动阀107的阀杆左右移动改变稳压流量控制阀油口PV端的先导压力，并作用于实心阀杆302的非弹簧腔端面，进而控制通过节流阀203的流量和压差，自适应的调整变量泵的排量。

当先导阀无动作时，变量泵出油口压力与多路阀进油口的压力相等，即液控随动阀107的油口c与油口T相通，稳压流量控制阀的实心阀杆302通过油口PV和油口c与油口T相通，实心阀杆302左端油液处于泄压状态；此时，稳压流量控制阀油口P3和油口P4之间压差恒定等于弹簧力，并且等于变量泵的负载敏感阀预先调定的ΔP，变量泵排量接近零，只提供满足系统泄漏所需的油液，避免了中位损失。

Claims (10)

1.一种稳压流量控制阀，其特征在于包括阀体，在阀体内设置有流量控制阀、节流阀、稳压差控制阀；所述流量控制阀串接在稳压差控制阀的出油口与油箱回油接口之间，所述流量控制阀阀杆的一端为液控PV油口，另外一端是内设第二弹簧的第二弹簧腔，所述第二弹簧腔与油箱回油接口连通，所述流量控制阀阀杆向第二弹簧腔的方向移动时所述流量控制阀的第二阀口开度减小；所述稳压差控制阀阀杆的一端为阀体上的P3油口，另一端是内设第一弹簧的第一弹簧腔，所述第一弹簧腔与阀体上的P4接口连通，所述稳压差控制阀包括轴向贯通连通所述P3油口与第一弹簧腔的空心阀杆，所述节流阀安装在所述空心阀杆内孔中临近所述P3油口的端头，所述空心阀杆向第一弹簧腔方向移动时所述空心阀杆内孔至稳压差控制阀的出油口的第一阀口开度增大。

2.根据权利要求1所述的稳压流量控制阀，其特征在于所述第一阀口由间隔设置在所述空心阀杆且环绕所述空心阀杆的若干个环形凹槽以及在每个环形凹槽内设置的至少一个径向阻尼通孔构成。

3.根据权利要求2所述的稳压流量控制阀，其特征在于所述若干个环形凹槽中相邻两环形凹槽之间的距离随着远离第一弹簧腔而逐渐减小。

4.根据权利要求2或3所述的稳压流量控制阀，其特征在于每个凹槽中所述径向阻尼通孔的过流有效总面积随着远离所述第一弹簧腔而逐渐增大。

5.根据权利要求1所述的稳压流量控制阀，其特征在于所述流量控制阀的阀芯为实心阀杆，所述第二阀口由间隔设置在所述实心阀杆且环绕所述实心阀杆的若干个环形凹槽以及在每个环形凹槽内设置的至少一个径向阻尼通孔构成。

6.根据权利要求5所述的稳压流量控制阀，其特征在于所述若干个环形凹槽中相邻两环形凹槽之间的距离随着靠近第二弹簧腔而逐渐减小。

7.根据权利要求5或6所述的稳压流量控制阀，其特征在于每个凹槽中所述径向阻尼通孔的过流有效总面积随着远离所述第二弹簧腔的方向而逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的稳压流量控制阀，其特征在于在阀体上设置有调节所述第一弹簧预压缩弹力的螺旋调节装置。

9.一种负载敏感模拟阀，其特征在于除包括权利要求1至8中任一项所述的稳压流量控制阀外还包括液控随动阀；

所述液控随动阀包括阀体组件,在阀体组件上设置有P油口、T油口、C油口，在阀体组件的主阀芯孔洞内设置有主阀芯、阀套,所述主阀芯的左端设非弹簧液控腔，所述主阀芯的右端设有弹簧调节腔，所述弹簧调节腔内设有对主阀芯施加向左的弹力的阀芯弹簧，所述非弹簧液控腔与弹簧调节腔分别与用于与外部负载油路连接的A油口和B油口连通；所述阀套套装在所述主阀芯上，在阀套上设有间隔排布的左右两个台肩，阀套与阀体之间具有位于阀套左侧台肩左侧的第一腔、左右两个台肩之间的第二腔、右侧台肩右侧的第三腔，在所述的第三腔内设有对所述阀套施加向左的弹力的阀套弹簧，所述第一腔与所述的P油口连通，所述第二腔与所述C油口连通，所述第三腔与所述T油口连通，所述主阀芯在与所述阀套相套接的部位设有轴向的通油间隙，所述第二腔通过设置在所述阀套上的径向孔与所述通油间隙连通，所述阀套相对所述主阀芯向左移动时所述通油间隙左端关闭，所述通油间隙的右端与所述第三腔连通，所述阀套相对所述主阀芯向右移动时所述通油间隙右端关闭，所述通油间隙的左端与所述第一腔连通；

所述稳压流量控制阀的PV液控接口与所述液控随动阀的C油口连通；所述稳压流量控制阀的P3油口与所述液控随动阀的A油口连通。

10.根据权利要求9所述的负载敏感模拟阀，其特征在于所述P油口至第一腔的连接油路上、所述C油口至第二腔的连接油路上、所述T油口至第三腔的连接油路上各自设置有节流孔。