CN104595268A - 一种先导式集成液压调速控制阀 - Google Patents

Abstract

一种先导式集成液压调速控制阀，包括阀体（6）、阀盖（3）、设置于阀体（6）内的节流阀、减压阀和减压先导阀，节流阀包括节流阀阀芯（12）和节流阀弹簧（11），减压阀包括减压阀阀芯（10）和减压阀弹簧（8），包括先导阀阀盖（2）、先导阀阀芯（9）、先导阀弹簧（5）和先导阀弹簧座（4），先导阀阀芯（9）内部的内腔与节流阀弹簧（11）的弹簧腔相连通，减压阀阀芯（10）的位置随先导阀阀芯（9）的移动而变化。节流阀、减压阀和减压先导阀套装在同一个阀体（6）内，减小了阀件占用的空间，实现了高度的集成化；实现了先导式的控制方式，能够实现高精度纯液压远程控制，满足了工程实际需要。

Description

一种先导式集成液压调速控制阀

技术领域

本发明涉及一种控制阀，更具体的说涉及一种先导式集成液压调速控制阀，属于控制阀技术领域。

背景技术

液压调速控制阀作为液压系统的控制元件，其安装在液压泵站（恒压变量液压系统）和工作液压马达之间，通过调节其开口量，实现对驱动液压深井泵动液压马达的转速和转矩的控制；通常要求液压调速控制阀结构紧凑、操作简单、且控制精确。

目前，一般的液压调速控制阀大多直接由各自独立的减压阀、可控节流阀和压力补偿器等液压元器件简单地拼接、组合起来，且减压阀和可控节流阀各自具有独立的阀体，实现其控制执行机构的转速和转矩的功能。但是，该种液压调速控制阀体积庞大，随着液压设备对阀件的体积要求越来越小，该种液压调速控制阀已经不能满足生产的需求。

中国专利申请公布号： CN 103671321 A、申请公布日：2014年3月26日、名称为《一种液压控制阀》的发明专利申请中，公开了一种液压控制阀，包括设置于阀体内的节流阀和减压阀。该发明专利申请通过将减压阀和节流阀套装在同一个阀体内，使得二者具备共同的油口，最大限度的减小了阀件占用的空间实现了高度的集成化；但是，随着液压系统高压大流量的发展趋势，在大流量的液压系统中，要求阀件具有较高的控制精度，该种液压控制阀在控制精度上也无法满足工程实际需要。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的液压调速控制阀体积庞大、或者不能满足液压系统控制精度要求等问题，提供一种液压调速控制阀。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种先导式集成液压调速控制阀，包括阀体和与阀体固定连接的阀盖、设置于阀体内的节流阀和减压阀，所述的阀体侧壁上设置有进油口和出油口，所述的节流阀包括节流阀阀芯和节流阀弹簧，所述的节流阀弹簧一端抵靠在节流阀阀芯一端，所述节流阀阀芯内设有沿节流阀阀芯的轴向贯穿的内腔，所述减压阀包括筒状结构的减压阀阀芯和减压阀弹簧，减压阀阀芯套设于节流阀阀芯与节流阀弹簧相抵的一端，减压阀弹簧抵设于阀盖和减压阀阀芯之间，阀体和减压阀阀芯之间设有与进油口相连通的第一空腔，节流阀阀芯和阀体之间设有第二空腔，第二空腔通过设于阀体和减压阀阀芯之间的减压阀阀口与第一空腔相连通，减压阀阀口的开度随减压阀阀芯的移动而变化，第二空腔与节流阀阀芯的内腔通过开设于节流阀阀芯上的节流口相连通，节流口的开度随节流阀阀芯的移动而变化，阀体上设置有远程控制口，节流阀阀芯的外壁上设置有与远程控制口相连通的环形凹槽，还包括有设置于阀体内的减压先导阀，所述的减压先导阀包括先导阀阀盖、先导阀阀芯、先导阀弹簧和先导阀弹簧座，所述的先导阀阀芯内部设置有内腔，所述的先导阀阀盖设置在阀盖上端，所述的先导阀弹簧座嵌于先导阀阀盖中，所述的先导阀弹簧套设在先导阀阀芯上端，先导阀弹簧一端抵靠在先导阀阀芯的唇边上，先导阀弹簧另一端固定在先导阀弹簧座上，所述的节流阀弹簧另一端套设在先导阀阀芯下端，先导阀阀芯内部的内腔与节流阀弹簧的弹簧腔相连通，减压阀阀芯的位置随先导阀阀芯的移动而变化。

所述节流阀阀芯的外壁上与远程控制口相连通的环形凹槽内设置有多个小活塞，所述小活塞沿节流阀阀芯的外壁圆周均匀布置。

所述的阀体上设置有手动控制溢流阀，所述的手动控制溢流阀与远程控制口相连接。

所述的阀盖和阀体之间设置有密封部件。

所述的密封部件为O型密封圈。

所述的节流阀底部设置有节流阀底盖。

所述的节流阀底盖和阀体之间设置有密封部件。

所述的密封部件为O型密封圈。

所述的进油口和出油口均为两个，所述两个进油口相对设置在阀体的侧壁上，所述两个出油口相对设置在阀体的侧壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明包括阀体、阀盖、设置于阀体的节流阀、减压阀和减压先导阀，减压先导阀包括有先导阀阀芯，先导阀阀芯内部的内腔与节流阀弹簧的弹簧腔相连通，减压阀阀芯的位置随先导阀阀芯的移动而变化；从而实现了先导式的控制方式，使得本液压调速控制阀控制精度高，尤其是在高压大流量的情况下，能够实现高精度纯液压远程控制，满足了工程实际需要。

2、本发明中将节流阀、减压阀和减压先导阀套装在同一个阀体内，且减压阀和节流阀具备共同的油口，最大限度的减小了阀件占用的空间，实现了高度的集成化。

附图说明

图1是本发明主视剖面图。

图2是本发明侧视剖面图。

图3是本发明中节流阀小活塞局部放大图。

图4是本发明中减压阀压力反馈流道主视局部放大图。

图5是本发明中减压阀压力反馈流道侧视局部放大图。

图中：压力表1，先导阀阀盖2，阀盖3，先导阀弹簧座4，先导阀弹簧5，阀体6，进油口7，减压阀弹簧8，先导阀阀芯9，减压阀阀芯10，节流阀弹簧11，节流阀阀芯12，出油口13，节流阀底盖14，小活塞15，过渡板16，测压接头17，本地手动控制阀18，远程控制油口19，第一空腔20，第二空腔21，减压阀阀口22，节流口23，外凸缘24，凸起25，回油通道26，台肩27，减压阀流道28，阀盖第一流道29，第三空腔30，先导阀流道31，第四空腔32，阀盖第二流道33，阀盖第三流道34，阀盖第五流道35。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

参见图1至图2，液压调速控制阀作为液压系统的控制元件，其安装在液压泵站（恒压变量液压系统）和工作液压马达之间，通过调节其开口量，实现对驱动液压深井泵动液压马达的转速和转矩的控制。本发明中一种先导式集成液压调速控制阀，包括阀体6和与阀体6固定连接的阀盖3、设置于阀体6内的节流阀和减压阀，还包括设置于阀体6内的减压先导阀。所述的阀盖3通过连接螺钉与阀体6固定连接。

参见图1至图2，所述的节流阀包括节流阀阀芯12和节流阀弹簧11，所述节流阀阀芯12内设有沿节流阀阀芯1 2的轴向贯穿的内腔，节流阀弹簧11的伸展和收缩方向与节流阀阀芯12内腔的延伸方向相同。

参见图1至图2，所述减压阀包括筒状结构的减压阀阀芯10和减压阀弹簧8，减压阀阀芯10套设于节流阀阀芯12与节流阀弹簧11相抵的一端，减压阀弹簧8抵设于阀盖3和减压阀阀芯10之间。

参见图1至图2，阀体6和减压阀阀芯10之间设有与进油口7相连通的第一空腔20，节流阀阀芯12和阀体6之间设有第二空腔21，第二空腔21通过设于阀体6和减压阀阀芯10之间的减压阀阀口22与第一空腔20相连通；减压阀阀口22的开度随减压阀阀芯10的移动而变化。具体的，减压阀阀芯10外壁上设置有外凸缘24，阀体6的内壁上对应外凸缘24设有凸起25，所述的凸起25上设有斜面，斜面和外凸缘24形成减压阀阀口22。该斜面使高压油由第一空腔20向第二空腔21流动，外凸缘24能够使高压油由第一空腔20流入第二空腔21的通道产生变化，从而使得减压阀阀口22的开度随着减压阀阀芯10的移动而改变。

参见图1至图2，第二空腔21与节流阀阀芯12的内腔通过开设于节流阀阀芯12上的节流口23连通，且节流口23可以沿着节流阀阀芯12圆周布置多个，节流口23的开度随节流阀阀芯12的移动而变化。节流阀阀芯12通过其内部的液压油及节流阀弹簧11的作用能够在阀体6内上下移动，进而改变节流口23的开度，当节流阀阀芯12上移时，节流口23的开度变大，当节流阀阀芯12下移时，节流口23的开度变小。

减压阀阀阀芯10和节流阀阀芯12可以做成同心圆柱形。

参见图1至图2，由于节流阀阀芯12的内腔内部压力和节流阀的弹簧腔的内部压力相同，使得节流阀阀芯12的内腔和节流阀的弹簧腔均可以与执行机构通过液压油管相连，即实现对外输出。

参见图1，节流阀底部设置有过渡板16，过渡板16连接本液压调速控制阀的出口与工作液压马达的进口。

参见图1至图2，减压阀弹簧8至少为两个，且沿节流阀弹簧11的圆周等距布置；通过多个减压阀弹簧 8 的配合，能够使减压阀阀芯10的弹簧力保持均衡，且多个减压阀弹簧8能够提供较大的弹簧力。此处根据具体的工作情况而选择减压阀弹簧 8 的数量；根据实际的生产需要，该减压阀弹簧8可以为8个。

具体地，阀盖 3 上对应该减压阀弹簧8的位置可以设置凹槽，使得减压阀弹簧8能够限位于该凹槽内，防止减压阀弹簧8 在工作过程晃动，增加减压阀弹簧8的稳定性。

参见图1至图2，节流阀阀芯12的外壁尺寸和减压阀阀芯10的空腔尺寸相等；且该减压阀阀芯10和节流阀阀芯11的空腔可以为圆柱形，便于节流阀在减压阀内部运动，同时，该减压阀阀芯10也便于加工。

参见图2，可选地，可设置有测压接头17，测压接头外接压力表，实时测量第二空腔21的压力。

参见图1至图2，所述的阀体6侧壁上设置有进油口7和出油口13；且所述的进油口7和出油口13均为两个，所述两个进油口7相对设置在阀体6的侧壁上，所述两个出油口13相对设置在阀体6的侧壁上，即进油口7和出油口13均采用双进双出的方式设置在阀体6的侧壁上。工作时，油液从阀体6两侧的进油口7同时进油，从出油口13同时回油，在同样的通流面积下双进双出的方式减小了进油口7和出油口13直径，降低了本液压调速控制阀的阀体高度；同时，在液压系统流量大、压力高时，双进双出的方式能够消除压力油液对减压阀阀芯10的径向作用力，防止减压阀阀芯10发生倾斜、卡死。

参见图1，阀体6上还设置有回油通道26，所述的回油通道26与出油口13相连通；执行机构（例如工作液压马达）的出油口可以与回油通道26相连，使得从执行机构出油口流出的油液可以通过该回油通道26流出，避免了另设执行机构的出油管路，能够进一步缩小工作液压马达所占用的体积。具体地，在节流阀阀芯12的内腔底部设置一个同心传输管，该同心传输管的内腔与节流阀的内腔相连通，该同心传输管的外腔与回油通道26相连通。

参见图1至图2，所述的减压先导阀包括先导阀阀盖2、先导阀阀芯9、先导阀弹簧5和先导阀弹簧座4；所述的先导阀阀芯9内部设置有内腔，所述的先导阀阀盖2设置在阀盖3上端，所述的先导阀弹簧座4嵌于先导阀阀盖2中。所述的先导阀弹簧5套设在先导阀阀芯9上端，先导阀弹簧5一端抵靠在先导阀阀芯9的唇边上，先导阀弹簧5另一端固定在先导阀弹簧座4上。所述节流阀的节流阀弹簧11一端抵靠在节流阀阀芯12一端，节流阀弹簧11另一端套设在先导阀阀芯9下端，先导阀阀芯9内部的内腔与节流阀弹簧11的弹簧腔相连通，减压阀阀芯10的位置随先导阀阀芯9的移动而变化。先导阀阀芯9上的台肩27控制着减压阀阀芯10弹簧腔的油液流进和流出，即将减压阀阀芯10的弹簧腔油液和减压阀阀芯10靠近节流阀一端的油液通过先导阀阀芯9上的台肩27进行控制进出，先导阀阀芯9上承载着减压阀出口和节流阀出口的压力比较，在先导阀弹簧5与减压阀出口和节流阀出口的压力差的作用下，减压先导阀的位置控制减压阀弹簧腔的油液可否排出，减压阀阀芯10的位置变化随先导阀阀芯9的移动而变化，即先导阀阀芯9决定着减压阀阀芯10运动，通过减压先导阀的运动控制减压阀阀芯10的运动，进而实现控制减压阀阀口22的开度变化。

参见图1至图2，所述的先导阀阀盖2上设置有用于检测减压先导阀弹簧腔内部油压的压力表1；又由于先导阀弹簧腔内部压力与节流阀弹簧腔内部压力相等，由此压力表1实现了检测节流阀出口压力的目的。

参见图2至图3，所述阀体6上设置有远程控制口19，节流阀阀芯12的外壁上设置有与远程控制口19相连通的环形凹槽；所述的环形凹槽内设置有多个小活塞15，所述小活塞15沿节流阀阀芯10的外壁圆周均匀布置。小活塞15个数根据需要设置，通常为三个。所述的远程控制口19与远程控制阀相连接，进入远程控制口19的油液压力通过与之相连的远程控制阀进行调节，通过远程控制口19流入的液压油可以在小活塞15底部形成作用力，从而形成一个单作用的液压油缸，该作用力增大且不断克服节流阀弹簧11的弹簧力和节流阀阀芯12自身的重力，最终使得节流阀弹簧11被压缩，从而驱动节流阀阀芯12向上运动，使油液进入工作液压马达，进而使得节流阀阀芯12的运动与远程控制口19的压力成正比，节流阀阀芯12的移动实现对节流口23开度的控制，实现远程比例控制。因此当需要远程控制时，通过控制远程控制口19的流量进而实现节流阀开口的比例控制，从而实现对进入本液压调速控制阀的流量（转速）控制；同时，小活塞15使控制压力可以大幅度提高，提高了控制压力的频宽，有利于控制精度的提高。

参见图2，所述的阀体6上设置有手动控制溢流阀18，所述的手动控制溢流阀18与远程控制口19相连接；手动控制溢流阀18可以实现本地对工作液压马达速度转矩的控制调节。

参见图1至图2，所述的阀盖3和阀体6之间设置有密封部件；所述的密封部件可以选择为O型密封圈。

参见图1至图2，所述的节流阀底部设置有节流阀底盖14。所述的节流阀底盖14和阀体6之间设置有密封部件；所述的密封部件可以选择为O型密封圈。

参见图4至图5，本液压调速控制阀液压原理如下 ：

液压油通过减压阀后进入节流阀再流入执行元件，高压油为恒定液压源且压力设为P0，该压力为P0的高压油由进油口7进入第一空腔20内，通过减压阀阀口22流到第二空腔21内，减压阀阀口22使油压由P0降压至P1（即位于第二空腔21内的高压油压力为P1），此时减压阀阀芯10一端受力为P1；位于第二空腔21内的高压油再通过节流口23流进节流阀阀芯12的内腔中，节流口23使油压由P1降压至P2（即位于节流阀阀芯12的内腔中的高压油压力为P2），P2即为进入工作液压马达的液压压力；该压力为P2的高压油流至节流阀的弹簧腔内，由于先导阀阀芯9的内腔与节流阀弹簧11的弹簧腔相连通，节流阀弹簧11的弹簧腔与节流阀阀芯12的空腔相通，所以先导阀阀芯9所受的压力一端也为P2。同时，位于第二空腔21内的高压油P1通过减压阀阀芯10上的减压阀流道28和阀盖3上的阀盖第一流道29进入阀盖3和先导阀阀芯3之间形成的第三空腔30，再经过先导阀流道31进入到阀盖3和先导阀阀芯3之间形成的第四空腔32，第四空腔32内的油液依次通过阀盖第二流道33、阀盖第三流道34和阀盖第五流道35进入减压阀弹簧腔，从而使得减压先导阀阀芯9另一端所受的压力也为P1，进而实现了P1-P2之差相对稳定、基本保持不变。但是由于减压先导阀阀芯9未动作时，减压阀弹簧腔被减压先导阀阀芯阀9封闭，油液被困死，减压阀无法运动这使得只有减压先导阀阀芯9动作后，减压阀阀芯10会跟随减压先导阀阀芯9动作，减压阀阀芯10开度能依减压先导阀阀芯9前后压差（P1-P2）的变动而自动进行调节，保证了控制精度和较大的通油能力。由此可见，此处的减压阀为定差减压阀，该定差减压阀使得节流阀阀芯12两端的压力能够稳定在一个较小范围，因此节流阀的通油量只与节流阀开口正相关，这样节流阀的流量就只与其开度大体保持线性关系。当本液压调速控制阀液的负载不同时，定差减压阀同时具备压力补偿作用，实现对进入本液压调速控制阀液压力（转矩）的控制；同时，由于先导阀阀芯9体积小，动作时产生的流量变化和压力变化都很小，因此可以实现高精度的控制。在实际设计中，节流阀的开口大小是通过调节远程控制口19压力的大小来实现的，进而实现对进入工作液压马达油液的压力和流量的调节，实现调速和调矩的功能。

工作时，如果P1增大，（P1-P2）就会增大，减压阀阀芯10随先导阀阀芯9向上运动，使得减压阀弹簧8被压缩，减压阀阀芯10就会向减压阀弹簧8被压缩的方向运动，使由第一空腔20流入第二空腔21的通道变小，即减压阀阀口22的开度变小，在系统压力为恒定值的前提下，通过该定差减压阀，即可以实现压力补偿，进一步使第二空腔21内的高压油的压力减小，节流损失增大，实现（P1-P2）回复到设定范围。同理，当P2变小时，即负载变小时，（P1-P2）就会增大，减压阀阀芯10也会出现如上的运动。

工作时，如果P2变大时，即负载变大时，则（P1-P2）变小，减压阀阀口22的开口就会变大，使得由第一空腔20流入第二空腔21的通道变大，在系统压力为恒定值的前提下，通过该定差减压阀，即可以实现压力补偿；如果P2增大，（P1-P2）就会减小，在减压阀弹簧腔内部的压力P2和减压阀弹簧8的弹簧力共同作用下，减压阀阀芯10会向下运动，使得由第一空腔20流入第二空腔21的通道变大，即减压阀阀口23的开度变大，节流损失减小，使得P1变大，进而迫使（P1-P2）增大，使减压阀弹簧8复位，从而使得（P1-P2）回复到设定范围，进而满足对输出压力的控制，实现转矩控制功能。

本发明液压调速控制阀，其减压阀阀芯10和节流阀阀芯12连通，且减压阀和节流阀套装在同一个阀体6内，使得二者可以具备共同的进油口7和出油口13。同时由于各自的阀芯受到的液压力平衡，最大限度的减小了阀件占用的空间，实现了高度的集成化；由于高压油在减压阀和节流阀中的流程路径短，且由于采用了减压先导阀控制的减压阀和节流阀，使得本发明提供液压调速控制阀具有精度高的优点，实现高精度纯液压远程控制。同时具有本地手动控制溢流阀18，满足了目前不得使用电力的特殊环境下工作的要求。此外，远程控制口19只需提供一定的高压油压即可实现节流口开口变化，实现对节流阀的比例控制，进一步实现转速的比例控制，从而彻底摆脱电控的依赖性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种先导式集成液压调速控制阀，包括阀体（6）和与阀体（6）固定连接的阀盖（3）、设置于阀体（6）内的节流阀和减压阀，所述的阀体（6）侧壁上设置有进油口（7）和出油口（13），所述的节流阀包括节流阀阀芯（12）和节流阀弹簧（11），所述的节流阀弹簧（11）一端抵靠在节流阀阀芯（12）一端，所述节流阀阀芯（12）内设有沿节流阀阀芯（1 2）的轴向贯穿的内腔，所述减压阀包括筒状结构的减压阀阀芯（10）和减压阀弹簧（8），减压阀阀芯（10）套设于节流阀阀芯（12）与节流阀弹簧（11）相抵的一端，减压阀弹簧（8）抵设于阀盖（3）和减压阀阀芯（10）之间，阀体（6）和减压阀阀芯（10）之间设有与进油口（7）相连通的第一空腔（20），节流阀阀芯（12）和阀体（6）之间设有第二空腔（21），第二空腔（21）通过设于阀体（6）和减压阀阀芯（10）之间的减压阀阀口（22）与第一空腔（20）相连通，减压阀阀口（22）的开度随减压阀阀芯（10）的移动而变化，第二空腔（21）与节流阀阀芯（12）的内腔通过开设于节流阀阀芯（12）上的节流口（23）相连通，节流口（23）的开度随节流阀阀芯（12）的移动而变化，阀体（6）上设置有远程控制口（19），节流阀阀芯（12）的外壁上设置有与远程控制口（19）相连通的环形凹槽，其特征在于：还包括有设置于阀体（6）内的减压先导阀，所述的减压先导阀包括先导阀阀盖（2）、先导阀阀芯（9）、先导阀弹簧（5）和先导阀弹簧座（4），所述的先导阀阀芯（9）内部设置有内腔，所述的先导阀阀盖（2）设置在阀盖（3）上端，所述的先导阀弹簧座（4）嵌于先导阀阀盖（2）中，所述的先导阀弹簧（5）套设在先导阀阀芯（9）上端，先导阀弹簧（5）一端抵靠在先导阀阀芯（9）的唇边上，先导阀弹簧（5）另一端固定在先导阀弹簧座（4）上，所述的节流阀弹簧（11）另一端套设在先导阀阀芯（9）下端，先导阀阀芯（9）内部的内腔与节流阀弹簧（11）的弹簧腔相连通，减压阀阀芯（10）的位置随先导阀阀芯（9）的移动而变化。

2.根据权利要求1所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述节流阀阀芯（12）的外壁上与远程控制口（19）相连通的环形凹槽内设置有多个小活塞（15），所述小活塞（15）沿节流阀阀芯（10）的外壁圆周均匀布置。

3.根据权利要求1所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的阀体（6）上设置有手动控制溢流阀（18），所述的手动控制溢流阀（18）与远程控制口（19）相连接。

4.根据权利要求1所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的阀盖（3）和阀体（6）之间设置有密封部件。

5.根据权利要求4所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的密封部件为O型密封圈。

6.根据权利要求1所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的节流阀底部设置有节流阀底盖（14）。

7.根据权利要求6所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的节流阀底盖（14）和阀体（6）之间设置有密封部件。

8.根据权利要求7所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的密封部件为O型密封圈。

9.根据权利要求1所述的一种先导式集成液压调速控制阀，其特征在于：所述的进油口（7）和出油口（13）均为两个，所述两个进油口（7）相对设置在阀体（6）的侧壁上，所述两个出油口（13）相对设置在阀体（6）的侧壁上。