CN104968947A - 工程机械用压力控制阀 - Google Patents

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Abstract

公开了一种工程机械用压力控制阀，该工程机械用压力控制阀用于在工作装置处于中位状态下防止由于液压流体的泄露而导致的工作装置自然下降现象。一种工程机械用压力控制阀，包括：保持阀体，具有先导信号压力口和形成于保持阀体上的排放路径；保持提升阀，具有形成于其中的背压腔，以在中位状态时阻断从液压致动器至控制阀的液压流体的泄露；第一弹性构件，压抵保持提升阀，并弹性地偏置液压致动器与控制阀之间的阻断的路径；活塞，当先导信号压力通过先导信号压力口输入时，所述活塞在保持阀体中滑动；先导提升阀，响应于活塞的运动而移动以向控制阀的排放路径排放背压腔中的液压流体；第二弹性构件，压抵先导提升阀，并弹性地偏置保持提升阀的背压腔与控制阀的排放路径之间的阻断的路径；辅助排放路径，如果在打开或关闭保持提升阀的背压腔与控制阀的排放流动路径之间的路径的止回阀上发生液压流体泄露，则所述辅助排放路径使泄露的液压流体通过保持阀体的排放路径排放。

Description

工程机械用压力控制阀
技术领域
本发明涉及一种用于工程机械的压力控制阀，更具体地，涉及这样一种用于工程机械的压力控制阀，该压力控制阀能够防止在工作装置处于中位状态下由于液压流体的泄露而导致的工作装置的自然下降现象。
背景技术
通常，安装在工程机械的主控制阀(MCV)上的保持阀(holding valve)用于防止在工作装置(例如，悬臂)处于中位状态(neutral position)下由于液压流体通过阀芯和阀体之间的间隙泄露而导致的工作装置的自然下降现象，并在工作装置操作时控制供应至液压致动器的液压流体。
如图1至图3所示，现有技术中的用于工程机械的液压控制阀包括：保持阀体4(holding valve block)，具有先导信号压力口1以及形成于其上并安置在液压致动器(悬臂油缸等，未示出)与控制阀3之间的排放流动路径2；保持提升阀6(holding poppet)，具有形成于其中的背压腔5，用于在中位状态下阻断从液压致动器到控制阀3的液压流体泄露；第一弹性构件7，压抵保持提升阀6并在初始状态下弹性地偏置液压致动器与控制阀3之间的阻断路径；活塞8，当先导信号压力通过先导信号压力口1输入时，所述活塞8在保持阀体4中滑动；先导提升阀11(pilot poppet)，响应于活塞8的运动沿保持阀体4的阀套9的内表面移动，以向控制阀3的排放流动路径10排放背压腔5(back pressure chamber)中的液压流体；第二弹性构件12，压抵先导提升阀11并在初始状态下弹性地偏置保持提升阀6的背压腔5与控制阀3的排放流动路径10之间的阻断的路径。
根据现有技术中如上构造的压力控制阀，如果控制阀3的阀芯3a通过经操作杆(RCV杆)的操作施加控制信号而沿如图2中所示的向右的方向移动以驱使悬臂举升(boom-up)或者斗杆伸出(arm-out)，则从液压泵13排出的液压流体流经并行路径14和流动路径15，以使保持提升阀6沿图中的向上的方向上升。在这种情况下，背压腔5中的液压流体通过孔19流向油缸口16。
通过保持提升阀6的运动，位于液压致动器侧部的油缸口16和流动路径15彼此连通，因此从液压泵13排放的液压流体被供应到液压致动器，以驱动液压致动器执行悬臂举升操作。在这种情况下，控制阀3的与流动路径15连通的排放流动路径10通过保持阀体4的止回阀17而关闭。
因为挖掘机等由于设备特性而主要在作业条件差的工作环境下操作，所以诸如灰尘的微细异物对各种类型的控制阀的阀座表面有不良影响。例如，如果异物附着到止回阀17的阀座表面17a，则不能在止回阀17和阀座表面17a之间执行正常的密封功能而导致液压流体泄露。
如果不能执行止回阀17的止回功能，则从液压泵13供应至流动路径15的液压流体经由排放流动路径10和止回阀17而流至先导提升阀11侧部的口18。
因为先导提升阀11通过被供应至口18的液压流体(在施加到先导提升阀11的液压流体压力超过第二弹性构件12的弹力的情况下)沿着阀套9沿图中的向下的方向运动，所以保持提升阀6的背压腔5和口18彼此连通。即，在正常条件下，先导提升阀11仅通过活塞8的运动而沿向下的方向运动，但是它却由于止回阀17较差的密封功能而异常地沿向下的方向运动。
另一方面，与保持提升阀6的压力于其中通过孔19消散的区域中的受压区域相比，保持提升阀6的压力在背压腔5中所施加到的受压区域变得相对较大。由此，随时间的推移，背压腔5中的压力逐渐增大而使保持提升阀6沿图中的向下的方向运动，因此，阻断了使流动路径15与油缸口16彼此连通的路径。
因此，在执行悬臂的悬臂举升操作或者斗杆的斗杆伸出操作的情况下，液压致动器的操作速度减小，并在设备的液压回路中持续地产生过载。因为这导致了液压能损失，所以降低了工作效率。
发明内容
因此，本发明已经致力于解决现有技术中出现的前述问题，本发明的目的在于提供一种用于工程机械的压力控制阀，该压力控制阀能够在执行悬臂举升操作或斗杆伸出操作时防止由于过度的压力增加而导致的噪声产生，并且通过阻断由于阀座表面上较差的密封功能而导致泄露的液压流体向控制阀流入来防止由于工作装置的操作速度减小而导致的工作效率下降。
技术方案
为了实现以上目的，根据本发明的实施例，提供了一种用于工程机械的压力控制阀，所述压力控制阀包括：保持阀体，具有先导信号压力口以及形成于其上并安置在液压致动器与控制阀之间的排放流动路径；保持提升阀，具有形成于其中的背压腔，用于在中位状态下阻断从液压致动器至控制阀的液压流体泄露；第一弹性构件，压抵保持提升阀，并在初始状态下弹性地偏置液压致动器与控制阀之间的阻断的路径；活塞，当先导信号压力通过先导信号压力口输入时在保持阀体中滑动；先导提升阀，响应于活塞的运动而沿保持阀体的阀套的内表面移动，以朝向控制阀的排放流动路径排放背压腔中的液压流体；第二弹性构件，压抵先导提升阀，并在初始状态下弹性地偏置保持提升阀的背压腔与控制阀的排放流动路径之间的阻断的路径；辅助排放路径，如果在打开或关闭保持提升阀的背压腔与控制阀的排放流动路径之间的路径的止回阀的阀座表面上发生液压流体的泄露，则所述辅助排放路径在泄露的液压流体流经先导提升阀之后通过保持阀体的排放路径排放泄露的液压流体。
阀套的先导提升阀于其上滑动的内表面可被按照矩形形状形成，在先导提升阀的与阀套的内表面相对应地形成的外表面的拐角处可形成有能够使液压流体流动的槽，作为辅助排放路径。
在沿阀套的内表面滑动的先导提升阀的外表面上可沿轴向形成有能够使液压流体流动的槽口部，作为辅助排放路径。
在沿阀套的内表面滑动的先导提升阀的内部可沿轴向形成有液压流体流动孔，在液压流体流动孔的端部可沿径向形成有用于与液压流体流动孔连通的液压流体流入孔和液压流体排放孔，作为辅助排放路径。
在阀套的先导提升阀于其上滑动的内表面上可沿轴向形成有能够使液压流体流动的槽，作为辅助排放路径。
有益效果
根据具有上述构造的本发明的实施例，在单独的悬臂举升或斗杆伸出或者悬臂举升和斗杆伸出组合的操作的情况下，由于阀座表面上的异物引起的较差的密封而导致的泄露的液压流体被排放到外部。因此，能够防止由于过度的压力增加而导致的能量损失和噪声产生，并防止由于工作装置的操作速度减小而导致工作效率下降。
附图说明
图1是现有技术中的连接到用于工程机械的控制阀的压力控制阀的剖视图；
图2是解释现有技术中的压力控制阀的操作的视图；
图3是示出现有技术中的安装在压力控制阀上的先导提升阀的视图；
图4是解释根据本发明的实施例的用于工程机械的压力控制阀的操作的视图；
图5a至图5c是示出根据本发明的实施例的安装在用于工程机械的压力控制阀上的先导提升阀的修改实施例的视图；
图5d是解释根据本发明的实施例形成槽的视图，所述槽能够使液压流体流至被结合到用于工程机械的压力控制阀中的先导提升阀的阀套的内表面。
<附图中主要部件的标号说明>
1：先导信号压力口
2：排放流动路径
3：控制阀
4：保持阀体
5：背压阀
6：保持提升阀
7：第一弹性构件
8：活塞
9：阀套
10：排放流动路径
11：先导提升阀
12：第二弹性构件
13：液压泵
14：并行流动路径
15：流动路径
16：油缸口
17：止回阀
18：口
19：孔
20：槽
21：槽口
22：液压流体流动孔
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本发明的优选实施例的用于工程机械的压力控制阀。
图4是解释根据本发明的实施例的用于工程机械的压力控制阀的操作的视图。图5a至图5c是示出根据本发明的实施例的安装在用于工程机械的压力控制阀上的先导提升阀的修改实施例的视图，图5d是解释根据本发明的实施例形成槽的视图，所述槽能够使液压流体流至被结合到用于工程机械的压力控制阀中的先导提升阀的阀套的内表面。
参照图4和图5a，根据本发明的实施例的用于工程机械的压力控制阀包括：保持阀体4，具有先导信号压力口1以及形成于保持阀体上并且安置在液压致动器(悬臂油缸等，未示出)与控制阀3之间的排放流动路径2；保持提升阀6，具有形成于其中的背压腔5，用于在中位状态下阻断从液压致动器到控制阀3的液压流体泄露；第一弹性构件(可使用压力盘簧)7，压抵保持提升阀6并在初始状态下弹性地偏置液压致动器和控制阀3之间的阻断的路径；活塞8，当先导信号压力通过先导信号压力口1输入时，所述活塞8在保持阀体4中滑动；先导提升阀11，响应于活塞8的运动而沿保持阀体4的阀套9的内表面移动，以向控制阀3的排放流动路径10排放背压腔5中的液压流体；第二弹性构件(可使用压力盘簧)12，压抵先导提升阀11并在初始状态下弹性地偏置保持提升阀6的背压腔5与控制阀3的排放流动路径10之间的阻断的路径；辅助排放路径，如果在止回阀17(打开或关闭保持提升阀6的背压腔5与控制阀3的排放流动路径10之间的路径)的阀座表面17a上发生液压流体泄露，则所述辅助排放路径使泄露的液压流体在流经先导提升阀11之后经保持阀体4的排放路径2排放。
参照图5a，对于辅助排放路径，阀套9的先导提升阀11于其上滑动的内表面可按照矩形形状形成，并且能够使液压流体流动的槽(slot)20可形成在先导提升阀11的与阀套9的内表面相对应地形成的外表面的拐角处。
在这种情况下，因为除了具有形成于其中的辅助排放路径(如果在止回阀17的阀座表面17a上发生液压流体泄露，则所述辅助排放路径使液压流体流在经先导提升阀11之后通过保持阀体4的排放路径2排放)的先导提升阀11以外，压力控制阀的构造与如图2中所示的压力控制阀的构造相同，所以将省略其详细描述，并且图中相同的标号用于相同的组成元件。
根据上述构造，如果控制阀3的阀芯3a根据先导信号压力的施加而沿图中的向右的方向移动，则从液压泵13排放的液压流体流经流动路径并压迫保持提升阀6而使保持提升阀6上升。即，随着保持提升阀6运动，位于液压致动器侧部的油缸口16与流动路径15之间的路径打开，因此，从液压泵13排放的液压流体通过控制阀3的阀芯3a的移动而经由油缸口16被供应到液压致动器。由此，驱动悬臂油缸执行悬臂举升或悬臂下降操作。
另一方面，由于主要在室外作业场所作业的设备的特性，所以诸如灰尘的异物残留在止回阀17的阀座表面17a上，并且不能在阀座表面17a上完全执行密封功能。由此，控制阀3的排放流动路径10中的液压流体可能会经由止回阀17流动到保持提升阀6的背压腔5中而压迫保持提升阀6。
如上所述，如果在止回阀17的阀座表面17a上发生液压流体泄露，则控制阀3的排放流动路径10中的液压流体经由止回阀17流向位于先导提升阀11侧部的压力腔18。已经流至压力腔18的液压流体通过槽20(形成在沿阀套9的内表面滑动的先导提升阀11的外表面的拐角处)而被供应至活塞8中的压力腔，并通过保持阀体4的排放流动路径2而被排放到外部(通过图4中的箭头指示液压流体的排放)。在这种情况下，通过第二弹性构件12的弹力，先导提升阀11保持位于先导提升阀11侧部的压力腔18与保持提升阀6的背压腔5之间的路径被阻断的初始状态。
因此，即使在工作期间产生的诸如灰尘的异物残留在止回阀17的阀座表面17a上因而在阀座表面17a上未执行密封功能而导致液压流体泄露的情况下，也能够在液压流体经由先导提升阀11的槽20而流经保持阀体4的排放流动路径2之后将泄露的液压流体排放到外部。由此，在根据操作杆的操作使控制阀3的阀芯3a移动以执行悬臂举升操作的情况下，能够经由并行路径14-流动路径15-油缸口16将液压流体从液压泵13供应至悬臂油缸。
参照图5b，能够使液压流体流动的多个槽口部21可沿轴向形成在沿阀套9的内表面滑动的先导提升阀11的外表面上，作为辅助排放路径。由此，如果在止回阀17的阀座表面17a上发生液压流体的泄露，则控制阀3的排放流动路径10中的液压流体经由止回阀17流向位于先导提升阀11侧部的口18。已经流至口18的液压流体在通过沿轴向形成在先导提升阀11的外表面上的槽口部21依次流经活塞8中的压力腔、活塞8的通孔和保持阀体4的排放流动路径2之后被排放到外部。
参照图5c，液压流体流动孔22可沿轴向形成在沿阀套9的内表面滑动的先导提升阀11的内部，并且液压流体流入孔23和液压流体排放孔24可沿径向形成在液压流体流动孔22的端部，以与液压流体流动孔22连通，作为辅助排放路径。由此，如果在止回阀17的阀座表面17a上发生液压流体泄露，则控制阀3的排放流动路径10中的液压流体经由止回阀17流向位于先导提升阀11侧部的口18。已经流至口18的液压流体在依次流经沿径向形成在沿阀套9的内表面滑动的先导提升阀11中的液压流体流入孔23、形成在先导提升阀11内部以与液压流体流入孔23连通的液压流体流动孔22以及与液压流体流动孔22的端部连通的液压流体排放孔24之后流向活塞8中的压力腔。已经流向活塞8中的压力腔的液压流体在流经活塞8的通孔和保持阀体4的排放流动路径2之后被排放到外部。
参照图5d，能够使液压流体流动的槽9a可沿轴向形成在阀套9的先导提升阀11于其上滑动的内表面上，作为辅助排放路径。由此，如果在止回阀17的阀座表面17a上发生液压流体泄露，则控制阀3的排放流动路径10中的液压流体经由止回阀17流向位于先导提升阀11侧部的口18。已经流向口18的液压流体在通过沿轴向形成在阀套9的内表面上的槽9a依次流经活塞8中的压力腔、活塞8的通孔以及保持阀体4的排放流动路径2之后被排放到外部。
虽然已经参照附图中的优选实施例描述了本发明，但是应注意的是，在不脱离由权利要求书所限定的本发明的范围的情况下，在此可采用等同物并进行替换。
产业上的可利用性
根据具有上述构造的本发明，在单独的悬臂举升或斗杆伸出操作或者悬臂举升和斗杆伸出组合的操作的情况下，由于阀座表面上的异物所引起的较差的密封而导致的泄露的液压流体被排放到外部。因此，能够防止由于过度的压力增加而导致的能量损失和噪声产生，并防止由于工作装置的操作速度减小而导致工作效率下降。

Claims (5)

1.一种用于工程机械的压力控制阀，包括：
保持阀体，具有先导信号压力口以及形成于保持阀体上并安置在液压致动器与控制阀之间的排放流动路径；
保持提升阀，在保持提升阀中形成背压腔，用于在中位状态下阻断从液压致动器至控制阀的液压流体的泄露；
第一弹性构件，压抵保持提升阀，并在初始状态下弹性地偏置液压致动器与控制阀之间的阻断的路径；
活塞，当先导信号压力通过先导信号压力口输入时，在保持阀体中滑动；
先导提升阀，响应于活塞的运动而沿保持阀体的阀套的内表面移动，以朝向控制阀的排放流动路径排放背压腔中的液压流体；
第二弹性构件，压抵先导提升阀，并在初始状态下弹性地偏置保持提升阀的背压腔与控制阀的排放流动路径之间的阻断的路径；
辅助排放路径，如果在打开或关闭保持提升阀的背压腔与控制阀的排放流动路径之间的路径的止回阀的阀座表面上发生液压流体泄露，则所述辅助排放路径使泄露的液压流体在流经先导提升阀之后通过保持阀体的排放路径排放。
2.根据权利要求1所述的压力控制阀，其中，阀套的先导提升阀于其上滑动的内表面被按照矩形形状形成，在先导提升阀的与阀套的内表面相对应地形成的外表面的拐角处形成有能够使液压流体流动的槽，作为辅助排放路径。
3.根据权利要求1所述的压力控制阀，其中，在沿阀套的内表面滑动的先导提升阀的外表面上沿轴向形成有能够使液压流体流动的槽口部，作为辅助排放路径。
4.根据权利要求1所述的压力控制阀，其中，对于辅助排放路径，在沿阀套的内表面滑动的先导提升阀的内部沿轴向形成有液压流体流动孔，在液压流体流动孔的端部沿径向形成有用于与液压流体流动孔连通的液压流体流入孔和液压流体排放孔，作为辅助排放路径。
5.根据权利要求1所述的压力控制阀，其中，对于辅助排放路径，在阀套的先导提升阀于其上滑动的内表面上沿轴向形成有能够使液压流体流动的槽，作为辅助排放路径。
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