CN105020190A - 阀芯内直动导控机构及流体控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种阀芯内直动导控机构和流体控制阀，其中，阀芯内直动导控机构包括：主阀阀芯和导阀阀芯，主阀阀芯上设置有数个轴向排列的环形槽；主阀阀芯的中心沿轴线方向开设有与主阀阀芯一端连通的安装孔；导阀阀芯嵌套于安装孔内；安装孔的侧壁上开设有一组沿周向分布的第一控制窗口和一组沿周向分布的第二控制窗口；导阀阀芯上设置有一个环形槽，环形槽的两端设置有左控制端和右控制端，导阀阀芯内开设有贯通的中心孔，环形槽底部开设有数个沿周向分布的、与所述中心孔连通的通孔；第一控制窗口和第二控制窗口在导阀阀芯移动过程中分别与导阀阀芯的左控制端和右控制端形成通流面积变化的截流窗口。本发明提供的阀芯具有外形尺寸小、结构简单、位置控制精度高等优点。

Description

阀芯内直动导控机构及流体控制阀

技术领域

本发明涉及流体传动及控制领域，特别地，涉及一种阀芯内直动导控机构及流体控制阀。 

背景技术

流体控制阀在流体控制系统中被用来调节流体的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。流体控制阀的基本结构包括：阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置。流体控制阀的基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的开度或者通断，实现压力、流量和方向的控制；且流经阀口的流量与阀口前后压力差以及阀口过流面积有关，始终满足压力流量方程。 

现有的高压、大流量流体控制阀特别是液压阀通常采用两级或者三级的结构形式。以下以两级液压阀的结构为例进行说明，现有的两级液压阀一般采用一只主阀与一只导阀相叠加的形式构成，两只阀中间通过增加位移—力转换机构或者通过外加电气装置来实现导阀对主阀芯的位置伺服控制，具体结构如图1、图2所示。其中，图1示出了的现有技术中两级比例阀的结构示意图，包括：导阀体101、先导控制阀芯102、比例电磁铁103、主阀体104和主阀阀芯105。图2示出了现有技术中两级伺服阀的结构示意图，包括：导阀体201、先导控制阀芯202、比例电磁铁203、位移传感器204、主阀体205和主阀阀芯206。从上述两图可知，现有技术中导阀体和主阀体均为相对独立的结构，两者以叠加的形式与其它构件组成流体控制阀整体。

在实现本发明过程中，发明人发现现有流体控制阀的结构形式至少存在如下问题：一、由于采用导阀体和主阀体相叠加的形式，流体控制阀的整体体积是两只阀外形体积之和，从而增加了流体控制阀的安装体积和重量。二、由于导阀体和主阀体之间需要增加位移—力转换机构或电气装置以实现导阀对主阀芯的位置伺服控制，导致控制阀整体的结构复杂化，增加了加工制造难度,同时也增加了控制阀的制造成本；三、由于各构件的加工精度问题，不易提高导阀对主阀芯的导控精度。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够提供一种结构简单、外形尺寸小、位置控制精度高的流体控制阀。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种阀芯内直动导控机构和流体控制阀，能够减小大流量流体控制阀的外形尺寸，简化阀芯结构，并且提高导阀对主阀芯的位置控制精度。 

为了解决上述问题，一方面提供了一种阀芯内直动导控机构，包括：主阀阀芯和导阀阀芯，所述主阀阀芯上间隔设置有数个轴向排列的环形槽；所述主阀阀芯的中心沿轴线方向开设有与所述主阀阀芯一端连通的安装孔；所述导阀阀芯嵌套于所述安装孔内；所述安装孔的侧壁上开设有一组沿周向分布的第一控制窗口和一组沿周向分布的第二控制窗口；

所述导阀阀芯上设置有一个环形槽，所述环形槽的两端设置有左控制端和右控制端，所述导阀阀芯内开设有贯通的中心孔，所述环形槽底部开设有数个沿周向分布的、与所述中心孔连通的通孔；

所述第一控制窗口和第二控制窗口在所述导阀阀芯移动过程中分别与所述导阀阀芯的左控制端和右控制端形成通流面积变化的截流窗口，从而实现导阀对所述主阀阀芯任意位置的控制。

可选的，在所述主阀阀芯上开设的安装孔占主阀阀芯的一部分；主阀阀芯的剩余部分为实心体。

可选的，所述安装孔的长度等于主阀本体的整体长度，主阀阀芯的另一端封闭。

可选的，在所述主阀阀芯上开设的安装孔占主阀阀芯的一部分；主阀阀芯的剩余部分开设有第一中心通孔和周向分布的、与所述第一中心通孔垂直连通的数个第一通孔；所述安装孔与所述第一中心通孔不连通。

可选的，所述第一中心通孔与所述主阀阀芯的另一端连通；该主阀阀芯的另一端设有阀芯堵头。

可选的，所述第一中心通孔的两端均封闭。

可选的，所述导阀阀芯在安装孔内向左移动过程中，所述左控制端的内侧边缘与第一控制窗口内侧边缘形成微小截流窗口；所述导阀阀芯在安装孔内向右移动过程中，所述右控制端的内侧边缘与所述第二控制窗口的内侧边缘形成微小截流窗口。

可选的，所述导阀阀芯在安装孔内向左移动过程中，所述右控制端的外侧边缘与第二控制窗口外侧边缘形成微小截流窗口；所述导阀阀芯在安装孔内向右移动过程中，所述左控制端的外侧边缘与所述第一控制窗口的外侧边缘形成微小截流窗口。

另一方面，还提供了一种流体控制阀，包括：阀体和上述任一所述的阀芯内直动导控机构；所述阀体具有贯通的阀腔，该阀腔的内壁上开设有若干贯穿所述阀体两侧的流体通路；所述阀芯内直动导控机构置于所述阀腔内，阀芯的左端面和一环面与所述阀腔的两端分别形成敏感腔和右阀腔；所述敏感腔的阀芯左端面的面积大于形成所述右阀腔的阀芯环面的面积；

当所述导阀阀芯有一个直线运动输入后，所述第一控制窗口和第二控制窗口在所述导阀阀芯移动过程中分别与所述导阀阀芯的左控制端和右控制端形成截流窗口的通流面积发生变化，进而改变所述敏感腔的压力，从而实现导阀对所述主阀阀芯任意位置的控制。

可选的，所述流体控制阀具体为液压阀。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点：

本发明提供的阀芯内直动导控机构是在主阀阀芯的内部嵌套导阀阀芯，用主阀阀芯来充当导阀的阀体，与现有导控结构相比，结构简化，削减了构件数目，不仅缩小了流体控制阀的体积还有效减轻了控制阀的重量。

另外，本发明提供的阀芯内直动导控机构不需要外加另外的机构就可以实现位置反馈，相比传统流体控制元件省去了位移—力转换机构，因而降低了加工制造难度，进而降低了生产成本。

此外，本发明提供的流体控制阀的阀芯内直动导控机构，通过内置的导阀阀芯在安装孔中作直线运动调节敏感腔的流体压力，进而连续调节左右阀腔的压力差，实现主阀阀芯在阀体内做直线运动，从而提高了导阀对主阀芯的位置控制精度。

附图说明

图1是现有技术中比例阀的结构示意图； 

图2是现有技术中伺服阀的结构示意图；

图3是本发明阀芯内直动导控机构实施例一的剖视图；

图4-1是本发明阀芯内直动导控机构实施例一的主阀阀芯的结构示意图一；

图4-2是本发明阀芯内直动导控机构实施例一的主阀阀芯的结构示意图二；

图4-3是本发明阀芯内直动导控机构实施例一的主阀阀芯的剖视图；

图5是本发明阀芯内直动导控机构实施例一的导阀阀芯的结构示意图；

图6是本发明流体控制阀实施例一的结构示意图；

图7-1是本发明流体控制阀实施例一在平衡状态下的示意图；

图7-2是本发明流体控制阀实施例一在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；

图7-3是本发明流体控制阀实施例一在导阀阀芯向右移动时的工作示意图；

图8是本发明阀芯内直动导控机构实施例二的剖视图；

图9-1是本发明阀芯内直动导控机构实施例二的主阀阀芯的结构示意图一；

图9-2是本发明阀芯内直动导控机构实施例二的主阀阀芯的结构示意图二；

图10是本发明流体控制阀实施例二的结构示意图；

图11-1是本发明流体控制阀实施例二在平衡状态下的示意图；

图11-2是本发明流体控制阀实施例二在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；

图11-3是本发明流体控制阀实施例二在导阀阀芯向右移动时的工作示意图；

图12是本发明阀芯内直动导控机构实施例三的剖视图；

图13-1是本发明阀芯内直动导控机构实施例三的主阀阀芯的结构示意图一；

图13-2是本发明阀芯内直动导控机构实施例三的主阀阀芯的结构示意图二；

图13-3是本发明阀芯内直动导控机构实施例三的主阀阀芯的剖视图；

图14是本发明流体控制阀实施例三的结构示意图；

图15-1是本发明流体控制阀实施例三在平衡状态下的示意图；

图15-2是本发明流体控制阀实施例三在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；

图15-3是本发明流体控制阀实施例三在导阀阀芯向右移动时的工作示意图。

附图标记说明：

1—第一主阀阀芯；2—导阀阀芯；11—第一环形槽；12—安装孔；13—第一控制窗口；14—第二控制窗口；21—第二环形槽；22—左控制端；23—右控制端； 

24—中心孔；25—通孔；61—阀体；62—流体通路；63—敏感腔；64—右阀腔；81—第二主阀阀芯；A—主阀芯的左端面；B—主阀芯右侧的环面；15—第一中心通孔；16—第一通孔；17—第二通孔；18—阀芯堵头；20—第二阀芯；121—第三主阀阀芯；122—第三安装孔；123—第一控制窗口；124—第二控制窗口。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

本发明实施例的核心构思之一在于，在流体控制阀的主阀阀芯内部开设安装孔，将导阀阀芯置于主阀阀芯内部的安装孔内，使导阀阀芯嵌套于主阀阀芯内部，用主阀阀芯来充当导阀的阀体，导阀阀芯可以在安装孔内移动。具体为：当导阀阀芯有任意一个直线运动输入之后，就会改变左阀腔（以下统称敏感腔）的压力，主阀的左右平衡力被打破，主阀阀芯就会跟随导阀阀芯向相同的运动方向运动。在运动过程中敏感腔的压力也会随之改变，当运动到一定位置就会建立新的力平衡。通过上述导阀阀芯的在安装孔内的移动实现截流窗口大小的调节，从而调节阀右腔的压力，最终实现对主阀的位置伺服，这种机构形式缩小流体控制阀整体的尺寸，削减构件数量，减轻流体控制阀的整体重量，并且实现导阀对主阀的精确位置控制。

实施例一

参照图3至图5，示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例一的结构示意图，其中图3示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例一的剖视图，图4-1、4-2示出了阀芯内直动导控机构实施例一的主阀阀芯的结构示意图；图4-3示出了第一主阀阀芯1的剖视图。从上述各图可知，本发明提供的阀芯内直动导控机构实施例一包括：第一主阀阀芯1和导阀阀芯2。主阀阀芯1上间隔设置有数个沿轴向排列的第一环形槽11。第一主阀阀芯1分为两部分，如图3所示，在第一主阀阀芯1的左侧部分，沿中心轴线方向开设有一端开通的安装孔12，第一主阀阀芯1的右侧部分为实心结构。

导阀阀芯2嵌套于安装孔12内，可沿安装孔12的轴向方向作直线运动。如图4-1、4-2所示，安装孔12的侧壁上开设有一组沿周向均匀分布的第一控制窗口13和一组沿周向均匀分布的第二控制窗口14。

图5示出了导阀阀芯2的结构示意图，导阀阀芯2上设置有一个第二环形槽21，第二环形槽21的两端设置有左控制端22和右控制端23。导阀阀芯2内沿中心轴向方向开设有贯通的中心孔24。第二环形槽21底部开设有数个沿周向均匀分布的通孔25，每个通孔25都与中心孔24连通。

导阀阀芯2在安装孔12内沿轴线方向移动的过程中，第一控制窗口13与左控制端22之间、第二控制窗口14与右控制端23之间会形成微小截流窗口。

流体控制阀实施例一

对应的，本发明还提供了流体控制阀实施例一，如图6所示的流体控制阀实施例一的结构示意图，本发明流体控制阀实施例一采用的内直动导控机构为图3至图5所示的内直动导控机构实施例一。

具体地，本发明提供的流体控制阀实施例一包括：阀体61和第一阀芯10。阀体61具有贯通的阀腔，阀腔的内壁上开设有若干流体通路62。流体通路62沿阀腔的轴向方向并排设置，贯通阀体的两个侧面。第一阀芯10置于阀体61的阀腔中，两端与阀腔侧壁结合形成敏感腔63和右阀腔64，第一阀芯10可在阀腔内沿轴向方向滑动。如图4-1、4-2所示，形成敏感腔63的阀芯左端面A的面积大于形成右阀腔64的阀芯环面B的面积。第一阀芯10为阀芯实施例一所示的结构，包括：第一主阀阀芯1、导阀阀芯2，具体结构如图3至5所示。

上述流体通路62包括：阀体上设置的、与阀芯配合的阀体孔或阀座孔，以及外接流体管的进、出口等。具体地，如图7-1所示，流体通路62包括：阀体61上设置的两个高压流体进口P、两个流体出口T、两个流体外接控制口（图中未标记）。

相应的，在本发明流体控制阀实施例一中，第一主阀阀芯1的第一控制窗口13为低压控制窗口，第二控制窗口14为高压控制窗口。导阀阀芯2的左控制端22为低压控制端，右控制端23为高压控制端。

下面结合图7-1、7-2、7-3说明流体控制阀实施例一的工作过程。其中，图7-1示出了流体控制阀实施例一在平衡状态下的示意图；图7-2示出了流体控制阀实施例一在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；图7-3示出了流体控制阀实施例一在导阀阀芯向右移动时的工作示意图。

如图7-1所示，当导阀阀芯2在第一主阀阀芯1的安装孔12处于工作位置时，导阀阀芯2的左控制端22的内侧边缘即右边与第一控制窗口13的内侧边即右边形成微小缝隙即微小截流窗口，同时，导阀阀芯的右控制端23的内侧边即左边与第二控制窗口14的内侧边即左边形成微小缝隙即微小截流窗口，平衡状态时，该微小截流窗口的宽度一般在0.01mm到0.1mm之间。这两个微小缝隙串联形成阻力半桥，敏感腔63的压力就可以通过此阻力半桥调节；右阀腔64的压力通过与外部流体通路连通，恒与系统压力P相等。

主阀阀芯端面A与环面B之间存在面积差，即主阀阀芯左端面A的面积大于环面B的面积，平衡状态下，两微小缝隙的通流面积与左端面A和环面B之间的比例有关。例如，若主阀阀芯左端面A的面积是主阀阀芯环面B面积的2倍，当导阀阀芯2与第一主阀阀芯1相对静止时，敏感腔63的压力为P/2，导阀阀芯2左右两端面与第一控制窗口相交成的微小缝隙面积近似相等，如图7-1所示。

如图7-2所示，当导阀阀芯2向左移动时，导阀阀芯的右控制端23与第二控制窗口14形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的左控制端22与第一控制窗口13形成的流通面积增大。此时敏感腔63通过主阀安装孔12、导阀中心孔24、通孔25、左控制端22与第一控制窗口13形成的通流面积与大气压力T相通。敏感腔63的压力降为大气压力T。右阀腔64的压力依然是系统压力P，主阀阀芯失去力平衡并在轴向力的作用下向左移动，直到高低压控制窗口又回到平衡状态时与导阀阀芯2所处的相对位置，即图7-1所示的第一、第二控制窗口与导阀阀芯的左、右控制端的相对位置。

如图7-3所示，当导阀阀芯2向右移动时，导阀阀芯的左控制边22与第一控制窗口13形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的右控制边23与第二控制窗口14形成通流面积增大。此时，敏感腔63通过主阀安装孔12、导阀中心孔24、通孔25、导阀阀芯的右控制边23与第二控制窗口14形成的通流面积与系统压力P相通。敏感腔63的压力升高为系统压力P。右阀腔64的压力依然是系统压力P。由于主阀阀芯端面A与环面B之间存在面积差，端面A的面积大于环面B的面积，第一主阀阀芯1失去力平衡并在轴向力的作用下向右移动直到高低压控制窗口又回到平衡状态时与导阀阀芯2所处的相对位置，如图7-1所示。

实施例二

参照图8至图10，示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例二的结构示意图，其中图8示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例二的剖视图，图9-1、9-2示出了第二主阀阀芯的结构示意。本发明提供的阀芯内直动导控机构实施例二是在实施例一的基础上对主阀阀芯的结构做了改变，具体包括：第二主阀阀芯81和导阀阀芯2。第二主阀阀芯81上间隔设置有数个沿轴向排列的第一环形槽11。

第二主阀阀芯81分为两部分，如图8所示，第二主阀阀芯81的左侧部分的结构和阀芯实施例一中对应部位的结构相同。即沿中心轴线方向开设有一端开通的安装孔12。导阀阀芯2嵌套于安装孔12内，可沿安装孔12的轴向方向作直线运动。安装孔12的侧壁上开设有一组沿周向均匀分布的第一控制窗口13和一组沿周向均匀分布的第二控制窗口14。

与上述阀芯实施例一不同的是：本实施例中，第二主阀阀芯81的右侧部分还开设有第一中心通孔15、周向分布的数个第一通孔16、周向分布的数个第二通孔17。第一中心通孔15与安装孔12不连通。第一通孔16、第二通孔17与第一中心通孔15垂直连通。

如图8所示，第一中心通孔15与第二主阀阀芯81的右端可以是连通的，在使用过程中需要在开通的第一中心通孔15处加设阀芯堵头18。当然，主阀阀芯81的右端也可以设置成封闭的。

在本发明阀芯内直动导控机构实施例二中，导阀阀芯2的具体结构与实施例一中导阀阀芯2的结构相同，参见图5所示，此处不再作详细描述。

流体控制阀实施例二

对应的，本发明还提供了流体控制阀实施例二，如图10所示的流体控制阀实施例二的结构示意图，本发明提供的流体控制阀实施例二采用的阀芯为图8所示的阀芯实施例二。

具体地，本发明提供的流体控制阀实施例二包括：阀体61和第二阀芯20。与流体控制阀实施例一相同或相似，阀体61具有贯通的阀腔，阀腔的内壁上开设有若干流体通路62。流体通路62沿阀腔的轴向方向并排设置，贯通阀体的两个侧面。第二阀芯20置于阀体61的阀腔中，两端与阀腔侧壁结合形成敏感腔63和右阀腔64，第二阀芯20可在阀腔内沿轴向方向滑动。如图9-1、9-2所示，形成敏感腔63的阀芯左端面A的面积大于形成右阀腔64的阀芯环面B的面积。第二阀芯20为阀芯实施例二所示的结构，包括：第二主阀阀芯81和导阀阀芯2。第二阀芯20和阀体61之间设有流体通路62，结构具体如图10所示。

类似地，上述流体通路62包括：阀体上设置的、与阀芯配合的阀体孔或阀座孔，以及外接流体管的进、出口等。具体地，在本发明流体控制阀实施二中，如图11-1所示，流体通路62包括：阀体61上设置的一个高压流体进口P、两个流体出口T、两个流体外接控制口（图中未标记）。

在本发明流体控制阀实施例二中，第二主阀阀芯81的第一控制窗口13为低压控制窗口，第二控制窗口14为高压控制窗口。导阀阀芯2的左控制端22为低压控制端，右控制端23为高压控制端。

下面结合图11-1、11-2、11-3说明流体控制阀实施例二的工作过程。其中，图11-1示出了流体控制阀实施例二在平衡状态下的示意图；图11-2示出了流体控制阀实施例二在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；图11-3示出了流体控制阀实施例二在导阀阀芯向右移动时的工作示意图。

如图11-1所示，当导阀阀芯2在第二主阀阀芯81的安装孔12处于工作位置时，导阀阀芯的左控制端22的右边与第一控制窗口13的右边形成微小缝隙即微小截流窗口，同时，导阀阀芯的右控制端23的左边与第二控制窗口14的左边形成微小缝隙即微小截流窗口，平衡状态时，该微小截流窗口的宽度也一般在0.01mm到0.1mm之间。这两个微小缝隙串联形成阻力半桥，敏感腔63的压力就可以通过此阻力半桥调节。右阀腔64的压力通过第一通孔16、第一中心通孔15、第二通孔17组成的内部流体通路恒与系统压力P相等。

第二主阀阀芯81的左端面A与环面B之间存在面积差，即第二主阀阀芯81的左端面A的面积大于环面B的面积，平衡状态下，两微小缝隙的通流面积与端面A和环面B之间的比例有关。例如，若第二主阀阀芯81的左端面A的面积是环面B面积的2倍，当导阀阀芯2与第二主阀阀芯81相对静止时，敏感腔63的压力为P/2，导阀阀芯2左右两端面与高低压控制窗口相交成的微小缝隙面积近似相等，如图11-1所示。

如图11-2所示，当导阀阀芯2向左移动时，导阀阀芯的右控制端23与第二控制窗口14形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的左控制端22与第一控制窗口13形成的流通面积增大。此时敏感腔63通过主阀安装孔12、导阀中心孔24、通孔25、左控制端22与第一控制窗口13形成的通流面积与大气压力T相通。敏感腔63的压力降为大气压力T。右阀腔64的压力依然等于系统压力P，第二主阀阀芯81失去力平衡并在轴向力的作用下向左移动，直到高低压控制窗口又回到平衡状态时与导阀阀芯2所处的相对位置，即图11-1所示的第一控制窗口13、第二控制窗口14与导阀阀芯的左、右控制端的相对位置。

如图11-3所示，当导阀阀芯2向右移动时，导阀阀芯的左控制边22与第一控制窗口13形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的右控制边23与第二控制窗口14形成通流面积增大。此时，敏感腔63通过主阀安装孔12、导阀中心孔24、通孔25、导阀阀芯的右控制边23与第二控制窗口14形成的通流面积与系统压力P相通。敏感腔63的压力升高为系统压力P。右阀腔64的压力通过第一通孔16、第一中心通孔15、第二通孔17组成的内部通路与系统压力P相等。由于第二主阀阀芯81的左端面A与环面B之间存在面积差，第二主阀阀芯81失去力平衡并在轴向力的作用下向右移动直到高低压控制窗口又回到平衡状态时与导阀阀芯2所处的相对位置，如图11-1所示。

实施例三

参照图12、图13，示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例三的结构示意图，其中，图12示出了本发明阀芯内直动导控机构实施例三的剖视图，图13-1、13-2、13-3示出了第三主阀阀芯的结构示意。本发明提供的阀芯内直动导控机构实施例三是在实施例一的基础上对主阀阀芯的结构做了改变，具体包括：第三主阀阀芯121和导阀阀芯2。第三主阀阀芯121上间隔设置有数个沿轴向排列的第一环形槽11。

参照图13-1、13-2所示的主阀阀芯的立体结构示意图以及图13-3所示的主阀阀芯的剖视图，在第三主阀阀芯121的内部、沿中心轴线方向开设有一端开通的第三安装孔122，该第三安装孔122贯穿整个主阀阀芯。在第三主阀阀芯121的居中位置、第三安装孔122的侧壁上开设有一组沿周向均匀分布的第一控制窗口123和一组沿周向均匀分布的第二控制窗口124。

如图12所示，导阀阀芯2嵌套于第三安装孔122内，可沿第三安装孔122的轴向方向作直线运动。

在本发明阀芯内直动导控机构实施例三中，导阀阀芯2的具体结构与实施例一中的导阀阀芯2的结构相同，参见图5所示，此处不再作详细描述。

流体控制阀实施例三

对应的，本发明还提供了流体控制阀实施例三，参见图14所示的本发明流体控制阀实施例三的结构示意图，本发明流体控制阀实施例三采用的导控机构为图12所示的阀芯内直动导控机构实施例三。

具体地，本发明提供的流体控制阀实施例三包括：阀体61和置于该阀体61的阀腔中的第三阀芯30。第三阀芯30包括：第三主阀阀芯121和导阀阀芯2。第三阀芯30和阀体61之间设有流体通路62。第三阀芯30置于阀体61的阀腔中，两端与阀腔侧壁结合形成敏感腔63和右阀腔64。其中，如图12、13-1、13-2所示，形成敏感腔63的阀芯左端面A的面积大于形成右阀腔64的环面B的面积。

同样，上述流体通路62包括：阀体上设置的、与阀芯配合的阀体孔或阀座孔，以及外接流体管的进、出口等。具体地，如图15-1所示，流体通路62包括：阀体61上设置的两个高压流体进口P、两个流体出口T、两个流体外接控制口（图中未标记）。

对应的，在本发明流体控制阀实施例三中，第三主阀阀芯121的第一控制窗口123为高压控制窗口，第二控制窗口124为低压控制窗口。导阀阀芯2的左控制端22为高压控制端，右控制端23为低压控制端。

下面结合图15-1、15-2、15-3说明流体控制阀实施例三的工作过程。其中，图15-1示出了流体控制阀实施例三在平衡状态下的示意图；图15-2示出了流体控制阀实施例三在导阀阀芯向左移动时的工作示意图；图15-3示出了流体控制阀实施例三在导阀阀芯向右移动时的工作示意图。

如图15-1所示，当导阀阀芯2在第三主阀阀芯121的第三安装孔122处于工作位置时，导阀阀芯的左控制端22的外侧边缘即左边与第一控制窗口123的外侧边缘即左边形成微小缝隙即微小截流窗口，同时导阀阀芯的右控制端23的外侧边缘即右边与第二控制窗口124的外侧边缘即右边形成微小缝隙即微小截流窗口，与上述两实施例类似，平衡状态时，该微小截流窗口的宽度一般在0.01mm到0.1mm之间。这两个微小缝隙串联形成阻力半桥，左阀腔63的压力就可以通过此阻力半桥调节。右阀腔64的压力通过外部流体通路恒与系统压力P相等。

主阀阀芯端面A与环面B之间存在面积差，主阀阀芯左端面A的面积大于环面B的面积，平衡状态下，两微小缝隙的通流面积与端面A和环面B之间的比例有关。例如，若主阀阀芯左端面A的面积是主阀阀芯环面B面积的2倍，当导阀阀芯2与主阀阀芯1相对静止时，敏感腔63的压力为P/2，导阀阀芯2左右两端面与高第一控制窗口相交成的微小缝隙面积近似相等，如图15-1所示。

如图15-2所示，当导阀阀芯2向左移动时，导阀阀芯的左控制端22与第一控制窗口123形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的右控制端23的外侧边缘即右边与第二控制窗口124的外侧边缘即右边之间形成的通流面积增大。敏感腔63通过第三安装孔122、导阀中心孔24、导阀阀芯的左控端22与第一控制窗口123形成的通流面积与大气相通，敏感腔63的压力降低为大气压力T。右阀腔64的压力依然是系统压力P，第三主阀阀芯121失去力平衡并在轴向力的作用下向左移动直到高低压控制窗口又回到静止时与导阀阀芯所处的相对位置，即图15-1所示的相对位置。

如图15-3所示，当导阀阀芯2向右移动时，导阀阀芯的右控制端23与第二控制窗口124形成的微小通流缝隙被关闭；导阀阀芯的左控制端22的外侧边缘即左边与第一控制窗口123的外侧边缘即左边之间形成通流面积增大。此时，敏感腔63通过第三安装孔122、导阀阀芯的左控制端22与第一控制窗口123之间形成的通流面积与系统压力P相通。敏感腔63的压力升高为系统压力P。右阀腔64的压力依然是系统压力P。由于第三主阀阀芯121的左端面A与右侧环面B之间面积差的存在，第三主阀阀芯121失去力平衡并在轴向力的作用下向右移动直到高低压控制窗口又回到静止时与导阀阀芯所处的相对位置，即图15-1所示的相对位置。

以上对本发明提供的阀芯内直动导控机构各实施例和对应的流体控制阀实施例做了简要说明，需要说明的是：上述第一控制窗口、第二控制窗口可以呈圆形、矩形、三角形或梯形等形状。所述的各个流体控制阀实施例可以具体为液压阀。另外，对于实施例一和实施例二中导阀阀芯控制端与控制窗口之间形成微小截流窗口的方式也可用于实施例三中，当然，实施例三中导阀阀芯的控制端与控制窗口之间形成微小截流窗口的方式也可用于实施例一、实施例二等更多实施例中，本领域技术人员应当理解：上述实施例仅仅用作示例，不应理解为对本发明保护范围的限制。

还需要说明的是：虽然上述各实施例所示的流体控制阀在平衡状态下，导阀阀芯与第一控制窗口、第二控制窗口的位置关系为负遮盖关系，即平衡状态下，导阀阀芯的左控制端与第一控制窗口、导阀阀芯的右控制端与第二控制窗口之间均形成微小截流窗口，或者说导阀阀芯的整体长度小于第一控制窗口与第二控制窗口之间的距离；但在本发明的其它实施例中，也可以将平衡状态下导阀阀芯与第一控制窗口、第二控制窗口的位置关系设计为零遮盖或正遮盖关系。其中，零遮盖的情况具体为：导阀阀芯的整体长度等于第一控制窗口、第二控制窗口之间的距离。正遮盖的情况具体为：导阀阀芯的长度大于第一控制窗口与第二控制窗口的距离。也就是说，无论零遮盖还是正遮盖情况，平衡状态时，导阀阀芯的左控制端与第一控制窗口、导阀阀芯的右控制端与第二控制窗口之间均无微小缝隙，也可以说成上述两个微小截流窗口均被堵死。上述导阀阀芯与第一控制窗口、第二控制窗口的位置关系处于正遮盖或负遮盖的情况下，同样可以实现导阀阀芯对主阀阀芯的任意位置控制。

可见，本发明提供的阀芯内直动导控机构是在主阀阀芯的内部嵌套导阀阀芯，用主阀阀芯来充当导阀的阀体。因此，本发明提供的流体控制阀的体积不再是导阀与主阀叠加时的外形尺寸之和，而仅仅是主阀的外形尺寸，重量也不再是导阀与主阀的重量之和，有效缩小流体控制阀的体积并减轻了流体控制阀的重量。

另外，本发明提供的流体控制阀在结构形式不需要外加另外的机构就可以实现位置反馈。相比传统流体控制阀省去了位移—力转换机构，这样大大降低了加工制造难度，降低了生产成本。

此外，本发明提供的流体控制阀通过内置的导阀阀芯在主阀阀芯的安装孔中作直线运动调节敏感腔的流体压力，即通过导阀阀芯的控制端与控制窗口边缘之间形成的通流面积的连续变化以连续调节敏感腔与右阀腔的压力差，实现阀体内流体的压力、流量和方向的连续控制以控制主阀阀芯在阀体内做直线运动，从而提高了导阀对主阀芯的位置控制精度。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于流体控制阀实施例而言，由于作为其主要部件的阀芯已在之前的阀芯实施例中做了详细描述，所以其结构描述的比较简单，相关之处参见阀芯实施例的说明即可。

以上对本发明所提供的一种阀芯内直动导控机构及使用该阀芯的流体控制阀，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种阀芯内直动导控机构，其特征在于，包括：主阀阀芯和导阀阀芯，所述主阀阀芯上间隔设置有数个轴向排列的环形槽；所述主阀阀芯的中心沿轴线方向开设有与所述主阀阀芯一端连通的安装孔；所述导阀阀芯嵌套于所述安装孔内；所述安装孔的侧壁上开设有一组沿周向分布的第一控制窗口和一组沿周向分布的第二控制窗口；

所述导阀阀芯上设置有一个环形槽，所述环形槽的两端设置有左控制端和右控制端，所述导阀阀芯内开设有贯通的中心孔，所述环形槽底部开设有数个沿周向分布的、与所述中心孔连通的通孔；

所述第一控制窗口和第二控制窗口在所述导阀阀芯移动过程中分别与所述导阀阀芯的左控制端和右控制端形成通流面积变化的截流窗口，从而实现导阀对所述主阀阀芯任意位置的控制。

2.根据权利要求1所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，在所述主阀阀芯上开设的安装孔占主阀阀芯的一部分；主阀阀芯的剩余部分为实心体。

3.根据权利要求1所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，所述安装孔的长度等于主阀本体的整体长度，主阀阀芯的另一端封闭。

4.根据权利要求1所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，在所述主阀阀芯上开设的安装孔占主阀阀芯的一部分；主阀阀芯的剩余部分开设有第一中心通孔和周向分布的、与所述第一中心通孔垂直连通的数个第一通孔；所述安装孔与所述第一中心通孔不连通。

5.根据权利要求4所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，所述第一中心通孔与所述主阀阀芯的另一端连通；该主阀阀芯的另一端设有阀芯堵头。

6.根据权利要求4所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，所述第一中心通孔的两端均封闭。

7.根据权利要求1至6任一所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，所述导阀阀芯在安装孔内向左移动过程中，所述左控制端的内侧边缘与第一控制窗口内侧边缘形成微小截流窗口；

所述导阀阀芯在安装孔内向右移动过程中，所述右控制端的内侧边缘与所述第二控制窗口的内侧边缘形成微小截流窗口。

8.根据权利要求1至6任一所述的阀芯内直动导控机构，其特征在于，所述导阀阀芯在安装孔内向左移动过程中，所述右控制端的外侧边缘与第二控制窗口外侧边缘形成微小截流窗口；

所述导阀阀芯在安装孔内向右移动过程中，所述左控制端的外侧边缘与所述第一控制窗口的外侧边缘形成微小截流窗口。

9.一种流体控制阀，其特征在于，包括：阀体和权利要求1至8任一所述的阀芯内直动导控机构；所述阀体具有贯通的阀腔，该阀腔的内壁上开设有若干贯穿所述阀体两侧的流体通路；所述阀芯内直动导控机构置于所述阀腔内，阀芯的左端面和一环面与所述阀腔的两端分别形成敏感腔和右阀腔；所述敏感腔的阀芯左端面的面积大于形成所述右阀腔的阀芯环面的面积；

当所述导阀阀芯有一个直线运动输入后，所述第一控制窗口和第二控制窗口在所述导阀阀芯移动过程中分别与所述导阀阀芯的左控制端和右控制端形成截流窗口的通流面积发生变化，进而改变所述敏感腔的压力，从而实现导阀对所述主阀阀芯任意位置的控制。

10.根据权利要求9所述的流体控制阀，其特征在于，所述流体控制阀具体为液压阀。