CN105179344A - 一种分流阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种分流阀，包括阀体、位于阀体内部的阀杆、弹簧、第一过渡块和安装在阀体的一端的端盖，其中端盖具有中空结构，第一过渡块安装于端盖的中空结构内，第一过渡块将由端盖、阀体和阀杆所围成的腔分隔为相互独立的先导控制容腔和内设有弹簧的弹簧腔，先导控制容腔接收外部控制信号，阀体上设置有进油口和出油口，阀杆上设置有负载反馈口，负载反馈口的压力进入弹簧腔。本发明的分流阀能够实现先导控制压力和负载反馈压力各自独立控制，通过先导控制压力的变化实现自动控制分流阀的补偿压差，进而保证应用该分流阀的液压系统在不同发动机转速下调速性能的一致性。

Description

一种分流阀

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种分流阀。

背景技术

现有工程机械行业中，液压系统中所采用的分流阀，主要依靠弹簧力的大小来设定主阀前后压差ΔP的大小。如图1所示，为现有技术中分流阀的控制原理图，由液压泵a1提供的液压油通过主阀口a2给负载a4供油，分流阀a3并联在主油路上。其中分流阀a3用于卸荷和保证主阀口a2前后的压差恒定的功能，该阀在负载压力为零时，主阀P口主要克服弹簧力实现主液压系统的卸荷；该阀在液压系统工作时，负载有一定压力的情况下，主阀P口的压力与负载压力和弹簧力达到某平衡状态。

应用该分流阀的液压系统中，主阀前后的压差只与弹簧力有关，一旦弹簧力设定之后，主阀前后的压差ΔP恒定不变，如果要保证系统在低速下的调速性，势必会造成在高速工况下系统的压力损失和产生热量较大；同样要保证在高速工况下系统通过的流量不会产生较大的压损和热量，必须要将主阀阀杆过流面积开大，这样保证了系统在高速状态下的调速性，但在低速工况下的调速区间较小，系统的调速性能较差，因此该分流阀弹簧力的大小很难设定一个理想的值，使系统在低速、高速工况下可控区间处于较理想的状态。

综上，现有技术中的分流阀主要存在以下缺点：

(1)能量损失大：该分流阀在液压系统中主要实现在系统待命状态下系统的卸荷功能，其中待命状态是指发动机带动液压泵正常运转，液压泵有一定的流量输出，但液压系统所有执行机构均不工作，泵出口的流量通过一定的元件进行卸荷的状态，该状态下发动机一般为最小稳定转速。在该工况下，采用该分流阀的系统仍需克服较大的弹簧力，且系统中所有的流量均从分流阀的节流口流回油箱，造成该工况下发动机输出的功率相对较大且属于无用功，造成系统能量损失较大；

(2)系统产热量高：应用该分流阀的液压系统在发动机待命工况下，系统的流量克服弹簧力通过分流阀节流口流回油箱会产生一定的热量，造成系统的热平衡温度过高，对液压元件的性能和使用寿命均产生一定的影响；

(3)可控范围小：应用该分流阀的液压系统，主阀前后的压差ΔP主要受分流阀弹簧力的影响，因弹簧的预紧力和压缩量范围较小，因此主阀前后压差ΔP变化范围小，使系统的调速区间和可控范围变窄，不利于液压设计人员对系统的匹配。

发明内容

本发明的目的是提出一种分流阀，尽力解决现有技术中应用该分流阀的液压系统的调速性能较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种分流阀，包括阀体、位于所述阀体内部的阀杆、弹簧、第一过渡块和安装在所述阀体的一端的端盖，其中所述端盖具有中空结构，所述第一过渡块安装于所述端盖的中空结构内，所述第一过渡块将由所述端盖、所述阀体和所述阀杆所围成的腔分隔为相互独立的先导控制容腔和内设有弹簧的弹簧腔，所述先导控制容腔接收外部控制信号，所述阀体上设置有进油口和出油口，所述阀杆上设置有负载反馈口，所述负载反馈口的压力进入所述弹簧腔。

进一步地，所述先导控制容腔由所述第一过渡块和所述端盖围成，所述端盖的中空结构的出口形成控制口，所述控制口接收外部控制信号，并随所述外部控制信号的变化而变化。

进一步地，所述弹簧腔由所述第一过渡块、所述端盖、所述阀体和所述阀杆共同围成，所述弹簧穿设于所述阀杆上，所述第一过渡块包括中空结构，所述阀杆端部的端头能够插入所述第一过渡块的中空结构内，所述阀杆能够相对于所述第一过渡块运动。

进一步地，所述分流阀还包括设置于所述端头内的单向阀，所述单向阀的进口与所述先导控制容腔连通，所述单向阀的出口与所述负载反馈口连通，所述先导控制容腔的压力通过所述单向阀和所述负载反馈口进行卸荷。

进一步地，所述分流阀还包括设置于所述端头内的第一阻尼，所述第一阻尼在所述阀杆的中轴方向上形成通路，并与所述单向阀的阀芯形成单向阀结构。

进一步地，所述分流阀还包括第二过渡块，所述第二过渡块安装于所述第一过渡块的中空结构内，所述第二过渡块在所述阀杆的中轴方向上形成通路。

进一步地，所述第二过渡块能够在所述第一过渡块的中空结构内滑动，并推动所述阀杆运动。

进一步地，所述分流阀还包括密封圈，所述第一过渡块与所述端盖之间通过所述密封圈密封。

进一步地，所述分流阀还包括堵头，所述堵头安装在所述阀体远离所述弹簧的末端，所述堵头、所述阀体和所述阀杆共同形成右侧容腔。

进一步地，所述分流阀还包括第二阻尼，所述第二阻尼设置在所述阀杆远离所述弹簧的一端，所述第二阻尼在所述阀杆的中轴方向上形成的通路的一端与所述右侧容腔连通，另一端通过所述阀杆上设置的开口与所述进油口连通。

基于上述技术方案，本发明提出的分流阀，与传统的分流阀相比，增加了一个先导控制容腔，该先导控制容腔与弹簧腔分离，实现分流阀中先导控制压力和负载反馈压力各自的独立控制，该弹簧腔与控制口连通，该弹簧腔的压力可以随控制口压力的变化而变化，控制口可以连接先导油路，分流阀通过先导控制压力的变化实现自动控制分流阀的补偿压差△P，即应用该分流阀的油路可以实现压差随先导控制压力的变化而变化的目的，进而使应用该分流阀的液压系统的调速性能，不仅受主阀阀杆过流面积的控制，同时还受主阀前后压差的控制，从而保证系统在不同流量下调速性能的一致性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中分流阀的控制原理图。

图2为本发明分流阀一个实施例的结构示意图。

图中：a1-液压泵，a2-主阀口，a3-分流阀，a4-负载，1-分流阀，2-阀体，3-阀杆，4-弹簧，5-弹簧腔，6-进油口，7-出油口，8-控制口，9-负载反馈口，10-单向阀，11-端盖，12-堵头，13-第一过渡块，14-密封圈，15-第一阻尼，16-第二阻尼，17-第二过渡块，18-先导控制腔，19-端头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图2所示，为本发明分流阀一个实施例的结构示意图，该分流阀1包括阀体2、位于所述阀体2内部的阀杆3、弹簧4、第一过渡块13和安装在所述阀体2的一端的端盖11，其中所述端盖11具有中空结构，所述第一过渡块13安装于所述端盖11的中空结构内，所述第一过渡块13将由所述端盖11、所述阀体2和所述阀杆3所围成的腔分隔为相互独立的先导控制容腔18和内设有弹簧4的弹簧腔5，所述先导控制容腔18接收外部控制信号，所述阀体2上设置有进油口6和出油口7，所述阀杆3上设置有负载反馈口9，所述负载反馈口9的压力进入所述弹簧腔5。

其中，所述先导控制容腔18由所述第一过渡块13和所述端盖11围成，所述端盖11的中空结构的出口形成控制口8，所述控制口8接收外部控制信号，并随所述外部控制信号的变化而变化。

另外，所述弹簧腔5由所述第一过渡块13、所述端盖11、所述阀体2和所述阀杆3共同围成，所述弹簧4穿设于所述阀杆3上，所述第一过渡块13包括中空结构，所述阀杆3端部的端头19能够插入所述第一过渡块13的中空结构内，所述阀杆3能够相对于所述第一过渡块13运动。

其中，第一过渡块主要用于承载弹簧，弹簧设置与弹簧腔内，当阀杆向左运动时，弹簧的左端可以顶靠在第一过渡块上，另外由于阀杆呈阶梯状，端头部分较细，从端头部分向右逐渐变粗，所以当阀杆向右运动时，弹簧的右端可以顶靠在阀杆上。另外，在端盖的中空结构内，第一过渡块与控制口之间还有一定的空隙，第一过渡块左端容腔和端盖形成先导控制容腔，该先导控制容腔用于储存从控制口进来的先导油，当先导控制压力达到一定程度时，在先导油的推动下，第一阻尼推动阀杆向右运动。另外，端头19并不是独立的一个部件，端头19为阀杆3的一部分。

该分流阀主要依靠控制口压力、负载反馈口压力、弹簧预紧力和进油口压力维持在相对平衡的状态。在分流阀所处的系统不工作时，负载反馈口的压力基本为零，先导控制容腔的压力可以通过负载反馈口进行卸荷，弹簧腔压力变小，阀杆在进油口压力作用下，克服弹簧预紧力向左移动，从而使进油口和出油口连通，实现整个系统的卸荷；在分流阀所处的系统处于工作状态时，分流阀依靠负载反馈口和控制口的压力推动阀杆向右移动，从而使进油口和出油口不连通，系统正常工作。

上述分流阀由于设置了先导控制容腔，该先导控制容腔与弹簧腔分离，实现分流阀中先导控制压力和负载反馈压力各自的独立控制，该弹簧腔与控制口连通，该弹簧腔的压力可以随控制口压力的变化而变化，因此分流阀两端的控制压力可以随控制口接收信号的变化而变化，因此可以将该分流阀用于各种相应液压系统中，实现控制压力的可变性。

比如，将本发明的分流阀应用于比例调速液压系统中，由于主阀前后的压差ΔP主要由弹簧力和先导控制力所决定，而本发明的分流阀中的弹簧为软弹簧，弹簧的预紧力较小，因此在比例调速液压系统发动机低速、小流量工况下，可以设置先导控制压力较小，通过改变主阀阀杆的过流面积来保证系统通过的流量，系统的调速性能好；在液压系统发动机高速、大流量的工况下，可以设置先导控制压力相对较大，以保证该工况下系统的调速性能和低速工况下一致，且可控区域大。由此可见，本发明提供的分流阀可以克服现有技术中的分流阀应用于比例调速液压系统时出现的调速性能较差的问题。

在一个实施例中，所述分流阀1还可以包括设置于所述端头19内的单向阀10，所述单向阀10的进口与所述先导控制容腔18连通，所述单向阀10的出口与所述负载反馈口9连通，所述先导控制容腔18的压力通过所述单向阀10和所述负载反馈口9进行卸荷。

该单向阀的作用，一方面，液压系统在工作时，单向阀可以防止负载反馈口的高压油倒流到先导控制容腔内，实现先导控制压力和负载反馈控制压力对各自压力的单独控制；另一方面，当液压系统不工作，负载反馈口的压力为零时，本发明中的分流阀可以实现先导控制油的卸荷，即，控制口的压力可以通过单向阀和负载反馈口进行卸荷，保证液压系统中主油路在进行卸荷时，只需克服较小的弹簧力即可。

在另一个实施例中，所述分流阀1还可以包括设置于所述端头19内的第一阻尼15，所述第一阻尼15在所述阀杆3的中轴方向上形成通路，并与所述单向阀10的阀芯形成单向阀结构。

第一阻尼的形式和安装位置有很多种，只要能够实现其作用即可。比如，第一阻尼可以设置在阀杆的端头内部，在阀杆中轴方向上形成通路，使得从控制口流出的液压油先通过第一阻尼，再进入弹簧腔，通过第一阻尼可以控制该控制口的流量。

在一个实施例中，所述分流阀1还可以包括第二过渡块17，所述第二过渡块17安装于所述第一过渡块13的中空结构内，所述第二过渡块17在所述阀杆3的中轴方向上形成通路。第二过渡块在阀杆中轴方向上形成通路，保证了流量的稳定性。

优选地，所述第二过渡块17能够在所述第一过渡块13的中空结构内滑动，并推动所述阀杆3运动。这样，在先导控制压力的作用下，先导油推动第二过渡块滑动，第二过渡块再推动第一阻尼运动，进而推动阀杆运动。

在另一个实施例中，所述分流阀1还可以包括密封圈14，所述第一过渡块13与所述端盖11之间通过所述密封圈14密封。密封圈将第一过渡块与端盖密封，保证先导控制容腔和弹簧腔实现各自的独立控制。

优选地，所述分流阀1还可以包括堵头12，所述堵头12安装在所述阀体2远离所述弹簧4的末端，所述堵头12、所述阀体2和所述阀杆3共同形成右侧容腔。该堵头设置在阀体的末端，插入阀杆形成闭路。

优选地，所述分流阀1还可以包括第二阻尼16，所述第二阻尼16设置在所述阀杆3远离所述弹簧4的一端，所述第二阻尼16在所述阀杆3的中轴方向上形成的通路的一端与所述右侧容腔连通，另一端通过所述阀杆3上设置的开口与所述进油口6连通。

第二阻尼在阀杆中轴方向上也形成了通路，同时通过与设置在阀杆上的开口连通，可以对分流阀进油口的液压油流量进行控制，满足系统流量的要求。从进油口进来的液压油通过第二阻尼形成的通路，进入右侧容腔，当右侧容腔的油压达到一定程度时，阀杆向左移动。

下面对分流阀两种状态的工作过程进行说明：

应用该分流阀的液压系统处于待命状态时，液压系统负载不工作，此时负载反馈口与油箱连通，先导控制口压力经第一阻尼和单向阀，再经分流阀的负载反馈口，实现该分流阀控制口的卸荷，分流阀弹簧腔内压力基本为零；分流阀进油口的压力经第二阻尼进入分流阀的阀体与阀杆组成的容腔内，阀杆在进油口的压力下，克服弹簧的弹簧力，实现阀杆向左运动，直至进油口与出油口导通，实现液压系统的卸荷。

应用该分流阀的液压系统处于工作状态时，液压系统的负载压力较大，负载的压力经负载反馈口进入弹簧腔，负载反馈压力、弹簧力连同先导控制力克服进油口压力，推动阀杆向右运动，直至进油口与出油口的连通关系关闭，系统达到新的平衡状态。特别的，由于负载反馈口的压力远远大于先导控制力，此时单向阀处于关闭状态，先导控制力和负载反馈口压力并不相互干扰，先导控制口的作用力通过第二过度块推动分流阀阀杆向右运动，实现自动控制主阀前后的压差△P，保证发动机在不同转速下系统调速性能的一致性。

通过对本发明分流阀的多个实施例的说明，可以看到本发明分流阀实施例至少具有以下一种或多种优点：

(1)能量损失小：应用该分流阀的液压系统在发动机处于待命状态时，分流阀的先导控制压力基本为零，弹簧腔的预紧力较小，而系统产生的压力主要由分流阀中弹簧的预紧力所决定，所以系统所需的压力相对较小，发动机仅需输出较小的功率均可满足系统的要求，系统的能量损失较小。

(2)系统产热量小：应用该分流阀的液压系统在发动机待命工况下，系统仅需较小的压力即可克服分流阀中弹簧预紧力，系统的流量通过分流阀节流口流回油箱产生的热量也较小，系统的热平衡温度会得到显著降低，可以有效的保护液压元件的性能和使用寿命。

(3)可控范围大：应用该分流阀的液压系统，主阀前后的压差ΔP不仅受分流阀弹簧力的影响，同时还受先导控制压力的影响，系统中主阀前后的压差ΔP随先导控制压力的变化而同步的变化，因此可以实现发动机在不同转速下系统的调速范围均处于较大的范围，方便液压设计人员对液压系统进行更优的性能匹配。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种分流阀(1)，其特征在于，包括阀体(2)、位于所述阀体(2)内部的阀杆(3)、弹簧(4)、第一过渡块(13)和安装在所述阀体(2)的一端的端盖(11)，其中所述端盖(11)具有中空结构，所述第一过渡块(13)安装于所述端盖(11)的中空结构内，所述第一过渡块(13)将由所述端盖(11)、所述阀体(2)和所述阀杆(3)所围成的腔分隔为相互独立的先导控制容腔(18)和内设有弹簧(4)的弹簧腔(5)，所述先导控制容腔(18)接收外部控制信号，所述阀体(2)上设置有进油口(6)和出油口(7)，所述阀杆(3)上设置有负载反馈口(9)，所述负载反馈口(9)的压力进入所述弹簧腔(5)。

2.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述先导控制容腔(18)由所述第一过渡块(13)和所述端盖(11)围成，所述端盖(11)的中空结构的出口形成控制口(8)，所述控制口(8)接收外部控制信号，并随所述外部控制信号的变化而变化。

3.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述弹簧腔(5)由所述第一过渡块(13)、所述端盖(11)、所述阀体(2)和所述阀杆(3)共同围成，所述弹簧(4)穿设于所述阀杆(3)上，所述第一过渡块(13)包括中空结构，所述阀杆(3)端部的端头(19)能够插入所述第一过渡块(13)的中空结构内，所述阀杆(3)能够相对于所述第一过渡块(13)运动。

4.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括设置于所述端头(19)内的单向阀(10)，所述单向阀(10)的进口与所述先导控制容腔(18)连通，所述单向阀(10)的出口与所述负载反馈口(9)连通，所述先导控制容腔(18)的压力通过所述单向阀(10)和所述负载反馈口(9)进行卸荷。

5.根据权利要求4所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括设置于所述端头(19)内的第一阻尼(15)，所述第一阻尼(15)在所述阀杆(3)的中轴方向上形成通路，并与所述单向阀(10)的阀芯形成单向阀结构。

6.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括第二过渡块(17)，所述第二过渡块(17)安装于所述第一过渡块(13)的中空结构内，所述第二过渡块(17)在所述阀杆(3)的中轴方向上形成通路。

7.根据权利要求6所述的分流阀(1)，其特征在于，所述第二过渡块(17)能够在所述第一过渡块(13)的中空结构内滑动，并推动所述阀杆(3)运动。

8.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括密封圈(14)，所述第一过渡块(13)与所述端盖(11)之间通过所述密封圈(14)密封。

9.根据权利要求1所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括堵头(12)，所述堵头(12)安装在所述阀体(2)远离所述弹簧(4)的末端，所述堵头(12)、所述阀体(2)和所述阀杆(3)共同形成右侧容腔。

10.根据权利要求9所述的分流阀(1)，其特征在于，所述分流阀(1)还包括第二阻尼(16)，所述第二阻尼(16)设置在所述阀杆(3)远离所述弹簧(4)的一端，所述第二阻尼(16)在所述阀杆(3)的中轴方向上形成的通路的一端与所述右侧容腔连通，另一端通过所述阀杆(3)上设置的开口与所述进油口(6)连通。