CN105443486A - 一种直动式比例节流阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直动式比例节流阀,由阀体(1b)、阀芯(2b)、阀套(3b)和弹簧(4b)组成,其特征在于:所述的阀芯(2b)上设置有锥面C和油槽G,锥面C的最大外径为D,锥面C小端侧的阀芯外圆直径为d,且D>d;阀体(1b)上设置有油口A和油口B,阀芯(2b)与阀体(1b)装配后形成过渡容腔V;阀芯(2b)的一端作用有弹簧力,另一端施加控制力Fc;阀套(3b)在有弹簧(4b)的一侧。本发明针对小型/重载机器人等特殊用途的微型液压系统,大幅减小比例节流阀在关闭状态下的内泄量;阀芯阀孔因正常磨损而配合间隙微量增加时,内泄量不会发生明显的变化,从而提高其可靠性和使用寿命;阀口可实现零遮盖,无控制死区,提高了响应速度。

Description

一种直动式比例节流阀
技术领域
本发明属于液压领域,具体地涉及一种直动式比例节流阀,主要适用于微型、小型液压系统。
背景技术
传统的小流量直动式比例节流阀,其典型结构的示意图见图1,阀体A1a的阀孔内安装有滑阀阀芯A2a,阀芯右端安装有弹簧A3a。在阀体上设置有油腔A和B,在阀芯上设置有油槽G。初始状态下A腔与B腔不接通,当给阀芯的左端施加控制力Fc(可调节的电磁力或液压力),克服右端弹簧A3a的预压力后,阀芯向右移动,A腔与B腔经油槽G逐渐接通。通过调节控制力Fc,可以调节A腔与B腔之间的通流面积,从而起到比例节流的功能。
现有技术缺陷:
1)内泄量偏大,且阀芯阀孔的微量磨损易导致内泄量迅速上升。
现有技术的比例节流阀,在处于关闭状态时,A腔与B腔之间的密封,依靠阀芯外圆与阀孔之间的小间隙配合来密封,为减小死区,如图1所示,油槽G的顶部与B腔之间的密封环带X很短,这直接导致A、B腔之间的密封效果变差,内泄量偏大。进一步地,当工作时间较长,滑阀与阀孔因磨损而间隙微量增大,内泄量将迅速上升,直至功能失效。
在常规应用领域,因系统流量大,A、B腔的少量内泄对系统整体性能影响较小。
但当该结构应用于小流量液压系统,且要求关闭状态下A腔或B腔需要严格封严的场合时,A、B腔的少量内泄,也会对系统性能会产生很大的不利影响。
如图2所示的微型液压系统(本申请人同时另案申请的《一种油缸换向及容积调速液压系统》),当油缸直径较小,又要求油缸在外负载F作用下,在停止供油的状态能较长时间保持位置,则比例节流阀(7)不能使用常规结构的比例节流阀,否则该节流阀在关闭状态下的少量内泄会导致油缸的明显下滑。
2)响应速度慢
现有技术的比例节流阀,为保证关闭状态下A、B腔之间的有效隔断,阀口须设计为正遮盖(遮盖量为油槽G的顶点至B腔的距离X),且遮盖量X不能设计得过小,否则密封效果更差。这就直接导致控制死区的增加,响应时间延长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直动式比例节流阀,该节流阀尤其适用小型/重载机器人等特殊用途的微型液压系统,大幅减小比例节流阀在关闭状态下的内泄量;进一步地,阀芯阀孔因正常磨损而配合间隙略有增加时,内泄量不会发生明显的变化,从而提高其可靠性和使用寿命;阀口可实现零遮盖,因而提高了响应速度。
本发明的目的及解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的:一种直动式比例节流阀,由阀体1b、阀芯2b、阀套3b和弹簧4b组成,所述的阀芯2b上设置有锥面C和油槽G,锥面C的最大外径为D,锥面C小端侧的阀芯外圆直径为d,且D>d;阀体1b上设置有油口A和油口B,阀芯2b与阀体1b装配后形成过渡容腔V;阀芯2b的一端作用有弹簧力,另一端施加控制力Fc;阀套3b在有弹簧4b的一侧。
上述的一种直动式比例节流阀,所述阀套3b在有弹簧4b的另一侧。
上述的一种直动式比例节流阀,取消所述阀套3b,所述阀芯2b左端直径为d,右端直径为D1,且D1≥D>d。
本发明工作原理:
在初始状态下,阀芯在弹簧4b预压力的作用下,锥面C贴紧阀体孔的孔口形成锥密封,A腔与B腔被可靠的隔断。
当阀芯左端施加控制力Fc(可调节的电磁力或液压力),Fc克服另一端的弹簧预压力后,阀芯向右移动,阀芯上的锥面C与阀体孔孔口脱开,同时油槽G逐渐与过渡容腔V接通,A、B腔的油液经油槽G和过渡容腔V接通,通过调节控制力Fc,可调节油槽G与过渡容腔V的沟通面积,达到比例节流的目的。
由于A、B腔之间的隔断依靠的是锥面密封,而与油槽G和过渡容腔V之间的密封环带长度X无关。因此,油槽G与过渡容腔V之间可以设计成零遮盖或负遮盖(即密封环带长度X等于零或小于零,此时A腔与B腔之间实际上等效为零遮盖),从而提高其响应速度。
所述的方案中,A腔与B腔通过锥密封实现了可靠的隔断。A腔与阀芯左端的控制腔之间、B腔与右端弹簧腔之间虽然也是依靠阀芯与阀孔的小间隙配合来密封,但密封长度可以设计得足够长,故A腔和B腔的内泄量可以做到极小。
如果必要,还可以在阀芯与阀体(阀套)之间的设置密封件,使A腔、B腔几乎为零内泄(设置密封件后阀芯滑动摩擦力增加,需要适当增大弹簧力和控制力,以减小滞环)。
在前述的所有方案中,节流阀为常闭式,其初始位为关闭状态,逐渐增大控制力Fc,节流阀开口逐渐增大。
然而,通过对调弹簧和控制力的作用方向,则节流阀变为常开式,其初始位为打开状态。逐渐增大控制力Fc,节流阀的开口逐渐减小,直至完全关闭。
本发明专利与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知,本发明专利具有以下特点:当阀芯处于关闭状态时,A腔和B腔依靠锥密封隔断,几乎不产生泄漏;阀芯阀孔的正常微量磨损不会破坏锥密封效果,故可靠性更好,使用寿命更长;节流阀可实现零遮盖,显著提高响应速度。
上述优点尤其适用于要求较高的微型液压系统。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图,
图2是本发明用于的一种油缸换向及容积调速液压系统示意图,
图3是本发明的结构示意图,
图4是本发明的另一实施例,
图5是本发明的又一实施例。
图中标记:
1a、阀体A,2a、阀芯A,3a、弹簧A。
1b、阀体,2b、阀芯,3b、阀套,4b、弹簧。
1、油箱,2、原动机,3、双向旋转液压泵,4、单向阀A,5、单向阀B,6、单向阀,7、液控比例节流阀,8、双作用油缸。
具体实施方式
以下结合附图和较佳实施例,对依据本发明专利提出的一种直动式比例节流阀具体实施方式、特征及其功效,详细说明如后。
参见图3,一种直动式比例节流阀,由阀体1b、阀芯2b、阀套3b和弹簧4b组成,所述的阀芯2b上设置有锥面C和油槽G,锥面C的最大外径为D,锥面C小端侧的阀芯外圆直径为d,且D>d;阀体1b上设置有油口A和油口B,阀芯2b与阀体1b装配后形成过渡容腔V;阀芯2b的一端作用有弹簧力,另一端施加控制力Fc;阀套3b在有弹簧4b的一侧。如图3。阀套3b的设置,是为解决阀芯的装配问题(因D>d,阀芯无法整体穿过阀体孔和阀套孔安装)。
上述的一种直动式比例节流阀,所述阀套3b在有弹簧4b的另一侧。如图4所示。阀套3b的设置,是为解决阀芯的装配问题(因D>d,阀芯无法整体穿过阀体孔和阀套孔安装)——为解决此问题,阀套3b也可以设置在另一侧而不影响产品性能。
上述的一种直动式比例节流阀,取消所述阀套3b,所述阀芯2b左端直径为d,右端直径为D1,且D1≥D>d。如图5。按此设计后,B口压力会对阀芯产生轴向力,轴向力大小等于B口压力与该压力对阀芯有效作用面积【(D12-d2)π/4】的乘积。如果使用中B口压力始终较低(如常通油箱),或者弹簧力和对应的控制力较大时,则B口压力对阀芯产生的轴向力,对节流阀的控制曲线影响较小。这种设计也可胜任多种应用场合。
在前述的所有方案中,节流阀为常闭式,其初始位为关闭状态,逐渐增大控制力Fc,节流阀开口逐渐增大。
然而,通过对调弹簧和控制力的作用方向,则节流阀变为常开式,其初始位为打开状态。逐渐增大控制力Fc,节流阀的开口逐渐减小,直至完全关闭。
以上所述,仅是本发明专利的较佳实施例而已,并非对本发明专利作任何形式上的限制,任何未脱离本发明专利技术方案内容,依据本发明专利的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明专利技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种直动式比例节流阀,由阀体(1b)、阀芯(2b)、阀套(3b)和弹簧(4b)组成,其特征在于:所述的阀芯(2b)上设置有锥面C和油槽G,锥面C的最大外径为D,锥面C小端侧的阀芯外圆直径为d,且D>d;阀体(1b)上设置有油口A和油口B,阀芯(2b)与阀体(1b)装配后形成过渡容腔V;阀芯(2b)的一端作用有弹簧力,另一端施加控制力Fc;阀套(3b)在有弹簧(4b)的一侧。
2.如权利要求1所述的一种直动式比例节流阀,其特征在于:所述阀套(3b)在有弹簧(4b)的另一侧。
3.如权利要求1所述的一种直动式比例节流阀,其特征在于:取消所述阀套(3b),所述阀芯(2b)左端直径为d,右端直径为D1,且D1≥D>d。
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