CN105443486B - 一种直动式比例节流阀 - Google Patents

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。