CN106089833B - 一种比例溢流节流阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种比例溢流节流阀，通过压差反馈阀套和主阀芯相互配合的结构，实现了溢流模式和节流模式间的互相转换。当主进油口油压大于主出油口时，阀体工作于溢流模式；当主进油口油压小于主出油口时，阀体工作于节流模式。通过压差反馈阀套所受的工作压差变化来实现溢流模式和节流模式的自动切换。本发明克服了现有技术的不足，提供了一种比例溢流节流阀，通过调控压差可使阀体在溢流阀与节流阀结构间互相切换，使阀体的使用更为灵活实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种压力控制元件，特别涉及一种比例溢流节流阀。
背景技术
溢流阀是液压系统中常用的压力控制元件，可作为调定系统工作压力的定压溢流阀或对系统起安全保护作用的安全阀。现有市售的国内外比例溢流阀和普通溢流阀产品，采用的结构方案一直是早在1936年美国学者Harry.Vickers设计的先导式溢流阀，后期有很多专家学者对溢流阀进行研究，但溢流阀的主级结构方案基本没有变化。
节流阀是依靠改变阀口通流面积的大小来改变液阻，控制通过阀的流量，达到调节执行元件(液压缸或液压马达)运动速度的目的。现有技术中，溢流阀和节流阀在液压系统中为二个分别独立的压力控制元件，各自起溢流调压功能和节流调速功能，还没有一种可以将溢流和节流功能集成到一个阀上的结构。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了一种比例溢流节流阀，通过调控压差可使阀体在溢流阀与节流阀结构间互相切换，使阀体的使用更为灵活实用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种比例溢流节流阀，包括主阀体、主阀芯、先导阀、先导阀芯、压差反馈阀套、第一弹性构件和第二弹性构件，所述阀体具有主阀腔和先导阀腔；
所述主阀体内具有主阀腔、主进油口和主出油口，所述压差反馈阀套套装于所述主阀腔，并将该主阀腔分隔为互不连通的第一容腔和第二容腔；所述先导阀体具有先导阀腔、先导进油口和先导出油口；所述压差反馈阀套可活动地套装于所述主阀腔，并将主阀腔分隔为互相不连通的第一容腔和第二容腔，所述主阀芯可活动地套装于所述第二容腔；所述主阀芯内部设有空腔，该主阀芯的上部具有连通主阀芯内外侧的节流口，该主阀芯的底部设有上下贯通的过油孔；
所述压差反馈阀套通过所述第一弹性构件与所述第一容腔的内壁弹性相抵，该压差反馈阀套弹性封堵所述节流口；所述主阀芯通过所述第二弹性构件与所述压差反馈阀套弹性相抵，该主阀芯弹性封堵所述主进油口；
所述先导阀体具有先导阀腔、先导进油口和先导出油口，所述先导阀腔与所述第一容腔间设有压力反馈通孔；所述先导阀芯可活动的套接于所述先导阀腔，所述先导阀芯通过改变位置，可改变所述先导阀腔的通流面积。
作为一种优选，所述先导阀腔装接有比例电磁铁构件，该比例电磁铁构件通过一推杆作用与所述先导阀芯，并通过改变输出力而改变先导阀腔内的油压。
作为一种优选，所述主阀腔装接有位移检测控件，所述位移检测控件与所述压差反馈阀套装接在一起，并测量该压差反馈阀套的位置。
作为一种优选，所述压力反馈通孔设有第一阻尼件。
作为一种优选，所述压力反馈通孔设有内螺纹，且所述先导阀体设有与所述压力反馈通孔位置对应的安装螺纹孔。
作为一种优选，所述先导进油口设有第二阻尼件。
作为一种优选，所述压差反馈阀套包括圆形顶壁和回转形周壁，当所述压差反馈阀套的圆形顶壁与所述主阀芯相抵时，所述回转形周壁封堵所述主阀芯的节流口；所述主阀芯与所述压差反馈阀套的间距增大时，所述节流口的通流面积增大。
作为一种优选，所述先导阀芯的前端为锥形，先导阀腔具有圆形节流口，当所述先导阀芯的锥形前端可活动地配合于该圆形节流口，并随着先导阀芯位置的移动，而改变该圆形节流口的通流面积。
所述节流口形状可以是直角凸肩式、针阀式、偏心式、轴向缝隙式、周向缝隙式、矩形、梯形、三角形或U形。
所述先导阀可以是滑阀式先导级、锥阀式先导级或喷嘴挡板式先导级。
作为一种优选，所述第一弹性构件和第二弹性构件均为弹性弹簧。
总体而言，通过本发明所构思的技术方案具有以下有益效果：
(1)本发明可以实现溢流和节流功能一体化，正向流动实现溢流阀功能，反向流动实现节流阀功能，使溢流阀和节流阀的功能进行组合，改变了一直延续使用的溢流阀和节流阀结构，将溢流和节流功能一体化，主级采用了主阀芯-压差反馈阀套-主阀套的单阀芯双阀套的结构方案。通过压差反馈阀套所受的工作压差(主进油口和主出油口间的压差)变化来实现溢流模式和节流模式的自动切换。
当进出油口压差在一定阈值时，主进油口压力大于主出油口，此时主阀芯打开，节流口关闭，压差反馈阀套紧压在主阀芯上，本发明工作在溢流模式下；当进出油口的压差超过一定的阈值时，主进油口压力小于主出油口，本发明工作在节流模式下，此时主阀芯关闭，压差反馈阀套相对于主阀芯向上移动，油液反向流动，节流阀口打开，工作在节流模式。通过压差自动切换工作模式比手动、电气、机械等控制方式更加智能。
(2)本发明可实现比例调节溢流模式和节流模式的切换阈值，通过比例电磁铁构件，可控制所述先导阀腔内的油压，先导阀腔的油压通过油压反馈通道传输至所述第一容腔，即第一容腔与第二容腔间的油压差发生的改变，则所述压差反馈阀套受到的压力发生改变，溢流模式和节流模式间的切换阈值发生改变。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种比例溢流节流阀不局限于实施例。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的压差反馈阀套的结构示意图；
图3是本发明的主阀芯的结构示意图；
图4是本发明的主阀体的结构示意图；
图5是本发明的主阀的动作示意图一；
图6是本发明的主阀的动作示意图二；
图7是本发明的先导阀的动作示意图一；
图8是本发明的先导阀的动作示意图二。
其中：1-主阀体，11-第一容腔，12第二容腔，13-主进油口,14-主出油口；
2-先导阀体，21-先导进油口，22-先导出油口，23-压力反馈通孔，24-安装螺纹孔，25-第一阻尼器，26-第二阻尼器，27-先导阀套，271-先导阀套进油口，272-先导阀套出油口；
3-主阀芯，31-过油孔，32-节流口；
4-先导阀芯，41-锥形端部；
5-压差反馈阀套；
6-第一弹性构件；
7-第二弹性构件；
8-位移传感器；
9-比例电磁铁构件。
具体实施方式
实施例：
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例图仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参见图1至图4所示，本发明的一种比例溢流节流阀，包括主阀体、主阀芯3、先导阀、先导阀芯4、压差反馈阀套5、第一弹性构件6和第二弹性构件7，所述阀体具有主阀腔和先导阀腔。
所述主阀体内具有主阀腔、主进油口13和主出油口14，所述压差反馈阀套5套装于所述主阀腔，并将该主阀腔分隔为互不连通的第一容腔11和第二容腔12；所述先导阀体2具有先导阀腔、先导进油口21和先导出油口22；所述压差反馈阀套5可活动地套装于所述主阀腔，并将主阀腔分隔为互相不连通的第一容腔11和第二容腔12，所述主阀芯3可活动地套装于所述第二容腔12；所述主阀芯3内部设有空腔，该主阀芯3的上部具有连通主阀芯3内外侧的节流口32，该主阀芯3的底部设有上下贯通的过油孔31；所述压差反馈阀套5通过所述第一弹性构件6与所述第一容腔11的内壁弹性相抵，该压差反馈阀套5弹性封堵所述节流口32；所述主阀芯3通过所述第二弹性构件7与所述压差反馈阀套5弹性相抵，该主阀芯3弹性封堵所述主进油口13。
所述先导阀体2具有先导阀腔、先导进油口21和先导出油口22，所述先导阀腔与所述第一容腔11间设有压力反馈通孔23；所述先导阀芯4可活动的套接于所述先导阀腔，所述先导阀芯4通过改变位置，可改变所述先导阀腔的通流面积，进而改变先导阀腔内的油压。
所述先导阀腔装接有比例电磁铁9构件，该比例电磁铁构件9通过一推杆作用于所述先导阀芯4，并通过改变输出力而改变先导阀腔内的油压。
所述主阀腔装接有位移检测控件，所述位移检测控件与所述压差反馈阀套5装接在一起，并测量该压差反馈阀套5的位置。
所述压力反馈通孔23设有第一阻尼件。
所述先导进油口21设有第二阻尼件。
所述压力反馈通孔23设有内螺纹，且所述先导阀体2设有与所述压力反馈通孔23位置对应的安装螺纹孔24。
所述压差反馈阀套5包括圆形顶壁和回转形周壁，当所述压差反馈阀套5的圆形顶壁与所述主阀芯3相抵时，所述回转形周壁封堵所述主阀芯3的节流口32；所述主阀芯3与所述压差反馈阀套5的间距增大时，所述节流口32的通流面积增大。
所述先导阀芯4的前端为锥形，与所述先导阀套进油口271形成锥面配合，并随着先导阀芯4位置的移动，而改变油液的通流面积。
所述节流口32形状可以是直角凸肩式、针阀式、偏心式、轴向缝隙式、周向缝隙式、矩形、梯形、三角形或U形。
所述先导阀可以是滑阀式先导级、锥阀式先导级或喷嘴挡板式先导级。
所述第一弹性构件6和第二弹性构件7均为弹性弹簧。
以下结合附图5至8说明本发明的工作原理：
液压油沿先导进油口21进入先导阀腔后，克服比例电磁铁9的推力，打开先导阀芯4，由先导出油口22流出，并流回油箱。所述先导阀体2内套装有先导阀套27，先导阀套27具有贯穿的柱形腔体，该柱形腔体的底侧构成先导阀套27进油口271，该柱形腔体的右侧开设有贯通的先导阀套出油口272。所述先导阀体2的锥形端部与所述先导阀套进油口271活动配合，并通过比例电磁铁9进行调节位置。当先导阀芯4向上移动时，油液流动并在第二阻尼器26上产生压降，导致先导阀腔内的油压下降。先导阀腔内的油压通过压力反馈通道传导至主阀腔体内的第一容腔11，压力反馈通道设置有第一阻尼器25，其作为动态阻尼，可增加主阀芯3和压差反馈阀套5位置瞬态变化时阀的稳定性，减少冲击。
所述主阀体的主进油口13与系统油路相连接，所述主出油口14与回油箱或一定的压力单元相连接。所述主阀芯3所受到的压力为，主进油口13与主出油口14间的压差所产生的压力与弹簧力。所述压差反馈阀套5所受到的压力为，第一容腔11与主进油口13间的压差所产生的压力与弹簧力。
压差反馈阀套5受力分析，假设受力方向向上为正，则压差反馈阀套5受到的合力为：
F反馈阀套＝p1A1+p2A2+Fs1-p3(A1+A2)-Fs2
其中，p1为主进油口的油压，p2为主出油口的油压，p3为第一容腔11的油压；A1为所述压差反馈阀套5与主阀芯3内腔相对部分的面积，A2为所述压差反馈阀套5与主阀芯3外侧相对部分的面积，A1+A2即为压差反馈阀套5的上表面面积；Fs1为第一弹性构件对压差反馈阀套5的弹性力，Fs2为第二弹性构件对压差反馈阀套5的弹性力。
则压差反馈阀套5处于平衡位置时，满足F反馈阀套＝0，且由于p3+pc＝p1(pC为p1与p3之间的差值常数，由第二阻尼器26所决定)，故平衡位置的受力表达式可简化为：
等式右边为一个常量。
1)当主进油口13压力p1与主出油口14压力p2的压差满足：
时，在一定阈值里，压差反馈阀套5受力向下，节流口32保持关闭，工作在溢流模式。比例电磁铁9可调控主进油口的油压p1，进而改变溢流压力。
2)当主进油口13压力p1与主出油口14压力p2的压差满足：
时，在一定阈值里，压差反馈阀套5向上移动，打开节流口32，工作在节流模式。比例电磁铁9可调控主进油口的油压p1，进而控制压差反馈阀套5位置，调节节流口32开度大小。
以下，将本发明的工作过程分为节流模式和溢流模式进行说明。
溢流模式：
比例电磁铁9产生一定的推力作用在先导阀芯4一端；当压力油作用在先导阀芯4另一端的液压力小于比例电磁铁9的推力时，先导阀芯4不能打开；第一阻尼器25和第二阻尼器26没有油液通过；压差反馈阀套5与所述主阀芯3相互扣合在一起，节流口32关闭；因主进油口13与主出油口14间的压差不足，溢流口也关闭(主出油口14未出油)。
随着油压升高，当主出油口14与主进油口13的压差达到一定阈值时，压力油克服比例电磁铁9的推力，先导阀芯4打开，压力油通过先导阀芯4和先导阀套27之间的容腔进入先导回油口22；先导油液经过第二阻尼器26产生压降，造成先导容腔压力降低；压差反馈阀套5上腔与先导容腔通过第一阻尼器25相通，故压差反馈阀套5上腔压力也降低。此况下，压差反馈阀套5在其上下腔压差和弹簧力作用下，与所述主阀芯3相互扣合在一起，节流口32仍然关闭。压差反馈阀套5、第二弹性构件7和主阀芯3整体上移，溢流口打开,实现溢流(油液从主出油口14流出).通过调节比例电磁铁9的电磁力，调控先导容腔压力，可改变主进油口13压力，进而实现液压系统回路中的压力比例调节。
节流模式：
当主出油口14与主进油口13的压差在一定阈值时，本发明工作在节流模式。此时，先导油液克服比例电磁铁9推力，使先导阀芯4打开，先导油液流经第二阻尼器26产生压降，先导容腔压力降低，进而改变反馈阀套5上腔压力；主阀芯3在液压力和弹簧力作用下处于下端关闭溢流口；压差反馈阀套5在主进油口13、主出油口14压差及第一弹性构件6、第二弹性构件7共同作用下脱离主阀芯3向上移动打开节流口32，液体从主出油口14通过节流口32进入主阀芯3内腔，然后经过油孔31从主进油口13流到主油路内实现节流调速等功能。通过调节比例电磁铁9的电磁力，调控先导容腔压力，控制节流口32开度,实现比例节流功能。由位移传感器8检测压差反馈阀套5位移量并反馈至比例放大器的输入端，从而保证阀稳态精度，工作在节流模式。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种比例溢流节流阀，本行业的技术人员应了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都在要求保护的本发明范围内。
Claims (9)
1.一种比例溢流节流阀，其特征在于：包括主阀体、主阀芯、先导阀、先导阀芯、压差反馈阀套、第一弹性构件和第二弹性构件；
所述主阀体内具有主阀腔、主进油口和主出油口，所述压差反馈阀套套装于所述主阀腔，并将该主阀腔分隔为互不连通的第一容腔和第二容腔；所述先导阀体具有先导阀腔、先导进油口和先导出油口；
所述压差反馈阀套可活动地套装于所述主阀腔，并将主阀腔分隔为互相不连通的第一容腔和第二容腔，所述主阀芯可活动地套装于所述第二容腔；所述主阀芯内部设有空腔，该主阀芯的上部具有连通主阀芯内外侧的节流口，该主阀芯的底部设有上下贯通的过油孔；所述压差反馈阀套通过所述第一弹性构件与所述第一容腔的内壁弹性相抵，该压差反馈阀套弹性封堵所述节流口；所述主阀芯通过所述第二弹性构件与所述压差反馈阀套弹性相抵，该主阀芯弹性封堵所述主进油口；
所述先导阀体具有先导阀腔、先导进油口和先导出油口，所述先导阀腔与所述第一容腔间设有压力反馈通孔；所述先导阀芯可活动的套接于所述先导阀腔。
2.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述先导阀腔装接有比例电磁铁构件，该比例电磁铁构件通过一推杆作用于所述先导阀芯，并通过改变输出力而改变先导阀腔内的油压。
3.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述主阀腔装接有位移检测控件，所述位移检测控件与所述压差反馈阀套装接在一起，并测量该压差反馈阀套的位置。
4.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述压力反馈通孔设有第一阻尼件。
5.根据权利要求3所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述压力反馈通孔设有内螺纹，且所述先导阀体设有与所述压力反馈通孔位置对应的安装螺纹孔。
6.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述先导进油口设有第二阻尼件。
7.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述压差反馈阀套包括圆形顶壁和回转形周壁，当所述压差反馈阀套的圆形顶壁与所述主阀芯相抵时，所述回转形周壁封堵所述主阀芯的节流口；所述主阀芯与所述压差反馈阀套的间距增大时，所述节流口的通流面积增大。
8.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述先导阀芯的前端为锥形，先导阀腔具有圆形节流口，当所述先导阀芯的锥形前端可活动地配合于该圆形节流口，并随着先导阀芯位置的移动，而改变该圆形节流口的通流面积。
9.根据权利要求1所述的一种比例溢流节流阀，其特征在于：所述第一弹性构件和第二弹性构件均为弹性弹簧。
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