CN106122142A - 集成式液控单向阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成式液控单向阀，以解决现有技术中的单向阀不能满足结构紧凑型的液压传动系统的使用需求的问题。为实现上述目的，本发明的集成式液控单向阀以一个活塞的不同方向运动而实现对两个单向阀阀芯（即两个油道）的分别控制的形式相较于以两个活塞分别控制两路油道的形式有效地减小了集成液控单向阀的空间体积，使得集成式液控单向阀的具体结构更为紧凑，可满足一些集成度高、结构紧凑的液压传动系统的使用需求。在使用过程中，液压油推动活塞上移即可打开第一单向阀阀芯而打开第一油道，液压油推动活塞下移即可打开第二单向阀阀芯而打开第二油道。

Description

集成式液控单向阀

技术领域

本发明涉及集成式液控单向阀。

背景技术

在一些液压传动系统中，由于有杆腔和无杆腔的有效作用面积不同，所以需要通过油箱对液压缸的有杆腔进行补油、对液压缸的无杆腔进行排油，如中国专利200710018110.0公开了一种开关磁阻电动机直接伺服驱动新型泵控式液压传动系统，包括液压缸、出油口通过管道连接在液压缸两端的柱塞泵及供柱塞泵吸排油的油箱，液压缸的有杆腔通过由管道组成的补油回路与油箱相连，液压缸的无杆腔通过由管道组成的回油回路与油箱相连。补油回路上串接有控制补油回路通断的补油单向阀，补油单向阀的设置形式使得补油回路中油压大于油箱中油压时补油单向阀关闭而封堵补油回路、在油箱压力大于补油回路中油压时补油单向阀打开以连通油箱及有杆腔。回油回路中串接有回油单向阀，回油单向阀为液控单向阀，且回油单向阀的第一控制油道与补油回路连通，回油单向阀的设置形式使得回油回路中油压大于油箱中油压时回油单向阀关闭而封堵回油回路、在补油回路中油压或油箱中油压大于回油回路中油压时回油单向阀打开而连通油箱与液压缸的无杆腔。

当液压泵正转将液压缸有杆腔中的低压油抽入液压缸的无杆腔中时，补油回路为低压油道、回油回路为高压油道，由于有杆腔与无杆腔的容积不同，故无杆腔所需的高压油大于有杆腔所排出的低压油，补油回路中形成负压，在差力差的作用下补油单向阀打开而使得油箱中低压油能补入补油回路中。当液压泵反转时，与充满高压油的补油回路连通的第一控制油道中油压大于充满低压油的回油回路的油压，在压差的作用下回油单向阀打开而将由无杆腔排出的超出有杆腔需求的低压油排回油箱。

现有的液控单向阀的结构如中国专利CN204060737U所公开的一种液控单向阀的具体结构类似，包括阀体，阀体中开设有油路通道，油路通道中串设有内部设有弹簧的阀芯，阀芯将油路通道分隔成与油液进口相通的第一油段及与油液出口相通的第二油段，阀芯具有切断封堵油路通道的两段的封堵位及由封堵位移开以使油路通道的两段连通的让开位，阀芯的用于被相应压力油顶推的顶推面面向油液进口设置、阀芯中弹簧顶装于阀芯及背离所述油液进口一侧的阀体的内壁之间，故阀芯只能在第一油段中压力大于第二油段中压力时打开。为保证油液能受控制地由第二油段倒流入第一油段，阀体中还设有与阀芯的顶推面相连通的控制油道，当控制油道中油压大于第二油段中油压时，阀芯被控制油道中压力油顶推而处于让开位，此时第二油段中压力油即可倒流入第一油段。

在上述液压传动系统中，补油回路中使用的单向阀不具有反向打开的功能，故其只能被油箱中的压力油所顶开以实现油箱向有杆腔的补油，所以上述液压传动系统中对油箱中的压力要求较高。若为降低对油箱的压力要求而将补油回路中的单向阀更换为现有技术中的液控单向阀，由于两个液控单向阀的控制油道单独设置，这又会造成由两个液控单向阀组成的单向阀组的集成度低、体积大，尤其是难以满足一些对集成度及结构紧凑程度要求比较严格的场合的应用需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成度高、占用空间小的集成式液控单向阀以解决现有技术中的单向阀不能满足结构紧凑型的液压传动系统的使用需求的问题。

为实现上述目的，本发明集成式液控单向阀的技术方案是：

集成式液控单向阀，包括阀体，阀体上开设有第一油道及第二油道，第一油道中串设有第一单向阀阀芯，第二油道中串设有第二单向阀阀芯，阀体上还设有活塞腔，活塞腔中沿上下方向导向移动且密封配合地装配有活塞，活塞的上下两端分别设有第一传力部和第二传力部，阀体内设置有用于向活塞上侧的活塞腔中通入控制油以使活塞下移而使第二传力部带动第二单向阀阀芯打开第二油道的第二控制油道；阀体内还设有用于向活塞下侧的活塞腔中通入控制油以使活塞上移而使第一传力部带动第一单向阀阀芯打开第一油道的第一控制油道。

第一单向阀阀芯与第二单向阀阀芯沿上下方向间隔设置，活塞腔设置于第一单向阀阀芯与第二单向阀阀芯之间，所述第一传力部用于顶推第一单向阀阀芯以打开第一油道；所述第二传力部用于顶推第二单向阀阀芯以打开第二油道。

阀体上还设有用于存储液压油的储油腔。

第一油道中串设的第一单向阀阀芯将第一油道分隔为与储油腔相连的第一油段和用于与泵的相应柱塞腔相连的第二油段，第二油道中串设的第二单向阀阀芯将第二油道分隔为与储油腔相连的第三油段和用于与泵的相应柱塞腔相连的第四油段，第一控制油道通过节流口与第四油段连通，第二控制油道通过节流口与第二油段连通。

阀体上还设有用于与液压缸的有杆腔相通的有杆腔油道和用于与液压缸的无杆腔相通的无杆腔油道，有杆腔油道与第一油道组成了三通口的结构，第一单向阀阀芯设置于三通口的连通处，第一单向阀阀芯上开设有用于连通有杆腔油道与第二油段的第一单向阀阀芯通道；无杆腔油道与第二油道组成了三通口的结构，第二单向阀阀芯设置于三通口的连通处，第二单向阀阀芯上开设有用于连通无杆腔油道和第四油段的第二单向阀阀芯通道。

本发明的有益效果是：本发明的集成式液控单向阀在使用过程中，液压油推动活塞上移即可打开第一单向阀阀芯而打开第一油道，液压油推动活塞下移即可打开第二单向阀阀芯而打开第二油道。以一个活塞的不同方向运动而实现对两个单向阀阀芯（即两个油道）的分别控制的形式相较于以两个活塞分别控制两路油道的形式有效地减小了集成液控单向阀的空间体积，使得集成式液控单向阀的具体结构更为紧凑，可满足一些集成度高、结构紧凑的液压传动系统的使用需求。

附图说明

图1为使用本发明的集成式液控单向阀的一个实施例的便携式液压操动机构的结构示意图；

图2为图1的原理图；

图3为图1中M向的剖视图。

1为液压缸，11为缸体，12为活塞杆，13为有杆腔，14为无杆腔，15为液压缸有杆腔油道，16为液压缸无杆腔油道；2为电动机；3为联轴器；4为液压泵，41为斜盘，42为第一柱塞，43为第二柱塞，44为推杆，45为调节器，46为配油盘；5为集成式液控单向阀，51为阀体，52为活塞，53为第二油段，54为第四油段，55为第一单向阀阀芯，56为第二单向阀阀芯，57为第一油段，58为第三油段，59为第二控制油道，50为第一控制油道，511为活塞腔；6为油箱，61为第一出油口，62为第二出油口；7为控制器，71为角速度传感器，72、73为压力传感器，74为流量传感器，75为位置传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的集成式液控单向阀的具体实施例，如图1所示。集成式液控单向阀5包括阀体51，阀体51上设有第一油道，第一油道中串设有第一单向阀阀芯55而将第一油道分隔成第二油段53及第一油段57，阀体51上还设有与第二油段呈L型布置的无杆腔油道，第一单向阀阀芯55上开设有沿左右方向延伸的、用于连通第二油段53及无杆腔油道的第一单向阀阀芯通道。类似地，阀体51上设有第二油道，第二油道中串设有第二单向阀阀芯56而将第二油道分隔成第三油段58及第四油段54，阀体51上还设有与第四油段呈L型布置的有杆腔油道，第二单向阀阀芯56上开设有沿左右方向延伸的、用于连通第四油段54及有杆腔油道的第二单向阀阀芯通道。第一油段57和第三油段58分别通过相应的油道与油箱6连通。阀体51的中部设有上端与第一油段57连通、下端与第三油段58连通的活塞腔511，活塞腔511中导向密封滑动地设有活塞52以将第一油段57和第三油段58隔开。活塞52包括中部的法兰面及位于法兰面上端的上凸部和位于法兰面下端的下凸部，法兰面用于与活塞腔511导向密封滑动装配并将活塞腔511分隔为上部的第一活塞腔及下部的第二活塞腔。液压缸1上设有液压缸有杆腔油道15和液压缸无杆腔油道16。在使用时第二油段53的两端分别与液压缸无杆腔油道16端部的无杆腔连接口和第一配油口461对接连通，第四油段54的两端分别与液压缸有杆腔油道15端部的有杆腔连通口和第二配油口462对接连通。

第一单向阀阀芯55的下端面为供液压油或活塞52的上凸部顶推的顶推面，第二单向阀阀芯56的上端面为供液压油或活塞52的下凸部顶推的顶推面。活塞52的上凸部的上端面为用于顶推第一单向阀阀芯55的下端面的第一顶推部，活塞52的下凸部的下端面为用于顶推第二单向阀阀芯56的上端面的第二顶推部。阀体51上还开设有用于控制第一单向阀阀芯55的移动以控制第二油段53与第一油段57之间通断的第一控制油道50，第一控制油道50与第一活塞腔相连通且与第四油段54通过节流孔相连通；阀块上还设有用于控制第二单向阀阀芯56移动以控制第四油段54与第三油段58之间通断的第二控制油道59，第二控制油道59与第二油段53相连通。第一控制油道50使得第一单向阀阀芯55只能向上运动打开阀口、向下运动而关闭阀口，第二控制油道59使得第二单向阀阀芯56只能向下运动打开阀口、向上运动而关闭阀口。具体地说，当活塞52向上移动时，第一单向阀阀芯55被上凸部推动而上移，从而使第二油段53与第一油段57连通；当活塞52向下移动时，第二单向阀阀芯56被下凸部推动而下移，从而使第四油段54与第三油段58连通。

集成式液控单向阀5在使用过程中，其左端压紧固定于双作用变量泵4上的配油盘46的右端面、右端面压紧固定于油箱6的左端面、下端面压紧固定于液压缸1的上端面。双作用变量泵4被联轴器3刚性连接在电动机2的输出轴上以被电动机2所带动。液压缸1沿左右方向布置，电动机2、双作用变量泵4、集成式液控单向阀5及油箱6从左到右串联布置且紧贴液压缸地布置于液压缸1的前侧。双作用变量泵4具有与配油盘46上的第一配油口461相通的第一工作口和与配油盘46上的第二配油口462相通的第二工作口，如图3所示。液压缸1、电动机2、双作用变量泵4、集成式液控单向阀5及油箱6共同组成如图2和图3所示的液压操动机构。液压操动机构还包括对操动机构的输出速度进行控制的控制器7，控制器7固定安装于液压缸1的右侧，其接收角速度传感器71、压力传感器72、压力传感器73、流量传感器74及位置传感器75的反馈信号并以此信号与设定值的差值控制电动机2的转速及双作用变量泵4的排量以达到调节液压缸1的输出速度的目的。

电机正转时，液压操动机构的动作分析如下：电动机2正转时，带动第一柱塞42和第二柱塞43顺时针旋转，此时第一柱塞42的运动轨迹最高点到最右边再依次经过最低点及最左边，相应的第一柱塞42的出口处与配油盘46之间关系为：被配油盘46的上部封堵—与第一配油口461连通—被配油盘46的下部封堵—与第二配油口462相通—被配油盘46的上部封堵。在此过程中与第一配油口461相通的柱塞会将无杆腔14中的液压油吸入单向阀无杆腔油路53中，与第二配油口462相通的柱塞会将单向阀有杆腔油路54及液压缸有杆腔油路15中的液压油排入有杆腔13中，此时活塞杆12会在液压油的推动下向右运动。此时第四油段54中的油压大于第二油段53中的油压，第四油段54中的高压油经控制油道渗入第一控制油道50中，活塞52在压差的作用下被向上推动并将第一单向阀阀芯55向上推开，此时第二油段53与第一油段57相通而可经由第一油段57将超出第二油段53和液压缸无杆腔油道16的容积之和的那部分液压油排出至油箱6，避免因有杆腔13和无杆腔14的排油面积不同而造成的由无杆腔14中排出的压力油过多造成高压侧油压过高的问题。

电机反转时，运动过程与此相反，与第一配油口461连通的柱塞会将第二油段53和液压缸无杆腔油道16中的液压油排出至无杆腔14中，与第二配油口462相连通的柱塞会将有杆腔13中的液压油吸入液压缸有杆腔油道15和第四油段54中，此时活塞杆12会在液压油的推动下向左运动。此时第二油段53中的油压大于第四油段54中的油压，第二油段53中的高压油渗入第二控制油道59中，活塞52在压差的作用下被向下推动并将第二单向阀阀芯56向下推开，此时第四油段54与第三油段58相通而可将油箱6中的液压油经第三油段58补入第四油段54中，避免了因有杆腔13和无杆腔14的排油面积不同而造成的由有杆腔14中送至泵的低压油不足的情况。

在上述液压操动机构的工作过程中，电动机21中设置有角速度传感器71，液压缸1中设置有油压传感器72和73，双作用变量泵4中设置有流量传感器74，液压缸1中还设置有用于检测活塞杆位置的位置传感器75。控制器7实时接收上述各路传感器实时检测到的数值并与控制器7中预先设定的预期值进行比较，以误差的大小调节电动机2的转速和双作用变量泵4的排量，以此实现调节液压缸1的活塞杆12运动速度的目的。油压传感器72和73用于检测液压系统中油压，油压过高或过低时向控制器7发出相应指令以避免故障发生。需要调节双作用变量泵4的排量时，调节器45接收指令带动推杆44运动以达到改变斜盘41倾角的目的，通过改变斜盘41的倾角改变柱塞的行程，进而实现改变双作用变量泵4排量的目的。闭环控制使得活塞杆12的运动速度灵活可控，通过预期值的设定即可使活塞杆12的运动速度满足要求，避免了额外设计液压缓冲装置，有利于提高能量利用率、减小操作冲击、简化液压缸结构。

在其他的实施例中，也可以在阀体内设置储油腔，此时阀体可用于存储液压油而可省去油箱；阀体中的第二/四油段也可通过管道与液压缸的有/无杆腔，此时阀体中的有/无杆腔油道均可省去；活塞腔也可不与第一油道及第二油道连通，而是设置在阀体的其他任意位置处，再将柱塞的两个出口的压力油分别引至活塞腔的上下两端，并在阀体上设置与活塞上侧的活塞腔相连的控制油道并引至第一单向阀阀芯的顶推面，此时相应的油道组成用于打开第一单向阀阀芯的第一传力部；相应的，在阀体上设置与活塞下侧的活塞腔相连的控制油道并引到第二单向阀阀芯的顶推面，相应的油道组成用于打开第二单向阀阀芯的第二传力部。

Claims (5)

1.集成式液控单向阀，包括阀体，其特征在于：阀体上开设有第一油道及第二油道，第一油道中串设有第一单向阀阀芯，第二油道中串设有第二单向阀阀芯，阀体上还设有活塞腔，活塞腔中沿上下方向导向移动且密封配合地装配有活塞，活塞的上下两端分别设有第一传力部和第二传力部，阀体内设置有用于向活塞上侧的活塞腔中通入控制油以使活塞下移而使第二传力部带动第二单向阀阀芯打开第二油道的第二控制油道；阀体内还设有用于向活塞下侧的活塞腔中通入控制油以使活塞上移而使第一传力部带动第一单向阀阀芯打开第一油道的第一控制油道。

2.根据权利要求1所述的集成式液控单向阀，其特征在于：第一单向阀阀芯与第二单向阀阀芯沿上下方向间隔设置，活塞腔设置于第一单向阀阀芯与第二单向阀阀芯之间，所述第一传力部用于顶推第一单向阀阀芯以打开第一油道；所述第二传力部用于顶推第二单向阀阀芯以打开第二油道。

3.根据权利要求1或2所述的集成式液控单向阀，其特征在于：阀体上还设有用于存储液压油的储油腔。

4.根据权利要求3所述的集成式液控单向阀，其特征在于：第一油道中串设的第一单向阀阀芯将第一油道分隔为与储油腔相连的第一油段和用于与泵的相应柱塞腔相连的第二油段，第二油道中串设的第二单向阀阀芯将第二油道分隔为与储油腔相连的第三油段和用于与泵的相应柱塞腔相连的第四油段，第一控制油道通过节流口与第四油段连通，第二控制油道通过节流口与第二油段连通。

5.根据权利要求4所述的集成式液控单向阀，其特征在于：阀体上还设有用于与液压缸的有杆腔相通的有杆腔油道和用于与液压缸的无杆腔相通的无杆腔油道，有杆腔油道与第一油道组成了三通口的结构，第一单向阀阀芯设置于三通口的连通处，第一单向阀阀芯上开设有用于连通有杆腔油道与第二油段的第一单向阀阀芯通道；无杆腔油道与第二油道组成了三通口的结构，第二单向阀阀芯设置于三通口的连通处，第二单向阀阀芯上开设有用于连通无杆腔油道和第四油段的第二单向阀阀芯通道。