CN106246629B - 外控型先导比例方向阀 - Google Patents

Abstract

一种外控型先导比例方向阀，其特征是面积调节环对称布置在主阀的两侧，主阀体上设置有控制油口，控制油口与恒压源连通，先导比例阀的出油口、面积调节环与盖板形成的容腔与油箱连通。面积调节环由外部控制油驱动，通过面积调节环实现对主阀芯位移的控制，因此，主阀芯位移将不受主阀进油口和工作油口压力变化的影响，主阀的动态响应一致性好。这种结构的阀可实现低压油控制高压油，也可改善主阀在低压时的动态响应和可控性、高压时的稳定性。本发明的主阀芯由外部控制油驱动，且外部控制油由恒压源提供，可提高阀的稳定性、控制精度和动态特性，且结构简单，成本低，易于推广应用。

Description

外控型先导比例方向阀

技术领域

本发明属于电液控制阀技术领域，尤其是对流体流动方向和流量进行连续比例控制的外控型先导比例方向阀。

背景技术

比例方向阀以及比例多路阀，是电液控制系统中的重要元件之一，其作用是连续控制液压执行器的运动速度、位置和输出力。在现有技术中，比例方向阀和比例多路阀通常为内控式，压力低时的可控性较差，动态响应变慢；当阀工作在特别高的压力时，需在主级与先导级之间设置减压阀降低先导级的供油压力，提高阀的稳定性；大多数的比例多路阀及部分比例方向阀采用压力平衡的开环控制方式，受负载变化影响，控制精度低；为提高阀的稳定性和动态响应速度，可采用先导阀芯位移和主阀芯位移的双闭环控制原理，其带来的问题是阀的静动态特性完全依赖闭环控制器，先导阀和主阀中任意检测和控制环节发生故障，阀便不能正常工作。

已经授权的一项发明专利，中国专利号200610102032.7，公开了一种“先导比例方向节流阀”，其将内反馈阀和电闭环阀结构在一起，当主阀芯位移传感器和响应的反馈信号调节器发生故障时，自动转换为内反馈控制状态，确保了系统的安全可靠性，但其控制腔的先导阀出口分别与主阀的A油口和B油口连接，流道复杂；控制压力与供油压力使用同一油源，压力低时，阀的可控性较差，压力高时，先导阀稳定性降低，影响控制精度。

发明内容

为了解决现有先导比例方向阀低压可控性差、高压稳定性低等上述问题，实现阀的稳定控制，本发明提供一种结构简单、易于制造的外控型先导比例方向阀。

本发明的第一种技术方案：一种外控型先导比例方向阀，包含有第一先导比例阀、第二先导比例阀、比例放大器、主阀体、主阀芯、第一定位弹簧、第二定位弹簧、第一面积调节环、第二面积调节环，比例放大器的输出端与第一先导比例阀和第二先导比例阀连接；其特征是：主阀芯、第一定位弹簧、第二定位弹簧、第一面积调节环和第二面积调节环同轴布置在主阀体中；主阀体与主阀芯形成7个与外界连通的油口，分别为油口Pc1、油口T、油口A、油口Ps、油口B、油口T、油口Pc2，其中Pc1和Pc2为控制油口，引入外部控制油，Ps为压力油口，引入压力油，A和B为工作油口，连接执行器的工作腔，T为回油口，与油箱连接，第一面积调节环、第二面积调节环与主阀体形成的容腔h与主阀体的回油口T连通；主阀芯上设有两组相互连通的油孔H1、H2和H3，H4、H5和H6，以及通油孔K1和K2，外部控制油通过主阀体上的控制油口Pc1进入油孔H3中，随后进入与油孔H3连通的油孔H2中，通过与油孔H2连通的油孔H1进入主阀芯与第一面积调节环形成的容腔g1中，主阀芯的通油孔K1将g1容腔中的油液引入到第一面积调节环与主阀芯形成的g3容腔中，g1容腔中的控制油通过第一面积调节环的油孔H7进入第一面积调节环的油槽G，油槽G将控制油引入到第一面积调节环与主阀体形成的容腔e中；外部控制油通过主阀体上的控制油口Pc2进入H4油孔中，随后进入与H4油孔连通的H5油孔中，通过与H5油孔连通的H6油孔进入主阀芯与第二面积调节环形成的g2容腔中，主阀芯的K2通油孔将g2容腔中的油液引入到第二面积调节环与主阀芯形成的g4容腔中，g2容腔中的控制油通过第二面积调节环的H7油孔进入第二面积调节环的油槽G，油槽G将控制油引入到第二面积调节环与主阀体形成的f容腔中；主阀体中的e容腔经第一流道L1与第一先导比例阀进油口连通，第一先导比例阀的出油口经第三流道L3与油箱T连通，主阀体中的容腔f经第二流道L2与第二先导比例阀进油口连通，第二先导比例阀的出油口经第三流道L3与油箱T连通。

本发明的第二种技术方案是在第一种技术方案的基础上改变主阀芯和主阀体结构，其特征是：主阀体与主阀芯形成6个与外界连通的油口，分别为两个回油口、两个工作油口、一个压力油口Ps、一个控制油口Pc，控制油口引入外部控制油，压力油口引入压力油，两个工作油口分别接执行器的工作腔，回油口与油箱连接；主阀芯上设有相互连通的H8油孔、H9油孔、H10油孔和H11油孔，以及K1通油孔和K2油孔，外部控制油通过主阀体上的控制油口Pc进入H8油孔中，随后进入与H8油孔连通的H9油孔中，通过与H9油孔连通的H10油孔和H11油孔分别进入主阀芯与第一面积调节环形成的g1容腔中和主阀芯与第二面积调节环形成的g2容腔中，主阀芯的K1通油孔将g1容腔中的油液引入到第一面积调节环与主阀芯形成的g3容腔中，主阀芯的K2通油孔将g2容腔中的油液引入到第二面积调节环与主阀芯形成的g4容腔中， g1容腔中的控制油通过第一面积调节环的H7油孔进入第一面积调节环的油槽G，油槽G将控制油引入到第一面积调节环与主阀体形成的e容腔中，g2容腔中的控制油通过第二面积调节环的H7油孔进入第二面积调节环的油槽G，油槽G将控制油引入到第二面积调节环与主阀体形成的f容腔中。

上述两种技术方案中，所述的第一先导比例阀和第二先导比例阀可以带有位移传感器构成闭环控制或不带位移传感器；第一先导比例阀和第二先导比例阀是连续控制的比例阀或高速开关阀。

本发明外控型先导比例方向阀，主要优点体现在：结构简单、成本低，易于推广；主阀采用外部压力油控制，可实现低压油控制高压油，先导比例方向阀的动态响应基本不受其进出口压差的影响，保证了阀的动态响应的一致性，改善了阀的低压可控性和高压稳定性；先导比例阀油液回油箱，h容腔回T口，简化了阀体内部流道设计及加工，减小了先导级功率。

图1是本发明实施方式1的结构原理示意图；

图2是本发明实施方式2的结构原理示意图；

图3是本发明实施方式1的主阀芯结构示意图；

图4是本发明实施方式2的主阀芯结构示意图；

图5是本发明的面积调节环结构示意图

图中，1a：第一先导比例阀，1b：第二先导比例阀，2：比例放大器，3：主阀体，4：主阀芯，5a：第一定位弹簧，5b:第二定位弹簧，6a：第一面积调节环，6b：第二面积调节环，7：主阀位移传感器，e、f、g1、g2、g3、g4、h：容腔，A、B：工作油口，Ps：压力油口，Pc、Pc1、Pc2：控制油口，T：油箱，H1-H11：油孔，G：油槽，K1，K2：通油孔，L1：第一流道，L2：第二流道，L3：第三流道。

具体实施方式

结合附图和实施方式能够对本发明的原理和结构做出进一步详细说明，本实施方式是对本发明的详细解释，并不对本发明作出任何限制。

实施方式1

图1所示，本发明外控型先导比例方向阀包含有第一先导比例阀1a、第二先导比例阀1b、比例放大器2、主阀体3、主阀芯4、第一定位弹簧5a、第二定位弹簧5b、第一面积调节环6a、第二面积调节环6b，主阀位移传感器7，比例放大器2的输出端与第一先导比例阀1a和第二先导比例阀1b连接，主阀位移传感器7检测主阀芯4位移；其特征是：主阀芯4、第一定位弹簧5a、第二定位弹簧5b、第一面积调节环6a和第二面积调节环6b同轴布置在主阀体3中；主阀体3中的容腔e经第一流道L1与第一先导比例阀1a进油口连通，第一先导比例阀1a的出油口经第三流道L3与油箱T连通，主阀体3中的容腔f经第二流道L2与第二先导比例阀1b进油口连通，第二先导比例阀1b的出油口经第三流道L3与油箱T连通。

图1中，主阀体3与主阀芯4形成7个与外界连通的油口，分别为油口Pc1、油口T、油口A、油口Ps、油口B、油口T、油口Pc2，其中Pc1和Pc2为控制油口，引入外部控制油，Ps为压力油口，引入压力油，A和B为工作油口，连接执行器的工作腔，T为回油口，与油箱连接，第一面积调节环6a、第二面积调节环6b与主阀体3形成的容腔h与主阀体3的回油口T连通。

主阀芯4和面积调节环结构分别如图3和图5所示，面积调节环共有两个，在其上加工有H7油孔和油槽G；主阀芯4上设有两组相互连通的H1油孔、H2油孔和H3油孔，以及H4油孔、H5油孔和H6油孔，外部控制油通过主阀体3上的控制油口Pc1进入H3油孔中，随后进入与H3油孔连通的H2油孔中，通过与H2油孔连通的H1油孔进入主阀芯4与第一面积调节环6a形成的g1容腔中，主阀芯4的K1通油孔将g1容腔中的油液引入到第一面积调节环6a与主阀芯4形成的g3容腔中，g1容腔中的控制油通过第一面积调节环6a的H7油孔进入第一面积调节环6a的油槽G，油槽G将控制油引入到第一面积调节环6a与主阀体3形成的e容腔中；外部控制油通过主阀体3的控制油口Pc2进入H4油孔中，随后进入与H4油孔连通的H5油孔中，通过与H5油孔连通的H6油孔进入主阀芯4与第二面积调节环6b形成的g2容腔中，主阀芯4的K2通油孔将g2容腔中的油液引入到第二面积调节环6b与主阀芯4形成的g4容腔中，g2容腔中的控制油通过第二面积调节环6b的H7油孔进入第二面积调节环6b的油槽G，油槽G将控制油引入到第二面积调节环6b与主阀体3形成的f容腔中。

上述结构特征构成第一种技术方案的外控型先导比例方向阀。

实施方式2

图2所示，本发明外控型先导比例方向阀包含有第一先导比例阀1a、第二先导比例阀1b、比例放大器2、主阀体3、主阀芯4、第一定位弹簧5a、第二定位弹簧5b、第一面积调节环6a、第二面积调节环6b，比例放大器2的输出端与第一先导比例阀1a和第二先导比例阀1b连接；其特征是：主阀芯4、第一定位弹簧5a、第二定位弹簧5b、第一面积调节环6a和第二面积调节环6b同轴布置在主阀体3中；主阀体3中的容腔e经第一流道L1与第一先导比例阀1a进油口连通，第一先导比例阀1a的出油口经第三流道L3与油箱T连通，主阀体中的容腔f经第二流道L2与第二先导比例阀1b进油口连通，第二先导比例阀1b的出油口经第三流道L3与油箱T连通。

图2中，主阀体3与主阀芯4形成6个与外界连通的油口，分别为油口T、油口A、油口Ps、油口B、油口T、油口Pc，其中Pc为控制油口，引入外部控制油，Ps为压力油口，引入压力油，A和B为工作油口，连接执行器的工作腔，T为回油口，与油箱连接，第一面积调节环6a、第二面积调节环6b与主阀体3形成的容腔h与主阀体3的回油口T连通。

主阀芯4和面积调节环结构分别如图4和图5所示，主阀芯4上设有相互连通的H8油孔、H9油孔、H10油孔和H11油孔，以及K1通油孔和K2油孔，外部控制油通过主阀体3上的控制油口Pc进入H8油孔中，随后进入与H8油孔连通的H9油孔中，通过与H9油孔连通的H10油孔和H11油孔分别进入主阀芯4与第一面积调节环6a形成的g1容腔中和主阀芯4与第二面积调节环6b形成的g2容腔中，主阀芯4的K1通油孔将g1容腔中的油液引入到第一面积调节环6a与主阀芯4形成的g3容腔中，主阀芯4的K2通油孔将g2容腔中的油液引入到第二面积调节环6b与主阀芯4形成的g4容腔中，g1容腔中的控制油通过第一面积调节环6a的H7油孔进入第一面积调节环6a的油槽G，油槽G将控制油引入到第一面积调节环6a与主阀体3形成的e容腔中，g2容腔中的控制油通过第二面积调节环6b的H7油孔进入第二面积调节环6b的油槽G，油槽G将控制油引入到第二面积调节环6b与主阀体3形成的f容腔中。

上述结构特征构成第二种技术方案的外控型先导比例方向阀。

Claims (1)

1.一种外控型先导比例方向阀，面积调节环对称布置在主阀的两侧，通过调节面积调节环实现对阀芯位移的控制，主阀体上设置有控制油口，控制油口与恒压源连通，先导比例阀的出油口、面积调节环与盖板形成的容腔与油箱连通;

其特征是先导比例方向阀包含有第一先导比例阀（1a）、第二先导比例阀（1b）、比例放大器（2）、主阀体（3）、主阀芯（4）、第一定位弹簧（5a）、第二定位弹簧（5b）、第一面积调节环（6a）、第二面积调节环（6b），比例放大器（2）的输出端与第一先导比例阀（1a）和第二先导比例阀（1b）连接；主阀芯（4）、第一定位弹簧（5a）、第二定位弹簧（5b）、第一面积调节环（6a）和第二面积调节环（6b）同轴布置在主阀体（3）中；主阀体（3）与主阀芯（4）形成与外界连通的7个油口，分别为两个回油口、一个压力油口、两个工作油口、两个控制油口；控制油口引入外部控制油，压力油口引入压力油，两个工作油口分别连接执行器的工作腔，回油口与油箱连接，第一面积调节环（6a）、第二面积调节环（6b）与主阀体（3）形成的容腔h与主阀体（3）的回油口T连通；主阀芯（4）上设有两组相互连通的油孔以及通油孔，外部控制油通过主阀体（3）上的控制油口Pc1进入第3油孔H3中，随后进入与第3油孔H3连通的第2油孔H2中，然后通过与第2油孔H2连通的第1油孔H1进入主阀芯（4）与第一面积调节环（6a）形成的容腔g1中，主阀芯（4）的第1通油孔K1将容腔g1中的油液引入到第一面积调节环（6a）与主阀芯（4）形成的容腔g3中，容腔g1中的控制油通过第一面积调节环（6a）的第7油孔H7进入第一面积调节环（6a）的油槽G，油槽G将控制油引入到第一面积调节环（6a）与主阀体（3）形成的容腔e中；外部控制油通过主阀体（3）上的控制油口Pc2进入第4油孔H4中，随后进入与第4油孔H4连通的第5油孔H5中，然后通过与第5油孔H5连通的第6油孔H6进入主阀芯（4）与第二面积调节环（6b）形成的容腔g2中，主阀芯（4）的第2通油孔K2将容腔g2中的油液引入到第二面积调节环（6b）与主阀芯（4）形成的容腔g4中，容腔g2中的控制油通过第二面积调节环（6b）的第7油孔H7进入第二面积调节环（6b）的油槽G，油槽G将控制油引入到第二面积调节环（6b）与主阀体（3）形成的容腔f中；主阀体（3）中的容腔e经第一流道L1与第一先导比例阀（1a）进油口连通，第一先导比例阀（1a）的出油口经第三流道L3与油箱T连通，主阀体（3）中的容腔f经第二流道L2与第二先导比例阀（1b）进油口连通，第二先导比例阀（1b）的出油口经第三流道L3与油箱T连通。