CN106762903B - 多路换向阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及多路换向阀，为解决现有多路换向阀在液压系统中节能效果不明显的问题；提供一种多路换向阀，P1油口连接第一换向模块和液控单向阀第一油腔，P2油口连接第二换向模块和液控单向阀第二油腔；液控单向阀的弹簧腔连接三路油路，其中一路油路依次经第一溢流阀、第一阻尼孔与油箱回路连接，另两路油路分别经过与第一换向模块换向阀联动的第一开关阀与油箱回路连接和经过与第二换向模块换向阀联动的第二开关阀与油箱回路连接，所述两位两通换向阀的弹簧腔与第一溢流阀的出油端连接。本发明能降低液压系统的能量损耗、提高作业效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压阀，更具体地说，涉及一种多路换向阀。
背景技术
目前工程机械特别是装载机常用多路阀有开中心多路阀以及闭中心多路阀，其中开中心多路阀为节流调速型，技术成熟，结构简单，但因其节流调速的技术特点，其能耗相对较高，且操控性较差；另外闭中心多路换向阀改变了开中心系统的节流调速的特点，通过变量泵的排量变化实现了流量按需供给，降低了节流损失，同时为了实现好的操控性能，目前均采用了压力补偿的方法实现了多工作装置的动作协调，但压力补偿的方法同样是采用节流的原理来实现不同负载的压力平衡，当两工作装置间存在较大的压力差时，且二者同时动作时，仍然存在较大的压力损耗，节能效果不理想。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有多路换向阀在液压系统中节能效果不明显的问题，而提供一种在液压系统中节能效果明显的多路换向阀。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种多路换向阀，包括用于控制第一液压致动件的第一换向模块和用于控制第二液压致动件的第二换向模块：其特征在于还包括合流模块，所述合流模块包括Pa3控制口、两位两通换向阀、液控单向阀、第一溢流阀、第一阻尼孔、第一单向阀和用于连接变量泵的P1油口和用于连接定量泵的P2油口；所述P1油口同时连接第一换向模块换向阀的工作进油口和液控单向阀的第一油腔连接，所述P2油口经第一单向阀同时连接第二换向模块换向阀的工作进油口和液控单向阀的第二油腔连接；所述两位两通换向阀连接在P2油口和油箱回路之间，所述两位两通换向阀的控制端与Pa3控制口连接；所述液控单向阀的弹簧腔连接三路油路，其中一路油路依次经第一溢流阀、第一阻尼孔与油箱回路连接，另两路油路分别经与第一换向模块换向阀联动的第一开关阀与油箱回路连接和经与第二换向模块换向阀联动的第二开关阀与油箱回路连接，所述两位两通换向阀的弹簧腔与第一溢流阀的出油端连接。
上述多路换向阀中，所述液控单向阀的第一油腔依次经过第二阻尼孔、第二单向阀向所述液控单向阀的弹簧腔单向导通；所述液控单向阀的第二油腔依次经过第三阻尼孔、第三单向阀向所述液控单向阀的弹簧腔单向导通。
上述多路换向阀中，液控单向阀的第一油腔内在阀芯上的作用面积小于弹簧腔在单向阀芯上的作用的面积，液控单向阀的第二油腔在单向阀芯上的作用面积小于弹簧腔在单向阀芯上的作用的面积，弹簧腔在单向阀芯上的作用的面积大于等于第一油腔在单向阀芯上的作用面积与第二油腔在单向阀芯上的作用面积之和。
上述多路换向阀中，所述液控单向阀的弹簧腔经第四单向阀向所述第一溢流阀单向导通。
上述多路换向阀中，所述第一溢流阀的出油端与所述两位两通换向阀的弹簧腔之间连接有第四阻尼孔。
上述多路换向阀中，所述液控单向阀的第一油腔与油箱回路之间连接有第二溢流阀，所述液控单向阀的第二油腔与油箱回路之间连接有第三溢流阀。
上述多路换向阀中，液控单向阀的第一油腔经第五阻尼孔与第一溢流阀的进油端连接。
上述多路换向阀中，还包括LS口，所述第一换向模块换向阀的负载压力输出口经第五单向阀与LS口连接，第二换向模块换向阀的负载压力输出口经第六单向阀与LS口连接；所述LS口连接经第六阻尼孔与油箱回路连接。
上述多路换向阀中，所述第一换向模块换向阀处于中位时所述第一开关阀导通，所述第一换向模块换向阀处于换向位时所述第一开关阀截止；第二换向模块换向阀处于中位时所述第二开关阀导通，当第二换向模块换向阀处于换向位时所述第二开关阀截止。
上述多路换向阀中，所述第一换向模块换向阀是中位机能为O型的四位六通换向阀，所述第一开关阀为四位两通阀；第二换向模块换向阀是中位机能为O型的三位六通阀，所述第二开关阀为三位两通阀。
本发明与现有技术相比，本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1.第一换向模块换向阀或第二换向模块换向阀单独小开口换向时，实现定量泵的低压卸荷，降低能量损耗。
2.第一换向模块换向阀或第二换向模块换向阀单独大开口换向时，实现定量泵与变量泵双泵合流，提高作业效率。
3.第一换向模块换向阀或第二换向模块换向阀同时换向且系统压力较低时，实现定量泵与变量泵分别向第一换向模块换向阀或第二换向模块换向阀独立供油，实现机器的复合动作，提升操控性。
4.第一换向模块换向阀或第二换向模块换向阀同时换向且系统压力较高时，实现定量泵的低压卸荷，降低能量损耗。
附图说明
图1是本发明多路换向阀的原理图。
图2是多路换向阀中液控单向阀的原理图。
图中零部件名称及序号：
第一换向模块101、第一换向模块换向阀17、第一开关阀171、第五单向阀172、第七单向阀22、背压阀23；
第二换向模块102、第二换向模块换向阀24、第二开关阀241、第六单向阀242；
合流模块103、第二溢流阀2、液控单向阀4、第二阻尼孔41、第二单向阀42、第三阻尼孔43、第三单向阀44、第一油腔46、第二油腔47、弹簧腔48、第三溢流阀5、第四单向阀8、第一溢流阀10、第一阻尼孔11、第四阻尼孔12、两位两通换向阀13、第一单向阀14、第六阻尼孔16、油箱回路25、第五阻尼孔26。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
如图1所示，本实施例中的多路换向阀，包括第一换向模块101、第二换向模块102和合流模块103。
第一换向模块101在液压系统中用于控制第一液压致动件，例如在装载机液压系统中用于控制动臂油缸。第一换向模块101包括第一换向模块换向阀17和与第一换向模块换向阀17同步联动的第一开关阀171，第一换向模块换向阀17是中位机能为O型的四位六通换向阀，第一开关阀171为四位两通阀。第一换向模块换向阀17的阀芯两端分别具有与先导控制油路连接的Pa1先导控制油口和Pb1先导控制油口。第一换向模块换向阀17处于中位时第一开关阀171导通，第一换向模块换向阀17处于换向位时第一开关阀171截止。第一换向模块换向阀17的回油油口与油箱回路25连接，第一换向模块换向阀17经第五单向阀172引出负载压力信号。第一换向模块换向阀17的A1工作油口、B1工作油口用于与第一液压致动件连接。在A1工作口与油箱回路25之间设置第七单向阀22，油箱回路25向A1工作口通过第七单向阀22单向导通，实现了A1工作口的油源再生功能。液控单向阀的第一油腔经第五阻尼孔与第一溢流阀的进油端连接。
第一换向模块换向阀17与第一开关阀171同步联动，即第一换向模块换向阀17处于中位(截止位)时，第一开关阀171也处于中位，此时第一开关阀171处于导通状态，当第一换向模块换向阀17处于左一位、左二位或者右位时，第一开关阀17也对应处于左一位、左二位或者右位，此时第一开关阀171处于截止状态。
第二换向模块102在液压系统中用于控制第二液压致动件，例如在装载机液压系统中用于控制转斗油缸。第二换向模块102包括第二换向模块换向阀24和与第二换向模块换向阀24同步联动的第二开关阀241，第二换向模块换向阀24是中位机能为O型的三位六通阀，第二开关阀241为三位两通阀。第二换向模块换向阀24的阀芯两端分别具有与先导控制油路连接的Pa2先导控制油口和Pb2先导控制油口。第二换向模块换向阀24处于中位时第二开关阀241导通，第二换向模块换向阀24处于换向位时第二开关阀241截止。第二换向模块换向阀24的回油油口与油箱回路连接，第二换向模块换向阀24经第六单向阀242引出负载压力信号。
第二换向模块换向阀24与第二开关阀241同步联动，即第二换向模块换向阀24处于中位时，第二开关阀241也处于中位，此时第二开关阀241处于导通状态，当第二换向模块换向阀24处于左或者右位时，第二开关阀241也对应处于左位或者右位，此时第二开关阀241处于截止状态。
第二换向模块换向阀24的A2工作油口、B2工作油口用于与第二液压致动件连接。A2工作油口还通过并联的单向阀和溢流阀与油箱回路连接，B2工作油口也通过并联的单向阀和溢流阀与油箱回路连接，其中单向阀起到从油箱回路向第二液压致动件补油的作用，溢流阀则起到安全溢流的作用。
合流模块103包括Pa3控制口、两位两通换向阀13、液控单向阀4、第一溢流阀10、第二溢流阀2、第三溢流阀5、第一阻尼孔11、第一单向阀14、P1油口、P2油口、第四单向阀8、第四阻尼孔12、第五阻尼孔25等。其中P1油口用于连接变量泵，P2油口用于连接定量泵。
P1油口同时连接第一换向模块换向阀17的工作进油口和液控单向阀4的第一油腔46，P2油口与第一单向阀14的进油端连接，第一单向阀14的出油端同时连接第二换向模块换向阀24的工作进油口和液控单向阀4的第二油腔47；两位两通换向阀13连接在P2油口和油箱回路25之间，两位两通换向阀13的控制端与Pa3控制口连接。
液控单向阀4的弹簧腔48分出三路油路，其中一路与第四单向阀8的进油端连接，第四单向阀8的出油端与第一溢流阀10的进油端连接，第一溢流阀10的出油端与第一阻尼孔11的一端连接，第一阻尼孔11的另一端与油箱回路25连接，第四阻尼孔12的两端分别与第一溢流阀10的出油端和两位两通换向阀13的弹簧腔连接。液控单向阀4的弹簧腔48分出另外两路油路分别与第一开关阀171和第二开关阀241连接，分别通过第一开关阀171和第二开关阀241与油箱回路25连接。
如图2所示，液控单向阀4的第一油腔46内在阀芯上的作用面积小于弹簧腔48在单向阀芯上的作用的面积，液控单向阀4的第二油腔47在单向阀芯上的作用面积小于弹簧腔48在单向阀芯上的作用的面积，弹簧腔48在单向阀芯上的作用的面积大于或等于第一油腔46在单向阀芯上的作用面积与第二油腔47在单向阀芯上的作用面积之和。液控单向阀4的第一油腔46依次经过第二阻尼孔41、第二单向阀42向液控单向阀4的弹簧腔48单向导通；液控单向阀4的第二油腔47依次经过第三阻尼孔43、第三单向阀44向所述液控单向阀的弹簧腔48单向导通。
如图1所示，液控单向阀4的第一油腔46与油箱回路25之间连接有第二溢流阀2，液控单向阀的第二油腔47与油箱回路25之间连接有第三溢流阀5。
从第一换向模块换向阀17和第二换向模块换向阀27引出的负载信号分别通过第五单向阀172、第六单向阀242与多路换向阀上的负载信号输出LS口连接，实现两换向阀工作时的负载向变量泵的传输；LS口与油箱回路25之间设置有第六阻尼孔16，实现LS信号的卸荷。
上述的多路换向阀可用于变量泵和定量泵双泵液压系统，实现液压系统中双泵的合流与分流，从而实现两工作装置单独的快速动作与相对独立的复合动作。P1油口连接变量泵，P2油口连接定量泵，当系统工作时，变量泵来油进入P1油口通过油路进入第一换向模块换向阀17的工作进油口，实现变量泵为第一换向模块换向阀17供油；定量泵来油进入P2油口通过油路、第一单向阀14进入第二换向模块换向阀24的工作进油口，实现了定量泵为第二换向模块换向阀24的供油。
当第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24同时处于中位时，也即在液压系统中对第一液压致动件和第二液压致动件均无操作动作时，此时第一开关阀171、第二开关阀241均处于中位，处于导通状态，液控单向阀4的弹簧腔48的液压油可经第一开关阀171、第二开关阀241进入到油箱回路25进行弹簧腔48泄压，液控单向阀4处于打开状态，其第一油腔46和第二油腔47处于双向导通状态。
当第二换向模块换向阀24处于换向位，第一换向模块换向阀17处于中位，液控单向阀4的弹簧腔内液压油经第二开关阀241至油箱回路的油路被截止，而液控单向阀4的弹簧腔内液压油经第一开关阀171至油箱回路的油路仍保持导通，此时，液控单向阀4的第一油腔和第二油腔之间处于双向导通状态，如系统压力低于第一溢流阀10的设定压力时，P1油口向P2油口油液合流，即实现了第二液压致动件的快速动作。
当第一换向模块换向阀17处于换向位，第二换向模块换向阀24处于中位时，液控单向阀4的弹簧腔48内的液压油经第一开关阀171至油箱回路25的油路被截止，而液控单向阀4弹簧腔48内的液压油经第二开关阀241至油箱回路的油路仍保持连通，此时，液控单向阀4的第一油腔和第二油腔之间处于双向导通状态，如系统压力低于第一溢流阀10的设定压力时，P2油口向P1油口油液合流，即实现了第一液压致动件的快速动作。
当第二换向模块换向阀24处于换向位，第一换向模块换向阀17处于中位或者当第一换向模块换向阀17处于换向位，第二换向模块换向阀24处于中位时，且系统压力高于第一溢流阀10的设定压力时，高压油经过第五阻尼孔26和第一溢流阀10溢流，推动两位两通换向阀13换向，此时，定量泵供油通过P2油口通过两位两通换向阀13卸荷，系统由变量泵单独供油，实现系统高压小流量工作，从而降低系统能耗。
当第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24同时处于换向位时，即同时操作第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24时，液控单向阀4弹簧腔48内的液压油经第一开关阀和第二开关阀至油箱回路的油路均被截止，如系统压力低于第一溢流阀10的设定压力时，此时，液控单向阀第一油腔和第二油腔之间处于双向关闭状态，此时P1油口向P2油口或P2油口向P1油口的油液合流均截止，实现了变量泵通过P1油口独立给第一换向模块换向阀17供油，定量泵通过P2油口独立给第二换向模块换向阀24供油，即实现了两工作装置的复合动作。
当第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24同时处于换向位时，即同时操作第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24时，液控单向阀4弹簧腔48内的液压油经第一开关阀和第二开关阀至油箱回路的油路均被截止，如系统压力高于第一溢流阀10的设定压力时，液控单向阀4弹簧腔48内的液压油经由第一溢流阀10溢流并推动两位两通换向阀13换向，定量泵供油通过P2油口通过两位两通换向阀13卸荷，同时，液控单向阀第一油腔和第二油腔之间处于开启状态，此时，变量泵通过P1油口同时向第一换向模块换向阀17和二换向模块换向阀24供油，即实现系统高压小流量工作，从而降低系统能耗。
P2油口通过油路与两位两通换向阀13的进油口连接，两位两通换向阀13回油口与油箱回油路25连接，其控制端与Pa3控制口连接，两位两通换向阀13在初始状态处于常开状态，当Pa3控制口输入控制信号时，两位两通换向阀13处于关闭状态，当第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24分别单独或者同时小开口工作时，Pa3控制口控制压力小于两位两通换向阀13设定的换向压力，两位两通换向阀13处于左位的导通状态，此时定量泵供油通过P2油口通过两位两通换向阀13卸荷，系统由变量泵根据第一换向模块换向阀17或者第二换向模块换向阀24的阀口开度按需供油，避免机器在微动时，系统存在溢流损失造成的能量损耗。
液控单向阀4的弹簧腔通过第四单向阀8与第一溢流阀10的进口连接，第四单向阀8实现液控单向阀的弹簧腔向溢流阀10进油口的单向导通，第一溢流阀10的出口通过第一阻尼孔11与油箱回路25连接，同时通过第四阻尼孔12与两位两通换向阀13的弹簧腔连接，当第一换向模块换向阀17与第二换向模块换向阀24分别单独或者同时大开口工作时，在Pa3控制口输出控制压力大于两位两通换向阀13设定的换向压力，同时系统压力低于第一溢流阀10的设定压力时，两位两通换向阀13处于右位的关闭状态，此时定量泵与变量泵通过P1油口和P2油口同时向第一换向模块换向阀17和第二换向模块换向阀24供油，系统处于大流量状态，提高整机工作效率；当系统压力高于溢流阀10的设定压力时，第一溢流阀10开启，溢流阀10出口油液在通过阻尼孔11时产生相对高的压力推动两位两通换向阀13向右运动，使之左位工作，此时定量泵压力通过P2油口经两位两通换向阀13卸荷到回油路25，从而实现系统在高负载时，定量泵的卸荷，降低系统的能量损耗。
Claims (10)
1.一种多路换向阀，包括用于控制第一液压致动件的第一换向模块(101)和用于控制第二液压致动件的第二换向模块(102)：其特征在于还包括合流模块(103)，所述合流模块包括Pa3控制口、两位两通换向阀(13)、液控单向阀(4)、第一溢流阀(10)、第一阻尼孔(11)、第一单向阀(14)和用于连接变量泵的P1油口和用于连接定量泵的P2油口；所述P1油口同时连接第一换向模块换向阀(17)的工作进油口和液控单向阀(4)的第一油腔(46)，所述P2油口经第一单向阀(14)同时连接第二换向模块换向阀(24)的工作进油口和液控单向阀(4)的第二油腔(47)；所述两位两通换向阀(13)连接在P2油口和油箱回路(25)之间，所述两位两通换向阀(13)的控制端与Pa3控制口连接；所述液控单向阀(4)的弹簧腔(48)连接三路油路，其中一路油路依次经第一溢流阀(10)、第一阻尼孔(11)与油箱回路(25)连接，另两路油路分别经过与第一换向模块换向阀联动的第一开关阀(171)与油箱回路(25)连接和经过与第二换向模块换向阀联动的第二开关阀(241)与油箱回路(25)连接，所述两位两通换向阀(13)的弹簧腔与第一溢流阀的出油端连接。
2.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于所述液控单向阀的第一油腔(46)依次经过第二阻尼孔(41)、第二单向阀(42)向所述液控单向阀(4)的弹簧腔(48)单向导通；所述液控单向阀的第二油腔(47)依次经过第三阻尼孔(43)、第三单向阀(44)向所述液控单向阀的弹簧腔(48)单向导通。
3.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于液控单向阀(4)的第一油腔(46)内在阀芯上的作用面积小于弹簧腔(48)在单向阀芯上的作用的面积，液控单向阀(4)的第二油腔(47)在单向阀芯上的作用面积小于弹簧腔(48)在单向阀芯上的作用的面积，弹簧腔(48)在单向阀芯上的作用的面积大于等于第一油腔(46)在单向阀芯上的作用面积与第二油腔(47)在单向阀芯上的作用面积之和。
4.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于所述液控单向阀的弹簧腔(48)经第四单向阀(8)向所述第一溢流阀(10)单向导通。
5.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于所述液控单向阀(4)的第一油腔经第五阻尼孔(26)与第一溢流阀(10)的进油端连接。
6.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于所述第一溢流阀(10)的出油端与所述两位两通换向阀(13)的弹簧腔之间连接有第四阻尼孔(12)。
7.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于所述液控单向阀的第一油腔(46)与油箱回路之间连接有第二溢流阀(2)，所述液控单向阀的第二油腔(47)与油箱回路之间连接有第三溢流阀(5)。
8.根据权利要求1所述的多路换向阀，其特征在于还包括LS口，所述第一换向模块换向阀的负载压力输出口经第五单向阀(172)与LS口连接，第二换向模块换向阀的负载压力输出口经第六单向阀(242)与LS口连接；所述LS口连接经第六阻尼孔(16)与油箱回路连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的多路换向阀，其特征在于所述第一换向模块换向阀(17)处于中位时所述第一开关阀(171)导通，所述第一换向模块换向阀(17)处于换向位时所述第一开关阀截止；第二换向模块换向阀(24)处于中位时所述第二开关阀导通，当第二换向模块换向阀(24)处于换向位时所述第二开关阀(241)截止。
10.根据权利要求7所述的多路换向阀，其特征在于所述第一换向模块换向阀(17)是中位机能为O型的四位六通换向阀，所述第一开关阀为四位两通阀；第二换向模块换向阀(24)是中位机能为O型的三位六通阀，所述第二开关阀为三位两通阀。
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