CN106949263B - 具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联及控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联，包括可变面积先导比的负载保持单向阀、多路阀联，所述可变面积先导比的负载保持单向阀包括阀壳、阀芯，所述阀芯上端设有凸环，心部设有油孔，下端设有与心部油孔相通的径向均布孔及外锥密封面，所述阀壳设有内孔并与所述阀芯上端凸环形成滑动机械密封，所述多路阀联设有上大下小内孔，大内孔与所述阀芯形成滑动机械密封，小内孔端部与所述阀芯的外锥密封面可形成油道关断的锥面密封，所述可变面积先导比的负载保持单向阀的阀壳通过所述密封圈密封固连于所述多路阀联上且所述阀壳内孔与所述多路阀联的内孔同轴，本发明能根据面积先导比改变接通或关闭过油通道，从而控制能量的利用。

Description

具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联及控制方法
技术领域
本发明涉及工程机械及农业设备工作装置能量利用的液压阀联，尤其涉及挖掘机工作装置能量利用的具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联及控制方法。
背景技术
为了环保节能，工程机械行业主机厂家都在进行机械设备的能量回收利用研究工作，提出了许多能量回收利用的方法与原理，如油电混合动力方式、油液混合动力方式，由于油电混合动力方式中的关键元器件电机电池价格高、可靠性低且应用此方式的产品节能效果一般而被行业放弃，目前行业研究的重点放在油液混合动力方式技术上，为了能把回收后的能量加以利用，目前通行做法是在原有阀控系统外再增加阀控联，这种方式技术难度低，实现简单，但因再增加新的阀联与原阀控系统进行连接，成本高，安装布局空间大，且新增阀联与原控制阀联在相互切换时实时性差，机器工作冲击大，操作性不佳。
发明内容
本发明解决现有技术的不足而提供过一种与原阀控系统高度集成，无需管路连接，成本低，供油切换实时性强，无冲击，操作方便的具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联及控制方法。
为了解决上述问题，专利提出了一种具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联，包括可变面积先导比的负载保持单向阀和多路阀联，所述可变面积先导比的负载保持单向阀包括阀壳和阀芯，所述阀壳密封固定在多路阀联上，所述阀壳设有内孔，所述阀壳上还设有与内孔连通的阀联回收能量输入油口和控制油口，所述阀芯上端外侧壁上设有凸环，所述阀芯的中部设有油道，所述阀芯的下端侧壁上设有与中部油道连接的径向布设的多个油孔，所述阀芯下端底部外侧面为密封面，所述阀芯的上端安装在阀壳内孔内，使得阀联回收能量输入油口与阀芯油道连通，并且所述阀芯上的凸环与阀壳内壁连接形成第一滑动密封面，所述控制油口与阀芯凸环下端面连通，所述多路阀联内与阀壳内孔同轴设有阀芯安装孔，所述多路阀联内在阀芯安装孔下端同轴设有与工作泵连接的多路阀进油孔，所述阀芯下端外侧壁与阀芯安装孔内壁滑动连接形成第二滑动密封面，所述多路阀联内设有与执行元件连接的出油通道，所述出油通道与阀芯安装孔出口和多路阀进油孔连通，所述阀芯设有两个工作位，在多路阀联的阀芯换向时，阀芯底部密封面与多路阀进油孔的端部密封连接，此时阀芯下端的油孔与多路阀联的出油通道连通，形成第一工作位；阀芯向上移动，使得阀芯下端的油孔通过阀芯安装孔内壁密封，此时多路阀进油孔与多路阀联的出油通道连通，形成第二工作位。本装置根据面积先导比改变接通或关闭过油通道，从而控制能量的利用。
所述多路阀进油孔的直径与阀芯油道直径相同。
所述阀芯上端与阀壳之间同轴安装有弹簧。从而方便阀芯的回位。
所述阀壳与阀芯上端和凸环上端合围形成第一能量输入腔，所述执行元件连接的出油通道与阀芯之间形成第二能量输入腔，所述阀芯凸环下端面、阀芯外侧面与控制油口之间形成第三能量输入腔,所述多路阀进油孔与阀芯底部密封面形成第四能量输入腔，所述第一能量输入腔与阀联回收能量输入油口连通，所述第二能量输入腔与多路阀联的出油通道连通，所述第三能量输入腔与控制油口连通，所述第四能量输入腔与多路阀进油孔连通。
一种具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联的控制方法，设第一能量输入腔在阀芯上端和阀芯中部油道的底部向下作用力面积为A1，第三能量输入腔在阀芯凸环下端面向上作用力面积为A2，第四能量输入腔在阀芯底部密封面向上作用力面积为A3，且A1＝A2+A3，所述第一能量输入腔和第三能量输入腔通过外接的控制阀与蓄能器油口连接，第四能量输入腔通过多路阀进油孔外接工作泵，第二能量输入腔与执行元件驱动负载连接，所述蓄能器的最小压力为Pvamin,所述工作泵的最大压力为Pvdmax，且Pvamin*A1＞Pvdmax*A3；
当需要蓄能器供油时，控制阀控制蓄能器与第三能量输入腔不连通，此时作用在A2面上的压力为零，控制阀控制蓄能器与第一能量输入腔连通，蓄能器内的压力油从第一能量输入腔进入第二能量输入腔至执行元件驱动负载；
当不需要蓄能器供油时，控制阀控制蓄能器与第三能量输入腔连通，此时工作泵实际工作压力大于Pvamin，工作泵的压力油从第四能量输入腔进入第二能量输入腔至执行元件驱动负载。
本发明带来的有益效果：本发明对原阀控联元件改动少，改动部分结构简单，且与原阀控系统高度集成，无需管路连接，成本低，阀芯根据控制油口有无压力，分别工作在蓄能器供油的第一工作位与工作泵供油的第二工作位，因而供油切换实时性强，无冲击，操作方便。
附图说明
图1为本装置的结构示意图。
图2为本装置的原理图。
图3为本装置的工作流程图。
附图中，1、可变面积先导比的负载保持单向阀，1A-阀壳，1B-阀芯，1C-弹簧，1D-密封圈；PL-回收能量输入油口，PS-控制油口，2、多路阀联。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图1、图2，一种具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联可以直接对原有阀控系统进行功能改进，包括可变面积先导比的负载保持单向阀1、多路阀联2及与其连接的油口油道，可变面积先导比的负载保持单向阀1包括阀壳1A、阀芯1B、弹簧1C和密封圈1D，阀芯1B上端外侧壁上设有凸环，中部设有油道，所述阀芯1B的下端侧壁上设有与中部油道连接的径向均布多个油孔，下端底部设有外锥密封面，阀壳1A通过密封圈1D密封固连于多路阀联2上，阀壳1A内部设有内孔，所述阀芯1B的上端安装在阀壳1A内孔内，并且通过阀芯1B外侧壁上的凸环与阀壳1A内壁滑动密封连接形成第一滑动密封面SLa，多路阀联2内与阀壳1A内孔同轴设有阀芯安装孔，所述多路阀联2内在阀芯安装孔下端同轴设有与工作泵连接的多路阀进油孔，所述阀芯1B下端外侧壁与阀芯安装孔内壁滑动密封连接形成第二滑动密封面SLb，所述多路阀联2内与执行元件连接的出油通道与阀芯安装孔出口和多路阀进油孔连通，所述阀芯1B设有两个工作位，在第一工作位时，阀芯1B底部外锥密封面与多路阀进油孔的端部密封形成关断油道的锥面密封SLc，此时阀芯1B下端的油孔与多路阀联2的出油通道连通，在第二工作位时，阀芯1B向上移动，使得阀芯安装孔密封阀芯1B下端的油孔，此时多路阀进油孔与多路阀联2的出油通道连通；
可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀壳1A、阀芯1B上端及第一滑动密封面SLa形成了第一能量输入腔Va，第二滑动密封面SLb、可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀芯1B、锥面密封SLc及多路阀联2形成了第二能量输入腔Vb并与第一能量输入腔Va常通，可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀壳1A、阀芯1B、第一滑动密封面SLa、第二滑动密封面SLb形成了第三能量输入腔Vc,可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀芯1B、多路阀联2及锥面密封SLc形成了第四能量输入腔Vd。
在第一能量输入腔Va输入压力油时可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀芯1B上端形成了向下力作用面积A1，在第三能量输入腔Vc输入控制油时可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀芯1B凸环下形成了向上力作用面积A2，在第四能量输入腔Vd输入压力油时可变面积先导比的负载保持单向阀1的阀芯1B锥面形成了向上力作用面积A3。
第一能量输入腔Va输入油的最小压力为Pvamin,第四能量输入腔Vd输入油的最大压力为Pvdmax,力作用面积A1、A2、A3除满足关系式A1＝A2+A3之外还满足Pvamin*A1＞Pvdmax*A3。
如图3所述，阀联回收能量输入油口PL和控制油口PS通过外接的控制阀与蓄能器油口连接，阀联第四能量输入腔Vd通过多路阀进油孔外接工作泵，可变面积先导比的负载保持单向阀的工作原理如下：负载保持单向阀有三个力的作用面积A1、A2、A3，在设计时，保证最小压力Pvamin与A1的乘积大于最大压力Pvdmax与A3的乘积,因而只要阀联控制油口PS泄压即作用在A2上的压力为零，且外接蓄能器的工作压力大于Pvamin时，把蓄能器的压力油通入阀联回收能量输入口PL,则阀联第二能量输入腔Vb和第四能量输入腔Vd就会被可变面积先导比的负载保持单向阀的阀芯1B隔断；
当蓄能器供油时，外接蓄能器的工作压力大于Pvamin，此时蓄能器与阀联回收能量输入油口PL连通，蓄能器油从PL-Va-Vb至执行元件驱动负载，当蓄能器不供油时，则蓄能器与阀联回收能量输入油口PL断开，此时蓄能器与联控制油口PS接通，此时工作泵供油压力只需大于阀联第二能量输入腔Vb的压力即可使得第二能量输入腔Vb与第四能量输入腔Vd连通，此时由工作泵供油，从Vd-Vb至执行元件驱动负载。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联的控制方法，用于控制下述单向阀阀联，所述单向阀阀联包括，可变面积先导比的负载保持单向阀(1)和多路阀联(2)，所述可变面积先导比的负载保持单向阀(1)包括阀壳(1A)和阀芯(1B)，所述阀壳(1A)密封固定在多路阀联(2)上，所述阀壳(1A)设有内孔，所述阀壳(1A)上还设有与内孔连通的阀联回收能量输入油口(PL)和控制油口(PS)，所述阀芯(1B)上端外侧壁上设有凸环，所述阀芯(1B)的中部设有油道，所述阀芯(1B)的下端侧壁上设有与中部油道连接的径向布设的多个油孔，所述阀芯(1B)下端底部外侧面为密封面，所述阀芯(1B)的上端安装在阀壳(1A)内孔内，使得阀联回收能量输入油口(PL)与阀芯油道连通，并且所述阀芯(1B)上的凸环与阀壳内壁连接形成第一滑动密封面(SLa)，所述控制油口(PS)与阀芯凸环下端面连通，所述多路阀联(2)内与阀壳内孔同轴设有阀芯安装孔，所述多路阀联(2)内在阀芯安装孔下端同轴设有与工作泵连接的多路阀进油孔，所述阀芯(1B)下端外侧壁与阀芯安装孔内壁连接形成第二滑动密封面(SLb)，所述多路阀联(2)内设有与执行元件连接的出油通道，所述阀芯(1B)设有两个工作位，在多路阀联(2)的阀芯换向时，阀芯(1B)底部密封面与多路阀进油孔的端部密封连接，此时阀芯下端的油孔与多路阀联的出油通道连通，形成第一工作位；阀芯(1B)向上移动，使得阀芯下端的油孔通过阀芯安装孔内壁密封，此时多路阀进油孔与多路阀联的出油通道连通，形成第二工作位；所述阀壳(1A)与阀芯(1B)上端和凸环上端合围形成第一能量输入腔(Va)，所述执行元件连接的出油通道与阀芯之间形成第二能量输入腔(Vb)，所述阀芯凸环下端面、阀芯(1B)外侧面与控制油口(PS)之间形成第三能量输入腔(Vc),所述多路阀进油孔与阀芯底部密封面形成第四能量输入腔(Vd)，所述第一能量输入腔与阀联回收能量输入油口连通，所述第二能量输入腔与多路阀联的出油通道连通，所述第三能量输入腔与控制油口连通，所述第四能量输入腔与多路阀进油孔连通，
其特征在于：设第一能量输入腔在阀芯上端和阀芯中部油道的底部向下作用力面积为A1，第三能量输入腔在阀芯凸环下端面向上作用力面积为A2，第四能量输入腔在阀芯底部密封面向上作用力面积为A3，且A1＝A2+A3，所述第一能量输入腔和第三能量输入腔通过外接的控制阀与蓄能器油口连接，第四能量输入腔通过多路阀进油孔外接工作泵，第二能量输入腔与执行元件驱动负载连接，所述蓄能器的最小压力为Pvamin,所述工作泵的最大压力为Pvdmax，且Pvamin*A1＞Pvdmax*A3；
当需要蓄能器供油时，控制阀控制蓄能器与第三能量输入腔不连通，此时作用在A2面上的压力为零，控制阀控制蓄能器与第一能量输入腔连通，蓄能器内的压力油从第一能量输入腔进入第二能量输入腔至执行元件驱动负载；
当不需要蓄能器供油时，控制阀控制蓄能器与第三能量输入腔连通，此时工作泵实际工作压力大于Pvamin，工作泵的压力油从第四能量输入腔进入第二能量输入腔至执行元件驱动负载。
2.根据权利要求1所述的具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联的控制方法，其特征在于：所述多路阀进油孔的直径与阀芯油道直径相同。
3.根据权利要求2所述的具有可变面积先导比的负载保持单向阀阀联的控制方法，其特征在于：所述阀芯(1B)上端与阀壳(1A)之间同轴安装有弹簧(1C)。
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