CN107575428B - 一种无冲击型电液控单向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无冲击型电液控单向阀，包括一主阀、一中级阀、一初级阀、两单向阀和两节流阀，主阀是依靠控制压力来实现单向阀正向关闭的阀，中级阀是内部设有差动阀芯的二位三通液控换向阀，包括进油口、工作油口、回油口和控制油口；初级阀是两位三通型电磁换向阀，无电时初级阀阀位连通进油口和工作油口，同时回油口关闭；有电时初级阀阀位关闭进油口，工作油口和回油口连通。本发明的好处是增加了无冲击的正向开启功能，补充了大通径先导式单向阀的性能；适用于压铸机的液压压射系统，可抑制压射启动时的液压冲击；在满足无冲击的开启和单向流动功能方面，本发明与其它液压阀相比可以大幅度降低应用成本，具有重要的应用和经济价值。

Description

一种无冲击型电液控单向阀

技术领域

本发明属于液压传动与控制领域，具体涉及一种无冲击型电液控单向阀，还涉及一种用于压铸机的先导式单向阀。

背景技术

现今市售的液控单向阀是一种具有控制油口的二通座阀，当控制油口没有输入控制压力时，它就像普通单向阀一样工作，油液正向流动(从进油口流向出油口)时，能使阀芯顶端抬起，把阀门打开，而油液反向流动(从出油口流向进油口)时，能使阀芯顶端坐落在阀座孔上，把阀门关闭。当控制油口有控制压力输入时，控制压力推动活塞杆向阀芯顶端移动，若活塞杆推力大于阀芯尾端的作用力(油液力和弹簧力)时，阀芯被顶开，在出油口的油液压力大于进油口的油液压力的条件下，则油液可以反向流动。在高压系统中，液控单向阀反向开启前，作用在阀芯上的反向压力往往很高，导致上述结构的液控单向阀反向开启的控制压力也很高，此时常常需要采用一种带卸荷阀芯的液控单向阀，这种液控单向阀的主阀芯顶端的中心设有一个小的卸荷阀芯，当控制压力将活塞杆顶起时，先把卸荷阀芯顶开，使主阀芯两端的油腔之间出现通流缝隙，在反向压力下降之后，控制活塞杆就能轻易地顶开主阀芯，实现反向流动。所以，这类液控单向阀适用于反向回路是一种封闭载荷的工作条件，经常使用在液压缸的保压控制回路中，例如图17中的阀V₁₀和阀V₁₃。但是，现今市售的液控单向阀没有正向的开关功能，因此不能充当液压缸单一活塞腔的进油控制阀。

在中、小型压铸机中，人们采用了图17中的单向阀V₁₆和插装阀V₁₇作为压射缸的进油阀。图17是一种简图，即仅表示了压射缸CY₁进油回路上的增压缸CY₂、单向阀V₁₆、插装阀V₁₇、电磁换向阀V₁₈和压射蓄能器ACC₁之间的连接关系。图中：压射缸CY₁用于完成机器的压射动作，增压缸CY₂是压射缸CY₁的高压油源，蓄能器ACC₁是压射缸CY₁的低压油源，单向阀V₁₆用于阻止高压油向蓄能器ACC₁倒流，插装阀V₁₇和电磁换向阀V₁₈组成一种常闭型电液动两位两通阀，用于控制蓄能器ACC₁与压射缸CY₁之间的油路通断。由于上述单向阀V₁₆和插装阀V₁₇都是功能单一的阀，因此它们必须串联在压射缸CY₁的无杆腔和蓄能器ACC₁之间、以及增压缸CY₂的高压腔和蓄能器ACC₁之间，才能满足压铸机在压射、增压过程中的工作需要。

为了解决上述单向阀V₁₆和插装阀V₁₇功能单一的问题，人们采用了一种附加单向阀机能的插装阀，在简图18中,“ND止回阀”用V_ND标示，“ND止回阀”包括：主级的插装阀V_ND、先导级的梭阀V₁₉和电磁换向阀V₂₀，梭阀V₁₉的出油口C₁₉和V_ND阀的控制腔C_N相连，梭阀V₁₉的一个进油口B₁₉和阀V_ND的出油口A_N相连，梭阀V₁₉的另一个进油口A₁₉经过电磁换向阀V₂₀和阀V_ND的进油口B_N相连。阀V_ND在压射系统中，其进油口B_N与低压蓄能器A_ND相连,出油口A_N与压射缸CY₁的无杆腔、二通电液比例阀V₂₄相连,二通电液比例阀V₂₄再与高压蓄能器A_HD相连。低压蓄能器A_ND是压射缸CY₁完成压射动作的低压油源，高压蓄能器A_HD是压射缸CY₁完成增压动作的高压油源。上述梭阀V₁₉又称压力选择阀，它依靠两个进油口A₁₉、B₁₉之间的压力差来换向，可在两个进油口A₁₉、B₁₉之中选择压力较高者与出油口C₁₉接通，并进入插装阀V_ND的控制腔C_N。所以，不论上述电磁换向阀V₂₀是否换向，插装阀V_ND的控制压力都不会低于油口A_N的压力，保证油口A_N往油口B_N始终是不通的，因此阀V_ND附加了单向阀的机能，即阀V_ND的机能相当于一个电液动两位两通阀和一个单向阀串连。但是，在大通径插装阀(Ng≥63mm)的场合下，由于插装阀控制腔的容积较大，上述梭阀V₁₉、电磁换向阀V₂₀的最大流量明显满足不了插装阀的关闭速度要求，因此，上述插装阀一般限于小通径(Ng≤50mm)规格的。

由于提高快速压射速度、降低增压建压时间是提升压铸机性能的主要指标，所以在大型压铸机中，解决大通径插装阀关闭时间较长的问题非常重要。为此，人们采用了一种多级插装阀，在简图19中，“先导式单向阀”包括：主级插装阀V₂₁、中级插装阀V₂₂和初级电磁换向阀V₂₃。这种阀的主阀芯呈阶梯活塞型式，轴心具有沟通两端面的油孔，其特点有：主阀芯的头部端面在紧邻阀座的出油口一侧，有使其开启的受压面积S₁，主阀芯的尾部端面在弹簧腔中，有使其关闭的受压面积S₃，主阀芯的环形活塞腔和控制油口连接，有使其开启的环形受压面积S₂；主阀芯的头部在紧邻阀座的进油口一侧，无受压面积。这种技术不仅大幅度提高了插装阀的流量，同时还增强了插装阀的关闭速度和单向可靠性，在压铸机从快速压射切换到增压的过程中，可有效避免两个压力油源(增压缸CY₂向蓄能器ACC₁)之间发生串油现象。

但是，在压铸机的生产实践中，人们会发现上述几种插装阀的开启速度(开启过程)都不能被理想地控制，导致压铸机在慢速压射开始时冲头会以较快的飞升速度向前冲出一段距离，此现象被称为启动冲击。这种启动冲击，一方面使料筒中的金属熔液产生波浪或翻滚现象，把空气卷入在金属熔液内，导致铸件内部的气孔缺陷，另一方面使金属熔液从料筒的浇注口处溢出，给生产带来安全隐患。

综合上述，需要一种新的先导式单向阀，它不仅具有良好的单向和开关机能，还能抑制上述的启动冲击。

发明内容

本发明的目的在于，在保持现有先导式单向阀的开关和单向机能的前提下，依靠对所述液压阀进行技术重构和结构创新，包括关键性基本元件——主级插装阀和先导控制阀的创新，以致形成附加无冲击功能的新型先导式单向阀，尤其是新型大通径的先导式单向阀，实现解决压铸机的压射启动冲击问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种无冲击型电液控单向阀，包括一主阀、一中级阀、一初级阀、两单向阀和两节流阀，主阀是一种依靠控制压力来实现单向阀正向关闭的阀，包括进油口、出油口和控制油口；中级阀是一种内部设有差动阀芯的二位三通液控换向阀，包括进油口、工作油口、回油口和控制油口，差动阀芯的大柱塞、小柱塞的端面分别与中级阀的控制油口、工作油口相通；初级阀是一种两位三通型电磁换向阀，无电时初级阀的阀位连通进油口和工作油口，同时回油口关闭；有电时初级阀的阀位关闭进油口，工作油口和回油口连通。

中级阀的差动阀芯有两个阀位：第一阀位——使进油口和工作油口连通、同时回油口关闭的位置，第二阀位——使工作油口和回油口连通、同时进油口关闭的位置，差动阀芯还有在第一、第二阀位之间移动的瞬间位置——使进油口、工作油口和回油口皆被关闭的瞬间位置区间；所述主阀与先导阀之间的控制油路包括：①第一控制压力从主阀的进油口引入，经过第一单向阀的进、出油口，进入到并联的中级阀的进油口、初级阀的进油口和第二单向阀的出油口；②第二控制压力从主阀的出油口引入，经过第二单向阀的进、出油口，进入到并联的中级阀的进油口、初级阀的进油口和第一单向阀的出油口；③主阀的控制油口与中级阀的工作油口连通；④中级阀的控制油口经过第一节流阀与初级阀的工作油口连通；⑤中级阀的回油口经过第二节流阀与初级阀的回油口的油路交汇之后，最终到油箱。

对上述技术方案进行部分改进——第一、第二节流阀可用第一、第二节流器代替，第一节流器位于中级阀的控制油口与初级阀的工作油口之间的通孔内，第二节流器内置在所述中级阀的差动阀芯之中，并且与中级阀的工作油口、回油口连通。

作为优选，主阀的主要构造包括：

一主阀体，其构造有：在上、下两端面的内侧分别设有同轴相连的、带止口的上、下阀孔,主阀的进油口和控制油口位于上、下阀孔的外端口；在前端面的内侧设有一出油孔，即主阀的出油口，并且与上阀孔的下半段垂直相交；在上阀孔的上半段表面和本体的下端面之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第一控制压力的引入孔；在出油孔表面和本体的下端面之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第二控制压力的引入孔；

一主阀座，其构造有：本体是上端带有挡边的圆衬套；位于中心的内孔是主阀的进油口，其下端还设有密封锥面；在外圆的中部设有第一环形槽；在第一环形槽的底部还设有与内孔垂直相交的多个油道孔，该油道孔和第一环形槽是第一控制压力的引入通道；

一主阀芯，其构造有：外形呈蘑菇状，其上部是带有密封锥面的阀头段、下部是导向段；在导向段下端的内侧设有一盲孔；在盲孔的顶端还设有与导向段外圆垂直相交的多个油道孔；

一控制活塞，其构造有：外形呈圆柱状；在上、下两端的内侧分别有上、下盲孔；

一小弹簧和一大弹簧，小弹簧的最大工作负荷小于大弹簧的最小工作负荷；

一垫套，其构造有：本体是下端带有挡边的圆衬套；垫套中心设有内孔即为主阀的控制油口；

一主阀盖，其构造是一种圆形法兰盘，上、下端面的内侧设有多个先导阀的插装孔，内部还设有先导控制油道孔；

主阀座、主阀芯、小弹簧、控制活塞、大弹簧和垫套被依次由上到下地装入主阀体的阀孔内，主阀盖压在主阀体、大弹簧和垫套的下端，其中：主阀座插在主阀体的上阀孔内，二者之间是过盈配合；主阀芯的密封锥面顶在主阀座的密封锥面之下，而主阀芯的导向段插在控制活塞的上盲孔之中，二者之间是间隙配合；控制活塞插在主阀体的下阀孔内，二者之间是间隙配合；垫套插在主阀体的下阀孔内，二者之间是间隙配合；小弹簧装在主阀芯和控制活塞之间的内腔中；大弹簧穿过垫套的内孔，并插在控制活塞的下盲孔之中；

主阀的受力面积有：①主阀芯之阀头的外圆投影面积为：在出油口处使主阀芯关闭的受压面积；②主阀芯之阀头的密封锥面与主阀座之密封锥面的接触线以内的圆形投影面积为：在进油口处使主阀芯开启的受压面积；③控制活塞的外圆的投影面积为：控制活塞的受压面积；④控制活塞的受压面积＞使主阀芯关闭的受压面积＞使主阀芯开启的受压面积。

进一步的，中级阀是一种内置有第二节流器的插装阀，包括：

阀套，阀套呈三段阶梯圆状，包括大直径段、中间段和小直径段三部分；在大、小直径的外端中心处，分别向内设有同轴相连的大阀孔和小阀孔，此大、小阀孔的外端口即中级阀的控制油口和工作口；大阀孔的深度在大直径段区域之内，此孔的内端还切有一第二环形槽；在大直径段的外圆上切有一第三环形槽，其轴向位置与第二环形槽相同；在第三环形槽的底部设有与第二环形槽交叉的多个油道孔，即中级阀的回油口；在中间段之内的小阀孔上切有一第四环形槽；在中间段的外圆上设有与第四环形槽交叉的多个油道孔，即中级阀的进油口；差动阀芯，差动阀芯呈两段阶梯圆状，由大柱塞和小柱塞两段同轴连体构成；在小柱塞外端面的内侧中心依次设有内圆孔和螺纹孔；在小柱塞的外圆上设有与内圆孔内端交叉的多个油道孔；在小柱塞的外圆上设有与螺纹孔顶端交叉的多个油道孔；上述大、小柱塞段插装在上述阀套的大、小阀孔之中，它们之间的配合是间隙配合；小柱塞的外圆投影面积为：中级阀的第一受压面积，大柱塞的外圆投影面积为：中级阀的第二受压面积，第二受压面积与第一受压面积之差为：差动受压面积；

第二节流器，第二节流器是中心设有节流小孔的螺塞，第二节流器位于差动阀芯的螺纹孔之中。

本发明的无冲击型电液控单向阀适用于压铸机的压射系统，可充当压射缸无杆腔的进油控制阀，所述主阀的进油口与压射用蓄能器的储液腔相连，所述主阀的出油口分别与压射缸的无杆腔、增压缸的小活塞腔的出油口相连，所述先导阀的回油口与油箱相连。

对比现有技术，本发明具有以下创新点：①提出了新的无冲击型电液控单向阀的液压原理；②提出了新的无冲击型电液控单向阀的元件构造。

对比现有技术，本发明具有以下显著优点：增加了新的机能——无冲击的正向开启功能，补充了大通径先导式单向阀的性能；适用于压铸机的液压压射系统，可抑制压射启动时的液压冲击；在满足无冲击的开启和单向流动功能方面，本发明与其它液压阀相比可以大幅度降低应用成本，具有重要的应用和经济价值。

附图说明

图1是描述本发明的第一种液压原理图。

图2是图1的一个实施例的结构示意剖视图。

图3是描述本发明的第二种液压原理图。

图4是图3的一个优选实施例的结构示意剖视图。

图5是本发明优选实施例的主阀体的结构示意图。

图6是本发明优选实施例的主阀座的结构示意图。

图7是优选实施例的主阀芯的结构示意图。

图8是优选实施例的控制活塞的结构示意图。

图9是优选实施例的垫套的结构示意图。

图10是优选实施例的主阀盖的结构示意图。

图11是优选实施例的中级阀的结构示意图。

图12是中级阀阀套的结构示意图。

图13是中级阀差动阀芯的结构示意图。

图14是中级阀换向过程中即将结束第一阀位的结构示意图。

图15是中级阀换向过程中即将开始第二阀位的结构示意图。

图16是本发明应用于压铸机压射系统的液压原理图。

图17～19现有技术的单向阀或插装阀应用于压铸机压射系统的液压原理简图。

图中：

1 主阀体

2 主阀座

3 主阀芯

4 控制活塞

5 小弹簧

6 大弹簧

7 垫套

8 主阀盖

9 中级阀盖

10 上端面

11 下端面

14 前端面

15 第一控制压力的引入孔

16 第二控制压力的引入孔

17 挡边

18 主阀座密封锥面

19 第一环形槽

20 第一环形槽油道孔

21 主阀芯密封锥面

22 盲孔

23 主阀芯的盲孔顶端油道孔

25 上盲孔

26 下盲孔

28 先导阀插装孔

29 先导控制油道孔

30 阀套

31 差动阀芯

32 大阀孔

33 小阀孔

34 第二环形槽

35 第三环形槽

36 第二环形槽油道孔

37 第四环形槽

38 第四环形槽油道孔

39 大柱塞段

40 小柱塞段

41 差动阀芯内圆孔

42 差动阀芯螺纹孔

43 差动阀芯进油孔

44 差动阀芯回油孔

45 压射缸CY₁有杆腔

46 压射缸CY₁的无杆腔

47 增压缸CY₂小活塞腔

48 增压缸CY₂环形腔

49 增压缸CY₂大活塞腔

50 蓄能器ACC₁的储液腔

51 蓄能器ACC₂的储液腔。

具体实施方式

参照附图对本发明的两个优选实施例进行说明。

一、参照图1～4对本发明的构成和液压回路进行说明。

图1中，一种无冲击型电液控单向阀，包括一主阀V₁、一中级阀V₂、一初级阀V₃、两单向阀和两节流阀，主阀V₁是一种依靠控制压力来实现单向阀正向关闭的阀，包括进油口A₁、出油口B₁和控制油口X₁；中级阀V₂是一种内部设有差动阀芯的二位三通液控换向阀，包括进油口B₂、工作油口A₂、回油口T₂和控制油口X₂，差动阀芯的大柱塞、小柱塞的端面分别与中级阀的控制油口X₂、工作油口A₂相通；初级阀V₃是一种两位三通型电磁换向阀，无电时初级阀的阀位连通进油口P₃和工作油口A₃，同时回油口T₃关闭；有电时初级阀的阀位关闭进油口，工作油口和回油口连通。

第一控制压力从主阀V₁的进油口A₁引入，经过第一单向阀V₄的进、出油口A₄、B₄，进入到并联的中级阀V₂的进油口B₂、初级阀V₃的进油口P₃和第二单向阀V₅的出油口B₅；第二控制压力从主阀V₁的出油口B₁引入，经过第二单向阀V₅的进、出油口A₅、B₅，进入到并联的中级阀V₂的进油口B₂、初级阀V₃的进油口P₃和第一单向阀V₄的出油口B₄；主阀V₁的控制油口X₁与中级阀V₂的工作油口A₂相连通；中级阀V₂的控制油口X₂经过第一节流阀V₆与初级阀V₃的工作油口A₃相连通；中级阀V₂的回油口T₂经过第二节流阀V₇与初级阀V₃的回油口T₃的油路交汇之后，最终进入到油箱T。

在图2中，V₁是主阀，包括主阀体1、主阀座2、主阀芯3、控制活塞4、小弹簧5、大弹簧6、垫套7和主阀盖8，零件2～7自上而下依次被安装在主阀体1的阀孔之中，主阀盖8压在主阀体1底面之上，并用螺钉固定；V₂是中级阀，采用插装元件的设计型式，被内嵌在主阀盖8的底面内侧的阀孔之中；中级阀盖9压在V₂阀和主阀盖8的底面之上，并用螺钉固定；V₃是两位三通型(或两位四通型)电磁换向阀；V₄、V₅是第一、第二单向阀，二者也采用插装阀的设计型式，被内嵌在主阀盖8的顶面内侧的两个阀孔之中；V₆、V₇是第一、第二节流阀，二者被集成在一个叠加阀板的两端，并且与中级阀盖9的底面叠加起来，再加上电磁换向阀V₃，然后用螺钉固定。在主阀体1、主阀盖8和中级阀盖9之中，设计有连接V₁～V₇七个元件的油道孔，各级元件之间油道连接符合原理图1的规定。插装阀的安装孔和油道接口均参照二通插装阀安装连接标准GB2877或ISO7368(以下简称标准GB2877)设计。

图3是描述本发明的第二种液压原理图，由图1改进而得，第一、第二节流阀可用第一、第二节流器代替，所述第一节流器位于中级阀的控制油口与初级阀的工作油口之间的油孔内，所述第二节流器位于所述中级阀的差动阀芯之中的油孔内。即采用两个简单的节流器来代替两个节流阀V₆、V₇，其中，第一节流器V₆位于中级液控换向阀V₂的控制油口X₂与初级电磁换向阀V₃的工作油口A₃之间的油道孔内，第二节流器V₇内置在所述中级液控换向阀V₂的差动阀芯31之中，并且与中级液控换向阀V₂的工作油口A₃、回油口T₂连通。

图4中，V₁是主级液控单向阀，由主阀体1、主阀座2、主阀芯3、控制活塞4、小弹簧5、大弹簧6、垫套7和主阀盖8组成，零件2～7自上而下依次被安装在主阀体1内的阀孔之中，主阀盖8压在主阀体1底面之上，并用螺钉固定；V₂是中级液控换向阀，采用插装元件的设计型式，被内嵌在主阀盖8的底面内侧的阀孔之中；中级阀盖9压在V₂阀和主阀盖8的底面之上，并用螺钉固定；V₃是两位三通型(或两位四通型)电磁换向阀，它压在中级阀盖9的底面之上，并用螺钉固定；V₄、V₅是第一、第二单向阀，二者也采用插装阀设计型式，被内嵌在主阀盖8的顶面内侧的两个阀孔之中；V₆是第一节流器，采用螺塞(中心钻有小孔)的设计型式，被旋入在中级阀盖9的顶面内侧的中心；V₇是第二节流器，也采用螺塞的设计型式，被旋入在V₂阀的差动阀芯31内部的差动阀芯螺纹孔42之中。在主阀体1、主阀盖8和中级阀盖9之中，设计有连接V₁～V₇七个元件的油道孔，各级元件之间油道连接符合原理图3的规定。插装阀的安装孔和油道接口均参照二通插装阀安装连接标准GB2877设计。

在图2和图4中，主阀V₁有三个受油液压力作用的面积，包括：主阀芯3之阀头的外圆投影面积为：在出油口B₁处使主阀芯3关闭的受压面积S_B1；主阀芯密封锥面21与主阀座密封锥面18的接触线以内的圆形投影面积为：在进油口A₁处使主阀芯3开启的受压面积S_A1；控制活塞4的外圆的投影面积也就是控制活塞4的受压面积S_X1；④控制活塞4的受压面积S_X1＞使主阀芯3关闭的受压面积S_B1＞使主阀芯3开启的受压面积S_A1。

二、参照图5～10，对构成主阀V₁的六个主要零件的构造进行说明。

图5是主阀体1的构造，包括：在上端面10、下端面11的内侧分别设有同轴相连的、带止口的上、下阀孔,主阀V₁的进油口A₁和控制油口X₁位于上、下阀孔的外端口；在前端面14的内侧设有一出油孔，即主阀V₁的出油口B₁，并且与上阀孔的下半段垂直相交；在上阀孔的上半段表面和本体1的下端面11之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第一控制压力的引入孔15；在出油孔B₁的表面和本体1的下端面11之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第二控制压力的引入孔16。主阀体1的功能在于，它既是主阀嵌入元件与安装盖板的基础阀体，又是主油路和控制油路的连通体。

图6是主阀座2的构造，主阀座2包括上端带有挡边17的圆衬套；位于中心的内孔是主阀V₁的进油口A₁，其下端还设有主阀座密封锥面18；在外圆的中部设有第一环形槽19；在第一环形槽19的底部还设有与内孔A₁垂直相交的多个第一环形槽油道孔20，第一环形槽油道孔20和第一环形槽19是第一控制压力的引入通道。主阀座2的功能在于，支撑主阀芯3的关闭位置，并构成阀门的密封副。

图7是主阀芯3的构造，包括：外形呈蘑菇状，其上部是带有主阀芯密封锥面21的阀头段H₁、下部是导向段H₂；在导向段H₂下端的内侧设有一盲孔22；在盲孔22的顶端还设有与导向段H₂外圆垂直相交的多个主阀芯的盲孔顶端油道孔23。主阀芯3的功能在于，借助于自身与主阀座2的相对移动，来实现阀门的开关控制功能。

图8是控制活塞4的构造，控制活塞4外形呈圆柱状；在上、下两端的内侧分别有上、下盲孔25、26。控制活塞4的功能在于，在控制压力驱动下，把主阀芯3关闭在主阀座2之下。

图9是垫套7的构造，本体是下端带挡边的圆衬套；设在中心的内孔即为主阀的控制油口X₁。垫套7的功能在于，使大弹簧6定位于中心，以及限定控制活塞4的行程。

图10主阀盖8的构造，包括：本体是一种圆形法兰盘，上、下端面的内侧设有三个先导阀插装孔28，内部还设有先导控制油道孔29、T₂。主阀盖8的功能在于，它既是主阀嵌入元件的安装盖板，又是先导阀的基础阀体和控制油路的连通体。

三、参照图11、图12和图13对构成本发明的中级阀V₂的构造进行说明。

图11是中级阀V₂的装配图，V₂采用插装阀设计型式，由阀套30、差动阀芯31、第二节流器V₇和相应的密封圈构成。第二节流器V₇是一种中心设有节流小孔的螺塞，被安装在差动阀芯31的螺纹孔37之中。

图12是阀套30的构造，包括：外形呈三段阶梯圆状，包括大直径段、中间段和小直径段三部分，其外形尺寸、密封圈沟槽的布置符合标准GB2877；在大、小直径d₁、d₂的外端的中心处，向内分别设有同轴相连的大阀孔32和小阀孔33，此大、小阀孔的外端口即中级阀V₂的控制油口X₁和工作油口A₂；大阀孔32的深度在大直径段区域之内，此孔内端还切有一第二环形槽34；在大直径段的外圆上切有一第三环形槽35，其轴向位置与第二环形槽34相同；在第三环形槽35的底部设有与第二环形槽34交叉的多个油道孔36，即中级阀V₂的回油口T₂；在中间段之内的小阀孔33上切有一第四环形槽37；在中间段的外圆上设有与第四环形槽37交叉的多个第四环形槽油道孔38，即中级阀的进油口B₂。

图13是差动阀芯31的构造，包括：外形呈两段阶梯圆状，由大柱塞39和小柱塞40两段同轴连体构成；在小柱塞40外端面的内侧中心依次设有差动阀芯内圆孔41和差动阀芯螺纹孔42；③在小柱塞40的外圆上设有与差动阀芯内圆孔41内端交叉的多个差动阀芯进油孔43；在小柱塞40的外圆上设有与差动阀芯螺纹孔42顶端交叉的多个差动阀芯回油孔44；上述大、小柱塞段39、40插装在上述阀套30的大、小阀孔32、33之中，它们之间的配合是间隙配合；小柱塞40的外圆投影面积为：中级阀V₂的第一受压面积S_A2，大柱塞39的外圆投影面积为：中级阀V₂的第二受压面积S_X2，第二受压面积S_X2与第一受压面积S_A2之差为：差动受压面积S_X2-S_A2。

四、参照图1～15对本发明的工作原理进行说明。

首先对图1和图2所示的无冲击型电液控单向阀V的工作原理进行说明。

图1实际是一个主阀V₁被六个先导阀V₂～V₇操纵的回路，控制回路上的中级阀V₂和两个节流阀V₆、V₇为的是操纵这个主阀V₁的开启过程更佳。由于主阀V₁的先导控制压力来自A₁口或B₁口，所以主阀V₁的正向(由A₁往B₁)开、关动作完全依赖于A₁口与B₁口之间的压力差和初级阀V₃的操作工况。

图1和图2所示的无冲击型电液控单向阀V共有四种工况：

工况之一：当阀V₃失电在原位、阀V₁的A₁口压力大于B₁口压力的条件下。

在控制油路上，先导压力可从阀主油路A₁口和B₁口两侧引入，由于两个单向阀V₄、V₅是依靠进、出油口之间的压力差而开启的，所以在A₁口压力大于B₁口压力的条件下，阀V₅自动关闭，先导压力只能从A₁口进入，经过阀V₄，同时到达阀V₃的P₃口和阀V₂的B₂口两处。

在P₃口的先导压力，经过A₃口，再经过阀V₆，到达阀V₂的X₂口，即先导压力传递到差动阀芯31的大柱塞39上；而在阀V₁的B₁腔(或小弹簧5所在腔)一侧，其压力通过控制活塞4传递到X₁腔(或大弹簧6所在腔)一侧，再传递到阀V₂的A₂口，即B₁腔的压力传递到差动阀芯31的小柱塞40上，由于小弹簧5的最大工作负荷(最大的弹性变形力)小于大弹簧6的最小工作负荷(安装负荷)，所以作用在小柱塞40上的有效压力小于B₁腔的压力，又由于大柱塞39的受力面积大于小柱塞40的受力面积，以及A₁口压力大于B₁口压力，所以阀V₂的差动阀芯31被推到A₂口一侧，即静止在第一阀位(见图11，A₂口与B₂口全开的位置)，随之阀V₂的B₂口和A₂口被接通、回油口T₂被关闭。

在B₂口的先导压力，经过A₂口，到达阀V₁的X₁口。

因为B₁口与控制活塞4的上盲孔25相通，所以B₁口的压力是控制活塞4向上施力的背压；对于控制活塞4，在A₁口压力大于B₁口压力的条件下，X₁腔一侧的油液和大弹簧6的作用力大于B₁腔的油液和小弹簧5的作用力，在两腔之间产生作用力之差，迫使控制活塞4推动主阀芯3紧贴在主阀座2的A₁口下端，另外，因为阀V₁的控制活塞4的面积S_X1大于主阀座2的A₁口的面积S_A1，所以主阀芯3所受的关闭力大于开启力，阀V₁被关闭。

按照上述和参见图11、图14和图15，差动阀芯31两端的油口A₂、X₂都与阀V₁的A₁口连通，因此差动阀芯31的大柱塞39和小柱塞40同时受到A₁口的液力作用，在同一压力下，利用差动阀芯31两端的面积差，产生对差动阀芯31的作用力，从而推动差动阀芯31停靠在阀V₂的第一阀位，差动阀芯31也因此而得名。

工况之二：当阀V₃失电在原位、阀V₁的B₁口压力大于A₁口压力的条件下。

在主油路上，主阀芯3仅靠弹簧5的推力和B₁口与A₁口之间的压力差作用下，就可以紧贴在主阀座2的A₁口下端，把阀V₁关闭，这就是阀V₁的逆止功能。

在控制油路上，由于B₁口与A₁口之间的压力差，阀V₄自动关闭，先导压力只能从B₁口进入，经过阀V₅，同时到达阀V₃的P₃口和阀V₂的B₂口两处。

在P₃口的先导压力，经过A₃口，再经过阀V₆，进入到阀V₂的X₂口，即先导压力传递到差动阀芯31的大柱塞39上；而在阀V₁的B₁腔一侧，其压力通过控制活塞4传递到X₁腔一侧，再传递到阀V₂的A₂口，即B₁腔的压力传递到差动阀芯31的小柱塞40上，由于小弹簧5的最大工作负荷小于大弹簧6的最小工作负荷，所以作用在小柱塞40上的有效压力小于B₁腔的压力，又由于大柱塞39的受力面积大于小柱塞40的受力面积，所以差动阀芯31被液力推到A₂口一侧，即静止在第一阀位(如图11，A₂口与B₂口全开的位置)，随之阀V₂的B₂口与A₂口被接通、回油口T₂被关闭。

在B₂口的先导压力，经过A₂口，到达阀V₁的X₁口，因此控制活塞4的上、下两端同时受到B₁口压力的作用，以致控制活塞4两端的液力相互抵消，又由于小弹簧5的最大工作负荷小于大弹簧6的最小工作负荷，所以控制活塞4在两弹簧的弹力差作用下推动主阀芯3紧贴在主阀座2的A₁口下端，阀V₁被关闭。

工况之三：当阀V₃得电在换向位、阀V₁的A₁口压力大于B₁口压力的条件下。

在控制油路上，从B₁口进入的先导压力被阀V₅截止，先导压力只能从A₁口进入，经过阀V₄，同时到达阀V₃的P₃口和阀V₂的B₂口两处，由于阀V₃得电而换向，阀V₃的P₃口被关闭，A₃口和T₃口被接通，所以阀V₂的X₂口的油液经过第一节流阀V₆进入到阀V₃的A₃口和T₃口，再到油箱T，阀V₂的大柱塞39(或X₂口)一侧被泄压；而主油路A₁口的压力，通过主阀芯3和控制活塞4传递到X₁口，再传递到阀V₂的A₂口，并作用于阀V₂的小柱塞40一侧，由于大柱塞39一侧被泄压，所以差动阀芯31向X₂口一侧移动，最后静止在第二阀位上，即阀V₂的B₂口被关闭、A₂口和T₂口被接通，然后导致阀V₁的X₁口泄压(即控制活塞4失去控制压力)，最终在A₁口与于B₁口之间的压力差的作用下，克服小弹簧5和大弹簧6的推力，把主阀芯3打开，并且也将控制活塞4推向下方，阀V₁的A₁口与于B₁口被接通。

图14和图15详细表示出了阀V₂的上述换向过程，即阀V₂的差动阀芯31从第一阀位向第二阀位移动的过程，差动阀芯31的移动有三段行程：第一段是关闭进油口B₂的行程L₁，即差动阀芯31从A₂口与B₂口全开位置(第一阀位)移至A₂口与B₂口的零开口位置，在此段行程之后，阀V₁的控制活塞4失去了来自于阀V₂的B₂口压力；第二段是第一级泄压行程L₂，即差动阀芯31从A₂口与B₂口的零开口位置移至A₂口与T₂口的零开口位置，因为阀V₂的B₂口与A₂口之间、A₂口与T₂口之间是都断开的，所以阀V₁的X₁口的油液无法通过阀V₂的T₂口向外排泄，但由于差动阀芯31向X₂口一侧移动，导致差动阀芯31的A₂口一侧油腔容积增大，然后引起阀V₁的X₁口向阀V₂的A₂口排油，又因为在此段行程中，X₂口的回油被第一节流阀V₆控制，延长了差动阀芯31向X₂口一侧的移动时间，所以使阀V₁的控制活塞4向X₁口方向移动的速度减慢，又由于差动阀芯31的小柱塞40的面积S_A2与阀V₁控制活塞4的面积S_X1之比很小，所以控制活塞4向X₁口方向移动距离就会更小，因此阀V₁的主阀芯3的开启高度也会更小，使A₁口与B₁口之间产生很大的液阻，阀V₁实现了第一级的开启速度；第三段是第二级泄压行程L₃，即差动阀芯31从A₂口与T₂口零重迭位置移至A₂口与T₂口全开位置(第二阀位)，来自阀V₁的X₁口的压力油，经过阀V₂的A₂口、T₂口到第二节流阀V₇，再到油箱T，回油流量被第二节流阀V₇控制，阀V₁实现了第二级开启速度，直至控制活塞4后退至阀V₁的下端，导致阀V₁完全打开。

阀V₂在换向过程中，差动阀芯31与阀套30之间有一个环形活塞腔,即在阀V₂的X₂腔和A₂腔之间还有一个与T₂口交叉的环形活塞腔。在差动阀芯31的L₁和L₂行程里，由于所述环形活塞腔仅与T₂口连通，并且其容积随着阀芯行程的增加而增大，因此需要从T₂口中吸入油液；但在差动阀芯31的L₃行程里，所述环形活塞腔不仅与T₂口连通，还与A₂口连通，来自A₂口的油液，经过所述环形腔流到T₂口，最后排泄到油箱T。

工况之四：当阀V₃得电在换向位、阀V₁的B₁口压力大于A₁口压力的条件下。

在主油路上，主阀芯3仅靠弹簧5的推力和B₁口与A₁口之间的压力差作用下，就可以紧贴在主阀座2的A₁口下端，把阀V₁关闭。

在控制油路上，由于B₁口与A₁口之间的压力差，阀V₄自动关闭，先导压力只能从B₁口引入，经过阀V₅，同时到达阀V₃的P₃口和阀V₂的B₂口两处。因为阀V₃得电而换向，所以阀V₃的P₃口被关闭、A₃口和T₃口被接通，导致阀V₂的X₂口的压力油经过第一节流阀V₆，再经过阀V₃的A₃口和T₃口，最终到达油箱T，阀V₂的大柱塞39一侧被泄压；与此同时，阀V₁的B₁口的压力，通过控制活塞4传递到X₁口，然后到阀V₂的A₂口，即到达阀V₂的小柱塞40一侧，由于阀V₂的大柱塞39一侧被泄压，所以差动阀芯31开始向X₂口一侧移动，最终停止在第二阀位，随之阀V₂的B₂口被关闭、A₂口和T₂口被接通，于是导致阀V₁的X₁口泄压，因此控制活塞4在B₁口的压力和小弹簧5的作用下移动，在压缩大弹簧6之后，支撑在垫套7的上边(停在X₁口一侧)。

综合上述四种工况可知：①阀V₄和阀V₅的作用是“选择”，不论哪个阀的进油口有高压，都可以保证其出油口有高压，常用于在交替压力的两条主油路之间引出一条控制油路，其作用如同梭阀；②由于阀V₂有差动阀芯31，当阀V₃失电在原位的条件下，阀V₂的B₂口和A₂口之间是常开的，所以阀V₂的X₂腔中不需要有复位弹簧；③当阀V₃失电在原位的条件下，阀V₁总是关闭的；④当阀V₁的B₁口压力大于A₁口压力的条件下，阀V₁就是一个单向阀，具有逆止性能；⑤当阀V₃得电在换向位、阀V₁的A₁口压力大于B₁口压力的条件下，阀V₁具有二级开启速度，很好地解决了抑制启动冲击和不延长开启时间这一对矛盾。

由于图3和图4只是把图1和图2中的两个节流阀简化为两个节流器，其工作原理与图1和图2等效，因此对于图3和图4的工作原理不再叙述。

四、参照图16对本发明在压铸机压射系统中的应用进行说明。

图16是一种冷室压铸机压射系统的液压原理图。由于采用电磁比例节流阀V₉作为压射液压缸CY₁有杆腔45的回油阀，依此控制多级压射速度，因此，这种压射系统是一种回油节流调速的控制系统。本发明的优选实施例作为控制压射蓄能器ACC₁到压射缸CY₁无杆腔46之间的开关阀，还作为增压缸CY₂的小活塞腔47到压射蓄能器ACC₁之间的单向阀。本发明的优选实施例和相关液压元件的油路连接方法如下：主油路的进油口A₁与压射蓄能器ACC₁的储液腔50连接，主油路的出油口B₁分别与压射缸CY₁的无杆腔46、增压缸CY₂的小活塞腔47连接，控制油路的回油口T₂、T₃与油箱T连接。

由于图16所示的回油节流调速方法和回路是本专业技术人员熟知的，故在此对其配置不进行详细叙述。下面只是围绕压铸机的工作循环对本发明的优选实施例的作用进行说明。

压射缸CY₁的工作过程可以分为三个主要阶段：第一是慢速压射阶段，即把装入压射料管内的熔化金属用比较慢的注射速度向铸模的浇口位置填充；第二是快速压射阶段，即把熔化金属用比较高的注射速度从浇口位置向铸模型腔填充，直至铸模型腔被充满；第三是增压阶段，即从金属熔液完全填满铸模型腔至金属凝固，为补偿凝固期间的金属体积收缩，压射缸CY₁必须对金属施加很高的压力，而进行增压操作。在这三个阶段之后，压铸机的压射液压缸CY₁推出余料并返回原始位置，准备下一循环的操作。

图16所示的压射系统的主要动作原理如下：

原始位置：

压射缸CY₁处于原始位置(即活塞杆完全缩回的位置)，增压缸CY₂也处于原始位置(即小活塞杆完全缩回的位置)，压射缸CY₁的液压系统的工况包括：①在压射缸的进油油路上，蓄能器ACC₁的储油腔50已充满油液，初级先导阀V₃失电，主阀V₁关闭，蓄能器ACC₁的储油腔50与压射缸CY₁的无杆腔46之间的油路被切断；②在压射缸的回油油路上，比例节流阀V₉失电(零位电流)，B₉口和A₉口之间断开，压射缸CY₁的有杆腔45与油箱之间的油路被切断；③在压射缸的增压油路上，比例节流阀V₁₅失电，B₁₅口和A₁₅口之间断开，增压蓄能器ACC₂的储液腔51和增压缸CY₂的大活塞腔49之间的油路被切断。

慢速压射阶段：

在慢速压射期间，在压射缸CY₁的进油油路上，初级先导阀V₃得电，致使阀V₁缓冲开启，其工作过程如同前述的第三种工况，蓄能器ACC₁的储液腔50向压射缸CY₁无杆腔46供油；在压射缸CY₁的回油油路上，电磁比例节流阀V₉被输入一个与慢速压射相对应的小电流信号，电磁比例节流阀V₉打开小节流开口，使压射缸CY₁的有杆腔45和油箱接通，以致于压射缸CY₁被缓冲启动，压射缸CY₁在电磁比例节流阀V₉的控制下执行慢速压射，直至慢速压射的结束位置；在压射缸CY₁的增压油路上，电磁比例节流阀V₁₅失电，B₁₅口和A₁₅口之间断开，蓄能器ACC₂的储液腔51不能向增压缸CY₂的大活塞腔49供油。

快速压射阶段：

在快速压射期间，在压射缸CY₁的进油油路上，阀V₁已完全打开，蓄能器ACC₁向压射缸CY₁供油；在压射缸CY₁的回油油路上，电磁比例节流阀V₉被输入一个与快速压射相对应的大电流信号，压射缸CY₁处于电磁比例节流阀V₉的大节流开口的控制之下，执行快速压射，直至快速压射的结束位置；在压射缸CY₁的增压油路上，电磁比例节流阀V₁₅失电，B₁₅口和A₁₅口之间断开，蓄能器ACC₂的储液腔51不能向增压缸CY₂的大活塞腔49供油。

增压阶段：

当压射缸CY₁达到快速压射结束位置时，电磁比例节流阀V₁₅被输入一个与增压建压速度相对应的电流指令信号，B₁₅口和A₁₅口接通，蓄能器ACC₂的储液腔51向增压缸CY₂的大活塞腔49供油，推动大活塞及小活塞杆一齐前进，于是增压缸CY₂的小活塞腔47排油；在增压缸CY₂排出的高压油经过主阀V₁的出油口B₁时，主阀V₁自动关闭，阻止了高压油向蓄能器ACC₁串流，于是高压油使压射缸CY₁的无杆腔46建立高压，直至增压结束为止。

压射跟踪：当工件成形并冷却后,在压铸机开模时，为了工件与料柄脱离定模，压射缸CY₁需要进行跟踪动模开启的前进动作。压射系统控制压射缸CY₁跟踪开模的过程和慢速压射的动作过程基本相同，其不同点仅在于电磁比例节流阀V₉打开的节流开口应满足跟踪开模的速度要求。

返回原位：

在返回期间，在压射缸CY₁的有杆腔45和增压缸CY₂的环形腔48的进油油路上，由于上述压射缸CY1的有杆腔45和增压缸环形腔48是并联的，所以，当返回指令让液压油源向单向阀V₁₂供油时，压力油经过阀V₁₂的A₁₂口和B₁₂口，同时进入到上述两个液压缸的有杆腔45和48内；而在上述两个液压缸的无杆腔46和49的回油油路上，返回指令让控制油源打开液控单向阀V₁₀和V₁₃，因此压射缸CY₁的无杆腔46的回油经过阀V₁₀的B₁₀口和A₁₀口流到油箱，增压缸CY₂的大活塞腔49的回油经过阀V₁₃的B₁₃口和A₁₃口流到油箱，最终压力油推动上述两个液压缸返回至原始位置，压射系统的单个工作循环到此结束。

显然，本发明所述的无冲击型电液控单向阀可以很好的满足上述压铸机的压射缸CY₁和增压缸CY₂的工作循环的需要。

Claims (3)

1.一种无冲击型电液控单向阀，包括一主阀、一中级阀、一初级阀、两单向阀、第一节流阀和第二节流阀，其特征在于：

所述主阀是一种依靠控制压力来实现单向阀正向关闭的阀，包括进油口、出油口和控制油口；

所述中级阀是一种内部设有差动阀芯的二位三通液控换向阀，包括进油口、工作油口、回油口和控制油口，差动阀芯的大柱塞、小柱塞的端面分别与中级阀的控制油口、工作油口相通；

所述初级阀是一种两位三通型电磁换向阀，无电时初级阀的阀位连通进油口和工作油口，同时回油口关闭；有电时初级阀的阀位关闭进油口，工作油口和回油口连通；

所述主阀包括：

一主阀体，其构造有：在上、下两端面的内侧分别设有同轴相连的、带止口的上、下阀孔,主阀的进油口和控制油口位于上、下阀孔的外端口；在前端面的内侧设有一出油孔，即主阀的出油口，并且与上阀孔的下半段垂直相交；在上阀孔的上半段表面和本体的下端面之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第一控制压力的引入孔；在出油孔表面和本体的下端面之间设有一条与二者垂直相交的小油道孔，即第二控制压力的引入孔；

一主阀座，其构造有：本体是上端带有挡边的圆衬套；位于中心的内孔是主阀的进油口，其下端还设有密封锥面；在外圆的中部设有第一环形槽；在第一环形槽的底部还设有与内孔垂直相交的多个油道孔，该油道孔和第一环形槽是第一控制压力的引入通道；

一主阀芯，其构造有：外形呈蘑菇状，其上部是带有密封锥面的阀头段、下部是导向段;在导向段下端的内侧设有一盲孔；在盲孔的顶端还设有与导向段外圆垂直相交的多个油道孔；

一控制活塞，其构造有：外形呈圆柱状；在上、下两端的内侧分别有上、下盲孔；

一小弹簧和一大弹簧；

一垫套，其构造有：本体是下端带有挡边的圆衬套；垫套中心设有内孔即为主阀的控制油口；

一主阀盖，其构造是一种圆形法兰盘，主阀盖的上、下端面的内侧设有多个先导阀的插装孔，内部设有还先导控制油道孔；

主阀座、主阀芯、小弹簧、控制活塞、大弹簧和垫套被依次由上到下地装入主阀体的阀孔内，主阀盖压在主阀体、大弹簧和垫套的下端，其中：主阀座插在主阀体的上阀孔内，二者之间是过盈配合；主阀芯的密封锥面顶在主阀座的密封锥面之下，而主阀芯的导向段插在控制活塞的上盲孔之中，二者之间是间隙配合；控制活塞插在主阀体的下阀孔内，二者之间是间隙配合；垫套插在主阀体的下阀孔内，二者之间是间隙配合；小弹簧装在主阀芯和控制活塞之间的内腔中；大弹簧穿过垫套的内孔，并插在控制活塞的下盲孔之中；

所述无冲击型电液控单向阀适用于压铸机的压射系统，可充当压射缸无杆腔的进油控制阀和增压缸小活塞腔的保压阀，所述主阀的进油口与压射蓄能器的储液腔相连，所述主阀的出油口分别与压射缸的无杆腔、增压缸的小活塞腔的出油口相连，所述先导阀的回油口与油箱相连。

2.根据权利要求1所述的一种无冲击型电液控单向阀，其特征在于：所述的第一、第二节流阀可用第一、第二节流器代替，所述第一节流器位于中级阀的控制油口与初级阀的工作油口之间的油孔内，所述第二节流器位于所述中级阀的差动阀芯之中的油孔内。

3.根据权利要求1或2所述的一种无冲击型电液控单向阀，其特征在于，所述中级阀是内置有第二节流器的插装阀，包括：

阀套，阀套呈三段阶梯圆状，包括大直径段、中间段和小直径段三部分；在大、小直径的外端中心处，分别向内设有同轴相连的大阀孔和小阀孔，此大、小阀孔的外端口即中级阀的控制油口和工作口；大阀孔的深度在大直径段区域之内，此孔的内端还切有一第二环形槽；在大直径段的外圆上切有一第三环形槽，其轴向位置与第二环形槽相同； 在第三环形槽的底部设有与第二环形槽交叉的多个油道孔，即中级阀的回油口；在中间段之内的小阀孔上切有一第四环形槽；在中间段的外圆上设有与第四环形槽交叉的多个油道孔，即中级阀的进油口；

差动阀芯，差动阀芯呈两段阶梯圆状，由大柱塞和小柱塞两段同轴连体构成；在小柱塞外端面的内侧中心依次设有内圆孔和螺纹孔；在小柱塞的外圆上设有与内圆孔内端交叉的多个油道孔；在小柱塞的外圆上设有与螺纹孔顶端交叉的多个油道孔；上述大、小柱塞段插装在上述阀套的大、小阀孔之中，它们之间的配合是间隙配合；

第二节流器，第二节流器是中心设有节流小孔的螺塞，第二节流器位于差动阀芯的螺纹孔之中。