CN107725841A - 双向控制的比例单向流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种双向控制的比例单向流量阀，其特征在于，包括：比例电磁铁，一端与所述比例电磁铁连接的螺套，活动设在所述螺套内的衔铁，一端固定连接在所述螺套的另一端的阀套，所述阀套的另一端上设有油口A和油口B；连接在所述阀套内的主阀芯，其上设有与油口B连通的第一阻尼孔和与油口A连通的第二阻尼孔；活动套接在所述主阀芯内的先导阀套，其上设有先导腔室和第三阻尼孔；以及先导阀芯，其一端固定连接在所述衔铁的另一端，先导阀芯的另一端穿过控制腔、先导腔室和第二阻尼孔，且所述先导阀芯的另一端对应第二阻尼孔处形成为中部小而两边大的。该比例单向流量阀结构简单、成本低并可实现双向控制。

Description

双向控制的比例单向流量阀

技术领域

本发明涉及阀技术领域，具体涉及一种双向控制的比例单向流量阀。

背景技术

近年来，比例单向流量阀在随车吊、高空作业车、拖拉机旋耕犁、电动叉车等升降设备上应用越来越多。在设备停止时，比例单向流量阀起到保压的作用，防止液压缸下滑；当设备需要下降时，比例单向流量阀根据输入的电压信号大小，控制开口大小，调节液压缸输出的流量，进而控制升降设备的下降速度。目前市场上存在的比例单向流量阀，只能实现单方向的比例流量控制，也就是说液压油从比例单向流量阀的油口B流入油口A的时候能实现比例流量控制的话，那液压油从油口A流入油口B时只起单向阀作用完成不了比例流量控制。如专利公开号为CN 105298967A、名称为“一种大马力拖拉机提升器阀组”的发明专利中就提供了一种控制拖拉机提升器的液压阀组，其中就采用了2个比例单向流量阀，分别用于控制提升器的上升和下降速度调节。由于比例阀的价格昂贵，采用2个比例单向流量阀势必造成成本的上升，限制了比例单向流量阀在一些价格较低的主机上的广泛应用。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题的部分或者全部，本发明提出了一种双向控制的比例单向流量阀，该比例单向流量阀结构简单、成本低并可实现双向控制。

为了实现以上发明目的，本发明提出了一种具有以下结构的双向控制的比例单向流量阀，包括：

比例电磁铁，

螺套，其一端与所述比例电磁铁连接；

衔铁，其活动设在所述螺套内，其一端通过弹性件抵接在所述比例电磁铁内；

阀套，其一端固定连接在所述螺套的另一端，所述阀套的另一端上设有油口A和油口B；

主阀芯，其连接在所述阀套内，其上设有与油口B连通的第一阻尼孔和与油口A连通的第二阻尼孔；

先导阀套，其活动套接在所述主阀芯的主腔体内，靠近油口A的一端设有朝向油口A开口的先导腔室以及与先导腔室连通的第三阻尼孔，所述第三阻尼孔能与所述第一阻尼孔连通；以及

先导阀芯，其一端固定连接在所述衔铁的另一端，先导阀芯的另一端穿过控制腔、先导腔室和第二阻尼孔，且所述先导阀芯的另一端对应第二阻尼孔处形成为中部直径小而两边直径大的结构，所述两边直径大的结构均可封堵第二阻尼孔；

所述先导阀芯移动带动先导阀套移动时，通过控制比例电磁铁的电压大小控制第一阻尼孔、第二阻尼孔和主阀芯的开启、关闭以及开口大小从而形成对油口A或油口B进油时的双向节流控制。

在本发明中，不像现有技术中设置有多个比例单向阀分别进行控制，而是通过设计比例单向阀的内部结构，使得通过控制比例电磁铁的电压大小就能控制第一阻尼孔、第二阻尼孔和主阀芯的开启、关闭以及开口大小，实现通过一个比例单向阀就能实现对油口A或油口B进油时的双向节流控制，因而结构更简单、成本更低。

在一种实施方案中，所述控制腔为由衔铁下端面、螺套的中部、阀套的上部、主阀芯的上端、先导阀套以及先导阀芯形成的、位于主阀芯上端的腔室，所述控制腔与所述先导腔室连通。形成了一个体积相对较大的控制腔，方便进行多级比例控制。

在一种实施方案中，所述第一阻尼孔的直径大于第二阻尼孔的直径。所述先导阀套跟随所述先导阀芯朝向比例电磁铁移动时，所述第一阻尼孔从与第三阻尼孔导通的节流位置移动到被关闭的位置。第一阻尼孔与第三阻尼孔错开时，先导阀套遮挡第一阻尼孔，第一阻尼孔的油液不能进入先导腔，第一阻尼孔处于关闭位置。

在一种实施方案中，所述先导阀芯的另一端包括大端、腰部和小端，所述腰部的直径小于第二阻尼孔的直径，所述大端与所述腰部之间设有过渡的斜面，所述腰部与小端之间设有过渡的弧面；所述小端的直径等于第二阻尼孔的直径；

所述先导阀芯跟随所述衔铁朝向比例电磁铁移动时，所述第二阻尼孔从被先导阀芯封堵的关闭位置移动到节流状态再到关闭状态。

在一种实施方案中，所述先导阀芯的中部设有用于连接的环形凹槽，所述先导阀套经连接件、所述环形凹槽与所述先导阀芯固定连接。连接件连接先导阀套和先导阀芯，因而在先导阀芯跟随衔铁向上移动时，先导阀套也跟随先导阀芯同步向上移动。

在一种实施方案中，所述先导阀芯连接所述衔铁的一端为T型结构，所述衔铁的一端设有与所述先导阀芯的T型结构配合的第一T型孔，所述衔铁的另一端设有第二T型孔，所述弹性件的一端安装在所述第二T型孔的大孔中，所述第一T型孔与第二T型孔连通。第一T型孔与第二T型孔的结构，既保证弹性件的功能稳定，又能保证先导阀芯与衔铁运动的同步性。

在一种实施方案中，油口B进油时，给予比例电磁铁一个电压，所述衔铁克服所述弹性件的作用力，带动所述先导阀芯向上运动，所述先导阀套向上运动遮挡第一阻尼孔，第二阻尼孔开启，控制腔的压力下降，油口B与控制腔的压差作用在主阀芯上；

增大比例电磁铁上的电压，油口B与控制腔的压差增大，主阀芯开启，油口B的油液经主阀芯移动到油口A；

进一步增大比例电磁铁上的电压，先导阀芯与第二阻尼孔之间的过流面积达到最大，主阀芯完全开启。

油口B进油时，实现从油口B到油口A的油液的节流控制。

在一种实施方案中，油口A进油时，先给予比例电磁铁一个电压，使得先导阀套处于完全遮挡第一阻尼孔的位置；

增大比例电磁铁的电压，第一阻尼孔开启，先导阀芯与第二阻尼孔之间的过流面积减小，主阀芯在油口A与控制腔的压差作用下逐渐开启；

进一步增大比例电磁铁的电压，主阀芯达到最大开度。

可以理解的是，油口A进油时，若不给比例电磁铁电压，则相当于普通的单向阀。为了实现从油口A到油口B的比例控制，则开始需要先给予比例电磁铁一个充足的电压使得先导阀套处于完全遮挡第一阻尼孔的位置，然后再从油口A进油。

在一个优选的实施方案中，所述阀套与所述螺套的另一端螺纹密封连接，所述主阀芯的下端与所述阀套的连接处设有斜面。为了实现更好的密封连接，斜面的结构在主阀芯开启前可实现保压。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明通过一个比例单向阀可实现从油口A到油口B以及从油口B到油口A的双向控制；相对现有技术中采用多个比例阀，不仅大大降低了成本，而且减少了安装多个阀的难度，占用面积小；

2)本发明相比现有双向控制阀而言，零部件更少、结构更简单、使用更可靠；也降低了制造工艺难度和制造成本。

附图说明

下面将结合附图来对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1所示为本发明的双向控制的比例单向流量阀的其中一个实施例的结构示意图；

图2所示为图1中的实施例在油口B进油时的其中一个位置示意图；

图3所示为图2的后一个位置示意图；

图4所示为图1中的实施例在油口A进油时的其中一个位置示意图；

图5所示为图4的后一个位置示意图；

图6所示为采用本发明的双向控制的比例单向流量阀的液压系统的结构示意图。

附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本发明的示例性实施例进行进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相结合。

发明人在发明过程中注意到，现有的比例单向流量阀只能实现单方向的比例流量控制，限制了比例单向流量阀的应用范围。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种双向控制的比例单向流量阀，下面进行说明。

图1显示了本发明的双向控制的比例单向流量阀的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的双向控制的比例单向流量阀主要包括：比例电磁铁1、螺套2、衔铁7、主阀芯4、先导阀套5和先导阀芯6。其中，螺套2的一端与比例电磁铁1固定连接，螺套2的另一端通过螺纹连接阀套3，阀套3远离螺套2的一端上设有油口A和油口B。主阀芯4连接在阀套3内，其上设有与油口B连通的第一阻尼孔8和与油口A连通的第二阻尼孔9。先导阀套5活动套接在主阀芯6的主腔室内，先导阀套5内设有先导腔室以及与先导腔室连通的第三阻尼孔12。先导阀芯6的一端固定连接在衔铁7上，先导阀芯6的另一端穿过控制腔10、先导腔室和第二阻尼孔9。

在一个实施例中，先导阀芯6对应第二阻尼孔9处形成为中部直径小而两边直径大的结构，述两边直径大的结构均可封堵第二阻尼孔9。因而可以理解的是，如图1所示，先导阀芯6在未上升时，其上端大的部分压靠在第二阻尼孔9上，此时第二阻尼孔9处于关闭状态。

在一个实施例中，先导阀芯6的另一端(即先导阀芯6对应第二阻尼孔9的那端)主要包括大端6.2、腰部6.3和小端6.4。腰部6.3的直径小于第二阻尼孔9的直径。另外，大端6.2与腰部6.3之间设有过渡的斜面，该斜面在受到弹性件11向下的作用力时封堵第二阻尼孔9，并能起到好的密封作用。腰部6.3与小端6.4之间设有过渡的弧面，小端6.4的直径等于第二阻尼孔9的直径，该弧面在先导阀芯6上升过程中，可起到逐步封堵第二阻尼孔9的作用。

在本发明的一个实施例中，先导阀芯6跟随衔铁7朝向比例电磁铁1移动时，第二阻尼孔9从被先导阀芯6下端的过渡的斜面封堵的第一关闭位置，移动到通过第二阻尼孔9与大端6.2与腰部6.3中间的斜面之间通流的节流状态，再到小端6.4封堵第二阻尼孔9的第二关闭状态。

在一个实施例中，如图1至图5所示，控制腔10由衔铁7的下端面、螺套2的中部、阀套3的上部、主阀芯4的上端、先导阀套5以及先导阀芯6的上端形成的、位于主阀芯4上端的腔室。控制腔10与先导腔室连通。此处，形成了一个体积相对较大的控制腔10以方便进行多级比例控制。可以理解的是，实施例中所示的控制腔10为其中的一种，实际可通过多种方式来改变控制腔的体积大小和形状，例如改变阀套3上端的形状以改变控制腔的形状和大小等。

在一个实施例中，第一阻尼孔8的直径大于第二阻尼孔9的直径。先导阀套5跟随先导阀芯6朝向比例电磁铁1方向(图3所示为向上)移动时，第一阻尼孔8从与第三阻尼孔12导通的节流位置移动到两者不导通第一阻尼孔8被先导阀套5封堵的关闭位置。此处，第一阻尼孔8与第三阻尼孔12错开时，先导阀套5遮挡第一阻尼孔8，第一阻尼孔8的油液不能进入先导腔，第一阻尼孔8处于关闭位置。

在一个优选的实施例中，先导阀芯6的中部设有用于连接的环形凹槽6.1，先导阀套5经连接件、环形凹槽6.1与先导阀芯6固定连接。也就是，通过连接件连接先导阀套5和先导阀芯6，在先导阀芯6跟随衔铁7向上移动时，先导阀套5也跟随先导阀芯6同步向上移动。

在一个优选的实施例中，先导阀芯6连接衔铁7的一端为T型结构，衔铁7的一端(图1中为上端)设有与先导阀芯6的T型结构配合的第一T型孔，衔铁7的另一端(图1中为下端)设有第二T型孔，弹性件11的一端安装在第二T型孔的大孔中，第一T型孔与第二T型孔连通。

在一个实施例中，油口B进油时，给予比例电磁铁1一个电压，衔铁7克服弹性件11的作用力，带动先导阀芯6向上运动，先导阀套5向上运动遮挡第一阻尼孔8，第二阻尼孔9开启，控制腔10的压力下降，油口B与控制腔10的压差作用在主阀芯4上。增大比例电磁铁1上的电压，油口B与控制腔10的压差增大，主阀芯4开启，油口B的油液经主阀芯4移动到油口A。进一步增大比例电磁铁1上的电压，先导阀芯6与第二阻尼孔9之间的过流面积达到最大，主阀芯4完全开启。

在一个实施例中，油口A进油时，先给予比例电磁铁1一个电压，使得先导阀套5处于完全遮挡第一阻尼孔8的位置(如图4所示)。增大比例电磁铁1的电压，第一阻尼孔8开启，先导阀芯6与第二阻尼孔9之间的过流面积减小(如图5所示)，主阀芯4在油口A与控制腔10的压差作用下逐渐开启。进一步增大比例电磁铁1的电压，主阀芯4达到最大开度。

在本发明的实施例中，先导阀芯6带动先导阀套5向上移动时，通过控制比例电磁铁1的电压大小可控制第一阻尼孔8、第二阻尼孔9和主阀芯4的开启、关闭以及开口大小，从而形成对油口A或油口B进油时的双向节流控制。具体的工作过程下面进行详细介绍。

若油口B进油，当比例电磁铁1被给定一定的电压时，比例电磁铁1产生一定的吸力，衔铁7在该吸力的作用下克服弹簧11的作用产生一定的位移，带动先导阀芯6脱离开第二阻尼孔9，先导阀套5向上移动慢慢遮盖住第一阻尼孔8(如图2所示)。此时控制腔10的压力将下降，油口B的压力和控制腔10中的压力形成压差，此压差作用在主阀芯4上(由于主阀芯4也是阶梯形状，产生面积差)，但此时合力还不足以推动推动主阀芯4上升。

继续加大比例电磁铁10上的电压，第一阻尼孔8进一步被遮盖，第二阻尼孔9进一步被打开，油口B压力和控制腔10中的压差增大，主阀芯4开始向上移动，油口B的油液流到油口A(如图3所示)。

进一步继续增大给定比例电磁铁1的电压，先导阀套5将完全遮盖住第一阻尼孔8，第二阻尼孔9与先导阀芯6之间的过流面积达到最大，此时主阀芯4完全开启。

若油口A进油，需要先给定比例电磁铁1足够的初始电压，使先导阀套5处在完全被遮盖住的初始控制位置(如图4所示)。在初始电压的基础上，逐渐加大电压信号，通过先导阀套5下部的锥面结构，第一阻尼孔8逐步打开，而先导阀芯6逐步上升过程中，下部的锥面将逐渐减小过流面积。也就是第一阻尼孔8的面积慢慢变大，第二阻尼孔9在先导阀芯6的小端作用下逐渐闭合(如图5所示)。这样主阀芯4在合力的作用下，逐步打开，油口A到油口B的流量逐渐变大。

根据以上所述，油口A进油时给予比例电磁铁1最大电压，主阀芯4会达到最大开度，此时油口A到油口B流动可达最大流速。如果不给比例电磁铁1电压，先导阀芯6处于封住第二阻尼孔9的位置(如图1所示)，油口A到油口B流动相当于单向阀，也能达到最大流速。因此，最大速度控制可以通过油口A进油给予比例电磁铁1最大电压以及不给电压的单向阀功能这两种方式来实现。

为了更好的说明本发明的双向控制的比例单向流量阀的作用，如图6示出了一个采用本发明的双向控制的比例单向流量阀15的液压系统的原理示意图。在该图中，液压泵13出来的油液经过两位三通的电磁换向阀14，若是两位三通的电磁换向阀14得电，换向后进入本发明的双向控制的比例单向流量阀15，在给予比例电磁铁1充足的初始压力情况下，油液经油口A受控制地流向油口B，再经管路进入液压缸16。

若是如图6中所示的两位三通的电磁换向阀14不得电，则液压缸16的油液经油口B，在给予比例电磁铁1相应的压力的情况下，油液以比例控制的方式从油口B流向油口A，再经电磁换向阀14回到油箱。该种情况下，若需要中途停止下降，本发明的双向控制的比例单向流量阀15可起到保压的作用。

在本发明中，不像现有技术中设置有多个比例单向阀分别进行控制，而是通过设计比例单向阀的内部结构，使得通过控制比例电磁铁1的电压大小就能控制第一阻尼孔8、第二阻尼孔9和主阀芯4的开启、关闭以及开口大小，实现通过一个比例单向阀就能实现对油口A或油口B进油时的双向节流控制，因而结构更简单、成本更低。

此外，说明的是，本发明的核心技术在于：先导阀套5和第一阻尼孔8组成第一可变节流，先导阀芯6与第二阻尼孔9组成第二可变节流，液压油从油口B流入油口A时，控制可变节流的面积小于第二可变节流的面积，主阀芯4就会慢慢开启，第一可变节流的面积越小，第二可变节流的面积越大，主阀芯4开启就越大。液压油从油口A流入油口B时，控制第二可变节流的面积小于第一可变节流的面积，主阀芯4就会慢慢开启，第二可变节流的面积越小，第一可变节流的面积越大，主阀芯4的开启就越大。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。因此，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和/或修改，根据本发明的实施例作出的变更和/或修改都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双向控制的比例单向流量阀，其特征在于，包括：

比例电磁铁，

螺套，其一端与所述比例电磁铁连接；

衔铁，其活动设在所述螺套内，其一端通过弹性件抵接在所述比例电磁铁内；

阀套，其一端固定连接在所述螺套的另一端，所述阀套的另一端上设有油口A和油口B；

主阀芯，其连接在所述阀套内，其上设有与油口B连通的第一阻尼孔和与油口A连通的第二阻尼孔；

先导阀套，其活动套接在所述主阀芯内，靠近油口A的一端设有朝向油口A开口的先导腔室以及与先导腔室连通的第三阻尼孔，所述第三阻尼孔能与所述第一阻尼孔连通；以及

先导阀芯，其一端固定连接在所述衔铁的另一端，先导阀芯的另一端穿过控制腔、先导腔室和第二阻尼孔，且所述先导阀芯的另一端对应第二阻尼孔处形成为中部直径小而两边直径大的结构，所述两边直径大的结构均可封堵第二阻尼孔；

所述先导阀芯移动带动先导阀套移动时，通过控制比例电磁铁的电压大小控制第一阻尼孔、第二阻尼孔和主阀芯的开启、关闭以及开口大小从而形成对油口A或油口B进油时的双向节流控制。

2.根据权利要求1所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述控制腔为由衔铁下端面、螺套的中部、阀套的上部、主阀芯的上端、先导阀套以及先导阀芯形成的、位于主阀芯上端的腔室，所述控制腔与所述先导腔室连通。

3.根据权利要求1或2所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述第一阻尼孔的直径大于第二阻尼孔的直径。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述先导阀套跟随所述先导阀芯朝向比例电磁铁移动时，所述第一阻尼孔从与第三阻尼孔导通的节流位置移动到被关闭的位置再到节流位置。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述先导阀芯的另一端包括大端、腰部和小端，所述腰部的直径小于第二阻尼孔的直径，所述大端与所述腰部之间设有过渡的斜面，所述腰部与小端之间设有过渡的弧面；所述小端的直径等于第二阻尼孔的直径；

所述先导阀芯跟随所述衔铁朝向比例电磁铁移动时，所述第二阻尼孔从被先导阀芯封堵的关闭位置移动到节流状态再到关闭状态。

6.根据权利要求5所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述先导阀芯的中部设有用于连接的环形凹槽，所述先导阀套经连接件、所述环形凹槽与所述先导阀芯固定连接。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述先导阀芯连接所述衔铁的一端为T型结构，所述衔铁的一端设有与所述先导阀芯的T型结构配合的第一T型孔，所述衔铁的另一端设有第二T型孔，所述弹性件的一端安装在所述第二T型孔的大孔中，所述第一T型孔与第二T型孔连通。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，油口B进油时，给予比例电磁铁一个电压，所述衔铁克服所述弹性件的作用力，带动所述先导阀芯向上运动，所述先导阀套向上运动遮挡第一阻尼孔，第二阻尼孔开启，控制腔的压力下降，油口B与控制腔的压差作用在主阀芯上；

增大比例电磁铁上的电压，油口B与控制腔的压差增大，主阀芯开启，油口B的油液经主阀芯移动到油口A；

进一步增大比例电磁铁上的电压，先导阀芯与第二阻尼孔之间的过流面积达到最大，主阀芯完全开启。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，油口A进油时，给予比例电磁铁一个电压，使得先导阀套处于完全遮挡第一阻尼孔的位置；

继续增大比例电磁铁的电压，第一阻尼孔开启，先导阀芯与第二阻尼孔之间的过流面积减小，主阀芯在油口A与控制腔的压差作用下逐渐开启；

进一步增大比例电磁铁的电压，主阀芯达到最大开度。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的比例单向流量阀，其特征在于，所述阀套与所述螺套的另一端螺纹密封连接，所述主阀芯的下端与所述阀套的连接处设有斜面。