CN107762999A - 三通压力补偿阀及压力补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种三通压力补偿阀及压力补偿系统，包括：阀套，其上设有P口、T口、LS口和P1口；阀芯，其设在所述阀套内，所述阀芯的一端设有主腔体，所述主腔体与所述流道槽经第一流道连通；螺套，其连接在所述阀套靠近所述主腔体的一端上；压接件，其一端位于所述螺套的内腔并通过弹性件压接在所述阀芯上，所述压接件远离主腔体的一端上设有负载反馈腔；以及阻尼阀组件，其连接在所述压接件位于所述主腔体内的另一端上；所述阻尼阀组件上设有连接负载反馈腔与主腔体的第一阻尼通道和第二阻尼通道，所述第二阻尼通道的阻尼比所述第一阻尼通道的阻尼大。该三通压力补偿阀结构紧凑、能有效缓冲负载反馈压力波动而又不影响响应速度。

Description

三通压力补偿阀及压力补偿系统

技术领域

本发明涉及压力补偿阀技术领域，更具体地涉及一种用于轮式装载机、起重机、小型挖掘机等工程机械负载敏感系统的三通压力补偿阀及压力补偿系统。

背景技术

定量负载敏感系统因节能及成本低而广泛用于装载机、汽车起重机及小型挖掘机等工程机械。负载敏感多路换向阀是该类负载敏感系统的核心元件，而定量负载敏感系统要实现执行元件流量按需分配，三通压力补偿阀是该类液压控制系统必不可少的元件。现有的三通压力补偿阀通常是阀芯一端与阀体的进油油腔P相通，另一端与负载反馈压力油LS口相通，通过压力补偿阀芯控制阀口的开度大小，使负载敏感系统中多路阀阀芯进出口的压差保持恒定，从而达到流量稳定的目的。

在实际应用工况中，由于负载压力是时刻波动的，会造成反馈阀芯开度忽大忽小，进而造成执行元件的抖动；为了缓冲负载反馈压力油Ls的波动，一般是在LS口与压力补偿阀芯负载反馈腔之间增加阻尼，如公开号为“CN 10404793”，名称为“三通压力补偿阀总成”的发明专利采用半桥阻尼网络、动态阻尼孔、进油固定阻尼孔相互配合，实现三通压力补偿阀LS口反馈压力稳定，这样虽然可以消除LS口压力波动对执行元件抖动的影响，但也存在以下缺点：1)由于采用了多个阻尼，虽然缓冲了Ls反馈压力波动，但同时也降低了三通压力补偿阀的响应速度，特别是多路阀启动瞬间会造成执行元件瞬间流入流量过大，产生剧烈冲击。2)采用的回路过于复杂，在实际应用中成本过高。

另外，公开号为“CN 101922477”、名称为“压力补偿阀”的发明专利公布了一种叠加式压力补偿阀，其在负载压力反馈腔增设了第一阻尼器来缓冲负载压力波动，但由于阻尼过于简单，对于负载压力波动的缓冲并不理想，且因为压力补偿阀为叠加式体积庞大，不利于在工程机械领域应用。

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，本发明提出了一种三通压力补偿阀，该三通压力补偿阀结构紧凑、能有效缓冲负载反馈的压力波动而又不影响响应速度。

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三通压力补偿阀，包括：

阀套，其上设有P口、T口、LS口和P1口；

阀芯，其设在所述阀套内，所述阀芯的一端设有主腔体，所述阀芯的中部壁面设有与LS口和P1口连通的流道槽，所述主腔体与所述流道槽经第一流道连通，所述阀芯位于流道槽的两端为圆柱凸肩，所述阀芯上下移动可以改变与LS口和T口连通的开口大小；

螺套，其连接在所述阀套靠近所述主腔体的一端上；

压接件，其一端位于所述螺套的内腔中，其中部通过弹性件压接在所述阀芯上，其另一端位于所述主腔体内，所述压接件远离主腔体的一端上设有负载反馈腔；以及

阻尼阀组件，其连接在所述压接件位于所述主腔体内的另一端上；所述阻尼阀组件上设有连接负载反馈腔与主腔体的第一阻尼通道和第二阻尼通道，所述第二阻尼通道的阻尼比所述第一阻尼通道的阻尼大；

通过阻尼阀组件实现油液流入与流出负载反馈腔的阻尼大小不同，来缓冲负载压力波动对阀芯开口的影响和实现快速响应。

在本发明中，直接将阻尼阀组件连接在负载反馈腔与主腔体之间，而主腔体通过第一流道连接LS口和P1口，使得负载波动的压力在主腔体中汇聚和缓冲，结构更紧凑、体积更小。另外，由于仅通过第一阻尼通道和第二阻尼通道来缓冲，回路结构更简单，更方便应用推广。第一阻尼通道的阻尼较小，在起到一定缓冲作用同时可以快速响应负载压降和负载反馈腔的变化。第二阻尼通道阻尼较大，在不影响响应速度时还能起到较好的缓冲负载压力波动的作用。

在一种实施方案中，所述第一阻尼通道包括第一阻尼孔和与第一阻尼孔连通的第一单向阀，所述第二阻尼通道包括第一阻尼孔和与第一阻尼孔连通的第二阻尼孔，第二阻尼孔的直径小于第一阻尼孔的直径。简化阻尼阀组件的结构，通流路径减少，大大降低出故障概率和提高响应速度。优选第二阻尼孔的直径为第一阻尼孔的直径1/3～3/5。

在一种实施方案中，所述阻尼阀组件包括依次设在所述压接件的阻尼腔内的第一阻尼片、第二阻尼片和阻尼阀体，所述第一阻尼孔设在第一阻尼片上，所述第二阻尼孔设在第二阻尼片上，所述第一阻尼片与第二阻尼片之间留有径向间隙；所述阻尼阀体上设有第一通流孔、第二通流孔与第三通流孔，所述第二通流孔与第三通流孔之间形成有第一单向阀。在第一单向阀开启时，油液均从第一单向阀流出。所述压接件的阻尼腔为阶梯型通孔，第一阻尼片放在最上面的小孔内，与第一阻尼片有一定的径向间隙。阻尼阀体则通过螺纹方式与压接件的下端固定连接。第二阻尼片位于第一阻尼片与阻尼阀体之间，第二阻尼片不能上下径向运动。

在一种实施方案中，当所述负载反馈腔与所述主腔体的压差大于所述第一单向阀的开启压力时，所述负载反馈腔的压力使得第一阻尼片压接到第二阻尼片上关闭第二阻尼孔，第一通流孔与第三通流孔连通；当第二阻尼孔下方的主腔体中的压力较大时，第一单向阀关闭，第一通流孔与第二阻尼孔连通，从第二阻尼孔进入的压力顶开第一阻尼片从径向间隙经第一阻尼孔进入负载反馈腔。

在一种实施方案中，当阀芯向上运动时，负载反馈腔中的油液经第一阻尼孔顶开第一单向阀排出，P1口与LS口的开口减小。阀芯向上运动时，LS口的压力增大，开口变小，使得流量能基本稳定不变，减少对负载的冲击。

在一种实施方案中，当推动阀芯向上运动的P口压力增大到一定程度，T口开启，P口的部分油液从T口排出；当负载波动较大时，油液经第一流道进入主腔体，经第二阻尼孔和第一阻尼孔进入负载反馈腔。P口的部分油液直接从T口排出，避免因P口压力增大导致瞬间流入流量过大而对负载产生剧烈冲击。

另一方面，本发明还公开了一种压力补偿系统，包括油箱、连接有电机的液压泵、第二单向阀、负载和采用上述的三通压力补偿阀，所述液压泵的入口连接油箱，所述液压泵的出口连接第二单向阀，所述第二单向阀的出口连接溢流阀、三通压力补偿阀的P口和节流阀的入口，所述节流阀的出口连接所述P1口，所述三通压力补偿阀的LS口连接负载，所述三通压力补偿阀的T口连接油箱。

在一种实施方案中，当液压泵开启、节流阀处于一个打开位置时，P口压力作用于三通压力补偿阀的阀芯的下端，推动阀芯向上移动；若负载反馈腔与主腔体之间的压差能克服第一单向阀的阻力，负载反馈腔的油液经第一阻尼孔和第一单向阀流出，使阀芯与LS口的通流口变小。第一单向阀主要由设在阻尼阀体的内腔的第一弹性件和钢球构成。克服第一单向阀的阻力也就是克服第一弹性件对钢球的作用力。

在一种实施方案中，当P口压力较大时，根据节流阀的开口大小，阀芯向上移动开启T口，P口与T口相通，P口的部分油液经T口直接流出，防止LS口流量冲击。

在一种实施方案中，当阀芯达到平衡状态，若LS口负载变化时，会引起P1口压力波动；若LS口负载变化导致压力下降超过第一单向阀的设定压力时，第一单向阀开启，负载反馈腔的油液经第一单向阀快速流出；若LS口负载变化导致压力上升，则P1口的压力经第一流道、主腔室、第二阻尼孔和第一阻尼孔进入负载反馈腔，由于阻尼作用大能缓冲负载压力波动使阀芯处于稳定状态。

与现有技术相比，本发明的三通压力补偿阀的优点在于：

本发明的三通压力补偿阀中，通过阻尼阀组件的第一阻尼通道和第二阻尼通道的阻尼不同，来缓冲不同情况下负载压力波动，另外对于瞬间流量过大的情况，通过P口和T口的连通可得到缓解。

附图说明

下面将结合附图对本发明的优选实施例进行详细地描述，在图中：

图1是本发明的三通压力补偿阀的其中一种实施例的结构示意图；

图2是图1中的I局部放大图；

图3是本发明的的三通压力补偿阀的机能符号；

图4为包括本发明的三通压力补偿阀的压力补偿系统的示意图。

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，现有三通压力补偿阀存在以下缺点：1)由于采用了多个阻尼，虽然缓冲了LS口反馈压力波动，但同时也降低了三通压力补偿阀的响应速度，特别是多路阀启动瞬间会造成执行元件瞬间流入流量过大，产生剧烈冲击。2)采用的回路过于复杂，在实际应用中成本过高。

针对以上不足，本发明的实施例提出了一种三通压力补偿阀，下面进行说明。

如图1显示了本发明的三通压力补偿阀的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的三通压力补偿阀主要包括：螺套1、阀套2、阀芯3、压接件4、阻尼阀组件5。其中，阀套2上从下往上依次设有P口、T口、LS口和P1口。阀芯3活动设在阀套2内，阀芯3的中部壁面设有与LS口和P1口连通的流道槽8，流道槽8的上端和下端均有圆柱凸肩，阀芯3上下移动时圆柱凸肩遮挡住LS口和T口的部分开口，从而可改变与LS口和T口连通的开口大小。在正常情况下P口与T口不连通，但P口压力较大将阀芯3向上顶开时P口可与T口连通实现泄流，T口的开口大小与P口压力有关。阀芯3的一端(图1中为上端)设有主腔体10，主腔体10与流道槽8通过第一流道11连通。螺套1通过螺纹套接在阀套2的上端。压接件4通过第一弹性件6压接在阀芯3上，压接件4的上端设有负载反馈腔7，压接件4的下端连接阻尼阀组件5。阻尼阀组件5上设有连接负载反馈腔7与主腔体10的第一阻尼通道和第二阻尼通道。通过在不同压力作用下阻尼阀组件5的阻尼大小调整以及LS口与P1口的开口调整来缓冲负载压力波动。

在一个实施例中，如图2所示，阻尼阀组件5主要包括从上往下依次设置在压接件4下端的阻尼腔内的第一阻尼片51、第二阻尼片52和阻尼阀体54，阻尼阀体54的内腔设有第二弹性件55和钢球53，阻尼阀体54上设有与内腔连通的第一通流孔541和第二通流孔542，第一通流孔541和第二通流孔542的开口均朝下。第一阻尼片51上设有与负载反馈腔7连通的第一阻尼孔511，第二阻尼片52上设有第二阻尼孔521和第三通流孔522，第三通流孔522的上端开口正对第一阻尼孔511，第二阻尼孔521为旁通孔。第二通流孔542、第三通流孔522、第二弹性件55和钢球53形成为第一单向阀。正常情况下，钢球53受到下方第二弹性件55向上的作用力封堵住第三通流孔522，即单向阀关闭。当第一阻尼孔511上端的负载反馈腔7与主腔体10之间的压差大于第二弹性件55的作用力时，油液向下顶开单向阀流向第一通流孔541。当第一阻尼片51受到向下的作用力时，第一阻尼片51贴到第二阻尼片52上，旁通的第二阻尼孔521关闭。当第二阻尼孔521下方的主腔体10中的压力较大时，第一单向阀关闭，当第一阻尼片51受到向上的作用力时，第一阻尼片51与第二阻尼片52之间空出径向间隙，第二阻尼孔521的油液经该空出的轴向间隙流向第一阻尼孔511进入负载反馈腔7，由于第二阻尼孔521的直径小于第一阻尼孔511的直径，阻尼增大。

在一个实施例中，如图2和图3所示，第一阻尼通道为油液经由第一阻尼孔511、第一单向阀、第一通流孔541或第二通流孔542的通流通道。该阻尼通道主要受到第一阻尼孔511的阻尼作用，由于第一阻尼孔511的直径相对较大，阻尼作用小，因而能快速泄流和快速反应。

在一个实施例中，如图2和图3所示，第二阻尼通道为经过第二阻尼孔521和第一阻尼孔511的通流通道。由于第二阻尼孔521的直径小于第一阻尼孔511的直径，阻尼作用大，能有效缓解负载波动。同时，由于第二阻尼孔521的直径比现有背景技术中的阻尼孔的直径大很多，而且阻尼孔数量更少，因而在缓解负载波动的同时也不影响响应速度。

在一个实施例中，当阀芯3向上运动时，螺套1的内腔容积减少，负载反馈腔7的压力增大，负载反馈腔7里的油液经第一阻尼孔511顶开第一单向阀从第三通流孔522经第一通流孔541或第二通流孔542排出。由于阀芯3向上运动，LS口被部分遮挡，P1口与LS口的开口减小。

在一个实施例中，当推动阀芯向上运动的P口压力增大到一定程度，除了负载反馈腔7里的油液经第一阻尼孔511顶开第一单向阀从第三通流孔522经第一通流孔541或第二通流孔542排出之外，P1口与LS口的开口减小，T口开启，P口的部分油液从T口排出，减少因瞬态流量增大对负载带来的冲击。

在一个实施例中，当负载波动较大时，油液经第一流道11进入主腔体10，经第二阻尼孔521和第一阻尼孔511进入负载反馈腔7。

如图3显示了本发明的三通压力补偿阀作为插装阀安装到插装阀体后的机能符号。为了避免泄漏，阀套2的外表面设有多个密封件9。

另一方面，本发明还公开了一种包括上述三通压力补偿阀17的压力补偿系统，如图4所示，该压力补偿系统主要包括油箱14、连接有电机的液压泵13、第二单向阀15、三通压力补偿阀17和负载，液压泵13的入口连接油箱14，液压泵13的出口连接第二单向阀15，第二单向阀15的出口连接溢流阀12、三通压力补偿阀17的P口和节流阀16的入口，节流阀16的出口连接P1口，三通压力补偿阀17的LS口连接负载，三通压力补偿阀17的T口连接油箱14。

在一个实施例中，当液压泵13开启、节流阀16处于一个打开位置时，P口压力作用于三通压力补偿阀17的阀芯3的下端，推动阀芯3向上移动，负载反馈腔7的油液经第一阻尼孔511，若负载反馈腔7与主阀腔10之间的压差能克服第一弹性件55的阻力，则油液经第一单向阀流出，使阀芯3与LS口的通流口变小。

在一个实施例中，当P口压力较大时，根据节流阀16的开口大小，阀芯向上移动开启T口，P口与T口连通，P口的部分油液经T口直接流出，防止LS口流量冲击。

在一个实施例中，当阀芯3达到平衡状态，若LS口负载变化时，会引起P1口压力波动。若LS口负载变化导致压力下降不超过第一单向阀的设定压力时(不能开启第一单向阀)，则负载反馈腔7的油液不会流出。若LS口负载变化导致压力下降超过第一单向阀的设定压力时，第一单向阀开启，负载反馈腔7的油液经第一单向阀快速流出。若LS口负载变化导致压力上升，则P1口的压力经第一流道11、主腔室10、第二阻尼孔521和第一阻尼孔511进入负载反馈腔7，由于阻尼作用大，因而可缓冲负载压力波动，使得阀芯3处于稳定状态。

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)

1.一种三通压力补偿阀，其特征在于，包括：

阀套，其上设有P口、T口、LS口和P1口；

阀芯，其滑动设在所述阀套内，所述阀芯的一端设有主腔体，所述阀芯的中部壁面设有与LS口和P1口连通的流道槽，所述主腔体与所述流道槽经第一流道连通，所述阀芯位于流道槽的两端为圆柱凸肩，所述阀芯上下移动可以改变与LS口和T口连通的开口大小；

螺套，其连接在所述阀套靠近所述主腔体的一端上；

压接件，其一端位于所述螺套的内腔中，其中部通过弹性件压接在所述阀芯上，其另一端位于所述主腔体内，所述压接件远离主腔体的一端上设有负载反馈腔；以及

阻尼阀组件，其连接在所述压接件位于所述主腔体内的另一端上；所述阻尼阀组件上设有连接负载反馈腔与主腔体的第一阻尼通道和第二阻尼通道，所述第二阻尼通道的阻尼比所述第一阻尼通道的阻尼大；

通过阻尼阀组件实现油液流入与流出负载反馈腔的阻尼大小不同，来缓冲负载压力波动对阀芯开口的影响和实现快速响应。

2.根据权利要求1所述的三通压力补偿阀，其特征在于，所述第一阻尼通道包括第一阻尼孔和与第一阻尼孔连通的第一单向阀，所述第二阻尼通道包括第一阻尼孔和与第一阻尼孔连通的第二阻尼孔，第二阻尼孔的直径小于第一阻尼孔的直径。

3.根据权利要求2所述的三通压力补偿阀，其特征在于，所述阻尼阀组件包括依次设在所述压接件的阻尼腔内的第一阻尼片、第二阻尼片和阻尼阀体，所述第一阻尼孔设在第一阻尼片上，所述第二阻尼孔设在第二阻尼片上，所述第一阻尼片与第二阻尼片之间留有轴向间隙；所述阻尼阀体上设有第一通流孔、第二通流孔与第三通流孔，所述第二通流孔与第三通流孔之间形成有第一单向阀。

4.根据权利要求3所述的三通压力补偿阀，其特征在于，当所述负载反馈腔与所述主腔体的压差大于所述第一单向阀的开启压力时，所述负载反馈腔的压力使得第一阻尼片压接到第二阻尼片上关闭第二阻尼孔，第一通流孔与第三通流孔连通；当第二阻尼孔下方的主腔体中的压力较大时，第一单向阀关闭，第一通流孔与第二阻尼孔连通，从第二阻尼孔进入的压力顶开第一阻尼片从径向间隙经第一阻尼孔进入负载反馈腔。

5.根据权利要求4所述的三通压力补偿阀，其特征在于，当阀芯向上运动时，负载反馈腔中的油液经第一阻尼孔顶开第一单向阀排出，P1口与LS口的开口减小。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的三通压力补偿阀，其特征在于，当推动阀芯向上运动的P口压力增大到一定程度，T口开启，P口的部分油液从T口排出；当负载波动较大时，油液经第一流道进入主腔体，经第二阻尼孔和第一阻尼孔进入负载反馈腔。

7.一种压力补偿系统，其特征在于，包括油箱、连接有电机的液压泵、第二单向阀、三通压力补偿阀和负载，所述液压泵的入口连接油箱，所述液压泵的出口连接第二单向阀，所述第二单向阀的出口连接溢流阀、三通压力补偿阀的P口和节流阀的入口，所述节流阀的出口连接所述P1口，所述三通压力补偿阀的LS口连接负载，所述三通压力补偿阀的T口连接油箱；其中，所述三通压力补偿阀采用如权利要求1至6中任一项所述的三通压力补偿阀。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，当液压泵开启、节流阀处于一个打开位置时，P口压力作用于三通压力补偿阀的阀芯的下端，推动阀芯向上移动；若负载反馈腔与主腔体之间的压差能克服第一单向阀的阻力，负载反馈腔的油液经第一阻尼孔和第一单向阀流出，使阀芯与LS口的通流口变小。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，当P口压力较大时，根据节流阀的开口大小，阀芯向上移动开启T口，P口与T口相通，P口的部分油液经T口直接流出，防止LS口流量冲击。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，当阀芯达到平衡状态，若LS口负载变化时，会引起P1口压力波动；若LS口负载变化导致压力下降超过第一单向阀的设定压力时，第一单向阀开启，负载反馈腔的油液经第一单向阀快速流出；若LS口负载变化导致压力上升，则P1口的压力经第一流道、主腔室、第二阻尼孔和第一阻尼孔进入负载反馈腔，由于阻尼作用大能缓冲负载压力波动使阀芯处于稳定状态。