CN108061073B - 压力控制阀以及包括该压力控制阀的液压系统 - Google Patents

压力控制阀以及包括该压力控制阀的液压系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种压力控制阀以及包括该压力控制阀的液压系统，该压力控制阀连接被控阀的控制口，并包括：阀体，其上设有油口A、油口B以及连接在油口A和油口B之间的第一阀体通道和第二阀体通道，所述第一阀体通道和第二阀体通道并联；固定阻尼，其设在第一阀体通道上；减压阀，其连接在阀体上，且所述减压阀的阀芯连接在第二阀体通道上控制第二阀体通道的开启与关闭；以及单向阀，其连接在阀体的第二阀体通道上，所述单向阀的进油口端连接所述减压阀的出油口端，所述单向阀的出油口端连接油口B。该控制阀可以减小被控阀开启滞后影响，而且又不影响被控阀的先导控制部分的稳定性。

Description

压力控制阀以及包括该压力控制阀的液压系统
技术领域
本发明涉及阀技术领域，具体涉及一种压力控制阀以及包括该压力控制阀的液压系统。
背景技术
在现代的工程机械、建筑机械等机械设备中，大量应用了液压承重系统，其中平衡阀是这类系统的关键液压元件。目前，公知的平衡阀主要由先导控制阀和主阀构成，为了增加平衡阀的阻尼，减小负载下降时的抖动，现有平衡阀一般在先导控制阀处设置了若干阻尼孔，例如专利号为ZL 01139093.X、名称为“液压平衡阀”的中国实用新型专利就是此种设计。但这种设置了若干阻尼孔的先导控制阀存在的缺点是：在控制负载下降的时候，由于阻尼过大，通过阻尼孔的先导压力变化滞后于执行器的主油路的压力，会造成平衡阀开启延迟，从而造成执行器动作滞后，尤其在液压油粘度比较高的时候(例如：温度比较低的环境)这种滞后影响更加明显。执行器动作滞后会造成主油路压力上升很高，平衡阀才能开启，这就会造成负载腔增压，一方面使系统压力处于高压状况，严重影响液压元件的性能与寿命；另一方面会在平衡阀打开的瞬间负载加速下降，速度不可控。
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，本发明提出了一种压力控制阀，该压力控制阀可以减小被控阀开启滞后影响，而且又不影响被控阀的先导控制部分的稳定性。
为了实现以上发明目的，一方面，本发明提出了一种具有以下结构的压力控制阀，该控制阀连接被控阀的控制口，并包括：
阀体，其上设有油口A、油口B以及连接在油口A和油口B之间的第一阀体通道和第二阀体通道，所述第一阀体通道和第二阀体通道并联；
固定阻尼，其设在第一阀体通道上；
减压阀，其连接在阀体上，且所述减压阀的阀芯连接在第二阀体通道上控制第二阀体通道的开启与关闭，所述减压阀包括阀套、阀芯、第一弹性件和压力调节机构，所述阀套通过螺纹结构固定连接在所述阀体上，所述阀套内设有相互连通的第一腔和第二腔，所述第二腔上分别设有连通所述第二阀体通道与阀体上的泄漏口的通道，所述阀芯活动连接在阀套上，且其内设有阀芯通道，所述第一弹性件设在阀套的第一腔内压接在远离阀芯通道的阀芯的一端上，所述压力调节机构与所述第一弹性件和阀套连接，用于调节作用在阀芯上的压力；以及
单向阀，其连接在阀体的第二阀体通道上，所述单向阀的进油口端连接所述减压阀的出油口端，所述单向阀的出油口端连接油口B，所述单向阀包括阀座、螺堵、钢球、垫片和第二弹性件，所述阀座和螺堵均连接在阀体上，所述钢球和第二弹性件设在所述阀座与所述螺堵形成的第三腔内，所述阀座上设有连通所述第三腔的进油口和出油口，所述进油口的直径大于所述出油口的直径，所述钢球在所述第二弹性件的作用下抵接在所述进油口上。
在被控阀的控制口压力未达到预设值时，所述减压阀和单向阀开启，油液经油口A、第二阀体通道上的减压阀与单向阀、油口B流向被控阀的控制口；
在被控阀的控制口压力达到预设值后，所述减压阀关闭，油液经油口A、第一阀体通道上的固定阻尼、油口B流向被控阀的控制口。
在一种实施方案中，所述减压阀为带有压力调节功能的常开三通减压阀。
在一种实施方案中，所述压力调节机构包括调节杆和紧固螺母，所述第一弹性件与所述阀芯之间还设有钢球和球座，所述球座上设有容纳钢球的凹槽，并在第一弹性件的作用下通过球座将钢球压接在所述阀芯的凹接处，所述调节杆抵接在远离球座的第一弹性件的一端，所述螺母与所述调节杆螺纹配合。
在一种实施方案中，所述第一腔的直径大于第二腔的直径，所述阀芯为T型结构，所述阀芯的小端与第二腔滑动配合，在第一弹性件的作用下，所述阀芯被压接在所述第二腔的腔口处且阀芯通道与第二阀体通道连通。
在一种实施方案中，所述减压阀为常开三通滑阀结构，在所述减压阀关闭后，由于减压阀的泄漏在所述减压阀与所述单向阀之间的压力推动减压阀的阀芯移动连通阀体的泄漏口。
另一方面，本发明还提出了一种液压系统，其特征在于，包括被控阀和与所述被控阀的控制口连接的压力控制阀，所述压力控制阀采用如权利要求1至5中任一项所述的控制阀。
在一种实施方案中，在所述被控阀的控制腔压力未达到设定压力时，油液经压力控制阀的第二连通通道的减压阀和单向阀进入被控腔以快速建立压力；在所述被控阀的控制腔压力达到设定压力后，油液经压力控制阀的第一连通通道的固定阻尼平缓进入被控腔。
与现有技术相比，本发明的压力控制阀的优点在于：
由于采用了并联的第一阀体通道和第二阀体通道，并在第一阀体通道上设置固定阻尼，在第二阀体通道上设置减压阀和单向阀，油液经过第二阀体通道受到的阻力和限制相比流过第一流通通道的阻力和限制小很多，以控制平衡阀为例，从而可以使油液通过第二阀体通道后在平衡阀中主阀的控制活塞腔迅速建立起压力，提高了主阀的动态响应速度，减小平衡阀开启滞后影响。当达到主阀开启压力后，减压阀会自动关闭，主油路的液压油只能通过固定阻尼流入平衡阀控制活塞腔，进而又增加了系统的阻尼，不仅能使平衡阀缓慢开启，还可以有效地抑制振动。
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显示了本发明的压力控制阀的其中一个实施例的结构示意图；
图2显示了本发明的压力控制阀的液压原理图；
图3显示了包括本发明的压力控制阀的液压系统的液压回路图。
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，通过设置了若干阻尼孔的先导控制阀来控制平衡阀或其它类型被控阀时，被控阀开启滞后比较明显，而且被控阀稳定性不高。
针对以上不足，一方面，本发明的实施例提出了一种压力控制阀，下面进行说明。
如图1显示了本发明的压力控制阀的其中一种实施例。在该实施例中，本发明的压力控制阀主要包括：阀体4、第一阀体通道4.1、第二阀体通道4.2、固定阻尼3、减压阀1和单向阀2。其中，阀体4上设有油口A和油口B，第一阀体通道4.1和第二阀体通道4.2并列设置在阀体4的油口A和油口B之间。固定阻尼3设在第一阀体通道4.1上。减压阀1和单向阀2通过串联方式设在第二阀体通道4.2上，通过减压阀1的阀芯位置能控制第二阀体通道4.2的开启与关闭。
在一个实施例中，如图1和图2所示，设置在被控阀5的控制口压力未达到预设值(例如小于5MPa)时，减压阀1与单向阀2均处于开启状态，油液经油口A、第二阀体通道4.2上的减压阀1与单向阀2、油口B流向被控阀5的控制口。
在一个实施例中，如图1和图2所示，在被控阀5的控制口压力达到预设值(例如大于或等于5MPa)时，减压阀1关闭，随着减压阀1的关闭，作用在单向阀2上的压力下降也随之关闭。油液经油口A、第一阀体通道4.1上的固定阻尼3、油口B流向被控阀5的控制口。
在一个实施例中，如图1所示，减压阀1为带有压力调节功能的常开三通减压阀。此处的压力调节功能是指能够通过调节来控制关闭减压阀1的阀芯的压力大小。常开型减压阀结构使得在开始对被控阀进行控制时，油液能快速地从A油口经第二阀体通道4.2流向被控阀5的控制口从而在被控阀5的主阀的控制活塞腔迅速建立起压力，提高主阀的动态响应速度，减小对被控阀的主阀的开启滞后影响。
在一个实施例中，如图1所示，减压阀1主要包括：阀套1.1、阀芯1.6、第一弹性件1.2和压力调节机构。其中阀套1.1大端在上面，并通过螺纹结构固定连接在阀体4上。阀套1.1内设有相互连通的第一腔(图1中为第一弹性件1.2所在腔，位于上端)和第二腔(图1中即阀芯1.6所在腔，位于下端)。另外，第二腔上分别设有连通第二阀体通道与阀体上的泄漏口L的通道1.7和1.8。阀芯1.6活动连接在阀套1.1上，其内设有阀芯通道。第一弹性件1.2设在阀套1.1的第一腔内，第一弹性件1.2压接在远离阀芯通道的阀芯1.6的一端上(即阀芯1.6的上端)。压力调节机构连接在阀套上，用于调节作用在阀芯1.6上的压力。
在一个实施例中，如图1所示，压力调节机构主要包括调节杆1.5和紧固螺母1.9，螺母1.9与调节杆1.5螺纹配合。调节杆1.5的下端抵接在第一弹性件1.2的上端。通过螺母1.9的拧紧或拧松来调节第一弹性件1.2的压缩量，从而起到调节作用在阀芯1.6上的作用力的作用。该作用力也是减压阀1关闭第二阀体通道4.2需要克服的阻力。
在一个实施例中，第一弹性件1.2与阀芯1.6之间还设有钢球1.4和球座1.3。球座1.3上设有容纳钢球1.4的凹槽，并在第一弹性件1.2的作用下通过球座1.3将钢球1.4压接在阀芯1.6的凹接处。调节杆1.5抵接在远离球座1.3的第一弹性件1.2的上端，配合螺母1.9起到调节减压阀1切换时的预设压力的作用。
在一个优选的实施例中，第一腔的直径大于第二腔的直径，阀芯1.6为T型结构，阀芯1.6的小端(图1中为下端)与第二腔滑动配合。在第一弹性件1.2的作用下，阀芯1.6被压接在第二腔的腔口处且阀芯通道与第二阀体通道4.2连通使得减压阀1处于开启位置。
在一个实施例中，如图1所示，单向阀2主要包括阀座2.3、螺堵2.1、钢球2.2、垫片2.4和第二弹性件2.5。其中，阀座2.3被螺堵2.1向上抵接在阀体4的腔体上。阀座2.3与该腔体之间设有垫片2.4。螺堵2.1通过螺纹固定在阀体4上。钢球2.2和第二弹性件2.5设在阀座2.3与螺堵2.1形成的第三腔内，阀座2.3上设有连通第三腔的进油口和出油口，进油口的直径大于出油口的直径，钢球2.2在第二弹性件2.5的作用下抵接在该进油口上。
在一个优选的实施例中，减压阀1为常开三通滑阀结构。在减压阀1关闭后，由于减压阀1的滑阀类型的阀芯1.6存在泄漏，因而在减压阀1与单向阀2之间构建起压力(此处也可以理解为减压阀1与单向阀2之间的连接管路上建立起压力)，该压力在减压阀1关闭的状态下继续推动减压阀1的阀芯1.6向上移动，从而连通阀体4上的的泄漏口L进行泄压。此处，该泄漏的压力一般不足以开启单向阀2。
另一方面，本发明还提出了一种液压系统。如图3所示，该液压系统主要包括：液压源7、方向控制阀、液压缸6、被控阀5和与被控阀5的控制口连接的本发明的压力控制阀。该压力控制阀可采用如前面所述的结构。
该液压系统的基本工作原理为：从液压源7出来的油液经方向控制阀后一部分进入被控阀5，另一部分被引入本发明的压力控制阀的阀体4上的油口A，油口A与油口B通过第一阀体通道4.1和第二阀体通道4.2连通，第一阀体通道4.1上设有固定阻尼3，第二阀体通道上设有减压阀1和单向阀2。油口B与被控阀5的控制口连接。被控阀5的出口连接用于执行的液压缸6。
在一个实施例中，在被控阀5的控制腔压力未达到设定压力时，油液经压力控制阀的第二连通通道4.2的减压阀1和单向阀2进入被控腔以快速建立压力。在被控阀5的控制腔压力达到设定压力后，油液经压力控制阀的第一连通通道4.1的固定阻尼3平缓进入被控腔。从而不仅可以减小被控阀开启滞后影响，而且又不影响被控阀的先导控制部分的稳定性。
在一个实施例中，该被控阀5采用背压阀。在液压缸6开始下降时，在本发明的压力控制阀的作用下背压阀5能快速响应，在下降的过程中，液压缸6的下降速度可控制，使得液压缸6能平缓下降或基本匀速下降。
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 (7)

1.一种压力控制阀，其特征在于，该控制阀连接被控阀的控制口，并包括：
阀体，其上设有油口A、油口B以及连接在油口A和油口B之间的第一阀体通道和第二阀体通道，所述第一阀体通道和第二阀体通道并联；
固定阻尼，其设在第一阀体通道上；
减压阀，其连接在阀体上，且所述减压阀的阀芯连接在第二阀体通道上控制第二阀体通道的开启与关闭,所述减压阀包括阀套、阀芯、第一弹性件和压力调节机构，所述阀套通过螺纹结构固定连接在所述阀体上，所述阀套内设有相互连通的第一腔和第二腔，所述第二腔上分别设有连通所述第二阀体通道与阀体上的泄漏口的通道，所述阀芯活动连接在阀套上，且其内设有阀芯通道，所述第一弹性件设在阀套的第一腔内压接在远离阀芯通道的阀芯的一端上，所述压力调节机构与所述第一弹性件和阀套连接，用于调节作用在阀芯上的压力；以及
单向阀，其连接在阀体的第二阀体通道上，所述单向阀的进油口端连接所述减压阀的出油口端，所述单向阀的出油口端连接油口B,所述单向阀包括阀座、螺堵、钢球、垫片和第二弹性件，所述阀座和螺堵均连接在阀体上，所述钢球和第二弹性件设在所述阀座与所述螺堵形成的第三腔内，所述阀座上设有连通所述第三腔的进油口和出油口，所述进油口的直径大于所述出油口的直径，所述钢球在所述第二弹性件的作用下抵接在所述进油口上；
在被控阀的控制口压力未达到预设值时，所述减压阀和单向阀开启，油液经油口A、第二阀体通道上的减压阀与单向阀、油口B流向被控阀的控制口；
在被控阀的控制口压力达到预设值后，所述减压阀关闭，油液经油口A、第一阀体通道上的固定阻尼、油口B流向被控阀的控制口。
2.根据权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于，所述减压阀为带有压力调节功能的常开三通减压阀。
3.根据权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于，所述压力调节机构包括调节杆和紧固螺母，所述第一弹性件与所述阀芯之间还设有钢球和球座，所述球座上设有容纳钢球的凹槽，并在第一弹性件的作用下通过球座将钢球压接在所述阀芯的凹接处，所述调节杆抵接在远离球座的第一弹性件的一端，所述紧固螺母与所述调节杆螺纹配合。
4.根据权利要求3所述的压力控制阀，其特征在于，所述第一腔的直径大于第二腔的直径，所述阀芯为T型结构，所述阀芯的小端与第二腔滑动配合，在第一弹性件的作用下，所述阀芯被压接在所述第二腔的腔口处且阀芯通道与第二阀体通道连通。
5.根据权利要求1所述的压力控制阀，其特征在于，所述减压阀为常开三通滑阀结构，在所述减压阀关闭后，由于减压阀的泄漏在所述减压阀与所述单向阀之间的压力推动减压阀的阀芯移动连通阀体的泄漏口。
6.一种液压系统，其特征在于，包括被控阀和与所述被控阀的控制口连接的压力控制阀，所述压力控制阀采用如权利要求1至5中任一项所述的控制阀。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，在所述被控阀的控制腔压力未达到设定压力时，油液经压力控制阀的第二连通通道的减压阀和单向阀进入被控腔以快速建立压力；在所述被控阀的控制腔压力达到设定压力后，油液经压力控制阀的第一连通通道的固定阻尼平缓进入被控腔。
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