CN108119428B - 一种大流量比例方向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大流量比例方向阀，属于液压技术领域。大流量比例方向阀包括：阀体和阀芯组件，阀芯组件沿阀体的中心线方向可滑动地设置在阀体内，阀芯组件包括第一活塞杆和两个第一活塞件，两个第一活塞件沿第一活塞杆的中心线同轴间隔布置在第一活塞杆上，两个第一活塞件均包括支撑环和活塞壁，对于任一个第一活塞件，活塞壁的第一端的外边缘设有多个节流口，各节流口以活塞壁的中心线为轴周向布置，每个节流口均包括依次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，第一孔段为椭圆形孔洞，第二孔段为长条形孔洞，第三孔段为变截面孔洞，第三孔段的截面积由活塞壁的第一端向活塞壁的第二端逐渐减小。本发明保证了大流量比例方向阀的比例特性。

Description

一种大流量比例方向阀

技术领域

本发明属于液压技术领域，特别涉及一种大流量比例方向阀。

背景技术

深远海多功能工程船，是一种后期支援类船舶，主要用于为海上钻井平台提供如后勤保障，例如操锚、拖带、对外消防灭火、海难救助、守护值班、溢油回收、水下工程装备支持等，现已成为海上油气勘探和开发工程不可缺少的一个组成部分。

深远海多功能工程船上配置有多种甲板机械，这些甲板机械根据驱动类型的不同被分为电动甲板机械和液压甲板机械两种。液压甲板机械通过液压马达提供机械能，而液压马达通过比例方向阀实现输出控制。针对液压马达的转速控制，常见的比例方向阀通常会在阀芯上设置多个规则形状的节流口，例如矩形节流口、三角形节流口等，各矩形节流口沿阀芯的移动方向间隔布置，在需要增大液压马达的转速时，控制阀芯的移动，各矩形节流口随之依次连通，从而使得液压马达的转速随之变大。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

随着液压马达功率的增大，阀芯在移动时所需要受到的阻力也越来越大，现有的矩形节流口及其布置方式导致阀芯不易控制，比例方向阀的比例特性较差。

发明内容

为了解决大流量比例方向阀的比例特性较差的问题，本发明实施例提供了一种大流量比例方向阀。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种大流量比例方向阀，所述大流量比例方向阀包括：阀体和阀芯组件，所述阀芯组件沿所述阀体的中心线方向可滑动地设置在所述阀体内，且所述阀芯组件能够在所述阀体内的第一位置、第二位置和第三位置之间滑动，所述阀体内沿所述阀体的中心线方向依次间隔设有第一回油腔室、第一压力腔室、第二压力腔室、第三压力腔室和第二回油腔室，所述阀芯组件包括第一活塞杆和两个第一活塞件，所述两个第一活塞件沿所述第一活塞杆的中心线同轴间隔布置在所述第一活塞杆上，两个所述第一活塞件均包括支撑环和活塞壁，对于任一个所述第一活塞件，所述支撑环同轴固定在所述第一活塞杆的外周壁上，所述活塞壁同轴套装在所述支撑环上，所述活塞壁的朝向另一个所述第一活塞件的一端为所述活塞壁的第一端，所述活塞壁的第一端的外边缘设有多个节流口，各所述节流口以所述活塞壁的中心线为轴周向布置，每个所述节流口均包括依次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段为椭圆形孔洞，所述第二孔段为长条形孔洞，所述第三孔段为变截面孔洞，所述第三孔段的截面积由所述活塞壁的第一端向所述活塞壁的第二端逐渐减小，所述大流量比例阀还包括驱动组件，所述驱动组件与所述阀芯组件固定连接，当所述阀芯组件位于所述第一位置时，所述第二压力腔室与所述第一压力腔室之间通过一个所述第一活塞件的所述节流口连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室和所述第三压力腔室，当所述阀芯组件位于所述第二位置时，所述第二压力腔室分别与所述第一回油腔室和所述第二回油腔室连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室与所述第一压力腔室连通以及所述第二压力腔室与所述第三压力腔室连通，当所述阀芯组件位于所述第三位置时，所述第二压力腔室和所述第三压力腔室之间通过另一个所述第一活塞件的所述节流口连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室和所述第一压力腔室。

在本发明的一种实现方式中，所述阀芯组件还包括固定轴、卡环、固定件、第一滑座、第二滑座和弹簧，所述固定轴的一端固定安装在所述阀体的一端，所述固定轴的另一端可活动地插设在所述第一活塞杆内，所述卡环固定安装在所述第一活塞杆的内周壁上，所述固定件固定安装在所述固定轴上，所述第一滑座可滑动地套装在所述固定轴上，所述第一滑座的一侧面与所述固定件和所述卡环相抵，所述第二滑座可滑动地套装在所述固定轴上，所述固定轴的另一端设有挡板，所述第二滑座的一侧面与所述挡板和所述第一活塞杆的内周壁上的轴肩相抵，所述弹簧套装在所述固定轴上，所述弹簧的两端分别与所述第一滑座和所述第二滑座相抵。

在本发明的另一种实现方式中，所述固定件包括第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母均与所述固定轴螺纹连接，所述第一锁紧螺母的一侧面与所述第一滑座相抵，所述第一锁紧螺母的另一侧面与所述第二锁紧螺母相抵。

在本发明的又一种实现方式中，所述阀体包括外壳和端盖，所述端盖密封安装在所述外壳的一端，所述阀芯组件可滑动地安装在所述外壳内，所述固定轴的一端固定安装在所述端盖上。

在本发明的又一种实现方式中，所述驱动组件包括缸体、第二活塞杆和第二活塞件，所述缸体密封安装在所述外壳的另一端，所述第二活塞杆的一端与所述第一活塞杆固定连接，所述第二活塞杆的另一端由所述缸体的一端插入所述缸体内，所述第二活塞件同轴安装在所述第二活塞杆上，且所述第二活塞件的外周壁与所述缸体的内周壁滑动配合。

在本发明的又一种实现方式中，所述第一活塞杆的外周壁上设有螺孔，所述螺孔内插设有安装螺栓，所述第二活塞杆通过所述安装螺栓固定安装在所述第一活塞杆内。

在本发明的又一种实现方式中，所述缸体的另一端内部设有导向轴，所述导向轴与所述缸体同轴布置，所述导向轴可滑动地插装在所述第二活塞杆的另一端内。

在本发明的又一种实现方式中，所述缸体的内周壁上设有导向凸环，所述导向凸环与所述缸体同轴布置，所述导向凸环的内周壁与所述第二活塞杆的外周壁滑动配合。

在本发明的又一种实现方式中，所述缸体的另一端设有用于检测所述第二活塞杆的位移传感器。

在本发明的又一种实现方式中，每个所述第一活塞件的外周壁上均设有多个间隔布置的均压槽，各所述均压槽沿各自对应的所述第一活塞件的外周壁周向延伸。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过在第一活塞件的活塞壁上设置多个节流口，节流口包括依次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，且第一孔段为椭圆形孔洞，第二孔段为长条形孔洞，第三孔段为变截面孔洞，第三孔段的截面积由活塞壁的第一端向活塞壁的第二端逐渐减小，当驱动组件带动阀芯组件移动时，节流口的第一孔段部分首先连通第二压力腔室与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时只有第一孔段起到连通作用，节流口的过流能力最小，随着阀芯组件的继续移动，节流口的第二孔段部分开始连通第二压力腔室与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时第一孔段和第二孔段同时起到连通作用，随着阀芯组件的继续移动，节流口的第三孔段部分开始连通第二压力腔室与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时第一孔段、第二孔段和第三孔段同时起到连通作用，节流口的过流能力最大，从而保证了大流量比例方向阀的比例特性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的大流量比例方向阀的剖视图；

图2是本发明实施例提供的阀体的剖视图；

图3是本发明实施例提供的阀芯组件的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的节流口的结构示意图

图中各符号表示含义如下：

1-阀体，11-第一回油腔室，12-第一压力腔室，13-第二压力腔室，14-第三压力腔室，15-第二回油腔室，16-外壳，17-端盖，2-阀芯组件，21-第一活塞杆，22-第一活塞件，221-支撑环，222-活塞壁，223-节流口，224-均压槽，2231-第一孔段，2232-第二孔段，2233-第三孔段，23-固定轴，231-挡板，24-卡环，25-固定件，251-第一锁紧螺母，252-第二锁紧螺母，26-第一滑座，27-第二滑座，28-弹簧，3-驱动组件，31-缸体，32-第二活塞杆，33-第二活塞件，34-安装螺栓，35-导向轴，36-导向凸环，37-位移传感器。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例

本发明实施例提供了一种大流量比例方向阀，如图1所示，大流量比例方向阀包括：阀体1和阀芯组件2，阀芯组件2沿阀体1的中心线方向可滑动地设置在阀体1内，且阀芯组件2能够在阀体1内的第一位置、第二位置和第三位置之间滑动。

图2为阀体1的剖视图，结合图2，在本实施例中，阀体1内沿阀体1的中心线方向依次间隔设有第一回油腔室11、第一压力腔室12、第二压力腔室13、第三压力腔室14和第二回油腔室15。

在上述实现方式中，第二压力腔室13与液压系统中的液压泵(图未示)连通，第一压力腔室12与液压马达的第一油口连通，第三压力腔室14与液压马达的第二油口连通，第一回油腔室11和第二回油腔室15均与液压系统中的油箱(图未示)连通。

图3为阀芯组件的结构示意图，结合图3，具体地，阀芯组件2包括第一活塞杆21和两个第一活塞件22，两个第一活塞件22沿第一活塞杆21的中心线同轴间隔布置在第一活塞杆21上，两个第一活塞件22均包括支撑环221和活塞壁222，对于任一个第一活塞件22，支撑环221同轴固定在第一活塞杆21的外周壁上，活塞壁222同轴套装在支撑环221上，活塞壁222的朝向另一个第一活塞件22的一端为活塞壁222的第一端，活塞壁222的第一端的外边缘设有多个节流口223，各节流口223以活塞壁222的中心线为轴周向布置，每个节流口223均包括依次连通的第一孔段2231、第二孔段2232和第三孔段2233，第一孔段2231为椭圆形孔洞，第二孔段2232为长条形孔洞，第三孔段2233为变截面孔洞，第三孔段2233的截面积由活塞壁222的第一端向活塞壁222的第二端逐渐减小，大流量比例阀还包括驱动组件3，驱动组件3与阀芯组件2固定连接，当阀芯组件2位于第一位置时，第二压力腔室13与第一压力腔室12之间通过一个第一活塞件22的节流口223连通，阀芯组件2阻断第二压力腔室13和第三压力腔室14，当阀芯组件2位于第二位置时，第二压力腔室13分别与第一回油腔室11和第二回油腔室15连通，阀芯组件2阻断第二压力腔室13与第一压力腔室12连通以及第二压力腔室13与第三压力腔室14连通，当阀芯组件2位于第三位置时，第二压力腔室13和第三压力腔室14之间通过另一个第一活塞件22的节流口223连通，阀芯组件2阻断第二压力腔室13和第一压力腔室12。

在上述实现方式中，第一位置即为大流量比例方向阀的阀芯组件2位于左工作位，此时大流量比例方向阀可以控制液压马达以一种方向主动旋转，第二位置即为大流量比例方向阀的阀芯组件2位于中间工作位，此时大流量比例方向阀可以控制液压马达不主动旋转，第三位置即为大流量比例方向阀的阀芯组件2位于右工作位，此时大流量比例方向阀可以控制液压马达以另一种相反的方向主动旋转。

通过在第一活塞件22的活塞壁222上设置多个节流口223，节流口223包括依次连通的第一孔段2231、第二孔段2232和第三孔段2233，且第一孔段2231为椭圆形孔洞，第二孔段2232为长条形孔洞，第三孔段2233为变截面孔洞，第三孔段2233的截面积由活塞壁222的第一端向活塞壁222的第二端逐渐减小，当驱动组件3带动阀芯组件2移动时，节流口223的第一孔段2231部分首先连通第二压力腔室13与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时只有第一孔段2231起到连通作用，节流口223的过流能力最小，随着阀芯组件2的继续移动，节流口223的第二孔段2232部分开始连通第二压力腔室13与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时第一孔段2231和第二孔段2232同时起到连通作用，随着阀芯组件2的继续移动，节流口223的第三孔段2233部分开始连通第二压力腔室13与第一腔室腔室(或者第三腔室)，此时第一孔段2231、第二孔段2232和第三孔段2233同时起到连通作用，节流口223的过流能力最大，从而保证了大流量比例方向阀的比例特性。

图4为节流口的结构示意图，结合图4，由于首先连通的第一孔段2231为椭圆形，截面积较大，所以能够使得大流量比例方向阀在阀芯组件2移动的初始阶段有着较大的输出，便于控制液压马达的启动；第二孔段2232为长条形，可以使得大流量比例方向阀在阀芯组件2移动的中间阶段能够均匀的提高输出，便于平顺的操作液压马达；第三孔段2233为变截面孔洞，可以使得大流量比例方向阀在阀芯组件2移动的末尾阶段能够快速的提高输出，便于控制液压马达的迅速提速。

继续参见图3，每个第一活塞件22的外周壁上均设有多个间隔布置的均压槽224，各均压槽224沿各自对应的第一活塞件22的外周壁周向延伸。从而通过均压槽224减小了第一活塞件22在阀体1内的滑动阻力，使得操作人员能够更为省力的操作大流量比例方向阀。

再次参见图1，在本实施例中，阀芯组件2还包括固定轴23、卡环24、固定件25、第一滑座26、第二滑座27和弹簧28，固定轴23的一端固定安装在阀体1的一端，固定轴23的另一端可活动地插设在第一活塞杆21内，卡环24固定安装在第一活塞杆21的内周壁上，固定件25固定安装在固定轴23上，第一滑座26可滑动地套装在固定轴23上，第一滑座26的一侧面与固定件25和卡环24相抵，第二滑座27可滑动地套装在固定轴23上，固定轴23的另一端设有挡板231，第二滑座27的一侧面与挡板231和第一活塞杆21的内周壁上的轴肩相抵，弹簧28套装在固定轴23上，弹簧28的两端分别与第一滑座26和第二滑座27相抵。

在上述实现方式中，阀芯组件2与驱动组件3连接在一起，当需要驱动阀芯组件2向左移动时，驱动组件3施力驱动第一活塞杆21向左移动，第一活塞杆21通过轴肩带动第二滑座27向左移动，由于弹簧28的左端被卡环24、固定件25、第一滑座26挡住，所以弹簧28被压缩，当驱动组件3不再施力后，弹簧28带动阀芯组件2重新回到中位。

另外，驱动阀芯组件2向右移动及回到中位的过程与上文所述基本相同，在此不做赘述。

优选地，固定件25包括第一锁紧螺母251和第二锁紧螺母252，第一锁紧螺母251和第二锁紧螺母252均与固定轴23螺纹连接，第一锁紧螺母251的一侧面与第一滑座26相抵，第一锁紧螺母251的另一侧面与第二锁紧螺母252相抵。

在上述实现方式中，第一锁紧螺母251和第二锁紧螺母252构成一对互锁螺母，从而可以保证固定件25稳固的锁死第一滑座26，为卡环24提供了保障。

在本实施例中，阀体1包括外壳16和端盖17，端盖17密封安装在外壳16的一端，阀芯组件2可滑动地安装在外壳16内，固定轴23的一端固定安装在端盖17上。

在上述实现方式中，将阀体1分为外壳16和端盖17两个部分，能够便于阀芯组件2的安装维修。

继续参见图1，在本实施例中，驱动组件3包括缸体31、第二活塞杆32和第二活塞件33，缸体31密封安装在外壳16的另一端，第二活塞杆32的一端与第一活塞杆21固定连接，第二活塞杆32的另一端由缸体31的一端插入缸体31内，第二活塞件33同轴安装在第二活塞杆32上，且第二活塞件33的外周壁与缸体31的内周壁滑动配合。

当需要驱动组件3驱动阀芯组件2向左移动时，向缸体31的无杆腔中注入液压油，使得第二活塞件33带动第二活塞杆32向左移动，从而推动阀芯组件2左移；当需要驱动组件3驱动阀芯组件2向右移动时，向缸体31的有杆腔中注入液压油，使得第二活塞件33带动第二活塞杆32向右移动，从而推动阀芯组件2右移。

具体地，第一活塞杆21的外周壁上设有螺孔，螺孔内插设有安装螺栓34，第二活塞杆32通过安装螺栓34固定安装在第一活塞杆21内，从而便于第一活塞杆21和第二活塞杆32之间的拆装。

具体地，缸体31的另一端内部设有导向轴35，导向轴35与缸体31同轴布置，导向轴35可滑动地插装在第二活塞杆32的另一端内。

在上述实现方式中，由于导向轴35同轴于缸体31布置，所以导向轴35能够保证第二活塞杆32能够始终沿着缸体31的中心线移动，提高了大流量比例方向阀的可靠性。

具体地，缸体31的内周壁上设有导向凸环36，导向凸环36与缸体31同轴布置，导向凸环36的内周壁与第二活塞杆32的外周壁滑动配合。

在上述实现方式中，导向凸环36进一步地保证第二活塞杆32能够始终沿着缸体31的中心线移动。

优选地，缸体31的另一端设有用于检测第二活塞杆32的位移传感器37。

在上述实现方式中，位移传感器37能够实时检测第二活塞杆32的位置，从而了解大流量比例方向阀的实施输出状态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (9)

1.一种大流量比例方向阀，所述大流量比例方向阀包括：阀体和阀芯组件，所述阀芯组件沿所述阀体的中心线方向可滑动地设置在所述阀体内，且所述阀芯组件能够在所述阀体内的第一位置、第二位置和第三位置之间滑动，其特征在于，所述阀体内沿所述阀体的中心线方向依次间隔设有第一回油腔室、第一压力腔室、第二压力腔室、第三压力腔室和第二回油腔室，所述阀芯组件包括第一活塞杆和两个第一活塞件，所述两个第一活塞件沿所述第一活塞杆的中心线同轴间隔布置在所述第一活塞杆上，两个所述第一活塞件均包括支撑环和活塞壁，对于任一个所述第一活塞件，所述支撑环同轴固定在所述第一活塞杆的外周壁上，所述活塞壁同轴套装在所述支撑环上，所述活塞壁的朝向另一个所述第一活塞件的一端为所述活塞壁的第一端，所述活塞壁的第一端的外边缘设有多个节流口，各所述节流口以所述活塞壁的中心线为轴周向布置，每个所述节流口均包括依次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段，所述第一孔段为椭圆形孔洞，所述第二孔段为长条形孔洞，所述第三孔段为变截面孔洞，所述第三孔段的截面积由所述活塞壁的第一端向所述活塞壁的第二端逐渐减小，所述大流量比例阀还包括驱动组件，所述驱动组件与所述阀芯组件固定连接，当所述阀芯组件位于所述第一位置时，所述第二压力腔室与所述第一压力腔室之间通过一个所述第一活塞件的所述节流口连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室和所述第三压力腔室，当所述阀芯组件位于所述第二位置时，所述第二压力腔室分别与所述第一回油腔室和所述第二回油腔室连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室与所述第一压力腔室连通以及所述第二压力腔室与所述第三压力腔室连通，当所述阀芯组件位于所述第三位置时，所述第二压力腔室和所述第三压力腔室之间通过另一个所述第一活塞件的所述节流口连通，所述阀芯组件阻断所述第二压力腔室和所述第一压力腔室；

所述阀芯组件还包括固定轴、卡环、固定件、第一滑座、第二滑座和弹簧，所述固定轴的一端固定安装在所述阀体的一端，所述固定轴的另一端可活动地插设在所述第一活塞杆内，所述卡环固定安装在所述第一活塞杆的内周壁上，所述固定件固定安装在所述固定轴上，所述第一滑座可滑动地套装在所述固定轴上，所述第一滑座的一侧面与所述固定件和所述卡环相抵，所述第二滑座可滑动地套装在所述固定轴上，所述固定轴的另一端设有挡板，所述第二滑座的一侧面与所述挡板和所述第一活塞杆的内周壁上的轴肩相抵，所述弹簧套装在所述固定轴上，所述弹簧的两端分别与所述第一滑座和所述第二滑座相抵。

2.根据权利要求1所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述固定件包括第一锁紧螺母和第二锁紧螺母，所述第一锁紧螺母和所述第二锁紧螺母均与所述固定轴螺纹连接，所述第一锁紧螺母的一侧面与所述第一滑座相抵，所述第一锁紧螺母的另一侧面与所述第二锁紧螺母相抵。

3.根据权利要求1所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述阀体包括外壳和端盖，所述端盖密封安装在所述外壳的一端，所述阀芯组件可滑动地安装在所述外壳内，所述固定轴的一端固定安装在所述端盖上。

4.根据权利要求3所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述驱动组件包括缸体、第二活塞杆和第二活塞件，所述缸体密封安装在所述外壳的另一端，所述第二活塞杆的一端与所述第一活塞杆固定连接，所述第二活塞杆的另一端由所述缸体的一端插入所述缸体内，所述第二活塞件同轴安装在所述第二活塞杆上，且所述第二活塞件的外周壁与所述缸体的内周壁滑动配合。

5.根据权利要求4所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述第一活塞杆的外周壁上设有螺孔，所述螺孔内插设有安装螺栓，所述第二活塞杆通过所述安装螺栓固定安装在所述第一活塞杆内。

6.根据权利要求4所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述缸体的另一端内部设有导向轴，所述导向轴与所述缸体同轴布置，所述导向轴可滑动地插装在所述第二活塞杆的另一端内。

7.根据权利要求4所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述缸体的内周壁上设有导向凸环，所述导向凸环与所述缸体同轴布置，所述导向凸环的内周壁与所述第二活塞杆的外周壁滑动配合。

8.根据权利要求4所述的大流量比例方向阀，其特征在于，所述缸体的另一端设有用于检测所述第二活塞杆的位移传感器。

9.根据权利要求1所述的大流量比例方向阀，其特征在于，每个所述第一活塞件的外周壁上均设有多个间隔布置的均压槽，各所述均压槽沿各自对应的所述第一活塞件的外周壁周向延伸。