CN108468671B - 一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，包括：内阀芯、第一外阀芯、第二外阀芯和阀体，第一外阀芯和第二外阀芯的内部均设置有内阀芯，阀体上设置有阀体孔；且第一外阀芯和第二外阀芯与内阀芯之间均设置有轴向限位装置；第一外阀芯和第二外阀芯分别安装在对应的阀体孔内，且第一外阀芯和第二外阀芯靠近阀体的一端均设置有复位弹簧，复位弹簧的另一端与阀体或内阀芯连接；阀体和阀芯形成T腔、A腔、B腔、Ca腔和Cb腔，且A腔与Ca腔连通，B腔与Cb腔连通。本发明提供的的流量匹配阀，针对非对称闭式回路的应用需求，能够解决各种非对称式闭式回路进出流量不匹配的问题，不仅使得系统高度集成，而且通用性强。

Description

一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀

技术领域

本发明涉及机械工程技术领域，更具体的说是涉及一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀。

背景技术

液压传动中，闭式回路是液压泵进出油口与执行机构进出油口直接相连，通过改变液压泵出油方向来改变执行机构运动方向，通过改变液压泵出油流量来改变执行机构运动速度的一种液压传动形式。闭式回路容积调速系统因其传动效率较高而被广泛应用。由于常规液压泵的进油流量和出油流量的对称的，故闭式回路特别适用于负载为双向液压马达或双出杆对称缸的情况。

当负载为单出杆非对称缸时，如果采用闭式回路，由于闭式回路上流向油缸的油液的油液流量与流出油缸的油液流量不对称，这就与液压泵的进出油流量对称的特性形成矛盾，需要采取一些特殊措施来解决此问题后闭式回路才能正常工作。

目前，常见解决措施是在闭式回路上增设多个液压元件或将液压泵设计成进出流量不对称来实现进出流量的匹配。如：申请公告号CN107882786A的《闭式泵控单出杆液压缸静动态流量实时匹配系统》；授权公告号CN103307060B的《直驱式伺服泵控电液混合驱动的液压缸控制系统及控制方法》；授权公告号CN100424361C的《闭式电液控制系统》以及申请公告号CN106640805A的《一种航体泵控伺服系统的多配流结构》。

以上解决方案中，具体措施各有不同，总体上可分成两类：第一类是通过增设多个液压元件实现进出流量的匹配；第二类是通过将液压泵设计成进出流量不对称来适应。第一类解决措施存在的主要不足是油路复杂，不利于液压系统的高度集成，且由于油路复杂和增设元件多会产生附加能量损失；第二类解决措施存在的主要不足则是通用性差，得根据实际使用的非对称油缸两端作用面积之比特殊定制液压泵，制作成本高，实用性不强。

因此，如何提供一种有利于液压系统高度集成且通用性强的适用于非对称闭式回路的流量匹配阀是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，旨在针对非对称闭式回路的应用需求，解决各种非对称式闭式回路进出流量不匹配的问题，既能够满足液压系统高度集成的要求，又可以满足通用性的要求。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，包括：阀体和阀芯，所述阀体内部设置有阀芯；所述阀体上设置有同轴的左侧孔、中间孔和右侧孔，且所述左侧孔和所述右侧孔的直径均大于所述中间孔的直径；所述阀芯包括：内阀芯、第一外阀芯和第二外阀芯，所述第一外阀芯和所述第二外阀芯的内部均设置有所述内阀芯；且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯与所述内阀芯之间均设置有轴向限位装置；所述第一外阀芯和所述第二外阀芯分别安装在所述左侧孔和所述右侧孔内，且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯远离所述中间孔的一端分别设置有第一复位弹簧和第二复位弹簧；所述阀体和所述阀芯形成T腔、A腔、B腔、Ca腔和Cb腔，且所述A腔与所述Ca腔连通，所述B腔与所述Cb腔连通。

本发明提供的适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，适用于进出流量不对称的闭式回路，实现进油流量和出油流量的实时匹配。既适用于单向旋转但双向变量的液压泵驱动非对称缸的闭式回路，也适用于双向旋转液压泵驱动非对称缸的闭式回路，此外，本发明其实也可应用于进出流量对称的闭式回路，只是优势没有发挥出来而已。

优选的，所述内阀芯包括：第一内阀芯，所述第一内阀芯安装在所述第一外阀芯内，所述第一内阀芯左侧大端外圆与所述第一外阀芯内孔配合形成圆柱间隙密封，且所述第一内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第一内阀芯向右移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封；第一复位弹簧的另一端与所述阀体连接；

或所述内阀芯包括：第一内阀芯，所述第一内阀芯安装在所述第一外阀芯内并延伸至所述第一外阀芯的外部，且延伸出的所述第一内阀芯与所述左侧孔配合形成圆柱间隙密封；所述第一内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第一内阀芯向右移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封；所述第一复位弹簧的另一端与所述第一内阀芯连接；所述流量匹配阀还包括：第一内阀芯复位弹簧，所述第一内阀芯复位弹簧的一端与所述第一内阀芯连接，另一端与所述阀体连接；

所述第一外阀芯右侧端部与所述阀体不接触时所述A腔与所述T腔相通，反之，所述第一外阀芯右侧端部与所述阀体接触时所述A腔与所述T腔隔断

优选的，所述内阀芯还包括第二内阀芯，所述第二内阀芯安装在所述第二外阀芯内，所述第二内阀芯右侧大端外圆与所述第二外阀芯内孔配合形成圆柱间隙密封；且所述第二内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第二内阀芯向左移动时所述密封锥面接触所述第二外阀芯内孔形成锥面密封；第二复位弹簧的另一端与所述阀体连接；

或所述内阀芯还包括第二内阀芯，所述第二内阀芯安装在所述第二外阀芯内并延伸至所述第二外阀芯的外部；且延伸出的所述第二内阀芯与所述右侧孔配合形成圆柱间隙密封，所述第二内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第二内阀芯向左移动时所述密封锥面接触所述第二外阀芯内孔形成锥面密封；所述第二复位弹簧的另一端与所述第二内阀芯连接；所述流量匹配阀还包括第二内阀芯复位弹簧，所述第二内阀芯复位弹簧的一端与所述第二内阀芯连接，另一端与所述阀体连接；

所述第二外阀芯左侧端部与所述阀体不接触时所述B腔与所述T腔相通，反之，所述第二外阀芯右侧端部与所述阀体接触时所述B腔与所述T腔隔断。

此处的锥密封是在圆柱间隙密封的基础上增强密封效果而设置，取消该处锥密封结构特征后流量匹配阀也可以工作，只是A腔高压时向T腔的内泄量要略大一些，这对于流量较大的系统没有明显的影响，但对于流量较小的系统，内泄量对整体传动效率影响较大，增加锥密封是更优选择。

优选的，所述内阀芯为共用内阀芯，所述共用内阀芯左右两端分别安装在所述第一外阀芯和所述第二外阀芯内；且所述共用内阀芯与所述第一外阀芯和所述第二外阀芯之间均为圆柱间隙密封；所述共用内阀芯向左移动时带动所述第一外阀芯向左移动，向右移动时带动所述第二外阀芯向右移动。

所述共用内阀芯与所述第一外阀芯和所述第二外阀芯之间只有圆柱间隙密封而没有锥面密封，故所述A腔或所述B腔高压时，高压腔内泄到所述T腔的油液流量要略大些；适用于流量较大的液压系统而不适用于流量很小的液压系统。

优选的，所述内阀芯为共用内阀芯，所述共用内阀芯的左侧安装在与所述第一外阀芯内部且形成圆柱间隙密封，同时右侧安装在所述第二外阀芯内并延伸至外部，且延伸至外部的所述共用内阀芯与所述右侧孔配合形成圆柱间隙密封；所述共用内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述共用内阀芯向左移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封。所述共用内阀芯向左移动时带动所述第一外阀芯向左移动，向右移动时带动所述第二外阀芯向右移动。

优选的，所述内阀芯为共用内阀芯，所述共用内阀芯的右侧安装在与所述第二外阀芯内部且形成圆柱间隙密封，同时左侧安装在所述第一外阀芯内并延伸至外部，且延伸至外部的所述共用内阀芯与所述左侧孔配合形成圆柱间隙密封，所述共用内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面；所述共用内阀芯向右移动时与所述第二外阀芯内孔形成锥面密封。

优选的，所述T腔分隔成T1腔和T2腔，所述A腔需要吸油或排油时，只能通过T1腔吸油或排油；所述B腔需要吸油或排油时，只能通过T2腔吸油或排油。

在非对称闭式回路中应用此流量匹配阀时，可将油缸无杆腔的排油路与有杆腔吸油路隔开，T1腔和T2腔分别经不同油路连接至油箱上不同的位置。这样，可使油箱内的油液循环流动性增强，有利于油箱散热，且避免局部范围内的油液被频繁使用而过早老化。

优选的，在闭式回路应用时，所述A腔和所述B腔分别连通液压泵的进出油口，所述T腔连通储油装置。所述储油装置为所有能够起到油箱功能的容器。

优选的，所述流量匹配阀与闭式回路上的其他液压元件的零部件形成一体化设计，有利于液压系统的高度集成。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，不仅能够实现进油流量和出油流量的实时匹配，而且能够满足液压系统高度集成的要求，同时通用性强。

具体有益效果如下：

1、有利于液压系统的高度集成

相对于通过增设多个液压元件来实现非对称闭式回路进出流量匹配的方案，采用本发明所述流量匹配阀可以显著简化液压系统油路，因而有利于减小液压系统的整体外形和重量——当应用于微型的闭式液压系统时，比如应用于小流量电液作动器(EHA)时，这种优势会体现得更加明显。由于流量匹配阀可集成到液压泵上，也可集成到阀块上，甚至可以集成到油缸上，这就进一步提高了液压系统的集成化程度。

此外，需要特别强调说明的是：采用非对称流量的液压泵来实现非对称闭式回路进出流量匹配的方案，由于液压泵不可避免存在内泄且内泄量存在不确定性，因此，仅仅依靠非对称流量的液压泵本身，并不能完全保证非对称闭式回路进出流量的实时匹配。这种方案一定还需要辅助阀的参与，比如追加两个液控单向阀、或普通单向阀、或两者同时使用。

也就是说，即使采用了非对称流量的液压泵，也还是需要在系统上集成两个普通单向阀或两个液控单向阀或两者的组合，只不过所需的液控单向阀或普通单向阀公称流量可以小一些而已。如果对比方案仅采用两个普通单向阀作为辅助阀，那么，其系统紧凑程度与采用本发明所述流量匹配阀的方案大致相当；如果对比方案使用了两个液控单向阀，因为油路变得复杂，其系统紧凑程度就不如采用本发明所述流量匹配阀的方案。需要说明的是：非对称闭式回路所用的两个液控单向阀，并不能用我们常见的一体化设计的双路液控单向阀来代替。

2、通用性好

相对于通过定制非对称流量的液压泵来实现非对称闭式回路进出流量匹配的方案，采用本发明的流量匹配阀搭建的非对称闭式回路，其通用性毫无疑问要好得多——在一定的流量范围内，非对称油缸的无杆腔和有杆腔面积比不同时，不能采用同样的非对称流量的液压泵，但可以采用同样的流量匹配阀。

即使相对于通过增设多个液压元件来实现非对称闭式回路进出流量匹配的方案，采用本发明的流量匹配阀来解决该问题时所搭建的非对称闭式回路的通用性也会更强——采用多个液压元件时，其适用工况受制于所采用的各种元器件各个性能参数，受制因素越多，则越不利于其通用性，这是容易理解的。

基于通用性更好的优点，有利于技术管理和生产组织，采用本发明实际上还有助于降低成本。

3、使闭式回路传动效率更高。

本发明所公开的适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，在正常工作中即换向状态下，低压侧油口与T口之间是双向畅通的，低压侧油口与T口之间不需要压差维持阀口开启，只要在规定的流量范围内使用，阀口局部压力损失很小。

相对于通过增设多个液压元件来实现非对称闭式回路进出流量匹配的方案，采用本发明所述流量匹配阀后可以显著简化油路，从而可以减小油液流过通道产生的沿程压力损失，也能减少油液流经阀口的数量从而减少局部压力损失，总体上可以提高系统传动效率。

相对于通过定制非对称流量的液压泵来解决非对称闭式回路进出流量不匹配的方案，采用本发明所述流量匹配阀后同样可以提升传动效率。其原因在于，当采用非对称流量的液压泵时，实际上液压泵本身进出流量是相等的，该方案实现流量不对称的方法，只不过是让液压泵其中一侧排出的油液只有一部分进入闭式回路，另外一部分则排掉不用。这部分被吸入液压泵后又空排掉的液压油会消耗能量却不能做功，因而非对称流量的液压泵传动效率不如同等条件下的对称流量液压泵，这点是毫无疑问的。何况，采用非对称流量的液压泵也还需要辅助阀，尽管辅助阀过流量较小，但仍然存在局部压力损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明流量匹配阀的实施例一结构示意图；

图2附图为本发明流量匹配阀的实施例一的液压原理图简化画法一；

图3附图为本发明流量匹配阀的实施例一的液压原理图简化画法二；

图4附图为本发明流量匹配阀的实施例二结构示意图；

图5附图为本发明流量匹配阀的实施例三结构示意图；

图6附图为本发明流量匹配阀的实施例四结构示意图；

图7附图为本发明流量匹配阀的实施例四的液压原理图简化画法；

图8附图为本发明流量匹配阀的实施例五的结构示意图；

图9附图为本发明流量匹配阀的实施例六的结构示意图；

图10附图为本发明流量匹配阀的应用于非对称闭式回路的实施例七的液压回路。

在图1中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；3a、第一内阀芯；3b、第二内阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；A、B、T、Ca、Cb、流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图2中，

A、第一进出油口；B、第二进出油口；T、补油泄油口；Ca、第一控制油腔；Cb、第二控制油腔；

在图3中，

A、第一进出油口；B、第二进出油口；T、补油泄油口；Ca、第一控制油腔；Cb、第二控制油腔；

在图4中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；3a、第一内阀芯；3b、第二内阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；5a、第一内阀芯复位弹簧；5b、第二内阀芯复位弹簧；A、B、T、Ca、Cb、流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图5中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；6、共用内阀芯；A、B、T、Ca、Cb、流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图6中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；3a、第一内阀芯；3b、第二内阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；A、B、T1、T2、Ca、Cb、流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图7中，

A、第一进出油口；B、第二进出油口；T1、第一补油泄油口；T2、第二补油泄油口；Ca、第一控制油腔；Cb、第二控制油腔；

在图8中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；3a、第一内阀芯；3b、第二内阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；5b、第二内阀芯复位弹簧；A、B、T、Ca、Cb、分别为流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图9中，

1、阀体；2a、第一外阀芯；2b、第二外阀芯；4a、第一复位弹簧；4b、第二复位弹簧；5b、第二内阀芯复位弹簧；6、共用内阀芯；A、B、T、Ca、Cb、流量匹配阀装配后形成的各个油腔；

在图10中，

S1、电机；S2、双向出油的液压泵；S3、油箱；S4、流量匹配阀；S5、单出杆双作用油缸。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，为了使语言更加简要，实施例中的外阀芯为第一外阀芯2a和第二外阀芯2b的统称，内阀芯为第一内阀芯3a和第二内阀芯3b的统称，阀体孔为左侧孔、中间孔和右侧孔的统称，复位弹簧为第一复位弹簧4a和第二复位弹簧4b的统称。

同时，“A口”与“A腔”含义是相同的。但在表述习惯上，从外部看时一般称为“口”或“油口”，从内部看时一般称为“腔”或“油腔”。相应地，“B口”与“B腔”、“T口”与“T腔”所指相同，只是表述不同。

实施例一

参见图1，流量匹配阀包括：阀体1、第一外阀芯2a、第一内阀芯3a、第一复位弹簧4a、第二外阀芯2b、第二内阀芯3b、第二复位弹簧4b，各零件组装后形成多个油腔：A腔、B腔、T腔、Ca腔、Cb腔，且A腔始终连通Ca腔，B腔始终连通Cb腔。

流量匹配阀的阀体1上有三个同轴孔，两端孔和中间孔，两端孔有左侧孔和右侧孔，且左侧孔和右侧孔的直径大于中间孔的直径。第一外阀芯2a安装在左侧孔内，第一外阀芯2a左侧作用有第一复位弹簧4a，其右侧端部与左侧孔上的锥面接触时会形成锥面密封。第一外阀芯2a上设置有油道，使A腔和Ca腔始终相通。为实现A腔和Ca腔的连通，该油道也可以设置在阀体1上。

第一内阀芯3a安装在第一外阀芯2a内，第一内阀芯3a左侧大端外圆与第一外阀芯2a内孔配合形成圆柱间隙密封，第一内阀芯3a上设置有密封锥面，第一内阀芯3a向右移动时该锥面接触第一外阀芯2a内孔形成锥面密封。该处锥密封是在圆柱间隙密封的基础上为增强密封效果而设置的，取消该处锥密封结构特征后实施例一的流量匹配阀可以工作，只是A腔高压时向T腔的内泄量要略大一些，这对于流量较大的系统没有明显的影响，但对于流量较小的系统，内泄量对整体传动效率影响较大，因此，增加锥密封是更优选择。

第一内阀芯3a上设置有限位挡圈，如果第一内阀芯3a受第二内阀芯3b推力向左移动，第一内阀芯3a可带动第一外阀芯2a向左移动，使A腔与T腔连通。基于所述功能需求，该限位挡圈也可以设置在第一外阀芯2a上。

第一外阀芯2a端部与左侧孔之间的锥面密封形式，与第一外阀芯2a与第一内阀芯3a之间的锥面密封形式稍有不同，但密封效果并无明显差别。具体实施时根据配对零件的材料和加工工艺性等实际情况，锥面可以设置在内孔上(如阀体上的锥面)也可以设置在外圆上(如第一内阀芯3a上的锥面)，也可以两处都设置锥面只是锥面角度不等，这几种形式都是锥面密封具体结构的常规选择。

第一内阀芯3a内部设置有泄油孔，其作用是为了防止在第一内阀芯3a和第一外阀芯2a之间产生密闭死腔影响阀芯的复位。为达到该目的，泄油孔也可以设计成其他形式。

第二外阀芯2b、第二内阀芯3b和第二复位弹簧4b，与第一外阀芯2a、第一内阀芯3a和第一复位弹簧4a分别相同且对称安装。这种设计是为了使流量匹配阀内部零件通用性好，加工工艺性和装配工艺性好，组装后的流量匹配阀通用性也好(A腔和B腔可以对调使用)。但在实际使用中，因为A-T和B-T流量并不对称，如果两侧流量相差太大，以至于需要调整单边阀口开度时，也可以把两侧零件设计成非对称形式。

实施例一的流量匹配阀的工作过程如下：

在中位状态下，第一外阀芯2a在第一复位弹簧4a作用下其右端与阀体孔锥面接触形成锥面密封，第二外阀芯2b在第二复位弹簧4b作用下其左端与左侧孔锥面接触形成锥面密封；第一内阀芯3a与第一外阀芯2a之间为圆柱间隙密封，第二内阀芯3b与第二外阀芯2b之间为圆柱间隙密封。此时，A腔和B腔内的油液无法流向T腔，但T腔的油液可流向A腔或B腔(只需克服较低的复位弹簧力)，即此时的第一外阀芯2a和第二外阀芯2b实际上起到单向阀的功能。

如果系统启动需要A腔吸入液压油，则启动瞬间A腔压力降低，T腔液压油推开第一外阀芯2a，A腔可从T腔吸油；同理，如果需要B腔吸入液压油，则启动瞬间B腔压力降低，T腔液压油推开第二外阀芯2b，B腔可从T腔吸油。

系统启动后，如果A腔为低压侧(吸油侧)，则B腔为高压侧。B腔压力油一方面压紧第二外阀芯2b保证第二外阀芯2b与阀体之间保持有效密封，使B腔和T腔有效隔断；另一方面会推动第二内阀芯3b向左移动，接触到第一内阀芯3a后推动第一内阀芯3a再带动第一外阀芯2a向左移动，直到第二内阀芯3b锥面接触到第二外阀芯2b内孔形成锥面密封后停止移动。这样就使A腔与T腔连通了，A腔可向T腔排油也可从T腔吸油。

同理，如果系统启动后B腔为低压侧，则A腔为高压侧。A腔压力油一方面压紧第一外阀芯2a保证第一外阀芯2a与阀体之间保持有效密封，使A腔和T腔有效隔断；另一方面会推动第一内阀芯3a向右移动，接触到第二内阀芯3b后推动第二内阀芯3b再带动第二外阀芯2b向右移动，直到第一内阀芯3a锥面接触到第一外阀芯2a内孔形成锥面密封后停止移动。这样就使B腔与T腔连通了，B腔可向T腔排油也可从T腔吸油。

需补充说明的是，当流量匹配阀处于中位时，第一内阀芯3a和第二内阀芯3b轴向位置虽然被限位但并不固定，这样，当A腔或B腔压力突然升高时第一内阀芯3a与第二内阀芯3b接触瞬间会产生撞击。由于零件本身质量很小，这种撞击一般不会产生明显的不良后果。然而，也可以给第一内阀芯3a和第二内阀芯3b分别设置复位弹簧，以使第一内阀芯3a和第二内阀芯3b始终保持接触。进一步地，还可以在A腔与Ca腔之间的油道上、以及B腔与Cb腔之间的油道上设置双向节流或单向节流，突然换向时可缓冲两个内阀芯之间、以及内阀芯与外阀芯之间的撞击。

参见图2，是本发明流量匹配阀的液压原理图简化画法，为三位三通压力控制换向阀，有三个油口A口、B口和T口，有两个压力控制油腔Ca腔和Cb腔，且A口始终连通Ca腔、B口始终连通Cb腔，压力控制油腔Ca腔和Cb腔的液压油对流量匹配阀产生换向推力且推力方向相反；

流量匹配阀采用弹簧复位，流量匹配阀处于中位时T口可向A口单向流通、也可向B口单向流通；流量匹配阀换向后，A口与B口中压力高的油口与T口隔断，压力低的油口与T口连通。

以上是本发明流量匹配阀的基本功能，利用该功能可实现非对称闭式回路进出流量的实时匹配，具体见后文关于该阀应用于非对称闭式回路(图8)实施例的说明。

参见图3所示，是流量匹配阀液压原理图的另一种画法，这种画法更为详细，与本发明各实施例中的实物功能一致。

仅从原理图本身来看，图2和图3所表达的功能略有不同：图2中，T口仅在中位时才能向A口和B口单向流通；而在图3中，不论是中位还是换向后T口都可以向A口和B口单向流通。

但在具体实施效果上，实际上两者表达的功能并无差别。因为实际使用中T口是补油泄油口，当流量匹配阀换向后，T口压力不可能比A口和B口中处于高压侧油口的压力更高，T口油液不可能经单向阀流向高压侧油口，即高压侧油口与T口实际上是断开的。

总之，基于本发明流量匹配阀的基本工作原理，其液压原理图可以稍作变化，但这种画法上的适当变化并未超出本发明的范围。

实施例二

参见图4，为流量匹配阀的实施例二，是在实施例一基础上略作调整形成的。图4所示的实施例二和图1所示的实施例一相比，在结构上的主要差异为：

1)实施例二中，两个内阀芯的圆柱密封面是与阀体孔配合；而实施例一中，两个内阀芯的圆柱密封面是与对应的外阀芯内孔配合。

图4的实施例二中，内阀芯与阀体孔配合直径等于外阀芯与阀体孔配合直径，这种设计有利于加工。具体实施时，也可以使内阀芯与阀体孔配合直径大于外阀芯与阀体孔配合直径，这样，同等压力下内阀芯可以获得更大的推力。

2)实施例二中，两个外阀芯复位弹簧有一端作用在对应的内阀芯上。而实施例一中，两个外阀芯复位弹簧有一端作用在阀体1上。

3)实施例二中，两个内阀芯两侧必须各安装有一个复位弹簧；而实施例一中，两个内阀芯可以安装复位弹簧也可以不安装复位弹簧。

4)实施例二中，连通A腔和Ca腔的油道、以及连通B腔和Cb腔的油道设置在阀体1上；而实施例一中，连通A腔和Ca腔的油道、以及连通B腔和Cb腔的油道，可以设置在外阀芯上也可以设置在阀体1上。

实施例二的液压原理图与实施例一相同，其基本工作原理也相同。两者的性能差异仅在于：实施例二中第一内阀芯3a和第二内阀芯3b的作用面积更大，因而同等条件下推动内阀芯移动所需的压力更低。

鉴于在绝大多数使用工况下，当A腔(B腔)为高压侧时，对面的B腔(A腔)一般不会存在残余压力，因而高压侧只需要产生很小的液压力即可推动内阀芯换向，采用实施例一即可满足使用。但凡实施例一可满足使用的，应当优选实施例一而不采用实施例二，毕竟实施例二结构要复杂，外形尺寸也要大些。

实施例三

参见图5，是流量匹配阀实施例三，是在实施例一基础上略作简化而形成的。实施例三与实施例一相比，其结构上差别仅在于：采用共用内阀芯6替代了第一内阀芯3a和第二内阀芯3b；共用内阀芯6与第一外阀芯2a和第二外阀芯2b之间均只有圆柱间隙密封而没有锥面密封。

实施例三的液压原理图与实施例一相同，其基本工作原理也相同。两者的性能差异仅在于：由于实施例三中共用内阀芯6与第一外阀芯2a和第二外阀芯2b之间只有圆柱间隙密封而没有锥面密封，故A腔或B腔高压时，高压腔内泄到T腔的油液流量要略大些；而实施例一中由于内阀芯和对应的外阀芯之间有锥面辅助密封，故高压腔内泄到T腔的油液流量更小。

基于这种性能上的差异，结构上略有简化的实施例三适用于流量较大的液压系统而不适用于流量很小的液压系统；而实施例一可适用于大流量系统也可适用于小流量系统。其原因在于内泄量在大流量系统和小流量系统中所占比重不同，对使用效果的不利影响程度不同。

实施例四

参见图6-7，图6实施例四和图1实施例一相比，唯一的区别是在图6实施例四中将T腔分隔成了两个容腔T1腔和T2腔，相应地，T口被分成T1口和T2口。图7是图6所述实施例四的液压原理图简化画法。

图6实施例四和图1实施例一的工作原理也是基本相同的，只不过A口需要吸油或排油时，只能从T1口吸油或排油，而B口需要吸油或排油时只能从T2口吸油或排油。

但应用到非对称闭式回路中时，采用6实施例四可以获得附加的有益效果：

在非对称闭式回路中应用图6所示流量匹配阀时，可将油缸无杆腔的排油路与有杆腔吸油路隔开，T1口和T2口分别经不同油路连接至油箱上不同的位置。这样，可使油箱内的油液循环流动性增强，有利于油箱散热、且避免局部范围内的油液被频繁使用而过早老化。

进一步地，如果A口连接至油缸的无杆腔而B口连接至油缸有杆腔，则油缸正常运行时，油缸无杆腔回流的油液满足液压泵吸油需求后，多余的油液经A口再经T1口排到油箱，而油缸有杆腔回流的油液流回液压泵后不能满足吸油需求，不足的部分经B口再经T2口从油箱吸油。也就是说，按所述方案使用流量匹配阀时，油缸正常运行中不会出现A口从T1口吸油的情况，也不会出现B口向T2口排油的情况。这样，就可以在T1口与油箱之间的油路上增加过滤器或散热器，且增加的过滤器或散热器不会增加液压泵的吸油阻力。这是一个非常实用的功能。

实施例五

参见图8，如果实际使用中存在单侧油口存在残余压力的可能，实施例一的结构和实施例二的结构是可以混合使用的。比如A口有可能存在残余压力而B口不可能存在残余压力，则可以左侧采用实施例一所述结构，而右侧采用实施例二所述结构。这样，当B口为高压侧时，即使A口存在残余压力，B口压力也不需要很高即可推动阀芯换向。

实施例六

参见图9，如果实际使用中对单侧油口的密封性能要求高，则实施例三可以和实施例一或实施例二混合使用。图9所示是将实施例二的结构应用到实施例三中，左侧采用实施例三的结构，右侧采用实施例二的结构，而同时共用内阀芯。

实施例七

参见图10，是在非对称闭式回路中应用流量匹配阀的实施例七，包括电机、双向出油的液压泵、油箱、流量匹配阀、单出杆双作用油缸。

电机驱动液压泵，具体可以是双向旋转的电机驱动双向旋转的液压泵，也可以是单向旋转的电机驱动单向旋转但双向变量(可双向出油)的液压泵；流量匹配阀的A口和B口分别连接液压泵的进出油口、T口连接至油箱；油箱可以是开式油箱也可以是封闭式的增压或不增压油箱，或者是实际上起到油箱功能的蓄能器；如果闭式回路有补油泵时，流量匹配阀的T口则连接到补油泵的出油口。

其工作原理如下：

当液压泵启动向油缸无杆腔供油时，启动瞬间A口尚未建立足够压力、油缸尚未移动、流量匹配阀尚未换向，此时B口因液压泵吸油而压力降低，于是T口油液可经流量匹配阀向B口补油，这就避免了流量匹配阀未换向时液压泵出现短时吸空；当A口建立起足够压力后，流量匹配阀换向工作在左位，此时A口与T口断开，而B口和T口连通；油缸开始动作后由于油缸无杆腔进油流量大于有杆腔出油流量，故有杆腔油液全部流向液压泵吸油口后仍然不能满足液压泵的吸油流量需求。于是T口向B口源源不断补油，使最终流向液压泵吸油口的流量(即T口向B口的补油流量与有杆腔出油流量之和)，与液压泵需要的吸入流量实时匹配。

当液压泵启动向油缸有杆腔供油时，启动瞬间B口尚未建立足够压力、油缸尚未移动、流量匹配阀尚未换向，此时A口因液压泵吸油而压力降低，于是T口油液可经流量匹配阀向A口补油，这就避免了流量匹配阀未换向时液压泵出现短时吸空；当B口建立起足够压力后，流量匹配阀换向工作在右位，此时B口与T口断开，而A口和T口连通；油缸开始动作后由于油缸有杆腔进油流量小于无杆腔出油流量，故无杆腔油液流回液压泵满足液压泵吸油流量需求后还有多余的流量需要排出。于是A口向T口源源不断排油，使最终流回液压泵吸油口的流量(即无杆腔出油流量与A口向T口的排油流量之差)，与液压泵需要的吸入流量实时匹配。

当流量匹配阀应用于非对称闭式回路时，该流量匹配阀可以集成安装或者是内嵌到其他液压元件上实现高度集成。比如集成安装或者内嵌到液压泵、油缸、或集成阀块上，这时该流量匹配阀可以自带阀体，也可以利用其他液压元件的零部件(比如液压泵端盖)来替代阀体——即所述流量匹配阀的阀体与其他液压元件的零部件可以一体化设计。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：包括：阀体和阀芯，所述阀体内部设置有阀芯；

所述阀体上设置有同轴的左侧孔、中间孔和右侧孔，且所述左侧孔和所述右侧孔的直径均大于所述中间孔的直径；

所述阀芯包括：内阀芯、第一外阀芯和第二外阀芯，所述第一外阀芯和所述第二外阀芯的内部均设置有所述内阀芯；且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯与所述内阀芯之间均设置有轴向限位装置；

所述第一外阀芯和所述第二外阀芯分别安装在所述左侧孔和所述右侧孔内，且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯远离所述中间孔的一端分别设置有第一复位弹簧和第二复位弹簧；

所述阀体和所述阀芯形成T腔、A腔、B腔、Ca腔和Cb腔，且所述A腔与所述Ca腔连通，所述B腔与所述Cb腔连通；

所述内阀芯包括：第一内阀芯，所述第一内阀芯安装在所述第一外阀芯内，所述第一内阀芯左侧大端外圆与所述第一外阀芯内孔配合形成圆柱间隙密封，且所述第一内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第一内阀芯向右移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封；所述第一复位弹簧的另一端与所述阀体连接；

或所述内阀芯包括：第一内阀芯，所述第一内阀芯安装在所述第一外阀芯内并延伸至所述第一外阀芯的外部，且延伸出的所述第一内阀芯与所述左侧孔配合形成圆柱间隙密封；所述第一内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第一内阀芯向右移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封；所述第一复位弹簧的另一端与所述第一内阀芯连接；所述流量匹配阀还包括：第一内阀芯复位弹簧，所述第一内阀芯复位弹簧的一端与所述第一内阀芯连接，另一端与所述阀体连接；

所述第一外阀芯右侧端部与所述阀体不接触时所述A腔与所述T腔相通，反之，所述第一外阀芯右侧端部与所述阀体接触时所述A腔与所述T腔隔断；

所述内阀芯还包括第二内阀芯，所述第二内阀芯安装在所述第二外阀芯内，所述第二内阀芯右侧大端外圆与所述第二外阀芯内孔配合形成圆柱间隙密封；且所述第二内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第二内阀芯向左移动时与所述第二外阀芯内孔形成锥面密封；所述第二复位弹簧的另一端与所述阀体连接；

或所述内阀芯还包括第二内阀芯，所述第二内阀芯安装在所述第二外阀芯内并延伸至所述第二外阀芯的外部；且延伸出的所述第二内阀芯与所述右侧孔配合形成圆柱间隙密封，所述第二内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述第二内阀芯向左移动时与所述第二外阀芯内孔形成锥面密封；所述第二复位弹簧的另一端与所述第二内阀芯连接；所述流量匹配阀还包括第二内阀芯复位弹簧，所述第二内阀芯复位弹簧的一端与所述第二内阀芯连接，另一端与所述阀体连接；

所述第二外阀芯左侧端部与所述阀体不接触时所述B腔与所述T腔相通，反之，所述第二外阀芯左侧端部与所述阀体接触时所述B腔与所述T腔隔断。

2.一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：包括：阀体和阀芯，所述阀体内部设置有阀芯；

所述阀体上设置有同轴的左侧孔、中间孔和右侧孔，且所述左侧孔和所述右侧孔的直径均大于所述中间孔的直径；

所述阀芯包括：内阀芯、第一外阀芯和第二外阀芯，所述第一外阀芯和所述第二外阀芯的内部均设置有所述内阀芯；且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯与所述内阀芯之间均设置有轴向限位装置；

所述第一外阀芯和所述第二外阀芯分别安装在所述左侧孔和所述右侧孔内，且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯远离所述中间孔的一端分别设置有第一复位弹簧和第二复位弹簧；

所述阀体和所述阀芯形成T腔、A腔、B腔、Ca腔和Cb腔，且所述A腔与所述Ca腔连通，所述B腔与所述Cb腔连通；

所述内阀芯为共用内阀芯，所述共用内阀芯的左侧安装在所述第一外阀芯内部且形成圆柱间隙密封，同时右侧安装在所述第二外阀芯内并延伸至外部，且延伸至外部的所述共用内阀芯与所述右侧孔配合形成圆柱间隙密封；所述共用内阀芯和所述第二外阀芯至少一个设置有密封锥面，所述共用内阀芯向左移动时与所述第二外阀芯内孔形成锥面密封。

3.一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：包括：阀体和阀芯，所述阀体内部设置有阀芯；

所述阀体上设置有同轴的左侧孔、中间孔和右侧孔，且所述左侧孔和所述右侧孔的直径均大于所述中间孔的直径；

所述阀芯包括：内阀芯、第一外阀芯和第二外阀芯，所述第一外阀芯和所述第二外阀芯的内部均设置有所述内阀芯；且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯与所述内阀芯之间均设置有轴向限位装置；

所述第一外阀芯和所述第二外阀芯分别安装在所述左侧孔和所述右侧孔内，且所述第一外阀芯和所述第二外阀芯远离所述中间孔的一端分别设置有第一复位弹簧和第二复位弹簧；

所述阀体和所述阀芯形成T腔、A腔、B腔、Ca腔和Cb腔，且所述A腔与所述Ca腔连通，所述B腔与所述Cb腔连通；

所述内阀芯为共用内阀芯，所述共用内阀芯的右侧安装在所述第二外阀芯内部且形成圆柱间隙密封，同时左侧安装在所述第一外阀芯内并延伸至外部，且延伸至外部的所述共用内阀芯与所述左侧孔配合形成圆柱间隙密封，所述共用内阀芯和所述第一外阀芯至少一个设置有密封锥面；所述共用内阀芯向右移动时与所述第一外阀芯内孔形成锥面密封。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：所述T腔分隔成T1腔和T2腔，所述A腔需要吸油或排油时，只能通过所述T1腔吸油或排油；所述B腔需要吸油或排油时，只能通过所述T2腔吸油或排油。

5.根据权利要求4所述的一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：在闭式回路应用时，所述A腔和所述B腔分别连通液压泵的进出油口，所述T腔连通储油装置。

6.根据权利要求5所述的一种适用于非对称闭式回路的流量匹配阀，其特征在于：所述流量匹配阀与其他液压元件的零部件形成一体化设计。