CN108980129A - 一种负载保持控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压控制技术，具体涉及一种负载保持控制阀。本发明通过设计主阀芯和控制阀芯的相对锥面结构并隔离主阀芯油路和先导控制油路实现极致的低泄漏性能，同时利用先导推杆与控制阀芯的大作用面积比结构实现高压主阀的低压控制，并充分利用主阀芯的内部结构及各个零件结构的多功能集成完成结构简化及紧凑设计，减少零件的数量并避免高精度的滑阀配合进而降低加工成本。因此，本发明很好地完成了负载保持控制阀的低泄漏要求设计及降本和结构紧凑设计，具有广泛的应用前景。

Description

一种负载保持控制阀

技术领域

本发明属于液压控制技术，具体涉及一种负载保持控制阀。

背景技术

在工程机械领域，负载保持控制阀具有重要的作用，正常工作时需能满足双向通流的能力，即正向工作时油液能够直接打开阀口通过，而反向工作时需通过控制压力打开阀口使油液通过；停止工作时油路截止，实现阀口后的压力保持功能。由于该阀直接连通于主油路，因此均有高压、大流量的特点，而且一般为先导控制结构。现有的负载保持控制阀的主阀结构一般为锥面密封以实现良好的密封效果，先导结构一般为滑阀结构以便于实现低压控制高压下的油路切换，但由于先导滑阀与主阀难以完全隔离，导致高压保持油路通过先导滑阀的间隙向控制油路产生泄漏，从而使得保持效果变差。虽通过高精度的配合或复杂的结构能实现很小的泄漏，但会带来成本较高或结构复杂及安装空间较大的问题。本发明基于负载保持控制阀的泄漏问题并综合结构、体积、成本等因素，旨在提出密封可靠、结构简单小巧且成本较低的负载保持控制阀的解决方案。

发明内容

本发明的目的是：解决负载保持控制阀的泄漏问题，同时简化结构，降低成本。

本发明的技术方案：一种负载保持控制阀，包括主阀芯(1)、主弹簧(2)、控制阀芯(3)、控制阀体(4)、控制弹簧(5)、先导推杆(6)、限位接头(7)、先导油口(8)、泄油口(9)、节流小孔(10)；所述主阀芯(1)、控制阀芯(3)均具有锥面结构，且二者锥面相对设置；主阀芯(1)和控制阀芯(3)共用主弹簧(2)；主阀芯(1)上设置有连通保持油口(11)与主阀芯(1)弹簧腔的节流小孔(10)；

所述控制阀体(4)具有连通左右腔的控制阀孔，控制阀孔与控制阀芯(3)的锥面配合形成密封结构；控制阀体(4)内腔为多段台阶结构，具有先导弹簧腔及先导推杆导向孔，同时内部具有连通控制阀孔和泄油口的油路，控制阀体(4)内腔依次装有控制弹簧(5)、先导推杆(6)、限位接头(7)，先导推杆(6)具有大直径的先导压力作用端及小直径的推动控制阀芯(3)的阀杆；先导推杆(6)大直径作用端面积远大于控制阀芯(3)的锥头截面面积锥头截面面积；

限位接头(7)对先导推杆(6)进行右侧限位，限位接头(7)上设有先导油口(8)；控制弹簧(5)所在的控制阀体(4)弹簧腔壁上设有泄油口(9)；

通过主阀芯(1)和控制阀芯(3)的双锥面密封，同时先导油口(8)与保持油口(11)及主阀芯(1)的弹簧腔等完全隔离，实现整个保持油口(11)及主阀芯(1)的弹簧腔均处于双锥面密封的接近零泄漏的状态。

进一步的，所述阀的主阀芯为圆柱单向锥阀，其中一端为锥面结构、另一端具有弹簧腔，且主阀芯锥面后保持油口位置具有与弹簧腔沟通的节流小孔。

进一步的，所述阀的控制阀芯为圆柱单向锥阀，一端为锥面结构，另一端具有圆柱导向段。

进一步的所述阀的先导推杆为整体式台阶结构，具有大直径的先导压力作用端和导向段、弹簧定心结构及推动控制阀芯的阀杆。

本发明的有益效果：

本发明通过设计主阀芯和控制阀芯的相对锥面结构并隔离主阀芯油路和先导控制油路实现极致的低泄漏性能，同时利用先导推杆与控制阀芯的大作用面积比结构实现高压主阀的低压控制，并充分利用主阀芯的内部结构及各个零件结构的多功能集成完成结构简化及紧凑设计，减少零件的数量并避免高精度的滑阀配合进而降低加工成本。因此，本发明很好地完成了负载保持控制阀的低泄漏要求设计及降本和结构紧凑设计，便于实现大力的推广和使用。

附图说明

图1为本发明负载保持控制阀的原理图示；

图2为本发明负载保持控制阀第一实施例的结构剖视图示；

图3为本发明负载保持控制阀第二实施例的结构剖视图示。

图中：1-主阀芯 2-主弹簧 3-控制阀芯 4-控制阀体 5-控制弹簧 6-先导推杆 7-限位接头 8-先导油口 9-泄油口 10-节流小孔 11-保持油口 12-进油孔 13-第一弹簧腔、18-第二弹簧腔 14-第一油路孔、19-第二油路孔 15-控制阀孔 16-通油孔 17-安装阀体

具体实施方式

本发明公开一种插装式的双锥面密封的负载保持控制阀，具体原理如图1所示，包括：1-主阀芯、2-主弹簧、3-控制阀芯、4-控制阀体、5-控制弹簧、6-先导推杆、7-限位接头、8-先导油口、9-泄油口、10-节流小孔、11-保持油口和12-进油孔，其中11-保持油口和12-进油孔为安装阀体上的油口。本发明的核心创新点为1-主阀芯的阀口和3-控制阀芯的阀口均采用锥面密封型式，而且1-主阀芯和3-控制阀芯的锥面相对设置，同时1-主阀芯锥面后对应安装阀体的11-保持油口位置具有与1-主阀芯弹簧腔沟通的10-节流小孔且1-主阀芯和3-控制阀芯共用2-主弹簧，截止状态时1-主阀芯和3-控制阀芯锥面完全关闭、整个11-保持油口及1-主阀芯的弹簧腔均处于双锥面密封的接近零泄漏的状态。所述阀采用先导控制形式，通过6-先导推杆与3-控制阀芯的大作用面积比实现8-先导油口的低先导压力控制11-保持油口的高压负载情形，同时8-先导油口与11-保持油口及1-主阀芯的弹簧腔等完全隔离进而避免泄漏。

根据本发明的原理图示及核心创新点，主要就其中1-主阀芯和3-控制阀芯的不同结构给出两个实施例。下面结合本发明实施例的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。其中，所描述的两个实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的原理和本发明中的实施例，本领域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，都属于本发明的保护范围。

实施例一：

本发明实施例一公开一种双锥面密封的负载保持控制阀，该控制阀采用先导控制、插装式结构，具体如图2所示，包括：1-主阀芯、2-主弹簧、3-控制阀芯、4-控制阀体、5-先导弹簧、6-先导推杆、7-限位接头、8-先导油口、9-泄油口、10-节流小孔、11-保持油口、12-进油孔、15-控制阀孔、16-通油孔和17-安装阀体，其中所述阀插装于17-安装阀体之上，而11-保持油口和12-进油孔为17-安装阀体上的油口。1-主阀芯的锥面与17-安装阀体的12-进油口和11-保持油口间的密封面接触形成主阀口的锥面密封结构；3-控制阀芯的圆柱导向段与4-控制阀体的左端导向孔配合，3-控制阀芯的锥面与4-控制阀体的15-控制阀孔接触形成控制阀口的锥面密封结构，3-控制阀芯左端的弹簧外径定心孔与1-主阀芯右端的18-第二弹簧腔之间安装2-主弹簧；4-控制阀体内装有5-控制弹簧、6-先导推杆和7-限位接头。

具体的，1-主阀芯为单一直径结构，左端为锥面结构而右端为圆柱导向段，其中左端锥面与17-安装阀体的12-进油孔和11-保持油口间的密封面接触形成主阀口的锥面密封结构，1-主阀芯的圆柱导向段内部为18-第二弹簧腔，在锥面右端对应17-安装阀体的11-保持油口位置的圆柱面上具有径向的台阶孔，直径较小的为10-节流小孔，10-节流小孔和18-第二弹簧腔通过1-主阀芯轴线方向的19-第二油路孔沟通，通过10-节流小孔使得油液流动时在11-保持油口与18-第二弹簧腔之间产生压差进而推动1-主阀芯右移打开阀口；3-控制阀芯为台阶结构，直径较大的左端为圆柱导向段，该导向段与4-控制阀体左端的导向孔配合，3-控制阀芯直径较小端的圆柱右侧为锥面结构，该锥面与4-控制阀体的15-控制阀孔接触形成控制口的锥面密封结构，3-控制阀芯圆柱导向段内为2-主弹簧右端的外径定心限位孔，该孔与1-主阀芯的18-第二弹簧腔之间装有2-主弹簧，而3-控制阀芯的弹簧外径定心限位孔底部具有与右侧锥面空间沟通的16-通油孔，通过16-通油孔沟通3-控制阀芯左右两侧的油液使得18-第二弹簧腔内作用于3-控制阀芯的面积仅为15-控制阀孔面积大小；4-控制阀体的15-控制阀孔右侧连通14-第一油路孔，14-第一油路孔右侧为13-第一弹簧腔，13-第一弹簧腔内装有5-控制弹簧，同时13-第一弹簧腔径向位置具有与油箱沟通的9-泄油口，5-控制弹簧的右侧由6-先导推杆进行定心限位，6-先导推杆装于13-第一弹簧腔右侧的导向孔内，该导向孔的左侧底端为6-先导推杆的左侧最大位移限位处，4-控制阀体最右端与6-先导推杆的导向孔沟通的为7-限位接头的安装孔，14-第一油路孔、13-第一弹簧腔、6-先导推杆的导向孔和7-限位接头的安装孔构成多段台阶孔结构；6-先导推杆为圆柱台阶结构，右端大径端为先导控制油的作用端，同时该圆柱面为其运动导向面，左侧依次为5-控制弹簧的定心限位结构和推动3-控制阀芯的阀杆，6-先导推杆的右侧由7-限位接头限位；7-限位接头轴向为通孔，右端为8-先导油口，与先导控制油连通。

具体的工作原理为：所述阀正向工作时，1-主阀芯锥面前端12-进油孔的高压油直接打开1-主阀芯锥面阀口，使得油液进入11-保持油口后通向工作机构；反向工作时，工作机构在重力作用下使得油液需由11-保持油口流向12-进油孔，此时12-进油孔与回油连通，而无先导压力作用下，3-控制阀芯在2-主弹簧和11-保持油口压力作用下处于关闭状态，1-主阀芯的18-第二弹簧腔与11-保持油口压力相同，因此1-主阀芯在2-主弹簧和18-第二弹簧腔压力作用下同样处于关闭状态，所以，此时如要推动1-主阀芯打开阀口，则8-先导油口需连通控制油，通过先导压力推动6-先导推杆、6-先导推杆与3-控制阀芯接触后推动3-控制阀芯左移使得其与15-控制阀孔间的阀口打开，进而1-主阀芯的18-第二弹簧腔通过15-控制阀孔与9-泄油口连通而产生油液流动，通过10-节流小孔使得1-主阀芯的11-保持油口位置与18-第二弹簧腔之间产生压降进而推动1-主阀芯右移打开阀口，使得油液由11-保持油口流向12-进油孔；截止状态(静态保持状态)时，8-先导油口无压力油，3-控制阀芯在2-主弹簧作用下处于关闭状态，1-主阀芯的18-第二弹簧腔与11-保持油口均为高压油，1-主阀芯处于关闭状态，从而使得11-保持油口的油液无法回油，达到压力保持效果，而由于此时1-主阀芯和3-控制阀芯均为锥面密封状态，因此该状态泄漏很小、接近零泄漏，实现该负载保持控制阀良好的保持性能。

实施例二：

本发明实施例二公开一种双锥面密封的负载保持控制阀，该控制阀采用先导控制、插装式结构，具体如图3所示，包括：1-主阀芯、2-主弹簧、3-控制阀芯、4-控制阀体、5-先导弹簧、6-先导推杆、7-限位接头、8-先导油口、9-泄油口、10-节流小孔、11-保持油口、12-进油孔、13、18-第二弹簧腔、14-19-第二油路孔、15-控制阀孔、16-通油孔和17-安装阀体，其中所述阀插装于17-安装阀体之上，而11-保持油口和12-进油孔为17-安装阀体上的油口。1-主阀芯的锥面与17-安装阀体的12-进油孔和11-保持油口间的密封面接触形成主阀口的锥面密封结构；3-控制阀芯的左端圆柱导向段与1-主阀芯的19-第二油路孔配合，3-控制阀芯的锥面与4-控制阀体的15-控制阀孔接触形成控制阀口的锥面密封结构，3-控制阀芯中间的弹簧内径定心限位台阶与1-主阀芯右端的18-第二弹簧腔之间安装2-主弹簧；4-控制阀体内装有5-控制弹簧、6-先导推杆和7-限位接头。

具体的，1-主阀芯为不同直径结构即圆柱台阶结构，较小直径圆柱左端为锥面结构而右端的较大直径圆柱为导向段，其中左端锥面与17-主阀体的12-进油孔和11-保持油口间的密封面接触形成主阀口的锥面密封结构，1-主阀芯的圆柱导向段内部为18-第二弹簧腔，在不同直径圆柱之间具有梯形环槽，该环槽位置对应11-保持油口位置，环槽底部具有径向的台阶孔，直径较小的为10-节流小孔，10-节流小孔和18-第二弹簧腔通过1-主阀芯轴线方向的19-第二油路孔沟通(19-第二油路孔同时为3-控制阀芯的运动导向孔)，通过10-节流小孔使得油液流动时在11-保持油口与18-第二弹簧腔之间产生压差进而推动1-主阀芯右移打开阀口；3-控制阀芯为多段台阶结构，直径较小的左端为圆柱导向段，该导向段与1-主阀芯的19-第二油路孔配合，该导向段内部具有16-通油孔，通过16-通油孔将19-第二油路孔与18-第二弹簧腔沟通，使得11-保持油口的高压作用于3-控制阀芯的面积仅为该导向段径向面积(即19-第二油路孔面积大小)，3-控制阀芯中间直径较大的两段圆柱为2-主弹簧的右侧定心、限位台阶结构，该定心、限位台阶结构与1-主阀芯的18-第二弹簧腔之间装有2-主弹簧，该限位结构右侧为直径较小圆柱，该圆柱右侧为锥面结构，该锥面前端具有小段圆柱用与6-先导推杆前端接触传力，该锥面与4-控制阀体的15-控制阀孔接触形成控制口的锥面密封结构；4-控制阀体的15-控制阀孔右侧连通14-第一油路孔，14-第一油路孔右侧为13-第一弹簧腔，13-第一弹簧腔内装有5-控制弹簧，同时13-第一弹簧腔径向位置具有与油箱沟通的9-泄油口，5-控制弹簧的右侧由6-先导推杆进行定心限位，6-先导推杆装于13-第一弹簧腔右侧的导向孔内，该导向孔的左侧底端为6-先导推杆的左侧最大位移限位处，4-控制阀体最右端与6-先导推杆的导向孔沟通的为7-限位接头的安装孔，14-第一油路孔、13-第一弹簧腔、6-先导推杆的导向孔和7-限位接头的安装孔构成多段台阶孔结构；6-先导推杆为圆柱台阶结构，右端大径端为先导控制油的作用端，同时该圆柱面为其运动导向面，左侧依次为5-控制弹簧的定心结构和推动3-控制阀芯的阀杆，6-先导推杆的右侧由7-限位接头限位；7-限位接头轴向为通孔，右端为8-先导油口，与先导控制油连通。

具体的工作原理为：所述阀正向工作时，1-主阀芯锥面前端12-进油孔的高压油直接打开1-主阀芯锥面阀口，使得油液进入11-保持油口后通向工作机构；反向工作时，工作机构在重力作用下使得油液需由11-保持油口流向12-进油孔，此时12-进油孔与回油连通，而无先导压力作用下，3-控制阀芯在2-主弹簧和11-保持油口压力作用下处于关闭状态，1-主阀芯的18-第二弹簧腔与11-保持油口压力相同，因此1-主阀芯在2-主弹簧和18-第二弹簧腔压力作用下同样处于关闭状态，所以，此时如要推动1-主阀芯打开阀口，则8-先导油口需连通控制油，通过先导压力推动6-先导推杆、6-先导推杆与3-控制阀芯锥面右端圆柱接触后推动3-控制阀芯左移使得其与15-控制阀孔间的阀口打开，进而1-主阀芯的18-第二弹簧腔通过15-控制阀孔与9-泄油口连通而产生油液流动，通过10-节流小孔使得1-主阀芯的11-保持油口位置与18-第二弹簧腔之间产生压降进而推动1-主阀芯右移打开阀口，使得油液由11-保持油口流向12-进油孔；截止状态(静态保持状态)时，8-先导油口无压力油，3-控制阀芯处于关闭状态，1-主阀芯的18-第二弹簧腔与11-保持油口均为高压油，1-主阀芯处于关闭状态，从而使得11-保持油口的油液无法回油，达到保持效果，而由于此时1-主阀芯和3-控制阀芯均为锥面密封状态，因此该状态泄漏很小、接近零泄漏，实现该负载保持控制阀良好的保持性能。

Claims (4)

1.一种负载保持控制阀，包括主阀芯(1)、主弹簧(2)、控制阀芯(3)、控制阀体(4)、控制弹簧(5)、先导推杆(6)、限位接头(7)；其特征在于：所述主阀芯(1)、控制阀芯(3)均具有锥面结构，且二者锥面相对设置；主阀芯(1)和控制阀芯(3)共用主弹簧(2)；主阀芯(1)上设置有连通保持油口与主阀芯(1)弹簧腔的节流小孔(10)；控制阀芯(3)锥面与控制阀体(4)的阀孔形成密封结构；控制阀体(4)内部依次装有控制弹簧(5)、先导推杆(6)、限位接头(7)，先导推杆(6)具有大直径的先导压力作用端及小直径的推动控制阀芯(3)的阀杆；先导推杆(6)大直径作用端面积远大于控制阀芯(3)的锥头截面面积；限位接头(7)对先导推杆(6)进行右侧限位，限位接头(7)上设有先导油口(8)；控制弹簧(5)所在的控制阀体(4)弹簧腔壁上设有泄油口(9)；通过主阀芯(1)和控制阀芯(3)的双锥面密封，同时先导油口(8)与保持油口及主阀芯(1)的弹簧腔等完全隔离，实现整个保持油口及主阀芯(1)的弹簧腔均处于双锥面密封的接近零泄漏的状态。

2.根据权利要求1所述的一种负载保持控制阀，其特征在于：所述主阀芯(1)为圆柱单向锥阀，其中一端为锥面结构、另一端具有弹簧腔，且主阀芯锥面后保持油口位置具有与弹簧腔沟通的节流小孔。

3.根据权利要求1所述的一种负载保持控制阀，其特征在于：所述控制阀芯(3)为圆柱单向锥阀，一端为锥面结构，另一端具有圆柱导向段。

4.根据权利要求1所述的一种负载保持控制阀，其特征在于：所述先导推杆(6)为整体式台阶结构，具有大直径的先导压力作用端和导向段、弹簧定心结构及推动控制阀芯的阀杆。