CN109707680A - 复合型自动换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种复合型自动换向阀，包括三位五通液控换向阀、第一阻尼孔、第二阻尼孔、第三阻尼孔、第四阻尼孔、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、顺序阀和先导溢流阀，以上各元件集成安装于阀块，阀块上开有油口P₀、油口A₀、油口B₀、油口T₀；通过阻尼孔、单向阀和顺序阀的有机组合构成系统压力反馈及先导控制回路，实现对三位五通液控换向阀的自动换向控制。本发明无需依靠外界电控系统，仅通过自身压力反馈回路实现换向阀的自动控制，具有节能优势，集成化程度高，减小了系统的体积，便于维修和拆卸。

Description

复合型自动换向阀

技术领域

本发明涉及液压传动控制技术领域，特别是涉及一种复合型自动换向阀系统。

背景技术

一些液压驱动的机械设备往往需要循环往复动作，例如打包机、型煤机械、桶和罐装容器压实成型设备，液压缸需要循环往复伸缩。为了实现液压缸的自动循环往复动作，在设备中往往采用多个电磁阀组及相应压力传感器、继电器、控制器等组成电液控制系统。虽然通过这种电液控制系统可以很方便的实现液压缸的往复自动控制，但是该液压系统占用空间较大，管路连接复杂，遇到故障时难以快速排查问题，且维修、拆装过程中工作量大。另外，涉及到防爆应用场合时，电磁阀需要采用特殊的防爆型电磁阀，这样会大大增加设备生产成本。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种复合型自动换向阀，目的是实现液压系统的集成化设计，从而解决电磁阀组换向液压系统占用空间大，维修、拆卸困难以及防爆处理费用高的难题。

一种复合型自动换向阀，包括三位五通液控换向阀、第一阻尼孔、第二阻尼孔、第三阻尼孔、第四阻尼孔、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、顺序阀和先导溢流阀；所述三位五通液控换向阀、所述阻尼孔、所述单向阀、所述顺序阀和所述先导溢流阀集成安装于阀块中，所述阀块上设有油口P₀、油口A₀、油口B₀和油口T₀，共四个油口；所述三位五通液控换向阀设有工作油口A、工作油口B、回油口T₁、回油口T₂和供油口P，共五个油口；所述阀块的油口P₀和所述三位五通液控换向阀的P口连通，所述第五单向阀安装于二者之间的油路上，所述先导溢流阀的进油口与所述第五单向阀和所述阀块油口P₀之间的油路连通，所述先导溢流阀的出油口与所述阀块上的油口T₀连通；所述阀块油口A₀和所述三位五通液控换向阀的A口连通,所述顺序阀的进油口通过油路与二者间油路连通；所述顺序阀的出油口依次与所述第二阻尼孔、所述第二单向阀连通，所述第二单向阀出口与所述三位五通液控换向阀左控制腔的先导油路连通；所述第四单向阀和所述第四阻尼孔形成子回路，所述子回路的进油端分别与所述三位五通液控换向阀的左控制腔的先导油路、所述三位五通液控换向阀的油口T₁连通，所述子回路出油端与所述阀块油口T₀连通；所述三位五通液控换向阀的右控制腔通过先导油路与所述顺序阀进油口连通，且该先导油路上依次安装有所述第一阻尼孔和所述第一单向阀；所述第三单向阀和所述第三阻尼孔形成子回路，所述子回路的进油端与所述三位五通液控换向阀的右控制腔连通，所述子回路的出油端与所述阀块的油口T₀连通。

优选地，所述第二阻尼孔和所述第二单向阀串联连通，所述第一阻尼孔和所述第一单向阀串联联通。

优选地，所述第四单向阀和所述第四阻尼孔并联连通，所述第三单向阀和所述第三阻尼孔并联连通。

优选地，所述第四单向阀和所述第三单向阀带有预紧弹簧，用作背压阀，且所述第四单向阀的背压值至少要大于所述第三单向阀背压值的2倍，所述第三单向阀的背压值可以克服复合型自动换向阀的弹簧预紧力。

优选地，所述先导溢流阀作为复合型自动换向阀的安全阀，根据复合型自动换向阀要求设定安全压力值，所述顺序阀的设定值设置在所述先导溢流阀设定值的二分之一到四分之三范围内。

优选地，所述第一阻尼孔和所述第二阻尼孔的孔径相等，根据具体使用工况，所述第一阻尼孔和所述第二阻尼孔的直径在1mm～1.5mm之间选取，所述第三阻尼孔和所述第四阻尼孔的孔径相等，根据具体使用工况，所述第三阻尼孔和所述第四阻尼孔的直径在0.8mm～1mm之间选取。

与传统电液控制的复合阀相比，本发明具有如下优点：

1、复合型自动换向阀便于集成化设计，具有结构紧凑，占用空间小，节约成本等特点。传统电液控制的复合阀多采用普通电磁阀、压力阀和压力继电器等组合形式，重量大，体积大；而本发明仅依靠自身油路系统液压力反馈来控制油路自动换向完成工作，相比较之下结构更加简单紧凑，集成更方便，维修拆装容易，降低了加工成本。

2、复合型自动换向阀利用系统本身中的反馈压力，来实现自动换向的功能，相对于传统电液控制复合阀的电磁控制，其节能性更好。由于传统液压系统多采用电磁控制类阀体，造成控制系统复杂，本发明采用压力反馈液动控制，有效利用了系统内部压力，没有控制电能功耗，减少系统外部电能输送，相比传统电液控制的复合类阀节能效果显著。

3、复合型自动换向阀具有一定防爆功能，防电磁干扰，可适应具有特殊要求的恶劣工况。由于本发明代替了电磁控制等控制电路，转而使用液压力反馈控制这种机械力控制方式，使本发明在特殊场合，比如在战场环境下，仍然具备可靠的工作能力，防爆防电磁干扰，环境适应性较传统形式大为加强，对额外的防爆保护要求降低。

4、复合型自动换向阀具有减小压力冲击的作用。传统工作方式不可避免产生压力冲击波动，而本发明在回油路等处设置节流阀单向阀并联结构，压力反馈换向更加柔和，可有效抑制压力冲击对管路设备的影响。

附图说明

图1一种复合型自动换向阀液压原理图；以及

图2一种复合型自动换向阀应用于液压缸循环伸缩系统的示意图。

主要附图标记：

三位五通液控换向阀1；第一阻尼孔21；第二阻尼孔22；第三阻尼孔23；第四阻尼孔24；第一单向阀31；第二单向阀32；第三单向阀33；第四单向阀34；第五单向阀35；顺序阀4；先导溢流阀5；液压泵6；液压缸7；油箱8。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明一种复合型自动换向阀，其换向机理是基于系统自身压力反馈实现换向，相对于传统的电磁控制阀，复合型自动换向阀系统结构简单，没有控制电能功耗，节能性能好。具体结构如图1所示，一种复合型自动换向阀，包括三位五通液控换向阀1、第一阻尼孔21、第二阻尼孔22、第三阻尼孔23、第四阻尼孔24、第一单向阀31、第二单向阀32、第三单向阀33、第四单向阀34、第五单向阀35、顺序阀4和先导溢流阀5；三位五通液控换向阀1、第一阻尼孔21、第二阻尼孔22、第三阻尼孔23、第四阻尼孔24、第一单向阀31、第二单向阀32、第三单向阀33、第四单向阀34、第五单向阀35、顺序阀4和先导溢流阀5集成安装于阀块中，阀块上设有油口P₀、油口A₀、油口B₀和油口T₀，共四个油口；三位五通液控换向阀设有工作油口A、工作油口B、回油口T₁、回油口T₂和供油口P，共五个油口。

当三位五通液控换向阀1在中位时，供油口P和工作油口A连通，工作油口B、回油口T₁和回油口T₂关闭；当三位五通液控换向阀1在左位时，油口A和油口T₁连通，油口P和油口B连通，油口T₂关闭；当三位五通液控换向阀1在右位时，油口P和油口A连通，油口B和油口T₂连通，油口T₁关闭。

阀块的油口P₀和三位五通液控换向阀1的油口P连通，第五单向阀35安装于阀块的油口P₀和三位五通液控换向阀1的P油口之间的油路上，先导溢流阀5的进油口与第五单向阀35和阀块油口P₀之间的油路连通，先导溢流阀5的出油口与阀块上的油口T₀连通；阀块的油口A₀和三位五通液控换向阀1的油口A连通，顺序阀4的进油口通过油路与阀块油口A₀以及三位五通液控换向阀1的油口A间的油路连通；顺序阀4的出油口依次与第二阻尼孔22、第二单向阀32连通，第二单向阀32的出口与三位五通液控换向阀1的左控制腔的先导油路连通。

第四单向阀34和第四阻尼孔24形成子回路，子回路的进油端分别与三位五通液控换向阀1的左控制腔的先导油路、三位五通液控换向阀1的油口T₁连通，子回路出油端与阀块油口T₀连通；三位五通液控换向阀1的右控制腔通过先导油路与顺序阀4的进油口连通，且该先导油路上依次安装有第一阻尼孔21和第一单向阀31；第三单向阀33和第三阻尼孔23形成子回路，子回路的进油端与三位五通液控换向阀1的右控制腔连通，子回路的出油端与阀块的油口T₀连通。

第二阻尼孔22和第二单向阀32串联连通，第一阻尼孔21和第一单向阀31串联连通。

第四单向阀34和第四阻尼孔24并联连通，第三单向阀33和第三阻尼孔23并联连通。通过在回路里设置并联结构，使得系统的压力反馈换向能力更加柔和，有效抑制压力冲击对管路设备的影响，更能突出复合型自动换向阀利用自身液压压力换向的特点。

第四单向阀34和第三单向阀33带有预紧弹簧，用作背压阀，且第四单向阀34的背压值至少要大于第三单向阀33背压值的2倍，第三单向阀33的背压值可以克服复合型自动换向阀的弹簧预紧力。

先导溢流阀5作为复合型自动换向阀的安全阀，根据复合型自动换向阀要求设定安全压力值，顺序阀4的设定值要在先导溢流阀5设定值的二分之一到四分之三中间。

第一阻尼孔21和第二阻尼孔22的孔径相等，根据具体使用工况，第一阻尼孔21和第二阻尼孔22的直径在1mm～1.5mm之间选取，第三阻尼孔23和第四阻尼孔24的孔径相等，根据具体使用工况，第三阻尼孔23和第四阻尼孔24的直径在0.8mm～1mm之间选取。

以下结合实施例对本发明进一步描述：

将复合型自动换向阀应用于液压缸循环伸缩系统中，以复合型自动换向阀在液压缸7满行程位置上的换向工作原理进行说明，如图2所示。由于复合型自动换向阀的换向机理是基于系统本身压力反馈实现换向，因此，可以满足液压缸7在行程范围内的任意位置换向要求。

复合型自动换向阀与液压泵6、液压缸7、油箱8按照图2所示进行连通，阀体上的油口P₀和液压泵6通过管路连通，阀体上的油口T₀和油箱8通过管路连通，阀体上的油口A₀、油口B₀分别与液压缸7上的有杆腔油口、无杆腔油口通过管路连通。阀体上的油口A₀、油口B₀分别和液压缸7上的有杆腔油口、无杆腔油口对应连通，这只是其中的一种连接形式，连接形式不局限这一种。根据实际应用的需求，阀体上的油口A₀、油口B₀也可以分别与液压缸7上的无杆腔油口、有杆腔油口进行连通。

在初始状态下，液压缸7的活塞处于半行程位置，三位五通换向阀1处于中位，当系统启动后，液压泵6的压力油液经过第五单向阀35，从三位五通液控换向阀1的P口流入，A口流出，再经过阀块油口A₀流出后，液压泵6的压力油液进入液压缸7的有杆腔，但是此时液压缸7的无杆腔回油被三位五通液控换向阀1的B口阻断，导致系统供油侧压力将迅速憋压，在升压过程中，压力油液经过第一阻尼孔21和第一单向阀31后进入三位五通液控换向阀1的右控制腔。

第三单向阀33和第三阻尼孔23并联连接于右控制腔，这种并联结构能使压力反馈换向更加柔和，有效抑制压力冲击对管路设备的影响。流入右控制腔的油液大部分将通过第三单向阀33流至阀体回油口T₀，少量油液通过第三阻尼孔23流至阀体回油口T₀，然后汇合的油液将流回油箱8，此过程中，第三单向阀33起到背压阀作用，在油液通过第三单向阀33时，右控制腔的油液建立压力，该压力与第三单向阀33设定的开启压力相等，且该压力对三位五通换向阀1的阀芯形成的推力远大于三位五通换向阀1设定的弹簧预紧力，因此，右控制腔的油液压力在克服左控制腔的弹簧预紧力后推动三位五通换向阀1的阀芯移动，左控制腔的低压油液将通过第四阻尼孔24流出，三位五通液控换向阀1顺利切换到右位工作，此时液压缸7无杆腔的回油经过阀体上的油口B₀和三位五通液控换向阀1的B口和T₂口后，流至阀体回油口T₀，再通过管路流回油箱8。液压缸7在压力油液的驱动下，液压缸7的活塞杆开始缩回。

当液压缸7活塞杆缩回到底时，有杆腔压力将急剧憋压，至系统最高工作压力，此时压力油液打开顺序阀4，油液经过第二阻尼孔22和第二单向阀32后进入三位五通液控换向阀1的左控制腔，左控制腔的油液大部分经过第四单向阀34流出，少量通过第四阻尼孔24流出。由于第四单向阀34的背压设定值至少是第三单向阀33的背压设定值的2倍，左控制腔的油液通过第四单向阀34时，所形成的背压压力将克服右控制腔的弹簧预紧力和右控制腔的压力，右控制腔油液通过第三阻尼孔23流出，三位五通液控换向阀1快速切换到左位工作，此时系统液压泵6的压力油液经过三位五通液控换向阀1的P口、B口以及阀体上的油口B₀进入液压缸7的无杆腔，液压缸7的活塞杆开始伸出。

当液压缸7活塞杆伸出到底时，有杆腔不再回油，此时顺序阀4关闭，三位五通液控换向阀1左右两腔先导压力消除，三位五通液控换向阀1在弹簧对中作用下切换到中位。此时，液压泵6的压力油液经过第五单向阀35，从三位五通液控换向阀1的P口流入，A口流出，再经过阀块油口A₀流出后，油液进入液压缸7的有杆腔，但是此时的无杆腔回油被三位五通液控换向阀1的B口阻断，导致系统供油侧压力将瞬速憋压，在升压过程中，压力油液经过第一阻尼孔21和第一单向阀31后进入三位五通液控换向阀1的右控制腔，当压力升高到足以克服三位五通液控换向阀1的弹簧预紧力时，三位五通液控换向阀1切换到右位工作，此时液压缸7无杆腔的回油经过三位五通液控换向阀1后流回油箱8，液压缸7在压力油液的驱动下，活塞杆开始缩回。活塞缩回至半行程位置时，液压缸7便完成一个完整的往复动作。

只要系统不发生故障或者停止工作，在正常的工作条件下，复合型自动换向阀按照上述工作阶段，利用自身液压系统的压力实现自动换向，从而实现对液压缸7循环往复动作的控制。

本发明的一种复合型自动换向阀在液压缸7任意非满行程位置上的换向工作原理与满行程位置上的换向原理类似，在满行程位置上液压缸7依靠自身缸筒限制活塞运动，从而生成换向所需压力信号；在液压缸7非满行程位置上换向，则需要在换向位置设置限位挡块，用限位挡块来阻挡液压缸7活塞杆的运动，从而生成换向所需压力信号。

复合型自动换向阀通过利用系统液压压力实现换向，相对于传统的电液控制阀，其结构简单，体积小，集成度高，安装方便，因此具有很好的推广和利用价值，通过在回油路等处设置单向阀和阻尼孔的并联结构，使得压力反馈换向更加柔和，有效抑制压力冲击对管路设备的影响。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种复合型自动换向阀，包括三位五通液控换向阀、第一阻尼孔、第二阻尼孔、第三阻尼孔、第四阻尼孔、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、顺序阀和先导溢流阀，其特征在于，

所述三位五通液控换向阀、所述阻尼孔、所述单向阀、所述顺序阀和所述先导溢流阀集成安装于阀块中，所述阀块上设有油口P₀、油口A₀、油口B₀和油口T₀，共四个油口；所述三位五通液控换向阀设有工作油口A、工作油口B、回油口T₁、回油口T₂和供油口P，共五个油口；

所述阀块的油口P₀和所述三位五通液控换向阀的P口连通，所述第五单向阀安装于二者之间的油路上，所述先导溢流阀的进油口与所述第五单向阀和所述阀块油口P₀之间的油路连通，所述先导溢流阀的出油口与所述阀块上的油口T₀连通；所述阀块油口A₀和所述三位五通液控换向阀的A口连通,所述顺序阀的进油口通过油路与二者间油路连通；所述顺序阀的出油口依次与所述第二阻尼孔、所述第二单向阀连通，所述第二单向阀出口与所述三位五通液控换向阀左控制腔的先导油路连通；以及所述第四单向阀和所述第四阻尼孔形成子回路，所述子回路的进油端分别与所述三位五通液控换向阀的左控制腔的先导油路、所述三位五通液控换向阀的油口T₁连通，所述子回路出油端与所述阀块油口T₀连通；所述三位五通液控换向阀的右控制腔通过先导油路与所述顺序阀进油口连通，且该先导油路上依次安装有所述第一阻尼孔和所述第一单向阀；所述第三单向阀和所述第三阻尼孔形成子回路，所述子回路的进油端与所述三位五通液控换向阀的右控制腔连通，所述子回路的出油端与所述阀块的油口T₀连通。

2.根据权利要求1所述的复合型自动换向阀，其特征在于，所述第二阻尼孔和所述第二单向阀串联连通，所述第一阻尼孔和所述第一单向阀串联联通。

3.根据权利要求2所述的复合型自动换向阀，其特征在于，所述第四单向阀和所述第四阻尼孔并联连通，所述第三单向阀和所述第三阻尼孔并联连通。

4.根据权利要求3所述的复合型自动换向阀，其特征在于，所述第四单向阀和所述第三单向阀带有预紧弹簧，用作背压阀，且所述第四单向阀的背压值至少要大于所述第三单向阀背压值的2倍，所述第三单向阀的背压值能克服复合型自动换向阀的弹簧预紧力。

5.根据权利要求4所述的复合型自动换向阀，其特征在于，所述先导溢流阀作为复合型自动换向阀的安全阀，根据复合型自动换向阀要求设定安全压力值，所述顺序阀的设定值设置在所述先导溢流阀设定值的二分之一到四分之三的范围内。

6.根据权利要求2和3所述的复合型自动换向阀，其特征在于，所述第一阻尼孔和所述第二阻尼孔的孔径相等，所述第一阻尼孔和所述第二阻尼孔的直径在1mm～1.5mm之间选取；所述第三阻尼孔和所述第四阻尼孔的孔径相等，所述第三阻尼孔和所述第四阻尼孔的直径在0.8mm～1mm之间选取。