CN110030219B - 先导换向阀和包括所述先导换向阀的阀系统 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种先导换向阀和包括所述先导换向阀的阀系统。所述先导换向阀包括阀体，所述阀体具有：进口；容纳先导阀芯的工作腔，先导阀芯在所述工作腔中移动使得所述进口经由所述工作腔与任意一个所述阀体的连接口流体连接；以及通道，所述通道自所述进口延伸至所述工作腔,所述阀体内还设置单向阀装置,所述单向阀装置包括:阀座,所述阀座设置于所述通道中并且具有流体可经过的孔;以及阀活塞,所述阀活塞设置于所述通道中并且沿所述通道在打开位置和关闭位置之间移动,在所述打开位置上,所述阀活塞不与所述阀座接触,所述单向阀装置允许流体从所述进口流向所述工作腔,在所述关闭位置上,所述阀活塞与所述阀座接触以密封所述孔,从而所述单向阀装置阻止流体从所述工作腔流向所述进口。本申请结构简单，成本低。

Description

先导换向阀和包括所述先导换向阀的阀系统
技术领域
本申请属于液压领域，具体说涉及一种先导换向阀和包括所述先导换向阀的阀系统。
背景技术
在具有先导级控制阀的换向阀系统中，主阀的阀芯位置由先导级控制阀提供液压来控制。为了缓解先导阀换向所带来的对液压线路的过大冲击，在先导阀和主阀之间的先导阀的P口处设置节流阀。该节流阀为插入式部件，需对先导阀阀体内P口流道进行加工并将节流阀装入。
发明内容
本申请涉及的一个方面是提供一种先导换向阀，其包括阀体，所述阀体具有：
进口；
容纳先导阀芯的工作腔，先导阀芯在所述工作腔中移动使得所述进口经由所述工作腔与任意一个所述阀体的连接口流体连接； 以及
通道，所述通道自所述进口延伸至所述工作腔,所述阀体内还设置单向阀装置,所述单向阀装置包括:
阀座,所述阀座设置于所述通道中并且具有流体可经过的孔;以及
阀活塞,所述阀活塞设置于所述通道中并且沿所述通道在打开位置和关闭位置之间移动,在所述打开位置上, 所述阀活塞不与所述阀座接触,所述单向阀装置允许流体从所述进口流向所述工作腔,在所述关闭位置上, 所述阀活塞与所述阀座接触以密封所述孔,从而所述单向阀装置阻止流体从所述工作腔流向所述进口。
本申请涉及的另一方面是提供一种阀系统，其包括上述任意一种实施方式的所述先导换向阀和由所述先导换向阀控制的主换向阀，所述先导换向阀通过其连接口与所述主换向阀的阀体内的控制通道的连接来控制主阀芯在容纳所述主阀芯的第二工作腔内的移动。
本申请涉及的先导换向阀具有单向阀装置，其允许液流在阀体中沿一个方向的流动以及阻止液流沿相反方向的流动。该单向阀装置的阀体为先导换向阀阀体限定的通道，阀座具有阻尼作用，阀座采用节流塞形式，阀芯采用活塞形式，阀芯与通道之间存在液流通过的间隙，液流在其中流动产生压降，驱动阀芯沿通道接近阀座或离开阀座移动。阀芯上设有对液流起均压均流作用的环槽。阀芯具有与阀座配合的密封面。本申请的单向阀装置可以满足先导换向阀的使用要求，可以在短时间内确保进口处的压力，从而保证主阀阀芯位置保持在原状态。本申请可以在先导换向阀原有结构上仅通过设计阀芯和阀座来实现，零件数量少，简化了加工难度，因此成本得以降低。本申请涉及的先导换向阀适用于任何方向上的放置。将上述先导换向阀作为先导级的阀系统因此具有同样的优点。
通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。
附图说明
结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：
图1为本申请涉及的阀系统的一种实施例的结构示意图；
图2为沿图1中的L-L线的示出根据本申请涉及的先导换向阀的一种实施例的局部截面图，图2显示为先导换向阀的单向阀装置处于打开状态；
图3为沿图1中的L-L线的示出根据本申请涉及的先导换向阀的一种实施例的局部截面图，图3显示为先导换向阀的单向阀装置处于关闭状态；
图4为示出将单向阀装置除去后的先导换向阀的内部阀体结构的示意图；以及
图5为本申请涉及的先导换向阀的另一种实施例的局部截面图。
具体实施方式
为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。
图1是本申请涉及的阀系统的结构示意图。参见图1，阀系统具有先导级换向阀10和主级换向阀20。主级换向阀20由先导级换向阀10控制。两者都为滑阀类型。先导级换向阀10由图1所示的电磁控制单元15操作，也可以是手动或其他类型本领域技术人员公知的控制单元操作。先导级换向阀10包括先导工作腔11、先导工作腔11内可移动的先导阀芯12、和先导阀芯12两端的电磁控制单元15。在电磁控制单元15控制下，先导阀芯12在先导工作腔11内向左移动或向右移动，使得先导级换向阀10的进口13通过先导工作腔11在进口13和图示左边的连接口14之间或在进口13和图示右边的连接口14之间建立压力。在这里，进口13为P'口，左边或右边的连接口14分别为A'和B'口。A'和B'口两个端口分别与主级换向阀20的两根控制通道25连接，从而控制主阀芯22的轴向移动，这在下文中会详细介绍。当电磁控制单元15不起作用时，先导阀芯12位于先导工作腔11的正中位置，进口13直接与介质流体源（例如油箱）连接。
主级换向阀20包括主工作腔21、主工作腔21内可移动的主阀芯22、主阀芯22两端的弹簧23，和容纳弹簧23的第一、第二弹簧腔241、242。第一、第二弹簧腔241、242分别通过控制通道25与上述的连接口A'口和B'口连接。主级换向阀20的阀体上具有进口P口（26）和连接口A口（27）和B口（27）。当先导级换向阀10的P'口（13）和B'口（14）连通后，液流从B'口（14）经由控制通道25流入主级换向阀20的第二弹簧腔242并在第二弹簧腔242内产生压力，推动主阀芯22朝着离开第二弹簧腔242的方向即向左移动，P口（26）与A口（27）连通。当先导换向阀10的P'口（13）和A'口（14）连通后，液流从A'口（14）经由控制通道25流入主级换向阀10的第一弹簧腔241并在第一弹簧腔241内产生压力，推动主阀芯22朝着离开第一弹簧腔241的方向即向右移动，P口（26）与B口（27）连通。当先导级换向阀10不工作时，先导阀芯12回到初始位置，主级换向阀20的第一、第二弹簧腔241、242卸荷，主阀芯22位于主工作腔21的正中位置。
本申请涉及的阀系统用于液压系统中。通过控制主阀芯的位置，来改变流体进出口通道位置，从而控制液压系统中的执行机构如注塑机来完成不同动作的注塑工艺。
当P'口上的压力损失过快，如注塑机动模板减速时，会导致先导级换向阀难以控制主阀芯保持在打开的位置上，此时系统流量处于持续减小过程中，但仍然存在，这样整个系统会产生振动从而破坏注塑机导向机构。因此在P'口上会设置单向阀，以保证P'口的液流不会经由P'口回流。
另一方面，当先导换向阀对P'口提供的液流压力有要求，即希望该液流流量不宜过大时，通常会在P'口设置节流器件，以产生一定的对P'口液流的阻尼。
图2为沿图1中的线L-L方向看到的根据本申请的先导级换向阀的局部截面图。由图可见，先导工作腔11构造成先导阀芯（在图中未示出）可于其中通过并且在密封位置与两个打开位置（对应于两个连接口A'口和B'口）中的任意一个位置之间在先导工作腔内移动。从该截面图上可以看到，先导级换向阀的进口P'口（13）设置在先导换向阀和主级换向阀连接的界面上，其与未示出的主级换向阀的P口内部连接或与外部流体源连接。同时P'口（13）还与先导工作腔11是连通的，在P'口（13）与先导工作腔11之间设置有连接两者的通道16。如果将先导工作腔11视为设置在中心位置上，则P'口（13）的位置偏离中心。两者的轴线也不在一个平面上，先导工作腔11的轴线是沿穿过图示截面的方向，P'口（13）的轴线沿图示纵向方向，因此通道16构造成使得一端连接于P'口（13），另一端连接于先导工作腔11，通道的细节会在下文中提到。
本申请涉及的单向阀装置设置在通道16中，该单向阀装置不具有独立的阀体而是借用了通道16作为其阀体。单向阀装置还包括阀座171和阀活塞172。阀座171位于P'口（13）处，其构造成一个固定塞，并且密封于通道16中。阀座171内设置通孔173以使P'口（13）的液流经由该通孔进入到通道16中。通孔173设置成节流器件，靠近P'口（13）的通孔截面面积较大，远离P'口的通孔截面面积较小，从而使液流从P'口（13）通过阀座171时受阻产生压差。阀座171既是单向阀装置的阀座，也是先导级换向阀的P'口节流器件。因此该阀座不是独立的阀座，可以借用先导级换向阀已有的节流子或节流塞。阀活塞172作为单向阀装置的阀芯，其构造成如图所示的柱状结构，柱状结构可以具有圆形或四边形、六边形、十边形等多边形结构。阀活塞172在通道16中沿通道16移动，其周向表面与通道16之间存在液流可以经过的间隙174。阀活塞172具有面对阀座171的端面和与该端面相反的另一端面。当液流（见图中箭头）从P'口（13）进入通道16中时，两个端面之间产生压差，阀活塞172在通道16中远离阀座171运动直至另一端面接触通道壁，参见图2，在这过程中液流经由间隙174进入到先导工作腔11中。当液流反向从先导工作腔11流入通道16中时，两个端面之间产生负压差，阀活塞172在通道16中朝着阀座171运动，液流从间隙174中流过，直至阀活塞172接触阀座171以密封通孔173，液流无法到达阀座171的通孔173，参见图3，从而阻止液流从先导工作腔11向P'口（13）方向的流动。
见图4，为了清楚显示通道，图4示出了将本申请的单向阀装置去掉后先导级换向阀内部构造。通道构造成包括连接P'口（13）的孔区段161和连接先导工作腔11的扩大区段162。结合图2-3，阀座设置在孔区段161内。孔区段161具有中心轴线163，阀活塞沿轴线163移动。扩大区段162为先导工作腔11和孔区段161之间的过渡部分，通道在这段区段内具有关于轴线163不对称的截面。将图4与图2-3结合，由于通道16和阀活塞172之间存在液流经过的间隙174，对于液流而言，以图2所示的液流自P'口流向先导工作腔为例，在扩大区段内，由于远离先导工作腔的间隙174a小于靠近先导工作腔的间隙174b，这样使得间隙174a中的液流压力大于间隙174b，从而阀活塞172在移动过程中偏离轴线运动，阀活塞172与通道16之间容易发生摩擦。为此，在阀活塞172的周向上开设完整的环槽177，这样有利于通道16内液流的均压均流。环槽177数量可以是如图2或3所示的一个或如图5所示的多个。当阀活塞172开一个环槽177时，环槽177的位置大体上处于孔区段和扩大区段交界的地方，使得阀活塞172在通道16内移动时，有利于环槽177对经过其的液流起到平衡压力和流量的作用。当阀活塞172开多个环槽177时，其中一个环槽177如上述所述方式开设在孔区段和扩大区段交界的地方，其余环槽177沿通道的扩大区段布置在阀活塞172上。
阀活塞172具有面对阀座171的一端面和与该一端面相反的另一端面。其中，面对阀座171的一端面为通过与阀座171接触从而密封通孔173的密封面175，该密封面175可以是平面、锥面、球面、弧面、其他与阀座表面配合的表面或任何本领域技术人员想得到的表面形状。该密封面175位于孔区段内，例如但不限制的，密封面175可以设置如图示的低于孔区段和扩大区段交界的地方。阀活塞172的另一端面为与通道壁接触的接触面。为了避免阀活塞172与通道16过多的摩擦接触，该另一端面通过在其表面上形成的倒角176以与通道16接触。
如前所述，阀活塞172在通道16中在打开位置和关闭位置之间移动。在打开位置上，阀活塞172远离阀座171移动，液流从P'口（13）进入阀座171并经由间隙174向先导工作腔11流动。在关闭位置上，阀活塞172移动到与阀座171接触以密封阀座171，从先导工作腔11经由间隙174的液流无法到达阀座171的通孔173，因此阻止了液流向P'口（13）的流动，做到了短时间内的低泄露。本申请涉及的单向阀装置将先导级换向阀内的通道16作为阀体，将具有节流作用的节流塞作为阀座171，简化了阀结构。另外，先导级换向阀按任何方向放置都可以发挥单向阀装置的作用且无需额外设置零件，因为无论是图示的先导工作腔在上、P'口在下的布置，或者是将图示中的先导级换向阀翻转90度平放，或者是将其翻转180度倒置（当P'口在上，先导工作腔在下时，在原有设计中阀芯需要在其下方设置弹簧从而阀芯可以克服重力顶在P'口上），液流都可以在间隙174中双向流动，并且实现了单向阀允许沿一个方向的液流和阻止沿相反方向的液流。
虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (11)

1.一种先导换向阀，其包括阀体，所述阀体具有：
进口(13)；
容纳先导阀芯的工作腔(11)，先导阀芯在所述工作腔(11)中移动使得所述进口(13)经由所述工作腔(11)与任意一个所述阀体的连接口流体连接； 以及
通道(16)，所述通道(16)自所述进口(13)延伸至所述工作腔(11),其特征是所述阀体内还设置单向阀装置,所述单向阀装置包括:
阀座(171),所述阀座(171)设置于所述通道(16)中并且具有流体可经过的孔(173);以及
阀活塞(172),所述阀活塞(172)设置于所述通道(16)中并且沿所述通道(16)在打开位置和关闭位置之间移动,在所述打开位置上, 所述阀活塞(172)不与所述阀座(171)接触,所述单向阀装置允许流体从所述进口(13)流向所述工作腔(11),在所述关闭位置上, 所述阀活塞(172)与所述阀座(171)接触以密封所述孔(173),从而所述单向阀装置阻止流体从所述工作腔(11)流向所述进口(13)。
2.根据权利要求1所述的先导换向阀，其特征是：所述阀座(171)为固定于所述通道(16)中的塞结构，所述阀座(171)的孔(173)为对来自所述进口(13)的流体产生阻尼作用的阻尼孔。
3.根据权利要求1或2所述的先导换向阀，其特征是：所述阀活塞(172)为圆柱状或多边形结构，所述阀活塞(172)在周向上与所述通道(16)之间存在流体经过的间隙(174)。
4.根据权利要求1或2所述的先导换向阀，其特征是：所述通道(16)包括连接所述进口(13)的具有轴线(163)的孔区段(161)和连接所述工作腔(11)的扩大区段(162)，在所述扩大区段(162)中，所述通道(16)具有关于所述轴线(163)不对称的截面，所述阀活塞(172)沿所述轴线(163)移动。
5.根据权利要求4所述的先导换向阀，其特征是：所述阀活塞(172)在周向上设置环槽(177)，所述环槽(177)位于所述孔区段(161)和所述扩大区段(162)交界的地方。
6.根据权利要求5所述的先导换向阀，其特征是：所述环槽(177)有多个，并且自所述孔区段(161)和所述扩大区段(162)交界的地方起布置在所述阀活塞(172)上的位于所述通道(16)的扩大区段(162)内。
7.根据权利要求4所述的先导换向阀，其特征是：所述阀活塞(172)在相对于所述阀座(171)的一端上具有密封面(175)，所述密封面(175)为平面、弧面或锥面。
8.根据权利要求7所述的先导换向阀，其特征是：所述密封面(175)为球面。
9.根据权利要求7所述的先导换向阀，其特征是：所述阀活塞(172)在相反于所述密封面(175)的另一端上具有与所述通道(16)接触的接触面，所述接触面通过在所述阀活塞(172)的端面上倒角形成，所述密封面(175)位于所述通道(16)的孔区段(161)内。
10.一种阀系统，其特征是包括根据权利要求1-9中任意一项所述的先导换向阀(10)和由所述先导换向阀(10)控制的主换向阀(20)，所述先导换向阀(10)通过其连接口(14)与所述主换向阀(20)的阀体内的控制通道(25)的连接来控制主阀芯(22)在容纳主阀芯(22)的第二工作腔(21)内的移动。
11.根据权利要求10所述的阀系统，其特征是：所述先导换向阀(10)还设置有电磁控制单元(15)以控制所述先导阀芯在所述工作腔(11)内的来回移动；
所述主换向阀(20)还包括第二进口(26)和所述第二工作腔(21)，所述主阀芯(22)在所述第二工作腔(21)内移动，使得所述第二进口(26)经由所述第二工作腔(21)与任意一个所述主换向阀(20)的第二连接口(27)流体连接；
所述主换向阀(20)还设置有弹簧(23)和容纳所述弹簧(23)的第一弹簧腔(241)和第二弹簧腔(242)，所述第一弹簧腔(241)和第二弹簧腔(242)分别与所述控制通道(25)连通，来自所述控制通道(25)的液流在所述第一弹簧腔(241)内产生压力，推动所述主阀芯(22)朝着离开所述第一弹簧腔(241)的方向移动；来自所述控制通道(25)的液流在所述第二弹簧腔(242)内产生压力，推动所述主阀芯(22)朝着离开所述第二弹簧腔(242)的方向移动。
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