CN110715058A - 一种带载可调电比例大流量单向节流阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带载可调电比例大流量单向节流阀，涉及流体传动与控制技术领域。本发明通过单级阀即可实现大流量流体介质的比例节流控制和方向控制，无需附加换向阀、单向阀和先导阀等控制组件，避免出现现有比例节流阀须增加先导阀才能实现大流量控制，以及须增加换向阀、单向阀等才能实现流体方向控制的问题，而且结构简单、集成度高、体积重量小、容易安装维护。

Description

一种带载可调电比例大流量单向节流阀
技术领域
本发明涉及流体传动与控制技术领域，具体涉及一种带载可调电比例大流量单向节流阀。
背景技术
电比例阀根据输入的电气信号，可以按比例连续地对流体介质的压力和流量等参数进行控制，具有抗污染能力强、响应速度较快等优点。目前的电比例节流阀是在常规节流阀的基础上，采用比例电磁铁等电气-机械转换器来实现对节流口开度的控制，而阀本身通常无法实现流体介质的方向控制。当需要进行流体方向控制时，往往需要将电比例节流阀与附加的换向阀、单向阀等并联或串联才能实现，带来阀组结构体积和重量较大、系统管路布置复杂等缺点。另外，当比例阀的通径大于16mm时，受到电-机械转换器推力的限制，常采用先导控制的形式，即利用比例电磁铁先驱动一个小通径的先导阀，再利用先导级阀的液压放大作用，对主节流阀进行控制，实现流体介质压力和流量等参数连续调节，因此在控制大流量介质时比例阀必须包含先导阀和主阀两级阀组，造成比例阀内部的结构和控制油路复杂，阀的尺寸和重量都较大，限制了其在安装空间和重量受限的场合应用。
综上所述，如何通过结构创新设计，开发出采用单级阀即可实现大流量流体介质的比例控制和方向控制的比例节流阀，无需附加换向阀、单向阀和先导阀等控制组件，对于简化大流量电比例节流阀结构、减小比例阀体积重量、降低实用维护成本和增强比例节流阀工作可靠性等都具有十分重要的意义。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何实现通过单级阀即可实现大流量流体介质的比例节流控制和方向控制，无需附加换向阀、单向阀和先导阀等控制组件，避免出现现有比例节流阀须增加先导阀才能实现大流量控制，以及须增加换向阀、单向阀等才能实现流体方向控制的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种带载可调电比例大流量单向节流阀，包括比例电磁铁1、顶杆2、顶杆套3、上阀芯4、下阀芯5、阀体6、弹簧7和下端盖8；
其中，阀体6为中间粗两端细的阶梯圆柱状结构，阀体6沿中心轴开有通孔，通孔的上半部分为上位阀芯孔6.1，通孔的下半部分为下位阀芯孔6.2，上位阀芯孔6.1与下位阀芯孔6.2交界处沿阀体6的径向开有出油腔6.3，下位阀芯孔6.2的中部沿阀体6的径向开有进油腔6.4；阀体6沿径向还开有进油口P1和出油口P2，其中进油口P1与进油腔6.4沟通，出油口P2与出油腔6.3沟通；阀体6的进油口P1与上位阀芯孔6.1的上部通过一斜穿通孔6.5沟通；
比例电磁铁1的内部安装有顶杆套3；顶杆套3的内部安装有顶杆2；
上阀芯4为上粗下细的阶梯圆柱结构，上阀芯4由下部较细端伸入至所述上位阀芯孔6.1内部；上阀芯4的上端面与顶杆2的下端面接触；
下阀芯5为圆锥型阀芯结构，下阀芯5的内部沿轴向开有盲孔5.1，下阀芯5还开有径向通孔5.2；下阀芯5由圆锥端伸入至下位阀芯孔6.2内部，下阀芯5的圆锥端端面与上阀芯4的下端面接触，盲孔5.1与进油腔6.4之间通过径向通孔5.2沟通；盲孔5.1与下端盖8之间安装弹簧7；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，顶杆套3的下端面与上阀芯4的上端面之间形成密闭容腔，斜穿通孔6.5将该密闭容腔与进油腔6.4沟通。
优选地，所述上阀芯4与上位阀芯孔6.1之间为间隙配合。
优选地，所述下阀芯5与下位阀芯孔6.2之间为间隙配合。
优选地，所述比例电磁铁1与顶杆套3之间通过第一O型橡胶圈10.1密封。
优选地，所述比例电磁铁1与阀体6通过第二O型橡胶圈10.2密封。
优选地，所述顶杆套3与顶杆2之间通过第三O型橡胶圈10.3密封。
优选地，所述上阀芯4上部较粗端与上位阀芯孔6.1之间通过第四O型橡胶圈10.4密封。
优选地，所述比例电磁铁1安装顶杆套3的端面与阀体6的上端面通过第一螺钉9.1紧固。
优选地，所述下端盖8与阀体6下端面通过第五O型橡胶圈10.5密封并通过第二螺钉9.2紧固。
优选地，所述下阀芯5上开有的径向通孔5.2的数量为2-4个。
(三)有益效果
本发明通过单级阀即可实现大流量流体介质的比例节流控制和方向控制，无需附加换向阀、单向阀和先导阀等控制组件，避免出现现有比例节流阀须增加先导阀才能实现大流量控制，以及须增加换向阀、单向阀等才能实现流体方向控制的问题，而且结构简单、集成度高、体积重量小、容易安装维护。
附图说明
图1是本发明单向节流阀的主要结构示意图；
图2是本发明单向节流阀中下阀芯的主要结构示意图；
图3是本发明单向节流阀中阀体的主要结构示意图。
其中，1-比例电磁铁，2-顶杆，3-顶杆套，4-上阀芯，5-下阀芯，5.1-盲孔，5.2-径向通孔，6-阀体，6.1-上位阀芯孔，6.2-下位阀芯孔，6.3-出油腔，6.4-进油腔，6.5-斜穿通孔，P1-进油口，P2-出油口，7-弹簧，8-下端盖，9.1-第一螺钉，9.2-第二螺钉，10.1-第一O型橡胶圈，10.2-第二O型橡胶圈，10.3-第三O型橡胶圈，10.4-第四O型橡胶圈，10.5-第五O型橡胶圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种带载可调电比例大流量单向节流阀，如图1至图3所示，包括比例电磁铁1、顶杆2、顶杆套3、上阀芯4、下阀芯5、阀体6、弹簧7、下端盖8以及多型螺钉和O型橡胶圈；
其中，阀体6为中间粗两端细的阶梯圆柱状结构，阀体6沿中心轴开有通孔，通孔的上半部分为上位阀芯孔6.1，通孔的下半部分为下位阀芯孔6.2，上位阀芯孔6.1与下位阀芯孔6.2交界处沿阀体6的径向开有出油腔6.3，下位阀芯孔6.2的中部沿阀体6的径向开有进油腔6.4；阀体6沿径向还开有进油口P1和出油口P2，其中进油口P1与进油腔6.4沟通，出油口P2与出油腔6.3沟通；阀体6的进油口P1与上位阀芯孔6.1的上部通过一斜穿通孔6.5沟通；
比例电磁铁1的内部安装有顶杆套3，比例电磁铁1与顶杆套3之间通过第一O型橡胶圈10.1密封；顶杆套3的内部安装有顶杆2，顶杆套3与顶杆2之间通过第三O型橡胶圈10.3密封；比例电磁铁1安装顶杆套3的端面与阀体6的上端面通过第一螺钉9.1紧固，比例电磁铁1与阀体6通过第二O型橡胶圈10.2密封；
上阀芯4为上粗下细的阶梯圆柱结构，上阀芯4由下部较细端伸入至所述上位阀芯孔6.1内部，上阀芯4上部较粗端与上位阀芯孔6.1之间通过第四O型橡胶圈10.4密封；上阀芯4的上端面与顶杆2的下端面接触；
下阀芯5为圆锥型阀芯结构，下阀芯5的内部沿轴向开有盲孔5.1，下阀芯5还开有径向通孔5.2；下阀芯5由圆锥端伸入至下位阀芯孔6.2内部，下阀芯5的圆锥端端面与上阀芯4的下端面接触，盲孔5.1与进油腔6.4之间通过径向通孔5.2沟通；盲孔5.1与下端盖8之间安装弹簧7，下端盖8与阀体6下端面通过第五O型橡胶圈10.5密封并通过第二螺钉9.2紧固；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，顶杆套3的下端面与上阀芯4的上端面之间形成密闭容腔，斜穿通孔6.5将该密闭容腔与进油腔6.4沟通；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，上阀芯4与上位阀芯孔6.1之间为间隙配合；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，下阀芯5与下位阀芯孔6.2之间为间隙配合；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，用于密封的第一O型橡胶圈10.1、第二O型橡胶圈10.2、第三O型橡胶圈10.3、第四O型橡胶圈10.4、第五O型橡胶圈10.5还可以是格莱圈、斯特封及其它类型的密封件；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，下阀芯5上开有的径向通孔5.2的数量为2-4个；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，用于紧固比例电磁铁1与阀体6上端面的第一螺钉9.1的数量为4-6个；用于紧固下端盖8与阀体6下端面的第二螺钉9.2的数量为4-6个；
本发明的带载可调电比例大流量单向节流阀的工作过程如下：
当压力油从进油口P1流入时，一路压力油通过斜穿通孔6.5进入上阀芯4与顶杆套3形成的密闭容腔中，另一路压力油依次流经进油腔6.4、径向通孔5.2进入下阀芯5与下端盖8形成的密闭容腔中，上阀芯4上端面与下阀芯5下端面的横截面积相等，且同时受到P1口压力油的作用，此时若比例电磁铁1不通电，在弹簧7的弹簧预紧力的作用下上阀芯4与下阀芯5静止不动，下阀芯5与下位阀芯孔6.2形成的节流口处于关闭状态，P1口油液被堵死，无法与P2口沟通；当比例电磁铁1通电时，比例电磁铁1推动顶杆2向下运动，顶杆2再推动上阀芯4和下阀芯5克服弹簧7的弹簧预紧力同时向下运动，下阀芯5与下位阀芯孔6.2形成的节流口被打开，P1口的压力油通过该节流口流至P2口，调节比例电磁铁1的电信号大小，即可改变上阀芯4和下阀芯5向下运动的位移量，从而调节下阀芯5与下位阀芯孔6.2形成的节流口的开口面积的大小，比例电磁铁1的电信号大小与P1口到P2口的油液流量的大小成正比例关系。由于上阀芯4上端与下阀芯5下端的液压力相互抵消，且顶杆2较细，因此比例电磁铁1的调节力矩很小，便于在高压大流量下进行调节。当压力油从出油口P2流入时，压力油流经出油腔6.3直接作用在下阀芯5的上端面上，压力油克服弹簧7的弹簧预紧力使下阀芯5向下运动，下阀芯5与下位阀芯孔6.2形成的节流口被打开，无论比例电磁铁1通不通电，压力油都将从P1口流至P2口，从而实现反向流通功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，包括比例电磁铁(1)、顶杆(2)、顶杆套(3)、上阀芯(4)、下阀芯(5)、阀体(6)、弹簧(7)和下端盖(8)；
其中，阀体(6)为中间粗两端细的阶梯圆柱状结构，阀体(6)沿中心轴开有通孔，通孔的上半部分为上位阀芯孔(6.1)，通孔的下半部分为下位阀芯孔(6.2)，上位阀芯孔(6.1)与下位阀芯孔(6.2)交界处沿阀体(6)的径向开有出油腔(6.3)，下位阀芯孔(6.2)的中部沿阀体(6)的径向开有进油腔(6.4)；阀体(6)沿径向还开有进油口P1和出油口P2，其中进油口P1与进油腔(6.4)沟通，出油口P2与出油腔(6.3)沟通；阀体(6)的进油口P1与上位阀芯孔(6.1)的上部通过一斜穿通孔(6.5)沟通；
比例电磁铁(1)的内部安装有顶杆套(3)；顶杆套(3)的内部安装有顶杆(2)；
上阀芯(4)为上粗下细的阶梯圆柱结构，上阀芯(4)由下部较细端伸入至所述上位阀芯孔(6.1)内部；上阀芯(4)的上端面与顶杆(2)的下端面接触；
下阀芯(5)为圆锥型阀芯结构，下阀芯(5)的内部沿轴向开有盲孔(5.1)，下阀芯(5)还开有径向通孔(5.2)；下阀芯(5)由圆锥端伸入至下位阀芯孔(6.2)内部，下阀芯(5)的圆锥端端面与上阀芯(4)的下端面接触，盲孔(5.1)与进油腔(6.4)之间通过径向通孔(5.2)沟通；盲孔(5.1)与下端盖(8)之间安装弹簧(7)；
所述的带载可调电比例大流量单向节流阀中，顶杆套(3)的下端面与上阀芯(4)的上端面之间形成密闭容腔，斜穿通孔(6.5)将该密闭容腔与进油腔(6.4)沟通。
2.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述上阀芯(4)与上位阀芯孔(6.1)之间为间隙配合。
3.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述下阀芯(5)与下位阀芯孔(6.2)之间为间隙配合。
4.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述比例电磁铁(1)与顶杆套(3)之间通过第一O型橡胶圈(10.1)密封。
5.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述比例电磁铁(1)与阀体(6)通过第二O型橡胶圈(10.2)密封。
6.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述顶杆套(3)与顶杆(2)之间通过第三O型橡胶圈(10.3)密封。
7.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述上阀芯(4)上部较粗端与上位阀芯孔(6.1)之间通过第四O型橡胶圈(10.4)密封。
8.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述比例电磁铁(1)安装顶杆套(3)的端面与阀体(6)的上端面通过第一螺钉(9.1)紧固。
9.如权利要求1所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述下端盖(8)与阀体(6)下端面通过第五O型橡胶圈(10.5)密封并通过第二螺钉(9.2)紧固。
10.如权利要求1至9中任一项所述的带载可调电比例大流量单向节流阀，其特征在于，所述下阀芯(5)上开有的径向通孔(5.2)的数量为2-4个。
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