CN110836209B - 液压控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压控制阀。一种在闭式中心液压控制阀中实现阀浮动位置的新方法。阀具有主阀芯位置，由此压力补偿器负载感测控制压力通过主阀芯连通到箱。其次，销作用在压力补偿器上，以阻止主泵流到达主区段阀芯。最后，新的阀芯位置附加从消耗装置到箱的连接，从而实现浮动位置。

Description

液压控制阀

技术领域

本发明涉及具有压力补偿的闭式中心液压控制阀，其用于与工作机器中的变量泵一起使用。

背景技术

闭式中心液压控制阀中的压力补偿通过阀提供与负载无关的流量控制。一种阀压力补偿的方法是在主阀芯之前提供管线中的压力补偿器。阀压力补偿器可以在主阀芯上提供相对恒定的压降。在阀芯上的压降相对恒定的情况下，流量由阀芯开口的面积控制，而不是由消耗装置所需的压力控制。然后，流量由阀芯开口的面积控制，使得较大的开口导致较大的流量，并且较小的开口导致较小的流量。

两个特征控制通向消耗装置的阀芯开口的面积。一个特征是径向开口的尺寸。径向开口可以小至凹口或大至全径向开口。通过径向开口的流量由开口的深度控制，该开口的深度从阀芯的外直径到阀芯台肩的基部处的直径测得。限制通向消耗装置的阀芯开口的第二个特征是阀芯移动的轴向距离。阀芯开口的这种轴向移动被称为阀芯行程。阀芯行程通常被限于从阀芯的外半径到阀芯台肩的基部处的半径的距离。

对具有压力补偿的闭式中心液压控制阀的限制是通向消耗装置的最大流量。如前所述，最大流量受阀芯行程的限制。在阀芯行程内，可以连接和控制不同的特征。已知的组合是其中在阀芯行程的前半部分中出现动力位置（从泵到消耗装置的流）并且在第二位置处或全行程出现浮动（从消耗装置到箱的流）的阀芯设计。该附加的阀位置被称为第四位置。这两个特征可用于控制一组提升臂。第一阀芯位置用于升高（或降低）臂，并且第二全行程位置是浮动的，其用于允许臂自由地升高或降低。浮动位置例如与扫雪机叶片一起使用，使得叶片可以自由地升高和降低以在行进期间遵循地面的轮廓。为了使该器具自由地升高和降低，首先，来自动力位置的泵与消耗装置隔离，并且其次，同一消耗装置端口连接到箱和第二消耗装置端口两者。本发明消除了在阀芯上包括物理特征的需要，该阀芯在第四位置中提供切断泵到消耗装置的连接的逻辑。因此，该阀芯具有用于附加的或更大的阀芯开口的更多空间。随着阀芯开口的增加，可以增加通向消耗装置的最大流量，甚至可以增加在两个方向上的最大流量（臂的上升和下降）。

发明内容

本发明可以提供一种将泵流从泵到阀芯隔离的装置。因此，阀芯不需要用于隔离泵的特征。这允许更多的阀芯设计用于相同区段的附加的流量，从而提高所述阀功能的效率和功率。

根据本发明，泵流可以在阀区段内被隔离。泵流必须沿两个连通路径被隔离。首先，必须从阀芯切断主泵管线。其次，消耗装置的实际负载不得与压力补偿器连通。

因此，对于泵流隔离中的第一步，主泵管线与阀芯阻断开。对于该隔离，压力补偿器具有附加的特征。该附加的特征是阀芯销。该阀芯销用于在泵隔离期间将压力补偿器保持在完全关闭的位置中。在完全的关闭位置中，阻止了泵和阀功能之间的流动连通。

因此，对于隔离泵连通中的第二步骤，阀区段负载感测信号下降到低于消耗装置的负载。对于该隔离，阀区段负载感测通道（或“信号”）被连通到箱。负载感测信号连通到箱可以通过附加到主阀芯的特征来实现。附加到主阀芯的特征是负载感测信号在泵流隔离期间与箱的连接。

一方面，本发明提供一种压力补偿液压控制阀，其包括用于附接到液压器具的一对消耗装置工作端口、用于附接到变量泵的泵端口、用于附接到液压流体箱的箱端口、以及主阀芯。主阀芯包括用于选择性地连接来自泵端口的压力补偿泵流动通道的通道、通向箱端口的箱通道、变量泵负载感测通道和一对消耗装置工作端口。主阀芯包括待机（neutral）阀芯位置，在待机阀位置中压力补偿泵流动通道被阻塞，并且变量泵负载感测通道连接到箱通道。主阀芯包括第一动力位置，该第一动力位置将压力补偿泵流动通道连接到所述一对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口，从而将该对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口连接到变量泵负载感测通道，并且将该对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到箱通道。主阀芯包括第二动力位置，该第二动力位置将压力补偿泵流动通道连接到所述一对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口，从而将该对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到变量泵负载感测通道，并且将该对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口连接到所述箱通道。主阀芯包括第四阀芯位置，第四阀芯位置将压力补偿泵流动通道和箱通道两者连接到所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口，第四阀芯位置还将变量泵负载感测通道连接到箱通道。

在另一方面，本发明提供了一种利用压力补偿液压控制阀操作工作机器的方法。液压流体从变量泵通过泵端口、压力补偿器和压力补偿泵流动通道供应到主阀芯的阀芯入口。主阀芯从待机位置移动到第一动力位置，以将压力补偿泵流动通道连接到一对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口，以将该对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口连接到变量泵负载感测通道，并且将该对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到箱通道。主阀芯从待机位置移动到第二动力位置，以将压力补偿泵流动通道连接到该对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口，以将该对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到变量泵负载感测通道，并且将该对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口连接到箱通道。主阀芯从第二动力位置移动到浮动位置，以将压力补偿泵流动通道和箱通道两者连接到所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口，并将变量泵负载感测通道连接到箱通道。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的压力补偿液压控制阀的示意图。

具体实施方式

在详细解释本发明的任何实施例之前，将要理解的是，本发明在其应用上并不限于在以下描述中阐述的或在以下附图中图示的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其它实施例并且能够以各种方式来实践或实施。

现在参考唯一的附图，示出了液压控制阀1。液压控制阀1是具有压力补偿的闭式中心液压控制阀。阀1可以是适于在机器上使用的液压系统的一部分。具有控制阀1的系统还包括具有任何合适结构的变量泵，诸如在1987年9月22日授予Lael B.Taplin的美国专利号4,695,230中所公开的，该专利在此通过引入并入本文。在控制阀1的内部，除了其他合适的结构以外，可以提供具有压力补偿的闭式中心液压控制阀的已知特征，例如，诸如在1977年7月5日授予Howard L.Johnson和John A.Junck的美国专利号4,033,236中公开的结构，该专利通过引用并入本文。还应注意，控制阀1不一定是该系统的唯一控制阀。这样，具有或不具有下面所阐述的发明特征的控制阀1可以并行地提供机器上的若干功能。此外，被示出为变量泵和控制阀1之间在入口端口17处的直接连接实际上可以是在其间具有一个或多个附加阀的间接连接。

控制阀1由两个主要元件组成。第一个元件是主阀芯2，其被示出在待机位置中。第二个元件是流量控制压力补偿器阀芯3，其被示出在待机位置中。主阀芯2通过连接通道或输送通道11连接到压力补偿器阀芯3。控制阀1的基本功能可以类似于在美国专利号4,033,236中详细描述的功能。变量泵将加压流体供应到入口端口17和从其延伸的内部控制阀通道或“泵通道”17X。压力补偿流量控制阀芯3响应于经由负载感测阀端口15、负载感测通道15X传送的负载压力和泵压力而操作。压力补偿器阀芯3在入口端口17或泵通道17X与输送通道11之间控制流体到主控制阀芯2的流动。输送通道11也可以称为通向主阀芯2的压力补偿泵流动通道。主阀芯2引导流体在通道11和延伸到用于连接到消耗装置20（例如，液压缸）的相应的工作端口A、B的通道或通道之间的流动。主阀芯2在位置6和7中设有通道以相应地引导流动。通过使主阀芯2（如图所示向右侧移动，通过“b”阀芯换档信号）从待机位置移动到位置6，工作端口B由泵提供动力，并且工作端口A连接到低压箱（经由控制阀1的箱通道12X和最终的箱端口12）以排放。同样地，使主阀芯2（如图所示向左侧移动，通过“a”阀芯换档信号）从待机位置移动到位置7，工作端口A由泵提供动力，并且工作端口B连接到箱。每个动力位置6、7还包括动力工作端口与负载感测15X之间的内部连接，以提供对控制压力补偿器阀芯3的位置的反馈。

除了基本操作特征之外，控制阀1还包括压力补偿器阀芯3上的阀芯销14和主阀芯浮动位置8。浮动位置8除了包括位置7的特征之外还包括附加的两个主阀芯浮动位置特征。主阀芯2的第一个附加特征是从工作端口A到箱端口12的连接9。第二个附加特征是负载感测通道15X到箱端口12的连接10。

为了实现泵隔离位置13，主阀芯浮动位置8和阀芯销14同时启动。同时操作它们的一种可能的方法是连接通道16和18，通道16和18作用在相应的阀芯3、2上。为了使该连接正常工作，通道18中的“a”阀芯换档信号压力必须足够高以将压力补偿器阀芯3偏置到主泵隔离位置13。一旦阀芯元件2被偏置到浮动位置8，负载感测通道15X就经由箱通道12X（和箱端口12）连接到低压箱，从而有助于产生偏置以将压力补偿器阀芯3移动到主泵隔离位置13。

浮动位置8的功能描述如下。当“a”阀芯换档信号压力施加到18时，主阀芯2从待机状态移动到动力位置7。主阀芯动力位置7向第一工作端口A提供最大流量。随着施加到通道18的“a”阀芯换档信号压力的增加，可以实现主阀芯浮动位置8。浮动位置8还在第一工作端口A和箱通道12X之间建立第一连接9，并且在负载感测通道15X和箱通道12X之间建立第二连接10。连接9是来自工作端口A处的消耗装置20的流动路径，其实现流入和流出箱，从而进一步实现浮动型功能（消耗装置工作端口B通过如位置7中存在的常规通道来保持连接到箱通道12X）。第二连接10使负载感测通道15X卸载到箱12（经由通道12X），从而为阀芯销14提供将压力补偿器阀芯3偏置到主泵隔离位置13的机会。

阀芯销14是销，该销可以在受到16中的压力作用时提供偏置，使得压力补偿器阀芯3可以实现泵隔离位置13。阀芯销14在压力补偿器阀芯3的端部上提供力，该力与由泵入口P到压力补偿器阀芯3的连接作用在压力补偿器阀芯3上的力分开。阀芯销14还可以以力倍增的方式从通道16向压力补偿器阀芯3施加力（即，由阀芯销14施加的力等于由通道16中的流体直接产生的力乘以大于1的因子）。此外，如先前所述，负载感测通道15X同时连通到箱提供来自阀芯销14的偏置，以将压力补偿器阀芯3偏置到泵隔离位置13。因此，位置13将输送通道11和主阀芯泵入口P'与主变量泵17隔离。

在下面的权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (12)

1.一种压力补偿液压控制阀，包括：

用于附接到液压器具的一对消耗装置工作端口；

用于附接到变量泵的泵端口；

用于附接到液压流体箱的箱端口；

主阀芯，其包括用于选择性地连接来自所述泵端口的压力补偿泵流动通道的通道、通向所述箱端口的箱通道、变量泵负载感测通道和一对消耗装置工作端口，其中，所述主阀芯包括：

待机阀芯位置，在所述待机阀芯位置中，压力补偿泵流动通道被阻塞，并且所述变量泵负载感测通道连接到所述箱通道，

第一动力位置，其将所述压力补偿泵流动通道连接到所述一对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口，从而将所述一对消耗装置工作端口中的所述第一消耗装置工作端口连接到所述变量泵负载感测通道，并且将所述一对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到所述箱通道，

第二动力位置，其将所述压力补偿泵流动通道连接到所述一对消耗装置工作端口中的所述第二消耗装置工作端口，从而将所述一对消耗装置工作端口中的所述第二消耗装置工作端口连接到所述变量泵负载感测通道，并且将所述一对消耗装置工作端口中的所述第一消耗装置工作端口连接到所述箱通道，和

第四阀芯位置，其将所述压力补偿泵流动通道和所述箱通道两者连接到所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口，所述第四阀芯位置还将所述变量泵负载感测通道连接到所述箱通道；

压力补偿器阀芯，其包括用于控制从所述泵端口到所述主阀芯的阀芯入口的输出的通道，所述泵端口供应来自所述变量泵的流，其中，来自所述负载感测通道的连接和来自所述泵端口的连接一起作用以保持从所述泵端口到所述负载感测通道的压降；以及

阀芯销，所述阀芯销定位成作用在所述压力补偿器阀芯上并且朝向所述压力补偿器阀芯阻塞所述泵端口与所述主阀芯的阀芯入口之间的连通的位置推动所述压力补偿器阀芯，所述阀芯销暴露于作用在所述阀芯销上的第一液压流体通道，以与从所述泵端口到所述压力补偿器阀芯的连接隔开，从所述泵端口到所述压力补偿器阀芯的所述连接与来自所述负载感测通道的连接一起作用以保持从所述泵端口到所述负载感测通道的压降。

2.如权利要求1所述的压力补偿液压控制阀，其中，与来自所述负载感测通道的连接一起作用在所述压力补偿器阀芯上的来自所述泵端口的所述连接位于所述压力补偿器阀芯的内部。

3.如权利要求1所述的压力补偿液压控制阀，其中，作用在所述阀芯销上的所述第一液压流体通道与延伸到所述主阀芯的端部的第二液压流体通道连通。

4.如权利要求3所述的压力补偿液压控制阀，其中，所述第四阀芯位置被限定在所述主阀芯的端部处。

5.如权利要求1所述的压力补偿液压控制阀，其中，在所述第四阀芯位置中，所述压力补偿泵流动通道和所述箱通道两者与所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口的连接在所述主阀芯内。

6.如权利要求5所述的压力补偿液压控制阀，其中，在所述第四阀芯位置中，所述变量泵负载感测通道和所述箱通道之间的连接在所述主阀芯内。

7.根据权利要求1所述的压力补偿液压控制阀，其中，所述主阀芯被偏置到所述待机阀芯位置。

8.一种利用压力补偿液压控制阀操作工作机器的方法，该方法包括：

从变量泵通过泵端口、压力补偿器和压力补偿泵流动通道向主阀芯的阀芯入口供应液压流体；

使所述主阀芯从待机阀芯位置移动到第一动力位置，以将压力补偿泵流动通道连接到一对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口，以将所述一对消耗装置工作端口中的所述第一消耗装置工作端口连接到变量泵负载感测通道，并且将所述一对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到箱通道；

使所述主阀芯从所述待机阀芯位置移动到第二动力位置，以将压力补偿泵流动通道连接到所述一对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口，以将所述一对消耗装置工作端口中的第二消耗装置工作端口连接到所述变量泵负载感测通道，并将所述一对消耗装置工作端口中的第一消耗装置工作端口连接到所述箱通道；

使所述主阀芯从所述第二动力位置移动到第四阀芯位置，以将所述压力补偿泵流动通道和所述箱通道两者连接到所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口，并将所述变量泵负载感测通道连接到所述箱通道；并且

在将所述主阀芯移动到所述第四阀芯位置的同时，将压力补偿器阀芯通过阀芯销移动到泵隔离位置，所述泵隔离位置将所述主阀芯的阀芯入口与供应来自所述变量泵的流的泵端口阻断开，

其中，所述阀芯销定位成作用在所述压力补偿器阀芯上并且朝向所述压力补偿器阀芯阻塞所述泵端口与所述主阀芯的阀芯入口之间的连通的位置推动所述压力补偿器阀芯，所述阀芯销暴露于作用在所述阀芯销上的第一液压流体通道，以与从所述泵端口到所述压力补偿器阀芯的连接隔开，从所述泵端口到所述压力补偿器阀芯的所述连接与来自所述负载感测通道的连接一起作用以保持从所述泵端口到所述负载感测通道的压降。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一液压流体通道与延伸到所述主阀芯的端部的第二液压流体通道连通，其限定所述主阀芯的第四阀芯位置。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述压力补偿泵流动通道和所述箱通道两者在所述主阀芯的第四阀芯位置内连接到所述一对消耗装置工作端口的两个消耗装置工作端口。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述变量泵负载感测通道和所述箱通道在所述主阀芯的第四阀芯位置内连接。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，使所述主阀芯从所述待机阀芯位置移动包括克服所述主阀芯上的偏置力。