CN111878475A - 一种负载敏感多路阀组 - Google Patents

Abstract

一种负载敏感多路阀组，包括进回油阀体、换向阀体和减压阀体，在进回油阀体上设有进油口P、回油口T、压力反馈口LS、主安全阀、LS溢流阀和阻尼阀，压力反馈口LS分别通过LS溢流阀和阻尼阀与回油口T连通；在换向阀体上设有二个工作油口，在换向阀体内设有主阀杆、压力补偿阀芯和二个二次溢流阀，主阀杆与换向阀体组成三位五通换向阀，压力补偿阀芯与换向阀体组成三位六通液控阀；其A、B口分别与二个工作油口对应连通，C口与压力补偿阀芯另一端和压力反馈口LS连通；二次溢流阀的控制油口k分别与工作油口对应连通。该阀组能够精准地控制输出流量，使之与执行机构运动速度相匹配，无多余的高于主安全阀的压力油流回油箱，从而实现高效节能。

Description

一种负载敏感多路阀组

技术领域

本发明涉及液压阀领域，特别涉及一种负载敏感多路阀组。

背景技术

随着液压传动技术的不断发展，液压元件已广泛应用于各类主机及技术装 备，其中工程机械是液压元件的最大需求市场。作为控制元件的多路阀组是工 程机械液压系统的核心部件，对主机综合性能有着重要影响。

进年来工程机械在向环保、节约等方向发展，而液压系统是实现上述要求 的决定因素。传统的节流调速型液压系统已不能满足主机要求，于是一种负载 敏感液压系统开始在工程机械领域广泛应用，其最大优点就是高效节能，提升 主机操控性能。负载敏感阀组是这中新型液压系统的关键部件，属于高端制造 范畴。

目前国内工程机械使用的前端阀基本依赖德国的力士乐，哈威及美国的丹 佛斯等国外厂商，存在着巨大的进口替代要求，同时进口的产品从技术层面仍 有提升的空间。因此研发一种性能更加优越的工程机械主控阀组，无论是替代 进口还是进一步推动主机技术升级都显得非常重要。

目前，国外厂商生产的负载敏感液压阀从结构上可分为两种类别：一是阀 前补偿负载敏感液压阀，二是阀后补偿负载敏感液压阀。两类产品的共同特点 是通过负载压力反馈(LS信号)来控制液压泵输出流量，使之与执行机构运动 达到最佳匹配。所不同的是前者具有LS溢流功能，使系统更节能，但没有流量 共享功能，即复合工作时，如果输出流量不足将导致负载大的一侧执行机构不 能工作；后者可实现与系统输出无关的流量共享，复合动作时执行机构都可以 按比例运动，且与负载无关，但不具有LS溢流功能，机构过载时能量损失过大， 造成系统发热。

鉴于上述原因，研发一种阀前补偿与阀后补偿功能互补，相互兼容的负载 敏感阀组，必将成为行业技术竞争的制高点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种负载敏感多路阀组，该阀组能够精 准地控制液压系统的输出流量，使之与执行机构运动速度相匹配，无多余的高 于主安全阀的压力油流回油箱，从而降低液压系统溢升，实现高效节能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种负载敏感多路阀组，包括依次连接的进回油阀体、换向阀体和内设减 压阀的减压阀体，在进回油阀体上设有进油口P、回油口T、压力反馈口LS并 安装有主安全阀、LS溢流阀2和阻尼阀，进油口P通过主安全阀与回油口T连 通，压力反馈口LS分别通过LS溢流阀2和阻尼阀与回油口T连通；

在换向阀体上设有二个工作油口，在换向阀体内设有主阀杆、压力补偿阀 芯和二个二次溢流阀，主阀杆与换向阀体组成三位五通换向阀，压力补偿阀芯 与换向阀体组成三位六通液控阀；

所述三位五通换向阀的P、T口分别与所述进油口P、回油口T对应连通， A、B口分别与所述三位六通液控阀的P、T口对应连通，C口分别与所述三位六 通液控阀的P1口、压力补偿阀芯一端的控制油腔和二个二次溢流阀的进油口i 连通；所述三位五通换向阀处于中位时，其A、B、C口均与T口连通；所述三 位五通换向阀处于二个端位时，其C口分别与A、B口连通；

所述三位六通液控阀的A、B口分别与二个工作油口对应连通，C口与压力 补偿阀芯另一端的复位油腔和所述压力反馈口LS连通；二个所述二次溢流阀的 控制油口k分别与二个工作油口对应连通；当其中一个工作油口的压力大于所 述二次溢流阀的设定压力时，与该工作油口对应的所述二次溢流阀打开，所述 进油口i通过该二次溢流阀与回油口T连通。

作为进一步优选，所述三位六通液控阀处于初始下位时，各个端口截止； 处于工作上位时，其P口与A口导通，B口与T口导通，P1口与C口导通；处 于工作中位时，其P口与A口节流导通，B口与T口节流导通，P1口与C口截 止；用于连接两个以上执行机构复合动作时，能够实现与负载无关的速度控制。

作为进一步优选，在所述换向阀体两侧分别设有阀罩，所述主阀杆两端分 别插入到阀罩内；在其中一个阀罩上安装有比例电磁阀，该比例电磁阀是由安 装在右阀罩内的二个进油阀和固定在右阀罩上的防爆型比例电磁铁构成，二个 进油阀的进油腔分别与所述减压阀的出油口连通，二个进油阀的出油口分别与 两侧阀罩内的主阀杆腔连通；所述防爆型比例电磁铁具有二个电磁阀芯且分别 与二个进油阀对应，用于选择性控制二个进油阀导通，从而控制三位五通换向 阀换向。

作为进一步优选，所述换向阀体为三片且依次排布在进回油阀体与减压阀 体之间，用于分别连接控制多个执行机构。

作为进一步优选，所述二次溢流阀包括通过滑动间隙配合的阀套和阀芯、 密封压盖、调节弹簧和调节螺钉，所述阀套插装在换向阀体顶面的安装孔内并 通过密封压盖限位，调节螺钉通过螺纹安装在密封压盖的中心孔内，调节弹簧 夹持在调节螺钉与阀芯之间，以便调节二次溢流阀的开启压力。

作为进一步优选，在阀套上沿径向设有上下布置的所述控制油口k和进油 口i，在阀芯中部对应控制油口k处设有环形凹槽，且阀芯上位于环形凹槽上 方的外缘直径大于环形凹槽下方的外缘直径，使环形凹槽上端的环形台肩截面 积大于环形凹槽下端的环形台肩截面积，从而当作用到阀芯上环形凹槽两端的 压力差大于调节弹簧压力时，实现二次溢流阀的阀芯上移打开。

作为进一步优选，所述阀套下端与换向阀体顶面的安装孔之间设有环形卸 荷油腔，在阀套下端沿径向设有泄油孔，在换向阀体上设有与卸荷油腔相切连 通的回油通道，所述二次溢流阀的阀芯上移打开时，进油口i依次通过阀套内 孔、泄油孔、卸荷油腔和回油通道与回油口T连通。

作为进一步优选，所述减压阀为插装式减压阀并通过螺纹安装在减压阀体 内，减压阀的进油口与所述进油口P通过油道和设在换向阀体上的三位五通换 向阀的P口连通，减压阀的出油口通过设在减压阀体和换向阀体上的油道分别 与每个所述进油阀的进油腔连通。

本发明的有益效果为：

1、该阀组与变量柱塞泵组成液压系统，通过设在换向阀体内的压力补偿阀 芯与换向阀体组成三位六通液控阀，其C口与压力补偿阀芯另一端的复位油腔 和所述压力反馈口LS连通，因此在工作时能够将进油口P的进油压力通过三位 五通换向阀和三位六通液控阀经压力反馈口LS反馈给变量柱塞泵，从而能够精 准地控制液压系统的输出流量，使之与执行机构运动速度相匹配，无多余的高 于主安全阀的压力油流回油箱，从而降低液压系统溢升，实现高效节能。

2、由于在换向阀体内设有二个二次溢流阀，三位五通换向阀的C口分别与 所述三位六通液控阀的P1口、压力补偿阀芯一端的控制油腔和二个二次溢流阀 的进油口i分别连通，二个二次溢流阀的控制油口k分别与二个工作油口对应 连通；当其中一个工作油口的压力大于所述二次溢流阀的设定压力时，与该工 作油口对应的所述二次溢流阀打开，所述进油口i通过该二次溢流阀与回油口 T连通，因此通过二次溢流阀能够快速调节压力反馈口LS的压力，从而由变量 柱塞泵调节进油口P和工作油口的流量，使得该阀组达到高效节能、控制精准 的最佳工作状态，具有结构紧凑、工作可靠等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是图2的左视图。

图4是图2的右视图。

图5是图2的A-A剖视图。

图6是图2的B-B剖视图。

图7是图2的C-C剖视图。

图8是图6的局部放大图。

图9是本发明的液压原理图。

图中：进回油阀体1，LS溢流阀2，二次溢流阀3，连接螺栓4，减压阀体 5，比例电磁阀6，换向阀体7，安装孔701，回油通道702，控制油腔703，复 位油腔704，主安全阀8，阻尼阀9，主阀杆10，左阀罩11，复位弹簧12，压 力补偿阀芯13，右阀罩14，复位弹簧15，减压阀16，阀芯17，阀套18，泄油 孔1801，密封压盖19，螺帽20，调节螺钉21，调节弹簧22，卸荷油腔23，三 位五通换向阀24，三位六通液控阀25。

具体实施方式

如图1-图9所示，本发明涉及的一种负载敏感多路阀组，包括通过连接螺 栓4依次连接的进回油阀体1、换向阀体7和内设减压阀16的减压阀体5，在 进回油阀体1顶面上设有进油口P、回油口T，在进回油阀体1外端面上设有压 力反馈口LS、泄油口Y和测压口G，在进回油阀体1内分别插入并通过螺纹安 装有主安全阀8、LS溢流阀2和阻尼阀9，进油口P与测压口G连通并通过主 安全阀8和设在进回油阀体1内的油道与回油口T连通，压力反馈口LS分别通 过设在进回油阀体1内的油道、LS溢流阀2和阻尼阀9与回油口T连通。

所述换向阀体7为多片且依次排布夹持在进回油阀体1与减压阀体5之间， 用于分别连接控制多个执行机构。本实施例以三片换向阀体7为例。

在每个换向阀体7上位于顶面分别设有二个工作油口，三片换向阀体7的 工作油口依次为A1、B1，A2、B2和A3、B3，在每个换向阀体7内分别插装有 主阀杆10、压力补偿阀芯13和二个二次溢流阀3，所述主阀杆10与对应的换 向阀体7分别组成三位五通换向阀24，压力补偿阀芯13与对应的换向阀体7 分别组成三位六通液控阀25。

三片换向阀体7上的所述三位五通换向阀24的P、T口分别相互贯通且分 别与所述进油口P、回油口T通过设在进回油阀体1内的油道对应连通，三位 五通换向阀24的A、B口分别与对应的所述三位六通液控阀25的P、T口对应 连通，C口分别与所述三位六通液控阀25的P1口、压力补偿阀芯13一端的控 制油腔703和二个二次溢流阀3的进油口i通过设在换向阀体7和压力补偿阀 芯13内的油道连通。所述三位五通换向阀24处于中位时，其A、B、C口均与 T口连通；所述三位五通换向阀24处于二个端位时，其C口分别与A、B口连 通。

所述三位六通液控阀25的A、B口分别与对应的换向阀体7上的二个工作 油口对应连通，三位六通液控阀25的C口分别与压力补偿阀芯13另一端的复 位油腔704通过设在压力补偿阀芯13内的油道连通，并与所述压力反馈口LS 通过油道连通。在所述复位油腔704内位于压力补偿阀芯13与对应的左阀罩 11之间设有复位弹簧12，用于压力补偿阀芯13的复位。

所述三位六通液控阀25处于初始下位时，各个端口截止；处于工作上位时， 其P口与A口导通，B口与T口导通，P1口与C口导通；处于工作中位时，其 P口与A口节流导通，B口与T口节流导通，P1口与C口截止；用于连接两个 以上执行机构复合动作时，能够实现与负载无关的速度控制。

二个所述二次溢流阀3的控制油口k分别通过设在换向阀体7内的油道与 对应换向阀体7上的二个工作油口一一对应连通；当其中一个工作油口的压力 大于所述二次溢流阀3的设定压力时，与该工作油口对应的所述二次溢流阀3 打开，所述进油口i通过该二次溢流阀3与回油口T连通。

所述二次溢流阀3包括通过滑动间隙配合的阀套18和阀芯17、密封压盖 19、调节弹簧22和调节螺钉21，所述阀套18插装在换向阀体7顶面中部的安 装孔701内并通过密封压盖19限位，密封压盖19插装在所述安装孔701上口 并通过螺钉固定在换向阀体7上，调节螺钉21通过螺纹安装在密封压盖19的 中心孔内并在调节螺钉21外端螺纹连接有螺帽20，调节弹簧22夹持在调节螺 钉21与阀芯17之间，以便调节二次溢流阀3的开启压力。

在阀套18上沿径向设有上下布置的所述控制油口k和进油口i，在阀芯17 中部对应控制油口k处设有环形凹槽，且阀芯17上位于环形凹槽上方的外缘直 径大于环形凹槽下方的外缘直径，使环形凹槽上端的环形台肩截面积大于环形 凹槽下端的环形台肩截面积，从而当作用到阀芯17上环形凹槽两端的压力差大 于调节弹簧22压力时，使二次溢流阀3的阀芯17上移打开。

所述阀套18下端与换向阀体7顶面的安装孔701下端之间设有环形卸荷油 腔23，在阀套18下端沿径向圆周均布设有泄油孔1801，在换向阀体7上设有 与卸荷油腔23相切连通的回油通道702，所述二次溢流阀3的阀芯17上移打 开时，进油口i依次通过阀套18内孔、泄油孔1801、卸荷油腔23和回油通道 702与回油口T连通。

在所述换向阀体7两侧分别通过螺钉连接有左阀罩11和右阀罩14，所述 主阀杆10两端分别插入到左、右阀罩的主阀杆腔内；在右阀罩14的主阀杆腔 内设有套在主阀杆10上的复位弹簧15，复位弹簧15两端分别通过弹簧座套在 主阀杆10上，用于实现主阀杆10在无压力先导油时的自动复位。

在右阀罩14上安装有比例电磁阀6，该比例电磁阀6是由安装在右阀罩14 内的二个进油阀和固定在右阀罩14上的防爆型比例电磁铁构成，二个进油阀的 进油腔分别与所述减压阀16的出油口连通，二个进油阀的出油口分别通过设在 换向阀体7及左、右阀罩内的油道与两侧左、右阀罩内的主阀杆腔对应连通。 所述防爆型比例电磁铁具有二个电磁阀芯且分别与二个进油阀的阀芯对应，用 于选择性控制二个进油阀导通，从而控制三位五通换向阀24换向。

所述减压阀16为插装式减压阀并通过螺纹安装在减压阀体5内，减压阀 16的进油口f与所述进油口P通过油道和设在换向阀体7上的三位五通换向阀 24的P口连通；减压阀16的出油口c在减压阀体5外端引出压力测量口X，并 通过设在减压阀体5、换向阀体7和右阀罩14内的油道g分别与每个所述进油 阀的进油腔连通，用于将减压阀减压后的压力油传送到二个进油阀。所述比例 电磁阀6和减压阀16的泄油口通过设在换向阀体7内的油道与泄油口Y连通。

使用时，将进油口P和压力反馈口LS分别连接变量柱塞泵的出油口和反馈 口，将回油口T和泄油口Y连接油箱，将换向阀体7上的工作油口A1和B1连 接执行机构。通过主安全阀8可根据系统需要手动调节压力，通过阻尼阀9能 够扼制管道或设备产生较大的震动，减少振幅，从而起到保护管道或设备的作 用。当系统停止工作的时候，需要把压力反馈口LS反馈的高压降到趋近于无压 力，这样才能使变量柱塞泵的排量降到最小。通过阻尼阀9可以将高压油泄回 到油箱，从而使压力反馈口LS压力逐渐降低。

该阀组处于待机状态时，压力反馈口LS压力趋近于零，使变量柱塞泵排量 处于最小状态，输出流量趋近于零。

工作时如图9所示，通过比例电磁阀6控制三位五通换向阀24的主阀杆 10位置，从而控制执行机构工作。当比例电磁阀6不通电时，主阀杆10处于 中位，压力反馈口LS无压力，使变量泵排量接近于零，该阀组不工作；当通过 比例电磁阀控制主阀杆10向下换向时，压力油通过进油口P通过三位五通换向 阀进入压力补偿阀芯13一端的控制油腔703，推动压力补偿阀芯13换向至上 位导通，此时压力油通过三位六通液控阀25经工作油口B1输出油压，使执行 机构工作。同时压力油通过三位六通液控阀25返回到压力反馈口LS，最终把压力信号反馈到变量泵。当执行机构超载时，工作油口B1的压力大于对应的二 次溢流阀3设定的压力，进入控制油口k的压力油作用在二次溢流阀3的阀芯 上面，使二次溢流阀3的阀芯向上移动打开，此时与二次溢流阀的进油口i连 通的压力反馈口LS经二次溢流阀与回油口T导通卸荷，使压力反馈口LS压力 快速下降，从而使变量柱塞泵自动调节其输出流量，使进油口P和工作油口的 流量下降，由此可见工作油口的负载压力可由二次溢流阀的设定压力调节。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。

Claims (8)

1.一种负载敏感多路阀组，包括依次连接的进回油阀体、换向阀体和内设减压阀的减压阀体，其特征是：在进回油阀体上设有进油口P、回油口T、压力反馈口LS并安装有主安全阀、LS溢流阀和阻尼阀，进油口P通过主安全阀与回油口T连通，压力反馈口LS分别通过LS溢流阀和阻尼阀与回油口T连通；

在换向阀体上设有二个工作油口，在换向阀体内设有主阀杆、压力补偿阀芯和二个二次溢流阀，主阀杆与换向阀体组成三位五通换向阀，压力补偿阀芯与换向阀体组成三位六通液控阀；

所述三位五通换向阀的P、T口分别与所述进油口P、回油口T对应连通，A、B口分别与所述三位六通液控阀的P、T口对应连通，C口分别与所述三位六通液控阀的P1口、压力补偿阀芯一端的控制油腔和二个二次溢流阀的进油口i连通；所述三位五通换向阀处于中位时，其A、B、C口均与T口连通；所述三位五通换向阀处于二个端位时，其C口分别与A、B口连通；

所述三位六通液控阀的A、B口分别与二个工作油口对应连通，C口与压力补偿阀芯另一端的复位油腔和所述压力反馈口LS连通；二个所述二次溢流阀的控制油口k分别与二个工作油口对应连通；当其中一个工作油口的压力大于所述二次溢流阀的设定压力时，与该工作油口对应的所述二次溢流阀打开，所述进油口i通过该二次溢流阀与回油口T连通。

2.根据权利要求1所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：所述三位六通液控阀处于初始下位时，各个端口截止；处于工作上位时，其P口与A口导通，B口与T口导通，P1口与C口导通；处于工作中位时，其P口与A口节流导通，B口与T口节流导通，P1口与C口截止；用于连接两个以上执行机构复合动作时，能够实现与负载无关的速度控制。

3.根据权利要求1所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：在所述换向阀体两侧分别设有阀罩，所述主阀杆两端分别插入到阀罩内；在其中一个阀罩上安装有比例电磁阀，该比例电磁阀是由安装在右阀罩内的二个进油阀和固定在右阀罩上的防爆型比例电磁铁构成，二个进油阀的进油腔分别与所述减压阀的出油口连通，二个进油阀的出油口分别与两侧阀罩内的主阀杆腔连通；所述防爆型比例电磁铁具有二个电磁阀芯且分别与二个进油阀对应，用于选择性控制二个进油阀导通，从而控制三位五通换向阀换向。

4.根据权利要求3所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：所述换向阀体为三片且依次排布在进回油阀体与减压阀体之间，用于分别连接控制多个执行机构。

5.根据权利要求1所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：所述二次溢流阀包括通过滑动间隙配合的阀套和阀芯、密封压盖、调节弹簧和调节螺钉，所述阀套插装在换向阀体顶面的安装孔内并通过密封压盖限位，调节螺钉通过螺纹安装在密封压盖的中心孔内，调节弹簧夹持在调节螺钉与阀芯之间，以便调节二次溢流阀的开启压力。

6.根据权利要求5所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：在阀套上沿径向设有上下布置的所述控制油口k和进油口i，在阀芯中部对应控制油口k处设有环形凹槽，且阀芯上位于环形凹槽上方的外缘直径大于环形凹槽下方的外缘直径，使环形凹槽上端的环形台肩截面积大于环形凹槽下端的环形台肩截面积，从而当作用到阀芯上环形凹槽两端的压力差大于调节弹簧压力时，实现二次溢流阀的阀芯上移打开。

7.根据权利要求6所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：所述阀套下端与换向阀体顶面的安装孔之间设有环形卸荷油腔，在阀套下端沿径向设有泄油孔，在换向阀体上设有与卸荷油腔相切连通的回油通道，所述二次溢流阀的阀芯上移打开时，进油口i依次通过阀套内孔、泄油孔、卸荷油腔和回油通道与回油口T连通。

8.根据权利要求1或3所述的一种负载敏感多路阀组，其特征是：所述减压阀为插装式减压阀并通过螺纹安装在减压阀体内，减压阀的进油口与所述进油口P通过油道和设在换向阀体上的三位五通换向阀的P口连通，减压阀的出油口通过设在减压阀体和换向阀体上的油道分别与每个所述进油阀的进油腔连通。

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