CN111894927A - 换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种换向阀，包括：进油联，多个换向联，出油联。根据本发明实施例的一种换向阀，负载敏感压力控制信号的采集点设定在进油联上，不像现有技术设在各联换向阀前后，本发明中的负载敏感压力信号也不需经梭阀和复杂的流道，因此负载敏感压力信号的衰减小，可以降低负载敏感泵压力补偿器的设定值，由此可以实现节能的效果，结构简单、性价比高、节能。

Description

换向阀

技术领域

本发明属于液压阀技术领域，具体的说是涉及一种换向阀。

背景技术

多路换向阀是由若干个单联换向阀和若干个如安全溢流阀、单向阀等辅助阀组合在一起的集成阀，结构紧凑，广泛应用于工程机械、建筑机械、农业机械和环卫设备中。多路阀分为整体式和片式两种结构，前者结构复杂，工艺难度大，后者由进油联、换向联和出油联阀片组合在一起，结构简单，工艺性好且组合灵活。

现有的负载敏感多路阀可以应用在包括多个执行机构且有复合动作的工程机械中，与液压负载敏感泵构成负载敏感液压系统。最大负载压力控制信号作用于负载敏感泵的压力补偿器上，负载敏感泵感受系统的压力-流量需求并在系统工况变化时，根据流量需求提供可调的流量。负载敏感泵的压力设定为一个较低的固定值，从而使泵压超出最高负载压力一个较低的固定值，并且不断随最高负载压力调整，使系统避免了流量损失。

但是，现有的负载敏感多路换向阀在使用中存在以下问题：

(1)现有的负载敏感多路换向阀的负载压力控制信号的采集点一般在各联换向阀前或换向阀后，再通过梭阀和流道或直接通过流道连接到换向阀联的负载压力反馈通道上，最终通过进油联或尾联将信号输出，通过连接管路作用到负载敏感泵补偿器上，控制泵的流量。由于多路换向阀与负载敏感泵之间的连接管路很长，且负载敏感多路换向阀内部流道变化多，导致最大负载压力控制信号经多路换向阀内部油路及连接管路反馈到负载敏感泵的补偿器时，压力衰减较大，为保证稳定流量必须将负载敏感泵压力补偿器的压力设定值调高，但是这样会引起较大的流量损失；

(2)现有技术的负载敏感多路换向阀的换向联，多为闭中心的换向阀，每个换向联都包含二通压力补偿器及梭阀，虽然能实现较好的流量控制特性，但是结构及其复杂、成本高昂，且实际很多工况中并不需要多个执行机构复合动作，造成功能浪费、性价比低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单、性价比高、节能的换向阀。

根据本发明实施例的一种换向阀，包括：

进油联，所述进油联包括液控节流阀、压力补偿器、第一阻尼、第二阻尼和溢流阀，所述进油联上形成有与负载敏感泵的出口相连的第一油口以及与所述负载敏感泵的控制口相连的第二油口，所述第一油口和所述第二油口分别与所述液控节流阀相连，所述液控节流阀上形成有控制腔，所述第一油口与所述压力补偿器的进口相连，所述压力补偿器的出口和下控制腔均与所述第一阻尼的进口端相连，所述第一阻尼的出口端与所述第二阻尼的进口端相连，所述压力补偿器的上控制腔和所述第二阻尼的出口端均与所述控制腔相连，所述控制腔内的压力作用在所述液控节流阀的控制活塞上并与弹簧抗衡以在所述液控节流阀内接通或者断开所述第一油口和所述第二油口，所述溢流阀的进口端与所述第二阻尼的出口端相连；

至少一个换向联，所述换向联包括进油单向阀和三位六通换向阀，所述三位六通换向阀具有第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口和第六开口，所述第一开口与所述第一阻尼的出口端相连，所述进油单向阀的进口端与所述第二油口相连，所述进油单向阀的出口端与所述第五开口相连，所述第三开口适于与执行元件的有杆腔相连，所述第四开口适于与所述执行元件的无杆腔相连，所述三位六通换向阀在中位、上位和下位之间可切换；

出油联，所述出油联包括第三阻尼、第一出油口和第二出油口，所述第二开口与所述第一出油口相连，所述第三阻尼的进口端与所述第二油口相连且所述第三阻尼的出口端与所述第二出油口相连，所述第二阻尼的出口端、所述溢流阀的出口端以及所述第六开口均与所述第二出油口相连。

有利地，当所述三位六通换向阀处于所述中位时，所述第一开口与所述第二开口接通，所述第五开口与所述第三开口断开，所述第四开口与所述第六开口断开。

有利地，当所述三位六通换向阀处于所述上位时，所述第一开口与所述第二开口断开，所述第五开口与所述第三开口接通，所述第四开口与所述第六开口接通。

有利地，当所述三位六通换向阀处于所述下位时，所述第一开口与所述第二开口断开，所述第五开口与所述第四开口接通，所述第三开口与所述第六开口接通。

有利地，所述三位六通换向阀通过手柄以在中位、上位和下位之间可切换。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的一种多路换向阀的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的一种多路换向阀的进油联的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的一种多路换向阀的单个换向联的示意图；

图4是根据本发明一个实施例的一种多路换向阀的出油联的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的一种多路换向阀应用于负载敏感泵系统的中的液压原理图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的换向阀。

如图1至图5所示，根据本发明实施例的一种换向阀，包括：进油联1，至少一个换向联2，出油联3。

具体而言，进油联1包括液控节流阀1a、压力补偿器1b、第一阻尼1d、第二阻尼1e和溢流阀1c，进油联1上形成有与负载敏感泵4的出口相连的第一油口P以及与负载敏感泵4的控制口相连的第二油口Ls，第一油口P和第二油口Ls分别与液控节流阀1a相连，液控节流阀1a上形成有控制腔101，第一油口P与压力补偿器1b的进口1b1相连，压力补偿器1b的出口1b2和下控制腔1b3均与第一阻尼1d的进口端相连，第一阻尼1d的出口端与第二阻尼1e的进口端相连，压力补偿器1b的上控制腔1b4和第二阻尼1e的出口端均与控制腔101相连，控制腔101内的压力作用在液控节流阀1a的控制活塞上并与弹簧1a1抗衡以在液控节流阀1a内接通或者断开第一油口P和第二油口Ls，溢流阀1c的进口端与第二阻尼1e的出口端相连。

换向联2包括进油单向阀2a和三位六通换向阀2b，三位六通换向阀2b具有第一开口P01、第二开口T01、第三开口A、第四开口B、第五开口P02和第六开口T02，第一开口P01与第一阻尼1d的出口端相连，进油单向阀2a的进口端与第二油口Ls相连，进油单向阀2a的出口端与第五开口P02相连，第三开口A适于与执行元件5的有杆腔相连，第四开口B适于与执行元件5的无杆腔相连，三位六通换向阀2b在中位、上位和下位之间可切换。有利地，三位六通换向阀2b通过手柄2b1以在中位、上位和下位之间可切换。

出油联3包括第三阻尼3a、第一出油口T1和第二出油口T2，第二开口T01与第一出油口T1相连，第三阻尼3a的进口端与第二油口Ls相连且第三阻尼3a的出口端与第二出油口T2相连，第二阻尼1e的出口端、溢流阀1c的出口端以及第六开口T02均与第二出油口T2相连。

有利地，当三位六通换向阀2b处于所述中位时，第一开口P01与第二开口T01接通，第五开口P02与第三开口A断开，第四开口B与第六开口T02断开。

有利地，当三位六通换向阀2b处于所述上位时，第一开口P01与第二开口T01断开，第五开口P02与第三开口A接通，第四开口B与第六开口T02接通。

有利地，当三位六通换向阀2b处于所述下位时，第一开口P01与第二开口T01断开，第五开口P02与第四开口B接通，第三开口A与第六开口T02接通。

这里需要说明的是，三位六通换向阀2b在在三个位置之间切换，是一个渐进的过程，那么，以第一开口P01与第二开口T01接通为例，其接通过程是从“断开状态→部分接通→全部接通”的渐进过程。以上三段中其他开口之间的接通与断开过程，均以此类似，均为渐进过程，这里不再赘述。这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。

另外需要说明的是，本申请文件中，部件与部件之间是通过油路进行相连的。如图1所示，以“第二油口Ls与第二出油口T2相连”为例，第二油口Ls依次通过设在进油联1、至少一个换向联2和出油联3彼此相通的油路进行相连，而第三阻尼3a则设在该油路位于出油联3上的部分。这对于本领域技术人员来说，是可以理解的。

换言之，根据本发明实施例的一种换向阀由进油联1、至少一个换向联2和出油联3组成。

其中，进油联1包括液控节流阀1a，溢流阀1c和调速阀组构成；调速阀组包括压力补偿器1b、第一阻尼1d、第二阻尼1e。第一阻尼1d出口端的压力作用在液控节流阀1a上与弹簧1a1抗衡，可以改变液控节流阀1a的开口大小(即可以改变第一油口P与第二油口Ls的通流面积的大小)。第一阻尼1d出口端的压力越高，液控节流阀1a的开度越大。

换向联2由进油单向阀2a、三位六通换向阀2b组成。三位六通换向阀2b由手柄2b1控制可以在中位、上位和下位三个位置之间切换，手柄2b1控制三位六通换向阀2b在中位时，第一开口P01与第二开口T01连通，同时第五开口P02与第三开口A断开，第四开口B与第六开口T02断开；当手柄2b1控制三位六通换向阀2b切换到上位时，第一开口P01与第二开口T01开度逐渐减小，第五开口P02与第三开口A逐渐连通，第四开口B与第六开口T02逐渐连通；当手柄2b1控制三位六通换向阀2b切换到下位时，第一开口P01与第二开口T01开度逐渐减小，第五开口P02与第四开口B逐渐连通，第三开口A与第六开口T02逐渐连通。

因为调速阀组输出的流量恒定，当三位六通换向阀2b由中位向上位或下位转换时，都会使第一开口P01与第二开口T01之间的开度逐渐减小，则调速阀组出口也就是液控节流阀1a的控制口的压力就会变大，由此，通过设置调速阀组可以检测到三位六通换向阀2b的流量需求，进而改变液控节流阀1a的开度。

如图5所示，本发明工作时，第一油口P与负载敏感泵4的出口相连，第二油口Ls与负载敏感泵4的控制口相连，换向联2的两个工作油口即第三开口A和第四开口B分别与执行元件(油缸或者马达)的两个油口相连，第一出油口T1和第二出油口T2分别与油箱6相连。

如图5所示，以具有3个换向联2为例，当3个换向联2都处于中位时，负载敏感泵4出口的油液经过第五开口P02、调速阀组、第一个换向联2的第一开口P01、第一个换向联2的第二开口T01、第二个换向联2的第一开口P01、第二个换向联2的第二开口T01、第三个换向联2的第一开口P01、第三个换向联2的第二开口T01、第一出油口T1回到油箱6。此时，由于三个三位六通换向阀2b都处于中位，每个换向联2的换向阀第一开口P01与第二开口T01之间的开度最大，调速阀组出口压力最低，节流阀1a处于关闭位置，第二油口Ls经过第三阻尼3a、第二出油口T2后与油箱6连通，此时第二油口Ls基本无压力，负载敏感泵4出口的压力只保持在负载敏感泵设定的最低压力，输出流量基本上全部由调速阀组流入油箱6。

当三个换向联2有一联在动作时，例如第一个换向联2向上位换向，则根据三位六通换向阀2b向上移动的距离大小，液控节流阀1a就相应的改变开口，当第五开口P02与第三开口A开始相通、第四开口B与第六开口T02开始相通时，液控节流阀1a的开度也变大；第五开口P02与第三开口A开度增大、第四开口B与第六开口T02开度增大时，液控节流阀1a也的开口也增大。当液控节流阀1a开口变大后，第五开口P02的油液一部分经液控节流阀1a后经单向阀2a、第五开口P02、第三开口A进入执行元件2，第二油口Ls的压力增大，负载敏感泵4出口的压力也就增大，使负载敏感泵4输出的流量增加，当三位六通换向阀2b的开口不变时，液控节流阀1a的开口也就保持不变。此时无论负载压力怎么变化，也就是第三开口A压力怎么变化，第五开口P02与第二油口Ls的压差保持恒定(负载敏感泵的特性)，也就是液控节流阀1a前后压差恒定，通过液控节流阀1a输出的流量恒定。由此，当单个换向联2动作时，本发明可以实现对负载敏感泵的负载敏感控制，且可以实现对执行元件的恒定速度控制。

当三个换向联复合动作时，例如如前面所述，在第一个换向联2工作时，使第二个换向联2同时工作，这样由于第二个换向联2动作，第二个换向联的第一开口P01与第二开口T01之间的开度减小，使调速阀组出口压力增大，使液控节流阀1a感知到需求的流量增加，从而加大开口，满足执行元件的流量需求。当复合动作时，如果两个换向联2的三位六通换向阀2b的开口不变，无论负载如何变化，负载敏感泵4经液控节流阀1a后输出的流量也不会变，但是经过2个三位六通换向阀2b的流量根据每个三位六通换向阀2b的负载大小进行分配。

当任意一联换向联的换向阀完全处于上位或者下位时，则此联的第一开口P01与第二开口T01完全断开，调速阀组出口的流量此时经第二阻尼1e后作用到溢流阀1c上，使溢流阀1c开启，此时液控节流阀1a的开度最大，且因为压力补偿器1b出口经第一阻尼1d、第二阻尼1e、溢流阀1c后流入油箱6，此时调速阀组输出的流量为由第一阻尼1d、第二阻尼1e串联的液阻共同决定，也就是此时输出的流量小于溢流阀1c未开启时的流量，由此起到节约能量的作用。

这里需要说明的是，上述描述中，相邻两个换向联2中，位于上游侧的换向联2的第二开口T01与位于下游侧的换向联2的第一开口P01相连，位于最上游侧的换向联2的第一开口P01与第一阻尼1d的出口端相连，位于最下游侧的换向联2的第二开口T01与第一出油口T1相连，由此可以使根本发明实施例的一种换向阀的结构更为紧凑。然而，当根据本发明实施例的一种换向阀具有多个换向联2时，每个换向联2的第一开口P01与第一阻尼1d的出口端相连，每个换向联2的第二开口T01与第一出油口T1相连，不影响根据本发明实施例的一种换向阀的功能。

根据本发明实施例的一种换向阀的优点有：

1、本发明中的负载敏感压力控制信号的采集点设定在进油联上，不像现有技术设在各联换向阀前后，本发明中的负载敏感压力信号也不需经梭阀和复杂的流道，因此负载敏感压力信号的衰减小，可以降低负载敏感泵压力补偿器的设定值，由此可以实现节能的效果；

2、本发明中通过在进油联设置液控节流阀和调速阀组，调速阀组出口的压力可以控制液控节流阀的开度，而调速阀组输出固定的流量可以感知换向联中换向阀的开度，当换向阀处于中位时，定流量输出的流量全部流入油箱，调速阀组出口压力低，液控节流阀开口小，第二油口Ls压力低，负载敏感泵输出的流量小；当换向阀开口大时，由调速阀组输出的流量经换向阀后产生的压降变大，也就是调速阀组出口压力增大，液控节流阀开口就增大，第二油口Ls压力变大，负载敏感泵输送出的流量增大，由此可以通过换向联换向阀的动作改变液控节流阀的开口，由此实现负载敏感泵按照需求进行供给流量，并且通过节流阀与负载敏感泵的配合，可以每一换向联单独动作时，在换向阀开口不变的情况下，输出到执行元件的流量不随负载变化，本发明的换向联中，并没有像现有技术中设置二通压力补偿器和梭阀，大大简化了换向阀的结构、降低了成本；

3、本发明中的换向联为开中心设置，在换向联的换向阀处于中位时，负载敏感泵出口的油液直接回油箱，可以降低泵出口压力，减小发热。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种换向阀，其特征在于，包括：

进油联，所述进油联包括液控节流阀、压力补偿器、第一阻尼、第二阻尼和溢流阀，所述进油联上形成有与负载敏感泵的出口相连的第一油口以及与所述负载敏感泵的控制口相连的第二油口，所述第一油口和所述第二油口分别与所述液控节流阀相连，所述液控节流阀上形成有控制腔，所述第一油口与所述压力补偿器的进口相连，所述压力补偿器的出口和下控制腔均与所述第一阻尼的进口端相连，所述第一阻尼的出口端与所述第二阻尼的进口端相连，所述压力补偿器的上控制腔和所述第二阻尼的出口端均与所述控制腔相连，所述控制腔内的压力作用在所述液控节流阀的控制活塞上并与弹簧抗衡以在所述液控节流阀内接通或者断开所述第一油口和所述第二油口，所述溢流阀的进口端与所述第二阻尼的出口端相连；

至少一个换向联，所述换向联包括进油单向阀和三位六通换向阀，所述三位六通换向阀具有第一开口、第二开口、第三开口、第四开口、第五开口和第六开口，所述第一开口与所述第一阻尼的出口端相连，所述进油单向阀的进口端与所述第二油口相连，所述进油单向阀的出口端与所述第五开口相连，所述第三开口适于与执行元件的有杆腔相连，所述第四开口适于与所述执行元件的无杆腔相连，所述三位六通换向阀在中位、上位和下位之间可切换；

出油联，所述出油联包括第三阻尼、第一出油口和第二出油口，所述第二开口与所述第一出油口相连，所述第三阻尼的进口端与所述第二油口相连且所述第三阻尼的出口端与所述第二出油口相连，所述第二阻尼的出口端、所述溢流阀的出口端以及所述第六开口均与所述第二出油口相连。

2.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，当所述三位六通换向阀处于所述中位时，所述第一开口与所述第二开口接通，所述第五开口与所述第三开口断开，所述第四开口与所述第六开口断开。

3.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，当所述三位六通换向阀处于所述上位时，所述第一开口与所述第二开口断开，所述第五开口与所述第三开口接通，所述第四开口与所述第六开口接通。

4.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，当所述三位六通换向阀处于所述下位时，所述第一开口与所述第二开口断开，所述第五开口与所述第四开口接通，所述第三开口与所述第六开口接通。

5.根据权利要求1所述的换向阀，其特征在于，所述三位六通换向阀通过手柄以在中位、上位和下位之间可切换。

Images