CN112610555A - 一种快关缓开式液压优先阀 - Google Patents

Abstract

一种快关缓开式液压优先阀，属于液压节能领域。它包括先导阀、主阀、速度调节阀及单向阀；先导阀安装在主阀上，速度调节阀集成在主阀的主阀阀芯内部，单向阀与主阀共用一个阀体，该阀体在主阀处设有接主泵供油入口的A口和接普通负载回路的D口，该阀体在单向阀处设有接辅泵供油入口的B口和接转向、换挡回路的C口，先导阀上设有接油箱的F口，且先导阀设有的反馈腔E与主阀的油腔A始终相通，先导阀的容腔G与主阀的容腔H始终相通。本发明通过在主阀阀芯内部集成一个速度调节阀，不仅可实现主、辅泵为转向、换挡操纵等回路优先供油，使转向、换挡速度平稳可靠的基本功能，还有效缓解了传统液压优先阀阀芯动态响应存在一定滞后的问题。

Description

一种快关缓开式液压优先阀

技术领域

本发明属于液压节能领域，尤其涉及液压优先阀。

背景技术

液压优先阀常用于工程机械、冶金、汽车等行业。以工程机械为例，目前工程机械中的液压转向系统、换挡操纵系统等多采用负荷传感系统，而液压优先阀则是该系统中的关键元件。液压优先阀的功能是控制泵组为不同油路供油的先后顺序，从功能需求上看，可以被认为是一种三通型定差分流阀。在工程机械中，液压优先阀可以根据转向速度、换挡操纵的需要优先将进口流量分配给转向油路和操纵油路。其在工作过程中，不仅需要在转向过程中保持转向器、换挡器前后压差不变，还要能在转向负载、换挡负载和工作负载变化时保持转向与换挡流量不变，使转向与换挡速度平稳可靠。

液压优先阀流量增益大，较小的阀芯位移能引起较大的负载流量变化，对负载流量的控制较为灵敏。但在工作负载压力突变时，液压优先阀阀芯动态响应存在一定的滞后现象。究其原因在于，传统的液压优先阀大多仅通过一个节流口来控制主阀的启闭，虽然也可以实现基本功能，但是阀启闭的速度不可调。一方面当车辆转向回路、换挡操纵回路急需用油时，这种设计可能存在主阀关闭速度滞后的情况，拖慢了机械的反应速度；另一方面当转向回路、换挡操纵回路用油需求满足，优先阀将多余的油分配给其它工作回路时，这种设计可能存在主阀开启速度较快，导致转向器、换挡器前后压力波动较大，继而影响机械总体的工作性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种快关缓开式液压优先阀,以解决上述背景技术存在的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：一种快关缓开式液压优先阀，包括先导阀、主阀、速度调节阀及单向阀；所述先导阀安装在主阀上，所述速度调节阀集成在主阀的主阀阀芯内部，所述单向阀与主阀共用一个阀体，该阀体在主阀处设有接主泵供油入口的A口和接普通负载回路的D口，该阀体在单向阀处设有接辅泵供油入口的B口和接转向、换挡回路的C口，所述先导阀上设有接油箱的F口，且先导阀设有的反馈腔E与主阀的油腔A始终相通，先导阀的容腔G与主阀的容腔H始终相通。

本发明的有益效果在于：

本发明在传统的液压优先阀基础上改进，通过在主阀阀芯内部集成一个速度调节阀，不仅可实现主、辅泵为转向、换挡操纵等回路优先供油，保持转向器、换挡器前后压差不变，在转向、换挡负载和工作负载变化时保持转向流量不变，使转向、换挡速度平稳可靠的基本功能，还有效缓解了传统液压优先阀阀芯动态响应存在一定滞后的问题。本发明通过匹配速度调节阀的阻尼孔和先导阀配流板的节流口，有效抑制了系统从双泵优先为转向、换挡回路供油模式向双泵各自为不同负载回路供油模式切换过程中出现的压力波动问题。此外，阀的设计采用集成式先导式，结构紧凑。进口流量的剩余部分可从旁通油口流出，用于控制其它油路的液压执行器，有效地利用了液压泵输入的功率，提高了系统效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的K-1局部放大图；

图3是本发明的等轴测图；

图4是转向、换挡操纵等回路压力处于低水平时阀各油路通断和阀口启闭情况；

图5是转向、换挡操纵等回路压力处于低水平时阀各油路通断和阀口启闭情况；

图6是速度调节阀阀芯半剖视图；

图7是速度调节阀阀芯座套半剖视图；

图8是主阀配流套筒半剖视图；

其中：1、先导阀堵头；2、先导阀阀体；3、先导阀阀芯；4、先导阀弹簧；5、先导阀配流板；6、先导阀端盖；7、O型密封圈一；8、主阀衬套；9、主阀阀芯；10、主阀弹簧；11、主阀阀体；12、主阀阀芯座套；13、O型密封圈二；14、速度调节阀阀芯座套；15、速度调节阀弹簧；16、速度调节阀阀芯；17、主阀配流套筒；18、单向阀座套；19、单向阀阀芯；20、单向阀弹簧；21、单向阀轴瓦；22、单向阀衬套；23、弹性挡圈；24、O型密封圈三；25、先导阀；26、主阀；27、速度调节阀；28、单向阀；29、A口；30、B口；31、C口；32、D口；33、F口；34、油腔A；35、油腔B；36、反馈腔E；37、容腔G；38、容腔H；39、容腔L；40、容腔M；41、阻尼孔。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图1～8，对本发明做进一步详细的描述。

一种快关缓开式液压优先阀，包括先导阀25、主阀26、速度调节阀27及单向阀28；所述先导阀25安装在主阀26上，所述速度调节阀27集成在主阀26的主阀阀芯9内部，所述单向阀28与主阀26共用一个阀体，该阀体在主阀26处设有接主泵供油入口的A口29和接普通负载回路的D口32，该阀体在单向阀28处设有接辅泵供油入口的B口30和接转向、换挡回路的C口31，所述先导阀25上设有接油箱的F口33。F口33为泄油口。

所述先导阀25安装在主阀26一端外侧，所述主阀26的主阀阀芯9设置在主阀26内靠近先导阀25的一侧，所述单向阀28设置在主阀26内远离先导阀25的一侧。

所述主阀26包括主阀衬套8、主阀阀芯9、主阀弹簧10、主阀阀体11及主阀阀芯座套12；所述主阀阀芯9和先导阀25的先导阀配流板5之间设置主阀弹簧10，且主阀弹簧10设置在主阀阀芯9的容腔H38内，所述主阀阀芯9通过主阀衬套8滑动配合安装在主阀阀体11内，所述主阀阀芯座套12设置在主阀衬套8和主阀阀体11之间，主阀阀芯9与主阀阀芯座套12之间设有阀口一；当阀口一打开时，主阀26设有的油腔B35与D口32连通。

所述速度调节阀27包括速度调节阀阀芯座套14、速度调节阀弹簧15及速度调节阀阀芯16；所述速度调节阀阀芯座套14通过主阀配流套筒17插装在主阀阀芯9的容腔H38和主阀弹簧10内，所述速度调节阀阀芯16上开设有阻尼孔41，油腔B35通过阻尼孔41和容腔L39与容腔H38连通，速度调节阀阀芯座套14和速度调节阀阀芯16之间设置有速度调节阀弹簧15和阀口二；当阀口二打开时，主阀26的油腔B35与主阀阀芯9的容腔H38连通。

所述单向阀28包括单向阀座套18、单向阀阀芯19、单向阀弹簧20及单向阀衬套22；所述单向阀衬套22和单向阀座套18相对设置且均安装在主阀阀体11内，所述单向阀阀芯19与单向阀衬套22之间设有单向阀弹簧20，单向阀阀芯19与单向阀座套18之间设有阀口三；当阀口三打开时，主阀26的油腔B35通过容腔M40和带孔的单向阀衬套22与油腔A34连通。

所述单向阀28还包括单向阀轴瓦21及弹性挡圈23；所述单向阀轴瓦21安装在主阀阀体11内且设置在单向阀衬套22和单向阀座套18之间，所述弹性挡圈23安装在主阀阀体11内且设置在单向阀衬套22外侧。

所述先导阀25包括先导阀堵头1、先导阀阀体2、先导阀阀芯3、先导阀弹簧4、先导阀配流板5及先导阀端盖6；所述先导阀阀体2与主阀阀体11之间设有先导阀配流板5，先导阀阀体2两端分别通过先导阀堵头1和先导阀端盖6封堵，先导阀阀体2和先导阀阀芯3之间设置先导阀弹簧4和阀口四；当阀口四打开时，容腔H38通过容腔G37与F口33连通。

所述先导阀配流板5上设有节流孔，所述节流孔用于连通先导阀25的容腔G37和主阀26的容腔H38。

在所述主阀阀体11与先导阀配流板5的接触面上设有O型密封圈一7；所述A口29上环绕有O型密封圈二13；所述B口30上环绕有O型密封圈三24。

油路基本的通断关系：

压力控制油液从油腔A34经主阀阀体11内部孔道进入先导阀25的反馈腔E36，反馈腔E36与主阀26的油腔A34始终相通，先导阀25的容腔G37与主阀26的容腔H38始终相通。当来自换向、换挡回路的油压(油腔A34油压)克服先导阀弹簧4(为定压弹簧)的弹簧力时，先导阀阀芯3右位工作，此时先导阀25的容腔G37与卸油的F口33相通，主阀26的容腔H38开始卸压。当油腔A34油压不足以克服先导阀弹簧4的弹簧力时，先导阀阀芯3左位工作，容腔G37与F口33断开连通，主阀26的容腔H38开始增压。

当油腔B35压力克服容腔H38的压力与主阀26的主阀弹簧10(为定压弹簧)的弹簧力时，主阀阀芯9被抬升，主阀阀芯9与主阀阀芯座套12之间的阀口一打开，油腔B35与D口32连通(D口32为环形槽口)，辅泵的油液进入普通负载回路驱动负载工作；当油腔B35压力不足以克服容腔H38的压力与主阀弹簧10的弹簧力时，主阀阀芯9被压下，阀口一关闭，油腔B35与D口32断开连通。此时，辅泵不断泵入油液导致油腔B35油压上升，当油腔B35油压克服单向阀弹簧20(为定压弹簧)的弹簧力时，阀口三被打开，油腔B35油液进入单向阀28的容腔M40，并通过单向阀衬套22上的孔洞进入油腔A34，主泵和辅泵同时为转向、换挡回路供油。

当油腔B35油压不足以克服速度调节阀27的容腔L39的压力与速度调节阀弹簧15(为定压弹簧)的弹簧力时，速度调节阀阀芯16被压下，速度调节阀阀芯16与速度调节阀阀芯座套14之间的阀口二打开，此时油腔B35油液可通过阀口二和速度调节阀阀芯16上的阻尼孔41两路进入主阀阀芯9内部，对主阀26的容腔H38进行补油，主阀阀芯9被加速压下；当油腔B35油压能够克服速度调节阀27的容腔L39的压力与速度调节阀弹簧15的弹簧力时，速度调节阀阀芯16被抬升，阀口二被关闭，此时油腔B35处的油液仅可通过速度调节阀阀芯16上的阻尼孔41进入容腔H38，降低了主阀阀芯9被抬起的速度。

不同工况下阀的工作逻辑：

①转向、换挡操纵等回路压力处于低水平时

当转向或换挡操纵等回路由于外部负载波动出现压力骤降时，其回路油压(油腔A34油压)不足以克服先导阀弹簧4的弹簧力，先导阀阀芯3左位工作，先导阀25容腔G37与油箱断开连通。此时，主阀26的容腔H38中油液被堵住，容腔H38内外压力相等，即油腔B35压力与容腔H38以及容腔L39压力相等。一方面，当容腔H38内外压力相等时，在主阀弹簧10的作用下，主阀阀芯9被压下。在主阀阀芯9下降的过程中，主阀26的容腔H38不断扩大，这时需要油腔B35的油液对容腔H38进行补油，否则主阀阀芯9将因为内部的真空度而停止下降。油腔B35油液向容腔H38补油的速度决定了主阀阀芯9的下降速度，即阀口一的关闭速度。另一方面，当速度调节阀27的容腔L39内外压力相等时，在速度调节阀弹簧15的作用下，速度调节阀阀芯16被压下，阀口二被打开，B口30处的油液经过阀口二和速度调节阀阀芯16上的阻尼孔41两处孔道进入容腔H38。当主阀阀芯9完全落下(阀口一完全关闭)时，油腔B35与D口32断开连通，与B口30连接的辅泵不断输入油源，油腔B35压力不断上升。当油腔B35压力克服单向阀弹簧20的弹簧力和容腔M40背压时，单向阀阀芯19被压下，阀口三被开启。油腔B35油液进入单向阀28的容腔M40，并通过单向阀衬套22上的孔洞进入油腔A34，主泵和辅泵同时为转向回路供油，两套油源优先为转向回路供油，优先保障换向、换挡回路的油压需求。相比于传统的仅使用一个固定节流口进行补油的液压优先阀，本专利设计的阀采用双通道补油，加快了主阀阀芯9关闭的速度，提高了系统的响应速度。油路通断和各阀口启闭情况如图4所示。

②转向、换挡操纵等回路压力处于高水平

当转向、换挡等回路压力稳定且压力足够高时，反馈腔E36控制油的压力克服先导阀弹簧4的弹簧力，先导阀阀芯3右位工作，先导阀25的容腔G37与油箱连通。容腔H38中的油液流回油箱。油腔B35的油液流过速度调节阀阀芯16的阻尼孔41时产生压力损耗，一方面导致速度调节阀阀芯16顶部的油液压力低于其底部油液压力，另一方面导致主阀阀芯9顶部油液压力低于其底部油液压力。作用在主阀阀芯9上下的压差力克服掉主阀弹簧10的弹簧力，主阀阀芯9被抬升。作用在速度调节阀阀芯16上下的压差力克服掉速度调节阀弹簧15的弹簧力，速度调节阀阀芯16被抬升。在实际动作过程中，速度调节阀阀芯16首先被抬起，当速度调节阀阀芯16顶到速度调节阀阀芯座套14时，阀口二关闭，油腔B35油液仅可通过速度调节阀阀芯16的阻尼孔41进入容腔H38，此时速度调节阀27仅相当于一个节流口，所设计的液压优先阀回归到传统的液压优先阀，主阀阀芯9被慢速抬升。当主阀阀芯9被抬升后，阀口一被打开，B口30处的油液经阀口一进入D口32。同时，单向阀弹簧20克服掉油腔B35油源压力，阀口三关闭。辅泵不再为转向与操纵回路工供油，系统实现从主泵与辅泵优先为转向与操纵回路供油转变到主泵与辅泵各自驱动负载回路。油路通断和各阀口启闭情况如图5所示。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1.一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：包括先导阀(25)、主阀(26)、速度调节阀(27)及单向阀(28)；所述先导阀(25)安装在主阀(26)上，所述速度调节阀(27)集成在主阀(26)的主阀阀芯(9)内部，所述单向阀(28)与主阀(26)共用一个阀体，该阀体在主阀(26)处设有接主泵供油入口的A口(29)和接普通负载回路的D口(32)，该阀体在单向阀(28)处设有接辅泵供油入口的B口(30)和接转向、换挡回路的C口(31)，所述先导阀(25)上设有接油箱的F口(33)，且先导阀(25)设有的反馈腔E(36)与主阀(26)的油腔A(34)始终相通，先导阀(25)的容腔G(37)与主阀(26)的容腔H(38)始终相通。

2.根据权利要求1所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述先导阀(25)安装在主阀(26)一端外侧，所述主阀(26)的主阀阀芯(9)设置在主阀(26)内靠近先导阀(25)的一侧，所述单向阀(28)设置在主阀(26)内远离先导阀(25)的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述主阀(26)包括主阀衬套(8)、主阀阀芯(9)、主阀弹簧(10)、主阀阀体(11)及主阀阀芯座套(12)；所述主阀阀芯(9)和先导阀(25)的先导阀配流板(5)之间设置主阀弹簧(10)，所述主阀阀芯(9)通过主阀衬套(8)滑动配合安装在主阀阀体(11)内，所述主阀阀芯座套(12)设置在主阀衬套(8)和主阀阀体(11)之间，主阀阀芯(9)与主阀阀芯座套(12)之间设有阀口一；当阀口一打开时，油腔B(35)与D口(32)连通。

4.根据权利要求3所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述速度调节阀(27)包括速度调节阀阀芯座套(14)、速度调节阀弹簧(15)及速度调节阀阀芯(16)；所述速度调节阀阀芯座套(14)通过主阀配流套筒(17)插装在主阀阀芯(9)的容腔H(38)内，所述速度调节阀阀芯(16)上开设有阻尼孔(41)，油腔B(35)通过阻尼孔(41)和容腔L(39)与容腔H(38)连通，所述速度调节阀阀芯座套(14)和速度调节阀阀芯(16)之间设置有速度调节阀弹簧(15)和阀口二；当阀口二打开时，油腔B(35)与容腔H(38)连通。

5.根据权利要求3所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述单向阀(28)包括单向阀座套(18)、单向阀阀芯(19)、单向阀弹簧(20)及单向阀衬套(22)；所述单向阀衬套(22)和单向阀座套(18)相对设置且均安装在主阀阀体(11)内，所述单向阀阀芯(19)与单向阀衬套(22)之间设有单向阀弹簧(20)，单向阀阀芯(19)与单向阀座套(18)之间设有阀口三；当阀口三打开时，油腔B(35)通过容腔M(40)和带孔的单向阀衬套(22)与油腔A(34)连通。

6.根据权利要求5所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述单向阀(28)还包括单向阀轴瓦(21)及弹性挡圈(23)；所述单向阀轴瓦(21)安装在主阀阀体(11)内且设置在单向阀衬套(22)和单向阀座套(18)之间，所述弹性挡圈(23)安装在主阀阀体(11)内且设置在单向阀衬套(22)外侧。

7.根据权利要求3所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述先导阀(25)包括先导阀堵头(1)、先导阀阀体(2)、先导阀阀芯(3)、先导阀弹簧(4)、先导阀配流板(5)及先导阀端盖(6)；所述先导阀阀体(2)与主阀阀体(11)之间设有先导阀配流板(5)，先导阀阀体(2)两端分别通过先导阀堵头(1)和先导阀端盖(6)封堵，先导阀阀体(2)和先导阀阀芯(3)之间设置先导阀弹簧(4)和阀口四；当阀口四打开时，容腔H(38)通过容腔G(37)与F口(33)连通。

8.根据权利要求7所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述油腔A(34)通过主阀阀体(11)内部孔道与先导阀(25)设有的反馈腔E(36)连通。

9.根据权利要求3所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：所述先导阀配流板(5)上设有节流孔，所述节流孔用于连通先导阀(25)的容腔G(37)和主阀(26)的容腔H(38)。

10.根据权利要求9所述的一种快关缓开式液压优先阀，其特征在于：在所述主阀阀体(11)与先导阀配流板(5)的接触面上设有O型密封圈一(7)；所述A口(29)上环绕有O型密封圈二(13)；所述B口(30)上环绕有O型密封圈三(24)。

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