CN112833063B - 一种多级压力反馈的液压分流阀 - Google Patents

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Abstract

一种多级压力反馈的液压分流阀，属于车辆液压系统节能领域。它包括先导阀、主阀及单向阀；先导阀的先导阀阀芯设有多重反馈结构，单向阀与主阀共有一个阀体，该阀体在主阀处设有接油泵A的A口和接负载回路二的D口，该阀体在单向阀处设有接接油泵B的B口和接负载回路一的C口，先导阀上设有接油箱的F口，先导阀的反馈腔为多重反馈腔，多重反馈腔通过多个反馈油路接负载一回路。将本发明应用到车辆液压系统中，可根据工作需求调配系统压力，提高系统供油与负载需求的匹配度，从而提高系统效率。通过将负载回路的反馈油液引入先导阀不同的反馈腔，合理组合各反馈腔有效面积，可实现精确匹配负载需求，降低了车辆液压系统的功耗。

Description

一种多级压力反馈的液压分流阀
技术领域
本发明属于车辆液压系统节能领域，特别是涉及一种液压分流阀。
背景技术
装甲车辆和工程机械等重型车辆在工作过程中面临着复杂的工况，不同工况对回路油液的压力、流量要求各异。传统液压系统在设计时，主要考虑系统的工作能力、可靠性及成本，不注重系统的效率。而造成液压系统效率低的根本原因是负载不匹配，即系统的输出压力、输出流量与执行元件所需的压力、流量不匹配。当输出流量大于负载所需流量时，则产生溢流损失；当输出压力大于负载所需压力时，则产生压力损失。因此要提高液压系统的效率，必须使系统的输入功率与执行元件的输出功率相匹配，其匹配程度愈高，系统效率愈高。
重型车辆在工作过程中，存在起步、转向、换挡、倒车、重载、空载等诸多工况。为了应对复杂多变的工况，车辆液压系统通常使用分流阀为负载回路分配油液。液压分流阀根据负载回路的反馈压力水平，对负载回路进行补油或分油。传统的液压分流阀其分流压力能级单一，当反馈压力低于该压力能级时，阀控制泵对油路补油，反之进行分流。而在实际工作过程中，重型车辆通常有多个压力能级，不同工况下，补油分油逻辑不尽相同。假设压力P1大于P2，比如在A工况中，反馈压力低于P1时回路需要补油，而在B工况中，反馈压力低于P2时才需要补油。如果使用传统的分流阀选取较高的压力能级作为补油分油的标准，则在一些工况下容易对负载回路过度补油，造成不必要的溢流损失，增加能耗，降低了液压系统的效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种多级压力反馈的液压分流阀，用于解决背景技术中存在的问题。
本发明所采取的技术方案是：一种多级压力反馈的液压分流阀，包括先导阀、主阀及单向阀；所述先导阀安装在主阀上，且先导阀的先导阀阀设有多重反馈结构，所述单向阀与主阀共有一个阀体，该阀体在主阀处设有接油泵A的A口和接负载回路二的D口，该阀体在单向阀处设有接接油泵B的B口和接负载回路一的C口，所述先导阀上设有接油箱的F口，先导阀的反馈腔为多重反馈腔，所述多重反馈腔通过多个反馈油路接负载一回路。
本发明的有益效果在于：将本发明应用到车辆液压系统中，可根据工作需求调配系统压力，提高系统供油与负载需求的匹配度，从而提高系统效率。通过将负载回路的反馈油液引入先导阀不同的反馈腔，合理组合各反馈腔有效面积，多级压力反馈分流阀获得了多个分流压力能级，可实现精确匹配负载需求，降低了车辆液压系统的功耗。另一方面，精确匹配负载需求，可以使得车辆的发动机中的燃油燃烧更加充分，减少车辆尾气中有毒有害气体的含量，实现节能环保。
附图说明
图1是本发明主剖视图；
图2是本发明的多级反馈的流量分配控制阀液压系统原理图；
图3是负载匹配调整工况，阀各油路通断和阀口启闭情况；
图4是正常工况，阀各油路通断和阀口启闭情况；
其中：1、先导阀堵头；2、先导阀阀体；3、先导阀阀芯；4、先导阀配流板；5、弹簧垫片；6、先导阀弹簧；7、先导阀端盖；8、O型密封圈；9、主阀衬套；10、主阀阀芯；11、主阀弹簧；12、主阀阀芯座套；13、主阀阀体；14、单向阀座套；15、单向阀阀芯；16、单向阀轴瓦；17、单向阀弹簧；18、单向阀衬套；19、弹性挡圈；20、先导阀；21、主阀；22、单向阀；23、A口；24、B口；25、C口；26、D口；27、F口；28、反馈油路E1；29、反馈油路E2；30、反馈油路E3；31、两位三通电磁换向阀；32、反馈腔；33、先导阀阀口；34、主阀阀口；35、单向阀阀口；36、A腔；37、B腔。
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1～4，对本发明做进一步详细的描述。
一种多级压力反馈的液压分流阀，包括先导阀20、主阀21及单向阀22；所述先导阀20安装在主阀21上，且先导阀20的先导阀阀芯3设有多重反馈结构，所述单向阀22与主阀21共有一个阀体，该阀体在主阀21处设有接油泵A的A口23和接负载回路二的D口26，该阀体在单向阀22处设有接接油泵B的B口24和接负载回路一的C口25，所述先导阀20上设有接油箱的F口27，先导阀20的反馈腔32为多重反馈腔，所述多重反馈腔通过多个反馈油路接负载一回路。
所述油泵B通过B口24和C口25始终为负载回路一供油；正常工况下，油泵A通过A口23和D口26为负载回路二供油；负载匹配调整工况下，油泵A通过先导阀20、主阀21及单向阀22为负载回路一供油。
所述先导阀20安装在主阀21一端外侧，且先导阀20的油腔与主阀21的弹簧腔连通，所述主阀21的主阀阀芯10设置在主阀21内靠近先导阀20的一侧，所述单向阀22设置在主阀21内远离先导阀20的一侧。
所述先导阀20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6、先导阀配流板4及先导阀端盖7；所述先导阀阀体2与主阀21的主阀阀体13之间设有先导阀配流板4，先导阀阀体2两端分别通过先导阀堵头1和先导阀端盖7封堵，先导阀阀体2和先导阀阀芯3之间设置先导阀弹簧6和先导阀阀口33；当先导阀阀口33打开时，主阀21的弹簧腔油液通过先导阀20的油腔和F口27回油箱。
所述先导阀阀芯3远离先导阀弹簧6的一端采用台肩结构，且与先导阀阀体2的孔道围成多重反馈腔，所述多重反馈腔具有不同的有效作用面积，分别为多重反馈结构的端面A1、环面A2和环面A3的面积，所述多个反馈油路均设置在主阀21的主阀阀体13内，分别为反馈油路E128、反馈油路E229和反馈油路E330，反馈油路E128、反馈油路E229和反馈油路E330分别作用在端面A1、环面A2和环面A3上。
所述先导阀弹簧6与先导阀阀芯3之间设有弹簧垫片5。
所述主阀21包括主阀衬套9、主阀阀芯10、主阀弹簧11、主阀阀芯座套12及主阀阀体13；所述主阀阀芯10和先导阀20的先导阀配流板4之间设置主阀弹簧11，所述主阀阀芯10通过主阀衬套9滑动配合安装在主阀阀体13内，所述主阀阀芯座套12设置在主阀衬套9和主阀阀体13之间，主阀阀芯10与主阀阀芯座套12之间设有主阀阀口34；当主阀阀口34打开时，A腔36的油液通过D口26为负载回路二供油。
所述单向阀22包括单向阀座套14、单向阀阀芯15、单向阀弹簧17及单向阀衬套18；所述单向阀衬套18和单向阀座套14相对设置且均安装在主阀阀体13内，所述单向阀阀芯15与单向阀衬套18之间设有单向阀弹簧17，单向阀阀芯15与单向阀座套14之间设有单向阀阀口35；当单向阀阀口35打开时，A腔36的油液通过B腔37和C口25，为负载回路一补油。
所述单向阀22还包括单向阀轴瓦16及弹性挡圈19；所述单向阀轴瓦16安装在主阀阀体13内且设置在单向阀衬套18和单向阀座套14之间，所述弹性挡圈19安装在主阀阀体13内且设置在单向阀衬套18外侧。
在所述主阀阀体13与先导阀配流板4的接触面上设有O型密封圈8；所述先导阀配流板4上设有节流孔，所述节流孔用于连通先导阀20的油腔与主阀的弹簧腔。
多重反馈结构：
先导阀阀芯3采用多重反馈结构，先导阀阀芯3的台肩与先导阀阀体2孔道围成的多重反馈腔具有不同的有效作用面积，分别为多重反馈结构的端面A1、环面A2和环面A3的面积，如图2所示。通过将反馈油液接到不同的反馈腔32，由于每个反馈腔32的有效作用面积不同，在弹簧预紧力一定的情况下，可以得到先导阀阀口33不同的开启压力，从而实现液压系统的有级压力控制。如图2所示，反馈油路E128、反馈油路E229、反馈油路E330的油液均引自负载回路一，反馈油路E128、反馈油路E229、反馈油路E330的通断由外部的三个两位三通电磁换向阀31分别控制。以本液压分流阀中所设计的多重反馈为例，通过控制反馈油路E128、反馈油路E229、反馈油路E330的通断对有效作用面积A1、A2、A3进行组合，可以得到最多七种不同的等效作用面积。因此，本液压分流阀最多可获得七种不同的分流压力能级。在使用中，技术人员可根据压力能级的数量重新设计先导阀20的反馈腔32数量及先导阀阀芯3台肩各端面的尺寸，在不脱离本发明技术原理的前提下，这些变形与改进也应视为本专利的保护范围。
阀的工作原理：
图2为所设计的多级压力反馈分流阀的液压系统原理图。本专利所设计的多级压力反馈分流阀适用于双泵多级流量分配的场合，先导阀20的多级反馈结构与原理在上一节已经叙述，在不同的工况下，操作者或系统可利用外部的两位三通电磁换向阀31，对先导阀20的反馈腔32的作用面积进行组合，切换先导阀阀口33启闭所需的反馈压力能级，本节不再赘述。所述多级压力反馈分流阀具有两种工况，正常工况和负载匹配调整工况。其中油泵B始终为负载回路一供油，油泵A正常工况下为负载回路二供油。负载匹配调整工况下，油泵A受所设计的分流阀的控制，对负载回路一进行补油。
负载匹配调整工况：
当回路一油液驱动大负载时，回路的油液压力突降，当反馈压力低于分流阀当前设定的压力能级时，作用于先导阀阀芯3上的液压力不足以克服先导阀弹簧6的弹簧力，先导阀阀芯3左位工作。此时，先导阀阀口33关闭，主阀21的弹簧腔被封闭，主阀21的弹簧腔内外油液压力相等。油液在主阀阀芯10顶部的作用面积大于在主阀阀芯10底部的作用面积，在面积差导致的压力差以及主阀弹簧11的弹簧力作用下，主阀阀芯10被压下，主阀阀口34关闭，A腔36与负载回路二断开连通。在油泵A油液的输入下，A腔36压力不断升高，克服单向阀弹簧17的弹簧力，油泵A的油液通过单向阀阀口35进入B腔37，为负载回路一补油。负载回路一的流量和压力得以重新匹配。此时，油路通断和各阀口启闭情况如图3所示。
正常工况：
当负载回路一的油液足够驱动负载时，负载回路一油液压力上升。当负载回路一的反馈压力高于分流阀当前设定的压力能级时，作用于先导阀阀芯3上的液压力克服先导阀弹簧6的弹簧力，先导阀阀芯3右位工作。此时，先导阀阀口33开启，主阀21的弹簧腔油液经过先导阀阀口33回油箱。A腔36的油液通过主阀阀芯10上的阻尼孔进入主阀21的弹簧腔，并产生压力损失，使得主阀21的弹簧腔内的油液压力小于A腔36的油液压力，即作用于主阀阀芯10顶部的油压小于作用于其底部的油压。主阀阀芯10底部与顶部的压力差克服主阀弹簧11的弹簧力，主阀阀芯10被抬起，主阀阀口34开启，A腔36的油液经过主阀阀口34进入负载回路二，即分流阀将油泵A的油液分配一部分给负载回路二。值得关注的是，负载回路一油液的反馈压力高于分流阀当前设定的压力能级的程度不同，分流阀各阀口的开度不一，油泵A油液被分配给负载回路一和负载回路二的流量不同。当负载回路一压力足够高时，主阀阀口34开度足够大，单向阀弹簧17的弹簧力克服A腔36压力，单向阀阀口35关闭，油泵A不再为负载回路一补油，全部转向为负载回路二供油。此时，油路通断和各阀口启闭情况如图4所示。分流阀控制油泵A油液的分配，减小了系统回路的溢流损失。
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 (9)

1.一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：包括先导阀(20)、主阀(21)及单向阀(22)；所述先导阀(20)安装在主阀(21)上，且先导阀(20)的先导阀阀芯(3)设有多重反馈结构，所述单向阀(22)与主阀(21)共有一个阀体，该阀体在主阀(21)处设有接油泵A的A口(23)和接负载回路二的D口(26)，该阀体在单向阀(22)处设有接油泵B的B口(24)和接负载回路一的C口(25)，所述先导阀(20)上设有接油箱的F口(27)，先导阀(20)的反馈腔(32)为多重反馈腔，所述多重反馈腔通过多个反馈油路接负载回路一，所述油泵B通过B口(24)和C口(25)始终为负载回路一供油；正常工况下，油泵A通过A口(23)和D口(26)为负载回路二供油；负载匹配调整工况下，油泵A通过先导阀(20)、主阀(21)及单向阀(22)为负载回路一供油。
2.根据权利要求1所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述先导阀(20)安装在主阀(21)一端外侧，且先导阀(20)的油腔与主阀(21)的弹簧腔连通，所述主阀(21)的主阀阀芯(10)设置在主阀(21)内靠近先导阀(20)的一侧，所述单向阀(22)设置在主阀(21)内远离先导阀(20)的一侧。
3.根据权利要求2所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述先导阀(20)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(6)、先导阀配流板(4)及先导阀端盖(7)；所述先导阀阀体(2)与主阀(21)的主阀阀体(13)之间设有先导阀配流板(4)，先导阀阀体(2)两端分别通过先导阀堵头(1)和先导阀端盖(7)封堵，先导阀阀体(2)和先导阀阀芯(3)之间设置先导阀弹簧(6)和先导阀阀口(33)；当先导阀阀口(33)打开时，主阀(21)的弹簧腔油液通过先导阀(20)的油腔和F口(27)回油箱。
4.根据权利要求3所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述先导阀阀芯(3)远离先导阀弹簧(6)的一端采用台肩结构，且与先导阀阀体(2)的孔道围成多重反馈腔，所述多重反馈腔具有不同的有效作用面积，分别为多重反馈结构的端面A1、环面A2和环面A3的面积，所述多个反馈油路均设置在主阀(21)的主阀阀体(13)内，分别为反馈油路E1(28)、反馈油路E2(29)和反馈油路E3(30)，反馈油路E1(28)、反馈油路E2(29)和反馈油路E3(30)分别作用在端面A1、环面A2和环面A3上。
5.根据权利要求4所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述先导阀弹簧(6)与先导阀阀芯(3)之间设有弹簧垫片(5)。
6.根据权利要求2所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述主阀(21)包括主阀衬套(9)、主阀阀芯(10)、主阀弹簧(11)、主阀阀芯座套(12)及主阀阀体(13)；所述主阀阀芯(10)和先导阀(20)的先导阀配流板(4)之间设置主阀弹簧(11)，所述主阀阀芯(10)通过主阀衬套(9)滑动配合安装在主阀阀体(13)内，所述主阀阀芯座套(12)设置在主阀衬套(9)和主阀阀体(13)之间，主阀阀芯(10)与主阀阀芯座套(12)之间设有主阀阀口(34)；当主阀阀口(34)打开时，A腔(36)的油液通过D口(26)为负载回路二供油。
7.根据权利要求2所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述单向阀(22)包括单向阀座套(14)、单向阀阀芯(15)、单向阀弹簧(17)及单向阀衬套(18)；所述单向阀衬套(18)和单向阀座套(14)相对设置且均安装在主阀阀体(13)内，所述单向阀阀芯(15)与单向阀衬套(18)之间设有单向阀弹簧(17)，单向阀阀芯(15)与单向阀座套(14)之间设有单向阀阀口(35)；当单向阀阀口(35)打开时，A腔(36)的油液通过B腔(37)和C口(25)，为负载回路一补油。
8.根据权利要求7所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：所述单向阀(22)还包括单向阀轴瓦(16)及弹性挡圈(19)；所述单向阀轴瓦(16)安装在主阀阀体(13)内且设置在单向阀衬套(18)和单向阀座套(14)之间，所述弹性挡圈(19)安装在主阀阀体(13)内且设置在单向阀衬套(18)外侧。
9.根据权利要求5所述的一种多级压力反馈的液压分流阀，其特征在于：在所述主阀阀体(13)与先导阀配流板(4)的接触面上设有O型密封圈(8)；所述先导阀配流板(4)上设有节流孔，所述节流孔用于连通先导阀(20)的油腔与主阀的弹簧腔。
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