CN1274966C - 压力/流量控制阀 - Google Patents

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CN1274966C CNB200410003223XA CN200410003223A CN1274966C CN 1274966 C CN1274966 C CN 1274966C CN B200410003223X A CNB200410003223X A CN B200410003223XA CN 200410003223 A CN200410003223 A CN 200410003223A CN 1274966 C CN1274966 C CN 1274966C
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Abstract

一种压力/流量控制阀，包括带阀塞(82)的阀的开关部分(32)，阀塞(82)在它的一端和锥形截面的弹性件(80)连接，杆件(86)，它和阀塞(82)成一体移动并与置于一对板件(88a)，(88b)之间的填料(90)安装在一起，其中板件(88a，88b)彼此分开预定距离，固定在杆件(86)一端的弹簧(76)，以依靠其弹性力的作用将阀塞(82)置于环形凸起(92)上。

Description

压力/流量控制阀
本申请是申请号为00103890.7的发明专利申请的分案申请，原案申请日为2000年3月10日，发明名称为“压力/流量控制阀”。
技术领域
本发明涉及的是一种压力/流量控制阀，它能够控制供应到执行机构(如液压缸)或从执行机构(如液压缸)排出的压力流体的压力和流量。
背景技术
用来控制供应到一个执行机构如液压缸或从液压缸排出的压力流体的压力和流量的一种压力/流量控制阀迄今已然公知。
为了解决初始启动时间延迟问题，本申请建议了一种压力/流量调节阀，它包括压力控制部分，以自由流动的方式向液压缸内部快速供应供给压力来驱动液压缸，然后再从液压缸排出直到到达一个预定压力，以及一个流量调节部分，在出口节流回路的排气过程中通过调节节流阀来控制缸体的移动速度(见日本实用新型，申请号为59-12404)。
发明内容
本发明总的目的是提供一种压力/流量控制阀，它能减少活塞低压开始运动时第一缸室和第二缸室之间的压力差所引起的时间损失。
本发明提供了一种压力/流量控制阀，它包括：圆柱形的第一阀体，它的第一端上形成第二孔；第二阀体，它由两个圆柱形的部件组成，这两个部件彼此垂直地连接成一体，第二阀体可以围绕第一阀体的旋转中心转动；弯曲的呈L形的第三阀体，它可绕第二阀体的凸出部分的旋转中心转动；配置在第三阀体中的管接头，该管接头用于把一个管件可拆卸地连接到第一孔上；配置在第二阀体中的流量调节部分，它调节流过和第一孔连通的第三通道的压力流体成为预定的流量；配置在第一阀体的第二端的阀开关部分，用于打开/关闭第四通道，该第四通道用于使第一孔及第二孔连通；其特征在于，在第一阀体的第一端设置与所述第二孔相邻的单向阀，它仅允许从第二孔流向流量调节部分的压力流体通过第二通道流过；阀的打开/关闭部分包括阀塞，阀塞在它第一端面和一个截面呈锥形的弹性件连接在一起；和安装有填料的杆，它能够和阀塞一起移动；固定到杆的第一端上的弹簧，它把阀塞压向第一阀体的内壁表面上形成的环形凸起；当阀塞根据弹簧的弹性力的作用位于环形凸起上时，获得阀闭合状态，而当通过使用从第一孔供应以提供控制压力的压力流体克服弹簧的弹性力的作用从环形凸起上离开时，获得阀开启状态。
本发明以上和其他的目的，特点及优点从以下结合附图对最佳实施例的描述中将变得更加明显。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的压力/流量控制阀的透视图；
图2是沿图1的II-II截面的垂直剖视图；
图3是阀闭合状态时略掉一部分时的垂直剖视图，其中阀塞被移走，阀位于阀座上；
图4表示的是构成图1所示压力/流量控制阀的阀的开关机构的分解透视图；
图5是沿图2的V-V截面的垂直剖视图；
图6表示的是配置有图1所示的压力/流量控制阀的流体压力回路的原理图；
图7表示的是根据本发明的另一个实施例的压力/流量控制阀的轴向垂直剖视图；
图8是沿图7的VIII-VIII截面剖开的横向剖视图；
图9表示的是配置有图7所示的压力/流量控制阀的流体压力回路的原理图；
图10表示的是图7所示的压力/流量控制阀的特性曲线图；
图11表示的是根据典型的传统技术的压力/流量控制阀的特性曲线图。
具体实施方式
参见图1，标记10是指根据本发明实施例的压力/流量控制阀。
该压力/流量控制阀10包括第二阀体14，它由两个基本上是圆柱形的部件组成，这两个部件彼此垂直连接成一体，且其中一个可以围绕固定在圆柱形第一阀体12上的旋转中心在箭头A所示的方向旋转，一个弯曲的呈L形的第三阀体18并可围绕第二阀体14的凸出部分16(见图2)的旋转中心在箭头B所示的方向旋转。
如图2所示，环形的第一到第三密封件20A-20C安装于第一阀体12的外圆周表面的环形槽上。环形的第四密封件20D安装于第二阀体14的凸出部分16的环形槽上。
第三阀体18的一端有经未示出的管道连接到压力流体供应源(以后讨论)上的管接头22。管接头22上配置有公知的所谓单触式接头。单触式接头包括有释放套筒25，在它被推时使管从管接头22上脱开，管接头22有孔，作为第一孔24使用。第三阀体18上有弯向它并和第一孔24连通的第一通道26。
第一阀体12下端的外圆周表面上有外螺纹部分28，它旋入缸体之一部分，如以后所述。在外螺纹28的内圆周表面形成有孔，作为第二孔30使用。阀的开关部分32打开或关闭第一孔24和第二孔30之间的连通通道，和单向阀34布置在一起的单向阀35基本上和第一阀体12的内部同轴。在第二阀体14的内部配置一个流量调节部分36，它和阀的开关部分32在第一孔24和第二孔30之间平行连接并连通。
管接头22和流量调节部分36彼此可以互换，使管接头22有可能布置在第二阀体14中，而流量调节部分36布置在第三阀体18中。
如图2所示，流量调节部分36包括安装在第二阀体14内的基本上是圆柱形的夹持件38，沿着在夹持件38的中央部位形成的台阶通孔40延伸的并能够在台阶通孔40中旋转的调节螺母42，连接在调节螺母42一端的旋钮44，在所需位置固定在调节螺母42上的螺帽46。调节螺母42的第一端面48截面呈锥形。通过旋钮44调节调节螺母42的第一端面48和台阶通孔40之间的距离以增加或减少调节螺母42的拧紧量。于是，流进台阶通孔40的压力流体根据调节螺母42的第一端面48和台阶通孔40之间的距离被节流成预定的流量。台阶通孔40的第一端面和在第二阀体14上形成的第二通道50(第二连通通道)连通。
在夹持件38的外圆周表面和第二阀体14的内圆周表面之间形成环形第一腔室52。第一腔室52通过大体垂直于台阶通孔40的第三通道54与台阶通孔40连通。而且，形成的第一腔室52和平行于台阶通孔40延伸出来的第四通道(第一连通通道)56连通。
如图5所示，在这个实施例中，相互平行的第二通道50和第四通道56在垂直方向上彼此分开预定距离。第四通道56的上部内表面58a和下部内表面58b沿着第二阀体14的上表面60呈曲线形。第二通道50的下部内表面沿着第二阀体14的下表面64呈半球形。第二阀体14的壁厚可以减小，如上所述，由于形成的第二通道50和第四通道56的横截面形状是分别沿着第二阀体14的上表面60和下表面64，所以整个装置的尺寸减小，重量减轻。
如图2所示，圆柱形的顶盖68由环形件66夹持在第一阀体12的上部孔里。环形的第五到第六密封件20E-20F安装在顶盖68和第一阀体12的内表面之间。通过固定把环形件66固定在第一阀体12的开口处的一个环形槽内，并固定到在第一阀体12的内圆周表面上形成的环形固定止动爪70上。
由顶盖68包围成的第二腔室72里布置有可在顶盖68的轴向滑动的阀的开关机构74。由于固定在顶盖68内表面上的弹簧76的弹性力的作用，阀的开关机构74总是处于被向下推的状态。
在本发明的实施例中，弹簧76的弹性力(弹簧力)预先设置成一预定值。然而，在顶盖68上有可能形成一个未作解释的螺纹部分而实现以螺纹系统工作。因此，通过自由调节弹簧76的弹性力有可能控制第二压力。
如图2和4所示，阀的开关机构74包括阀塞82，阀塞82在它的第一端面和一个弹性件80连接在一起，弹性件80是由如天然橡胶和合成橡胶制成的且有圆锥形的截面，和在阀塞82的上部形成的孔84一体连接的杆86。杆86上有一对扩大的板件88a，88b，它们直径相同并彼此分开预定距离。在这对板件88a，88b之间安装有呈V形截面由挠性材料制成的填料90。
在这个实施例中，根据弹簧76(见图2)的弹性力的作用，当位于阀塞82的第一端面的弹性件80位于第一阀体12上形成的环形凸起92上时，阀的开关机构是处于阀闭合状态。另一方面，当阀塞82上的弹性件80克服弹簧76(见图3)的弹性力的作用从环形凸起92上脱开时，阀的开关机构74是处于阀开启状态。环形凸起92作为阀塞82的阀座。环形凸起92通过在环形凸起92中心部分形成的孔94和第二孔30连通。
阀的开关机构74包括这样一种结构，在该结构中作为阀塞82的压力接收部分的板件88b的直径大于作为阀座部分的环形凸起92的直径。阀的开关机构74被这样设计，即由于板88b和环形凸起92的相应压力接收面积的差使得阀塞能够向上移动而离开阀座(环形凸起92)。
包围着阀塞82的第三腔室96在阀塞82和杆86之间的接头部分形成。第三腔室96通过第四通道56和在第二阀体14上形成的有弯曲形状的第五通道98与第一腔室52连通。
单向阀35安装在第一阀体12的孔的下部，在其中心部分有一个圆柱件102和一个轴向延伸的台阶状通孔100。在第一阀体12的内表面和圆柱件102的外圆周表面的上部之间形成了第四腔室104。在第一阀体12的内表面和圆柱件102的外圆周表面的下部之间形成了第五腔室106。
带舌状体的单向阀34安装于圆柱件102的中央部分环形槽内。如下地设计单向阀34。即，根据第四腔室104供应的压力流体的作用使得舌状体108和第一阀体12的外表面接触时，第四腔室104和第五腔室106之间的流体被阻断。另一方面，当根据第五腔室106供应的压力流体的作用使得舌状体108灵活地向里移动时，第四腔室104和第五腔室106连通。
第四腔室104通过第二阀体14上形成的第二通道50和流量调节部分36的台阶通孔40连通。第五腔室106通过圆柱件102上的孔110和第二孔30连通。
这种实施例的压力/流量控制阀10的结构基本上如上所述。下面将对其操作、功能和效果作解释。
首先，一个使用本实施例的压力/流量控制阀10的流体压力回路111如图6所示。压力/流量控制阀10的第一孔24通过使用未示出的管连接到方向控制阀112上，第二孔30连接到缸体114的第一孔116a。配备有减压阀117的单向阀和速度控制阀118插于缸体114的第二孔116b和方向控制阀112之间。压力流体供应源120连接到方向控制阀112上。
在如上所述的流体压力回路111中，在压力流体供应源120的驱动下通过第一孔24供应压力流体(例如压缩空气)。在这种状况下，借助于弹簧76的弹性力的作用，阀塞82处于阀闭合状态而位于环形凸起92上。
通过第一孔24供应的压力流体到达第一通道26和第一腔室52，然后通过和第一腔室52连通的第四通道56和第五通道98进入阀的开关部分32的第三腔室96。进入第三腔室96的压力流体有很高的供应压力。此压力流体构成了作用于一对板件88a，88b及填料90上的控制压力，把阀塞82向上压。结果，阀塞82的弹性件80克服弹簧76的弹性力的作用从环形凸起92(阀座部分)上离开，此时是阀开启状态。压力流体通过台阶通孔100和第二孔30供应到缸体114的头部腔122。活塞124沿箭头C的方向向终止点移动。
从第一孔24供应的压力流体通过第一通道26和第一腔室52进入流量调节部分36的台阶通孔40，然后进入单向阀35。然而，单向阀34可以阻止压力流体的流动。
接下来，当方向控制阀112的阀位切换到使活塞以与以上所述相反的方向(箭头D所示的方向)移动时，由于液压缸头侧的无杆腔122处于高压，阀塞82从阀座分离，阀处于阀开启状态。从第二孔30引导进的压力流体穿过环形凸起92的孔94。压力流体通过第三腔室96，第五通道98，第四通道56，第一腔室52和第一通道26迅速排空从方向控制阀112进入的空气。
通过孔116B供应到有杆腔126以驱动缸114的压力流体约为从孔116A排出的压力流体的压力的一半。这就有可能节省供应到缸体114的压力流体的功率。
因此，当第二压力即，供给到第二孔30的压力降低到不大于弹簧76的弹性力设定的预定压力时，阀塞82的弹性件80位于环形凸起92上。结果，从缸体114的缸室122的头部供应并穿过第二孔30的压力流体流过圆柱件102的孔110和第五腔室106并向里弯曲流向单向阀34的舌状体108并通过单向阀35。然后，压力流体通过第二通道50并进入流量调节部分36。
在流量调节部分36中，根据调节螺母42的第一端48和台阶通孔40的内表面之间的预定距离，压力流体被节流成为预定的流量。接着，通过和台阶通孔40连通的第三通道54，第一腔室52和第一通道26，压力流体进入第一孔24。于是，缸体114的活塞124的移动速度得到了控制。
如上所述，在这个实施例中，缸体无杆腔122的高压流体在阀的开关机构将阀置于阀开启状态时迅速被排空，直到无杆腔122里的压力和有杆腔126里的压力一样。在阀的开关机构将阀置于阀闭合状态后，活塞124以流量调节部分36控制的流量移动。于是，有可能阻止由于无杆腔122里和有杆腔126里的压力差而引起的活塞124的动作延迟。也就有可能减少由于动作延迟引起的时间损失。
在这个实施例中，管接头22被连接到管道等工件上。而且，为了工件的导引方向，工件可以以各个方向连接。这样，有可能在使用压力/流量控制阀时更方便。
本发明另一个实施例的压力/流量控制阀200如图7，8所示。和以上所述实施例相同结构的零部件用相同的标记来表示并忽略掉对它们的详细解释。
压力/流量控制阀200包括第二阀体204，它由两个基本上是圆柱形的部件组成，这两个部件彼此垂直连接成一体，且其中一个可以围绕固定在圆柱形第一阀体202上的旋转中心旋转，弯曲的呈L形的第三阀体208可围绕第二阀体204的凸出部分206(见图8)的旋转中心旋转。
第三阀体208上有弯向它并和第一孔24连通的第六通道210。在第一阀体202的下端形成有一个孔，作为第二孔30使用。
把进入和第六通道210连通的第六腔室212的压力流体节流成预定流量并把压力流体导引入第二孔30的第一流量调节部分214与阻止从第一孔24进入的压力流体向第二孔30流动的第一单向阀216同轴布置在第二阀体204的内部。
第一流量调节部分214包括固定于第二阀体204的孔上的第一顶盖218，沿着在第一顶盖218的中心部位形成的台阶通孔220延伸的并能够在台阶通孔220中转动的第一调节螺母222，连接在第一调节螺母222的第一端面的旋钮224，以及在所需位置固定第一调节螺母222的螺帽226。
第一调节螺母222的第二端228的截面是锥形的。通过旋钮224调节第一调节螺母222的第二端面228和台阶通孔220内表面之间的距离以增加或减少第一调节螺母222的拧紧量。于是，从第一孔24流进的压力流体根据第一调节螺母222的第二端面228和台阶通孔220内表面之间的距离被节流成预定的流量。台阶通孔220的第一端面通过第七腔室230和在第一阀体202上形成的第一通道232的上部连通。
第二顶盖236由介于其中的环形件234夹持在第二阀体204的上部。第二顶盖236有作为阀的开关控制部分的阀的开关机构238。
阀的开关机构238包括阀塞244，阀塞244在它的第一端面和一个弹性件242连接在一起，弹性件242是由如天然橡胶或合成橡胶制成的且其截面呈圆锥形，在顶盖236形成的并放置阀塞244的阀座246，和环形件234的螺纹部分匹配的螺纹件248，插入螺纹件248和阀塞244之间的弹簧250，固定螺纹件248的螺帽252。螺纹件248调节和设定弹簧250的弹簧力。由柔性材料制成的截面呈V形的填料254安装在阀塞244的环形槽内。
在此实施例中，阀座246孔的直径和沿着阀塞244移动的环形件234的孔的直径大体相同。换句话说，通过把阀座246的孔的直径和沿着阀塞244移动的环形件234的孔的直径设置成相同使得阀塞244的承压面积没有区别。于是，即使初始压力通过和第六腔室212连通的第七通道256被引入，阀塞244也处于平衡状态并被置于阀座246上。
在第二阀体204的圆周方向延伸的环形通道258在阀座246下形成。提供的环形通道258通过位于下侧的第二通道260和第二孔30连通。环形密封件262插在环形通道258和第六腔室212之间使它们不能连通。
把从第一通道232引入的压力流体节流成预定流量，并把压力流体导引入第二孔30的第二流量调节部分264与第二单向阀266同轴布置在第一阀体202的内部，该第二单向阀用于阻止从第二孔30引入的压力流体向第二孔30流动。
第二流量调节部分264包括固定到第一阀体202的孔的第三顶盖268，第二调节螺母272，它的第一端面正对着整体固定到第一阀体202的圆柱件270的孔的内侧，该螺母可在第三顶盖268的孔中转动，连接到第二调节螺母272的第二端面的旋钮274，以及把第二调节螺母272固定在所需位置的螺帽276。
第二调节螺母272的第一端面278的截面呈锥形。借助于旋钮274增加或减少第二调节螺母272的拧紧量，第二调节螺母272的第一端面278和圆柱件270的内表面之间的距离是可调的。于是，穿过第一通道232的压力流体根据第二调节螺母272的第一端面278和圆柱件270的内表面之间的距离被节流成预定量。在圆柱件270的中间形成多个和第二孔30连通的环形孔280。
第二单向阀266固定到圆柱件270的第一端面的外部。根据从第二孔30供应的和通过环形孔280引入的压力流体的作用，单向阀266变形，舌状体108和第一阀体202的内表面接触，阻止流体向第一孔的流动。另一方面，当舌状体108依穿过第一通道232的压力流体的作用而向里弯曲时，穿过第一通道232的压力流体进入第二孔30。
本发明另一实施例的压力/流量控制阀200的结构基本如上所述。接下来将解释它的操作，功能和效果。图10表示的是根据另一个实施例的活塞124的移动量和压力/流量控制阀的无杆腔122以及有杆腔126的压力之间的关系。PH指的是无杆腔122里的压力的特性曲线，PR指的是有杆腔126里的压力的特性曲线。以下将结合特性曲线PH，PR解释压力/流量控制阀的动作。
首先，图9表示了使用根据另一实施例的压力/流量控制阀200的压力流体回路282。在压力流体回路282中，在压力流体供应源120的驱动下通过第一孔24供应压力流体(例如压缩空气)。在这种状况下，借助于弹簧250的弹性力的作用，阀塞244位于阀座246上而使阀处于关闭状态。
通过第一孔24供应的压力流体通过第六通道210，第六腔室212和第七通道256被引入阀开关机构238。如上所述，由于阀座246的孔的直径和环形件234的孔240的直径相同，所以阀塞244的承压面积没有差异。这样，即使给阀的开关机构238引入初始压力，阀塞244也位于阀座246上而处于平衡状态。
另一方面，通过第一孔供应的压力流体通过第六通道210和第六腔室212被引入第一流量调节部分214。压力流体被节流成预定的流量，然后通过第七腔室230和第一通道232被引入第二流量调节部分264。根据第一单向阀216的作用，引入第六腔室212的压力流体被阻止流向第二孔30。
被引入第二流量调节部分264的压力流体被节流成预定的流量，通过环形孔280和第二孔30供应到缸体114的无杆腔122。据此，活塞124以箭头C的方向移动到第一终止位置。
如上所述，供应到缸体114的无杆腔122的压力流体通过第一流量调节部分214和第二流量调节部分264足以被节流成一预定流量。于是，即使当有杆腔126的压力很低时也有可能避免所谓的阶跃现象的发生(见图10的特性曲线A)。
接着，在活塞124到达第一终止点时，无杆腔122的压力增加。高压流体通过第二孔30、第二通道260、环形通道258而被引入阀的开关机构238。于是阀塞244向上移动并从阀座246上分离。这样，阀的开关机构238就处于阀开启状态。
于是，从第一孔进入的压力流体通过相互连通的第六通道210，第六腔室212、第七通道256、环形通道258、第二通道260、环形孔280和第二孔30迅速供应到缸体114的无杆腔122(见图10所示的特性曲线B)。结果，在活塞124到达第一终止点时，阀的开关机构238动作，可以把高压流体迅速供应到无杆腔122。于是例如当本发明应用于未作解释的夹紧缸时，通过臂可以增加夹紧工件的力。
接下来，当方向控制阀112的阀位切换到使活塞以如上所述相反方向(箭头D所示的方向)移动时，阀塞244从阀座246分离而处于阀开启状态，这是因为无杆腔122的压力高。从第二孔30引入的压力流体通过相互连通的环形孔280、第二通道260、环形通道258、第七通道256、第六腔室212、第六通道210和第一孔24迅速排空从方向控制阀112来的空气(见图10所示的特性曲线C)。
于是，第二压力降低到不大于弹簧250的弹性力设置的预定压力。相应地，阀塞244位于阀座246上而使阀处于阀闭合状态。结果，穿过第二孔30从缸体114的无杆腔122供应的压力流体通过第一流量调节部分214和第二流量调节部分264被节流成预定的流量并从第一孔24引入。这样，缸体114的活塞124的移动速度得到了控制。
如上所述，在另一实施例中，可以可靠地避免活塞124所谓的阶跃现象的发生。而且，在活塞124到达第一终止端点时，迅速供应第一压力的流体而迅速排空第二压力的流体。于是，压力输送的延迟被消除。
图11是根据传统技术的压力/流量控制阀(未示出)的特性曲线。从图11可以清楚地看到，在传统技术中，供应到缸体无杆腔122的压力流体的压力值是突然增大的。于是，活塞124所谓的阶跃现象发生。
相反地，如图10所示，在另一实施例中，从第一孔24供应的压力流体的流量通过第一流量调节部分214和第二流量调节部分264被节流。于是，供应到缸体114无杆腔122的压力流体的压力值的突然增大被消除，避免了活塞124的所谓阶跃现象。

Claims (3)

1.一种压力/流量控制阀，它包括：
圆柱形的第一阀体(12)，它的第一端上形成第二孔(30)；
第二阀体(14)，它由两个圆柱形的部件组成，这两个部件彼此垂直地连接成一体，第二阀体(14)可以围绕第一阀体(12)的旋转中心转动；
弯曲的呈L形的第三阀体(18)，它可绕第二阀体(14)的凸出部分(16)的旋转中心转动；
配置在第三阀体(18)中的管接头(22)，该管接头用于把一个管件可拆卸地连接到第一孔(24)上；
配置在第二阀体(14)中的流量调节部分(36)，它调节流过和第一孔(24)连通的第三通道(54)的压力流体成为预定的流量；
配置在第一阀体(12)的第二端的阀的开关部分(32)，用于打开/关闭第四通道(56)，该第四通道用于使第一孔(24)及第二孔(30)连通；其特征在于，
在第一阀体(12)的第一端设置与所述第二孔相邻的单向阀(35)，它仅允许从第二孔(30)流向流量调节部分(36)的压力流体通过第二通道(50)流过；
阀的开关部分(32)包括阀塞(82)，阀塞(82)在它第一端面和一个截面呈锥形的弹性件(80)连接在一起；安装有填料(90)的杆(86)，它能够和阀塞(82)一起移动；固定到杆(86)的第一端上的弹簧(76)，它把阀塞(82)压向第一阀体(12)的内壁表面上形成的环形凸起(92)；
当阀塞根据弹簧(76)的弹性力的作用位于环形凸起(92)上时，获得阀闭合状态，而当通过使用从第一孔(24)供应以提供控制压力的压力流体克服弹簧(76)的弹性力的作用从环形凸起(92)上离开时，获得阀开启状态。
2.根据权利要求1所述的压力/流量控制阀，其特征在于，第一孔(24)位于所述可拆卸连接管件的管接头(22)上。
3.根据权利要求1所述的压力/流量控制阀，其特征在于，第四通道(56)和第二通道(50)彼此相互分开预定距离，第四通道(56)和第二通道(50)的横截面形状分别对应于第二阀体(14)的上表面(60)和下表面(64)的形状。
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