CN208123144U - 一种位移-力反馈式超高压插装阀的先导级结构 - Google Patents

Abstract

一种液压控制阀的先导级结构，其主要是：先导活塞内部设有两段不同直径的孔，上孔与小活塞配合形成封闭腔，封闭腔下侧面与先导活塞下段的下端面面积相同，所受液压力也相同，即平衡了超高压液压油对先导级运动部件的液压力，提高了位移‑力反馈式超高压插装阀先导级的控制精度，进而使主阀级实现对超高压液压系统的流量和压力的精确控制。在盖板中设置两泄漏腔，并将两泄漏腔连通至回油(零压)，消除主级超高压液压油泄漏至先导级容腔和封闭腔泄漏至先导级容腔对先导活塞运动控制产生的不利影响。同时利用弹簧预压缩力在先导伺服阀断电情况下使主阀芯可靠关闭。整体结构简单紧凑、加工容易、装配方便、安全可靠。

Description

一种位移-力反馈式超高压插装阀的先导级结构

技术领域

本发明涉及一种液压控制阀的先导级结构，特别是一种位移-力反馈式超高压插装阀的先导级结构，属于液压技术领域。

背景技术

随着液压技术的发展，大型液压机等应用场合对液压系统功重比的要求进一步提高，超高压液压系统已成为必然趋势，插装阀作为液压系统的关键控制元件，其工作压力也必须满足超高压条件。

为了实现小功率的电信号控制大功率的超高压插装阀，超高压插装阀中的先导级功率放大结构是必不可少的。

利用先导级功率放大结构将输入的小功率电信号放大，进而通过主阀级可实现对超高压液压系统的压力和流量控制。

但是，在传统的位移-力反馈式插装阀中，由于先导级一部分结构浸在超高压液压油中，造成先导级的运动部件承受的液压力变大，如果这部分液压力不被其余外力平衡，将严重影响先导级的控制特性，进而影响主阀级对超高压液压系统流量和压力的控制精度。此外，主阀级超高压液压油泄漏至先导级容腔将对先导活塞运动控制产生严重的不利影响；并且在先导伺服阀断电情况下，先导级无法回归下极限位，不能使主阀芯可靠关闭，将影响系统安全。

发明内容

本发明的目的是提供一种位移-力反馈式超高压插装阀的先导级结构，用于平衡超高压液压油对先导级的运动部件的液压力，改善传统插装阀先导级的受力状况，提高位移-力反馈式超高压插装阀先导级的控制精度，进而使主阀级实现对超高压液压系统的流量和压力的精确控制；同时，消除主级超高压液压油泄漏至先导级容腔对先导活塞运动控制产生的不利影响；还能在先导伺服阀断电情况下使主阀芯可靠关闭。

本发明所采用的技术方案具体如下：

本发明主要包括：先导活塞、盖板、弹簧、小活塞、密封。其中，先导活塞分为两段，上段是双出杆对称活塞，活塞直径为d0，活塞杆直径为d1，下段是外直径为d2的圆柱体，且先导活塞上段内部设有直径为d2的孔，先导活塞下段内部设有直径为d3的孔，且d2的孔与d3的孔相通，两孔轴线重合，贯穿整个先导活塞。小活塞下部设有均压槽，和先导活塞d2直径孔配合产生间隙密封结构，产生封闭腔，从d3直径孔进入d2直径孔里的油液封闭在封闭腔中。封闭腔中的油液作用于封闭腔上侧面的液压力传递给小活塞，小活塞将力传递给盖板。封闭腔中的油液作用于封闭腔侧面的径向液压力相互抵消，防止活塞出现径向力不平衡的情况。由于封闭腔下侧面和先导活塞下段的下端面的作用面积相等，所以封闭腔中的油液作用于封闭腔下侧面的液压力与作用于先导活塞下段的下端面的液压力大小相等，方向相反，二者相互抵消，平衡了主阀级液压油对先导活塞的作用力，防止主阀级超高压油液对先导活塞的运动控制产生影响。先导活塞下段与过渡套设计为间隙配合，形成间隙密封，防止先导活塞运动过程中卡滞。为避免主级液压油从先导活塞与过渡套形成的间隙密封间泄漏至先导级的先导活塞-过渡套-盖板三者形成的容腔，影响先导活塞运动的控制，同时也为了避免封闭腔液压油从小活塞与先导活塞形成的间隙密封泄漏至先导活塞-小活塞-盖板三者形成的容腔，影响先导活塞的运动控制，遂在盖板里设置流道将此两腔连通，并将流道接至液压系统油箱，这样两腔压力始终为零，避免困油影响先导活塞的运动控制。进一步地，设计此两腔横截面积相同，在先导活塞上下运动的过程中，一腔减少的油液等于另一腔需要的油液，通过两腔互连的流道可以实现，不会产生困油或负压情况，不影响先导活塞的运动控制。在先导活塞上下运动过程中，弹簧的上端面与小活塞上段的下端面相接触，弹簧下端面与先导活塞上段的上端面相接触。弹簧的作用是在小活塞与先导活塞之间时刻保持一定的力，在先导活塞上下运动过程中，促进二者轴向可靠分离，同时，在先导伺服阀失电情况下，利用预压缩力辅助先导活塞到达下极限位，进而使主阀可靠关闭。

最好，所述先导活塞的活塞上设有第一密封圈，其可以限制本发明使用过程中先导活塞的上下控制腔的油液串压，避免串压影响先导活塞运动。所述的盖板在与先导活塞的上活塞杆对应处设有第二密封圈，其可以限制本发明使用过程中先导活塞的上控制腔油液泄漏至先导活塞-小活塞-盖板三者形成的容腔，避免泄漏影响先导活塞运动。所述的盖板在与先导活塞的下活塞杆对应处设有第三密封圈，其可以限制本发明使用过程中先导活塞的下控制腔油液泄漏至先导活塞-过渡套-盖板三者形成的容腔，避免泄漏影响先导活塞运动。

本发明与现有技术相比具有如下优点：不仅能平衡主级超高压油液对先导级的液压力，还能消除主级超高压油液泄漏至先导级容腔对先导活塞运动控制产生的不利影响，同时在先导伺服阀断电情况下还可使主阀芯可靠关闭。整体结构简单紧凑、加工容易、装配方便、安全可靠。

附图说明

图1为本发明下极限位装配图的主视剖面示意图。

图2为本发明上极限位装配图的主视剖面示意图。

图3为本发明的先导活塞的主视剖面示意图。

图4为本发明的小活塞的主视剖面示意图。

图中，1、先导活塞，101、先导活塞上段，102、先导活塞下段，103、d2直径孔，104、d3直径孔，105、小活塞与先导活塞间的间隙密封，106、封闭腔，107、封闭腔上侧面，108、封闭腔侧面，109、封闭腔下侧面，110、先导活塞下段的下端面，111、先导活塞与过渡套间的间隙密封，112、先导活塞-过渡套-盖板组成的容腔，113、先导活塞-小活塞-盖板组成的容腔，114、先导活塞上段的上端面，115、先导活塞的活塞，116、先导活塞的上控制腔，117、先导活塞的下控制腔，118、先导活塞的上活塞杆，119、先导活塞的下活塞杆，2、盖板，201、流道，202、回油口，3、弹簧，4、小活塞，401、小活塞上段，402、小活塞下段，403、均压槽，404、小活塞上段的下端面，5、第二密封圈，6、第一密封圈，7、第三密封圈，8、过渡套，9、阀套，10、主阀芯。

具体实施方式

在图1、图2所示的装配图的主视剖面示意图中，先导活塞1分为两段，上段101是双出杆对称活塞，活塞直径为d0，活塞杆直径为d1，下段102是外直径为d2的圆柱体，且先导活塞上段101内部设有直径为d2的孔103，先导活塞下段102内部设有直径为d3的孔104，且孔103与孔104相通，两孔轴线重合，并贯穿整个先导活塞1。小活塞4分为两段，上段401为直径d4的圆柱体，下段402为直径d2的圆柱体，下段402圆周面上设有均压槽403，和孔103配合产生间隙密封结构105，产生封闭腔106，将从孔104进入孔103里的油液封闭在封闭腔106中。封闭腔106中的油液作用于封闭腔上侧面107(即小活塞下段402的下端面)的液压力传递给小活塞4，小活塞上段401的上端面与盖板2接触，将力传递给盖板2。封闭腔106中的油液作用于封闭腔侧面108的径向液压力相互抵消，防止活塞出现径向力不平衡的情况。由于封闭腔下侧面109和先导活塞下段102的下端面110的作用面积相等，所以封闭腔106中的油液作用于封闭腔下侧面109的液压力与作用于先导活塞下段102的下端面110的液压力大小相等，方向相反，二者相互抵消，平衡了主阀级液压油对先导活塞1的作用力，防止主阀级超高压油液对先导活塞1的运动控制产生影响。先导活塞下段102与过渡套8设计为间隙配合，形成间隙密封111，防止先导活塞1运动过程中卡滞。为避免主级液压油从间隙密封111泄漏至先导级的先导活塞-过渡套-盖板三者形成的容腔112，同时为避免封闭腔液压油从间隙密封105泄漏至先导活塞-小活塞-盖板三者形成的容腔113，遂在盖板里设置流道201将此两腔连通，并将流道201接至液压系统回油口202，这样腔112和腔113压力始终为零，避免影响先导活塞的运动控制。进一步地，设计腔112和腔113横截面积相同，在先导活塞1上下运动的过程中，一腔减少的油液等于另一腔需要的油液，通过两腔互连的流道201可以实现，不会产生困油或负压情况，不影响先导活塞1的运动控制。在先导活塞1上下运动过程中，弹簧3上端面与小活塞上段401的下端面404相接触，弹簧3下端面与先导活塞上段101的上端面114相接触。弹簧3的作用是在小活塞4与先导活塞1之间时刻保持一定的力，在先导活塞1上下运动过程中，促进二者轴向可靠分离，同时，在先导伺服阀失电情况下，利用预压缩力辅助先导活塞1到达下极限位，进而使主阀芯10可靠关闭。所述先导活塞的活塞115上设有第一密封圈6，其可以限制本发明使用过程中先导活塞上控制腔116与下控制腔117间的油液串压，避免串压影响先导活塞1运动。所述的盖板2在与先导活塞1的上活塞杆118对应处设有第二密封圈5，其可以限制本发明使用过程中先导活塞1的上控制腔116油液泄漏至容腔113，避免困油影响先导活塞1运动。所述的盖板2在与先导活塞1的下活塞杆119对应处设有第三密封圈7，其可以限制本发明使用过程中先导活塞1的下控制腔117油液泄漏至容腔112，避免困油影响先导活塞1运动。

本发明的工作过程大致如下：

图1为下极限位装配图，此时弹簧3处于预压状态，先导活塞1处于下极限位置，向下压紧主阀芯3，使主阀芯可靠关闭。

图2为上极限位装配图，此时先导活塞下控制腔进压力油，弹簧进一步压缩，先导活塞处于上极限位置，容腔113的油液经盖板2中的流道201到达容腔112，且体积相等。主级压力油经间隙密封111泄漏至容腔112，并通过流道2返回油箱。

图1至图2的过渡过程，先导活塞1可由先导伺服阀进行位置闭环控制，先导活塞可处于给定的任意位置信号，经与主阀芯的位移-力反馈环节，可实现主阀芯的位移比例控制，进而实现流量的比例控制。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (2)

1.一种液压控制阀的先导级结构，其特征在于：主要由先导活塞、盖板、弹簧、小活塞、密封等组成；其中，先导活塞分为两段，上段是双出杆对称活塞，活塞直径为d0，活塞杆直径为d1，下段是外直径为d2的圆柱体，且先导活塞上段内部设有直径为d2的孔，先导活塞下段内部设有直径为d3的孔，且d2的孔与d3的孔相通，两孔轴线重合，贯穿整个先导活塞；小活塞下部设有均压槽，和先导活塞d2直径孔配合产生间隙密封结构，产生封闭腔；封闭腔下侧面和先导活塞下段的下端面的作用面积相等，封闭腔中的油液作用于封闭腔下侧面的液压力与作用于先导活塞下段的下端面的液压力大小相等，方向相反，二者相互抵消，平衡主阀级液压油对先导活塞的作用力；先导活塞下段与过渡套设计为间隙配合，形成间隙密封；所述的盖板中设置流道将所述的先导活塞-过渡套-盖板容腔和所述的先导活塞-小活塞-盖板容腔连通，并将流道接至液压系统油箱；所述的先导活塞-过渡套-盖板容腔和所述的先导活塞-小活塞-盖板容腔设计为两腔横截面积相同。

2.根据权利要求1所述的先导级结构，其特征在于：所述先导活塞的活塞上设有第一密封圈，所述的盖板在与先导活塞的上活塞杆对应处设有第二密封圈，所述的盖板在与先导活塞的下活塞杆对应处设有第三密封圈。