CN219953793U - 一种盖板式二通插装阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种盖板式二通插装阀，包括比例电磁减压阀、控制盖板和插装件，所述插装件包括阀芯、复位弹簧和主油路，所述插装件的上腔连接控制盖板，所述控制盖板上设有控制油路，所述控制油路通过复位弹簧连接阀芯，所述主油路的两个油口为A和B，油口A和油口B通过所述阀芯的轴向移动连通或关闭，所述控制油路的控制油口X连接所述比例电磁减压阀的出油口，所述比例电磁减压阀的先导进油口连接先导油，回油口连接油箱，控制端还连接输入电流。解决了插装阀大流量换向冲击较大且不可控，影响设备寿命的问题。

Description

一种盖板式二通插装阀

技术领域

本实用新型涉及液压阀技术领域，尤其涉及一种盖板式二通插装阀。

背景技术

典型的盖板式二通插装阀由插装件、控制盖板和先导控制阀三个部分组成，如图1所示。其流动阻尼小，流通能力大，特别适合于大流量的场合；先导控制阀是二通插装阀控制中一个非常重要的组成部分，其结构很多，常用的有滑阀型电磁换向阀、球式电磁换向阀、叠加阀、手动换向阀、机动换向阀及先导比例阀等，而工程运用中滑阀型电磁换向阀和球式电磁换向阀最为常见。但是，当先导元件为电磁换向阀等普通电磁滑阀时，由于此类阀在阀芯滑动时开口大小无法控制，先导油起压或泄压迅速，导致大流量工况插装件阀芯会一瞬间开启或者关闭，从而引起较大的换向冲击，影响设备寿命、使用体验及增加售后维修频率导致的成本增加。目前解决插装阀大流量换向冲击的方法有：先导油路加装阻尼；插装阀加缓冲接头；先导油路设置蓄能器等，但是这三种方法降低大流量换向冲击的程度有限且不可控制。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本实用新型提供一种盖板式二通插装阀，解决插装阀大流量换向冲击较大且不可控，影响设备寿命的问题。

(二)技术方案

基于上述的技术问题，本实用新型提供一种盖板式二通插装阀，包括比例电磁减压阀、控制盖板和插装件，所述插装件包括阀芯、复位弹簧和主油路，所述插装件的上腔连接控制盖板，所述控制盖板上设有控制油路，所述控制油路通过复位弹簧连接阀芯，所述主油路的两个油口为A和B，油口A和油口B通过所述阀芯的轴向移动连通或关闭，所述控制油路的控制油口X连接所述比例电磁减压阀的出油口，所述比例电磁减压阀的先导进油口连接先导油，回油口连接油箱，控制端还连接输入电流。

进一步的，所述油口B处没有有效面积，所述阀芯的上腔面积与油口A处阀芯面积一致。

进一步的，所述输入电流为线性变化的电流。

进一步的，所述比例电磁减压阀为反比例电磁减压阀。

进一步的，所述比例电磁减压阀为正比例电磁减压阀。

进一步的，所述油口B的油路上安装压力补偿器，所述压力补偿器的控制油口连接油口A。

进一步的，所述油口A的油路上安装压力补偿器，所述压力补偿器的控制油口连接油口B。

进一步的，所述压力补偿器为可调减压阀。

(三)有益效果

本实用新型的上述技术方案具有如下优点：

(1)本实用新型通过线性变化的电流控制的比例电磁减压阀进行持续地液压控制，输入电流与先导输入压力成比例关系，使得先导输入压力逐渐变化，实现阀芯的缓慢闭合或开启，最大限度减小了阀芯闭合或开启时的换向冲击，优化使用体验，增加设备使用寿命；

(2)本实用新型采用反比例电磁减压阀，使得输入电流与阀芯开口度成正比例线性关系，最大限度减小了阀芯闭合或开启时的换向冲击，实现阀芯开口度可控的同时，在紧急情况比如断电或者元件损坏等导致无电信号输出时，阀芯常闭，可锁住油缸保证设备使用的安全性，更加符合使用工况；

(3)本实用新型还加装了压力补偿器进行阀前补偿或阀后补偿，使得能对流量进行控制，实现油缸运行速度可控，进一步实现油缸平稳加速和减速缓冲，极大限度地提升了用户体验和设备的使用寿命。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1为现有的盖板式二通插装阀原理图；

图2为本实用新型实施例一的反比例电磁减压阀控二通插装阀原理图；

图3为本实用新型实施例一或二的插装件阀芯开口度-先导压力曲线图；

图4为本实用新型实施例一的反比例电磁减压阀电流-压力曲线图；

图5为本实用新型实施例一的反比例输入电流-阀芯开口度曲线图；

图6为本实用新型实施例二的正比例电磁减压阀电流-压力曲线图；

图7为本实用新型实施例二的正比例输入电流-阀芯开口度曲线图；

图8为本实用新型实施例三的反比例电磁减压阀控二通插装阀阀后补偿原理图；

图9为本实用新型实施例四的反比例电磁减压阀控二通插装阀阀前补偿原理图；

图10为本实用新型实施例三或四的阀芯开口度-输出流量曲线图；

图11为本实用新型实施例三或四的输入电流-输出流量曲线图；

图中：10：先导控制阀；1：反比例电磁减压阀；2：控制盖板；3：插装件；4：压力补偿器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

现有的盖板式二通插装阀如图1所示，包括先导控制阀10、控制盖板2和插装件3。通过先导控制阀13的换向实现插装件3的开闭，从而使插装阀换向。如图1所示，a不得电时，先导控制阀10处于右位机能，先导油液走向为P到C再回油箱，此时插装件3的上腔无压力，当主油路A或者B的压力大于插装件3上腔弹簧力时，阀芯上抬打开，实现主油路A和B互通；a得电时，先导控制阀10处于左位机能，先导油液走向为X到D再到P进入插装件3上腔，使阀芯下压关闭，主油路A和B无法互通。但是，阀芯滑动时的开口大小无法控制，先导油起压或泄压迅速，导致大流量工况下插装件3的阀芯会一瞬间开启或者关闭，从而引起较大的换向冲击。

导致插装阀换向冲击过大的原因是阀芯开闭过于迅速，往往只在一瞬间完成，因此只需将阀芯开闭过程延缓，即可解决换向冲击大的问题。但是这种解决方式只适用于单向通断的插装阀，即插装件3的上腔阀芯面积与主油路腔阀芯面积基本一致；而插装件3的上腔阀芯面积与主油路腔阀芯面积不一致的双向插装阀使用效果不是最佳。

实施例一为一种盖板式二通插装阀，如图2所示，包括反比例电磁减压阀1、控制盖板2和插装件3，所述插装件3包括阀芯、复位弹簧和主油路，所述插装件3的上腔连接控制盖板2，所述控制盖板2上设有控制油路，所述控制油路通过复位弹簧连接阀芯，所述主油路的两个油口为A和B，油口A和油口B通过所述阀芯的轴向移动连通或关闭，所述控制油路的控制油口X连接反比例电磁减压阀1的出油口，所述反比例电磁减压阀1的先导进油口P连接先导油，回油口T连接油箱，控制端连接输入电流a。该插装阀是个具有相等面积的滑阀，即油口B处没有有效面积，插装件3的阀芯的上腔面积与油口A处阀芯面积基本一致。

对所述插装阀的工作原理进行具体说明，但不涉及本实用新型的保护范围：

先导油经过反比例电磁减压阀1输出的压力，即插装件3的先导输入压力为M，再进入至插装件3的上腔，压力M和复位弹簧力之和决定了阀芯的开闭，主油路走向为A到B，主油路的压力为N，则：

①M压力+复位弹簧力＞N压力，阀芯关闭；

②M压力+复位弹簧力＜N压力，阀芯开启；

③M压力+复位弹簧力＝N压力，阀芯浮动；

复位弹簧力和主油路的压力N均为定值，因此M压力大小决定了阀芯的开闭，阀芯开口度与M压力如图3所示，呈线性反比例关系。若先导元件为普通电磁滑阀，则先导元件的输出的M压力只有0％和100％两种状态，因此阀芯在两个极端位置会迅速转换，导致换向冲击大。

如图4所示，反比例电磁减压阀1的输入电流a和输出压力M成线性反比例关系，再结合图3可知：

输入电流a是一个连续增大信号时，输出压力M为一个连续减小数值，同时压力M为插装件3的先导输入压力，因此阀芯开口度逐渐增大，实现阀芯缓慢开启的过程，最大限度减小了阀芯开启时的换向冲击；

输入电流a是一个连续减小信号时，输出压力M为一个连续增大数值，同时压力M为插装件3的先导输入压力，因此阀芯开口度逐渐减小，实现阀芯缓慢闭合的过程，最大限度减小了阀芯闭合时的换向冲击。

结合以上可得出，如图5所示，反比例电磁减压阀输入电流与阀芯开口度的关系，输入电流线性增大时，阀芯开口度线性增大；输入电流线性减小时，阀芯开口度线性减小。因此只需要输入一个线性增大或减小的电流信号，就能使阀芯线性开启或关闭，最大程度减低换向冲击。

此外，在紧急情况(断电或者元件损坏等)导致无电信号输出时，插装件3的阀芯常闭，可锁住油缸保证设备使用安全，因此反比例电磁减压阀控二通插装阀更加符合使用工况。

实施例二将实施例一中的反比例电磁减压阀1替换为正比例电磁减压阀，反之依据以上推导，结合图3和图6可得出正比例电磁减压阀输入电流与阀芯开口度的关系，如图7，此时输入电流线性增大时，阀芯开口度线性减小；输入电流线性减小时，阀芯开口度线性增大；因此只需要输入一个线性减小或增大的电流信号，也能使阀芯线性开启或关闭，最大程度减低换向冲击。

但是在紧急情况(断电或者元件损坏等)导致无电信号输出时插装件3的阀芯常开，无法锁住油缸保证设备使用安全，因此正比例电磁减压阀控二通插装阀不太符合使用工况。

实施例三在实施例一的基础上，在油口B的油路上安装压力补偿器4，所述压力补偿器的控制油口连接油口A，如图8所示为阀后补偿(油液流向为A到B)；

实施例四在实施例一的基础上，在油口A的油路上安装压力补偿器4，所述压力补偿器的控制油口连接油口B，如图9所示为阀前补偿(油液流向为A到B)。

实施例三和实施例四的压力补偿器4为可调电压阀，还可对流量进行控制，实现油缸运行速度可控。压力补偿器4的具体原理为通过调节给定弹簧的预紧力来调节比较机构的平衡状态。当输出压力、给定弹簧的力(或力矩、位移)与输入压力(或力矩、位移)平衡时，阀的开度保持不变，输出压力就维持不变。若输出压力发生变化，平衡状态被破坏，阀的开度就发生变化，平衡状态被破坏，阀的开度就发生变化，最终进油量发生变化，从而使输出压力维持在给定弹簧设置的压力上。阀前和阀后补偿原理基本一致，只是系统在欠流量时，阀前补偿将优先满足负载小流量的动作；阀后补偿将流量平均分配至各个动作，与负载大小无关。

以图8的阀后补偿为例，对加装了压力补偿器4的插装阀的工作原理进行具体说明，但不涉及本实用新型的保护范围：

此插装阀是个具有相等面积(油口B处没有有效面积，插装件上腔阀芯面积与油口A处阀芯面积基本一致)的滑阀，油液流向为A到B，A的压力设为Pa，B的压力为Pb，弹簧力k为Pk，根据压力补偿器工作原理，可得出：

Pa＝Pb+Pk

Pk＝Pa-Pb＝ΔP

ΔP为油液通过插装件阀芯开口(节流口)的压差，所以ΔP与弹簧力Pk大小一致，为定值。在阀特性中，流量、压差和阀芯开口度三者相关联，由于有三个变量，且压差不可控，因此控制阀芯开口度并不能准确控制输出流量。加入压力补偿器4后，压差成为定值，输出流量不受负载变化的影响，因此阀芯开口度和流量成线性正比关系，如图10所示，阀芯在越过死区后开口度越大，输出流量越大。

结合图5和图10可得出输入电流和输出流量的关系，如图11所示，反比例电磁减压阀1的输入电流信号和插装件3的输出流量成正比关系，可输入线性变化的电流信号使阀输出线性变化的流量，也可以输入一个固定电流值使阀输出固定的流量。

使用压力补偿器4后，不仅可以消除阀芯的换向冲击，还可以使动作速度可控，可轻松实现油缸平稳加速和减速缓冲，极大限度地提升了用户体验和设备的使用寿命。

综上可知，通过上述的一种盖板式二通插装阀，具有以下优点：

(1)本实用新型通过线性变化的电流控制的比例电磁减压阀进行持续地液压控制，输入电流与先导输入压力成比例关系，使得先导输入压力逐渐变化，实现阀芯的缓慢闭合或开启，最大限度减小了阀芯闭合或开启时的换向冲击，优化使用体验，增加设备使用寿命；

(2)本实用新型采用反比例电磁减压阀，使得输入电流与阀芯开口度成正比例线性关系，最大限度减小了阀芯闭合或开启时的换向冲击，实现阀芯开口度可控的同时，在紧急情况比如断电或者元件损坏等导致无电信号输出时，阀芯常闭，可锁住油缸保证设备使用的安全性，更加符合使用工况；

(3)本实用新型还加装了压力补偿器进行阀前补偿或阀后补偿，使得能对流量进行控制，实现油缸运行速度可控，进一步实现油缸平稳加速和减速缓冲，极大限度地提升了用户体验和设备的使用寿命。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (8)

1.一种盖板式二通插装阀，其特征在于，包括比例电磁减压阀、控制盖板和插装件，所述插装件包括阀芯、复位弹簧和主油路，所述插装件的上腔连接控制盖板，所述控制盖板上设有控制油路，所述控制油路通过复位弹簧连接阀芯，所述主油路的两个油口为A和B，油口A和油口B通过所述阀芯的轴向移动连通或关闭，所述控制油路的控制油口X连接所述比例电磁减压阀的出油口，所述比例电磁减压阀的先导进油口连接先导油，回油口连接油箱，控制端还连接输入电流。

2.根据权利要求1所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述油口B处没有有效面积，所述阀芯的上腔面积与油口A处阀芯面积一致。

3.根据权利要求2所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述输入电流为线性变化的电流。

4.根据权利要求3所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述比例电磁减压阀为反比例电磁减压阀。

5.根据权利要求3所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述比例电磁减压阀为正比例电磁减压阀。

6.根据权利要求4所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述油口B的油路上安装压力补偿器，所述压力补偿器的控制油口连接油口A。

7.根据权利要求4所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述油口A的油路上安装压力补偿器，所述压力补偿器的控制油口连接油口B。

8.根据权利要求6或7所述的盖板式二通插装阀，其特征在于，所述压力补偿器为可调减压阀。