CN2357170Y - 一种电液比例压力流量复合控制阀 - Google Patents
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Abstract
一种电液比例压力流量复合控制阀,是采用比例定差溢流阀与带有比例节流阀阀心位移－力反馈和级间动压反馈原理的比例节流阀安装在一个主阀体内,可对系统压力进行比例调节,又可对输出流量进行比例控制,改善了电液比例压力流量复合控制阀对负载变化所引起的比例节流阀阀心位移偏离调定值的缺陷,提高了电液比例压力流量复合控制阀的稳态压力－流量控制特性。此外,它还具有结构紧凑,工作可靠,性能价格比高等特点。
Description
本实用新型涉及流体传动及控制元器件，是一种用于液压系统的电液比例压力和流量复合控制阀，俗称PQ阀或PQ块。
在背景技术领域中，电液比例压力流量复合控制阀广泛应用于诸如塑料加工机床等主机系统中，它既可对液压系统的压力进行比例调节，又可对输出流量进行比例控制，最大限度地简化了结构。传统的PQ阀采用比例定差溢流阀保持比例节流阀阀口的压差基本恒定，使通过比例节流阀的流量仅与比例节流阀的输入电信号成比例，而与负载的变化无关。然而比例节流阀设定的阀口开度却是开环控制的，在负载变化时，虽然输入比例节流阀的电信号不变，但是它的控制阀口开度会随负载的变化、阀心与阀套之间的摩擦力的变化以及阀口液动力的变化而产生偏移，这样，PQ阀的压力一流量控制特性以及输入控制特性就不够理想。而且该阀的液压系统容易产生震动。还有一种技术方案：其中比例节流阀是带位移传感器检测的位置电反馈型(专利号：ZL94217904.8)，这种方案虽然控制性能比较好，但是价格较贵，位移传感器输出电信号容易产生零点温漂，对油的温度比较敏感。
本实用新型的目的是：设计出一种采用比例定差溢流阀(以下简称比例溢流阀)来保持采用阀心位移—力反馈和级间动压反馈原理的比例节流阀阀口的压差基本恒定，使通过比例节流阀的流量仅与比例节流阀的输入电信号成比例，而与负载的变化无关的比例压力流量复合控制阀。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：它包括主阀体，比例溢流阀，安全阀，比例节流阀，液压阻尼器。
比例溢流阀由比例溢流阀先导阀和比例溢流阀主阀组成。比例溢流阀先导阀：包括在先导阀盖的孔内，从右而左依次装有先导阀座，比例溢流阀先导阀阀心，比例电磁铁，比例溢流阀先导阀安装在主阀体上，其先导阀口经液压阻尼器R6后，分别与备用的外部先导压力控制油X油口连通和经液压阻尼器R4与油口A连通和经液压阻尼器R5与比例溢流阀主阀心上端容腔V5连通，比例溢流阀先导阀阀心的回油容腔V7经液压阻尼器R7后，分别与安全阀的回油容腔VY连通和油口Y连通。比例溢流阀主阀：包括在比例溢流阀主阀套的孔内，从下而上依次装有比例溢流阀主阀心，在比例溢流阀主阀心上端面与比例溢流阀先导阀盖的下端面间装有主弹簧，比例溢流阀主阀套装在主阀体的孔内，其阀口的进油口与油口P连通，阀口的回油口容腔VT与油口T连通，容腔V5经液压阻尼器R5、R4与油口A口连通。
安全阀，包括在主阀体的孔内，从下而上依次装有安全阀阀座，安全阀阀心，在阀心与调节螺杆间装有安全阀弹簧，其阀口进油口分别经液压阻尼器R4与油口A连通和备用外部先导压力控制油X油口连通，经液压阻尼器R6和比例溢流阀先导阀连通，经液压阻尼器R5与容腔V5连通，其回油容腔VY分别与油口Y连通和经液压阻尼器R7与比例溢流阀先导阀的容腔V7连通。
比例节流阀由比例节流阀先导阀和比例节流阀主阀组成。比例节流阀先导阀：包括在比例节流阀先导阀盖的孔内，从上而下依次装有，比例节流阀的比例电磁铁，比例节流阀先导阀心，比例节流阀先导阀心外套有比例节流阀先导阀套，反馈弹簧装在比例节流阀先导阀心下端与比例节流阀主阀心之间，比例节流阀先导阀装在主阀体上，比例节流阀先导阀心上端容腔V1经液压阻尼器R1与油口P连通，容腔V3经液压阻尼器R3与油口A连通。比例节流阀主阀：包括在比例节流阀主阀套的孔内，从下而上依次装有比例节流阀主阀心，在比例节流阀主阀心上端面与比例节流阀先导阀盖下端面间装有比例节流阀主弹簧，在比例节流阀主阀心端面与比例节流阀先导阀心下端面间装有反馈弹簧，比例节流阀主阀套装在主阀体孔内，其主阀口进油口与油口P连通，其主阀口的出油口容腔VA分别接负载油口A和经液压阻尼器R3与比例节流阀先导阀的回油容腔V3连通，比例节流阀主阀心上端面容腔V2经液压阻尼器R2、R1与油口P连通。
实用新型简要的工作原理是：当主机系统的执行机构需要调速时，首先调节安全阀的调节螺杆，将安全阀的压力调节到系统最大工作负载压力的1.1倍，即1.1pAm。给比例溢流阀的比例电磁铁输入一额定电流信号IIN，这意味着系统负载压力pA可以在零到比例溢流阀设定的额定压力值pAN之间变化。通过改变比例节流阀的比例电磁铁的输入电流信号I3i，可以实现对系统执行机构的速度或位置进行控制。当主机系统的执行机构需要调节压力时，给比例节流阀的比例电磁铁输入一恒定的电流信号，此时，通过改变比例溢流阀的比例电磁铁的输入电流信号，可以实现对系统执行机构的压力进行调节。其系统液压泵出口压力仅比负载压力高出一个很小的压差(大约1.0MPa)，因此具有良好的节能功效，这个系统被称为负载协调系统。
本实用新型与背景技术中的传统的比例压力流量复合控制阀相比，具有的有益的效果是：
1.比例节流阀和比例溢流阀均为二通插装阀型式，它们通流量大，压力损失小，锥阀密封性好，内泄漏量少；
2.比例节流阀具有阀内位移—力反馈的闭环控制原理，大为提高阀的稳态控制性能；
3.比例节流阀还具有阀内主级与先导阀的级间动压反馈控制，有效地改善了阀的动态性能和它的稳定性；
4.比例节流阀的结构简单，工艺性好，加工方便，性能良好，可靠性好，成本低；
5.本实用新型的比例溢流阀部分结构简单，稳定性好，其液压系统不会震动；
6.本实用新型还可以与计算机相连，便于实现机、电、液一体化控制。
此外，本实用新型整体还具有结构紧凑，外型美观，布局合理，工作可靠，性能价格比高等特点。
下面结合附图，对本实用新型作进一步描述。
图1、本实用新型的结构剖面展开示意图
图2、本实用新型的比例节流阀三角形阀口示意图
图3、本实用新型的比例节流阀三角形和矩形组合阀口示意图
图4、本实用新型的比例节流阀不同尺寸的矩形和矩形组合阀口示意图
图5、本实用新型的比例节流阀矩形阀口示意图
如图1所示，本实用新型它包括主阀体4.0，由比例溢流阀先导阀1.01和比例溢流阀主阀1.02组成的比例溢流阀1.0，安全阀2.0，由比例节流阀先导阀3.01和比例节流阀主阀3.02组成的比例节流阀3.0和液压阻尼器R1～R7等5个部件组成。比例溢流阀先导阀1.01：包括在先导阀盖1.5的孔内，从右而左依次装有先导阀座1.7，比例溢流阀先导阀阀心1.6，比例电磁铁1.4，比例溢流阀先导阀1.01安装在主阀体4.0上。比例溢流阀主阀1.02：包括在比例溢流阀主阀套1.2的孔内，从下而上依次装有比例溢流阀主阀心1.1，在比例溢流阀主阀心1.1上端面与比例溢流阀先导阀盖1.5的下端面间装有主弹簧1.3，比例溢流阀主阀套1.2装在主阀体4.0的孔内。安全阀2.0：包括在主阀体4.0的孔内，从下而上依次装有安全阀阀座2.4，安全阀阀心2.2，在阀心2.2与调节螺杆2.3间装有安全阀弹簧2.1。比例节流阀先导阀3.01：包括在比例节流阀先导阀盖3.4的孔内，从上而下依次装有，比例节流阀的比例电磁铁3.1，比例节流阀先导阀心3.2，比例节流阀先导阀心3.2外套有比例节流阀先导阀套3.3，反馈弹簧3.5装在比例节流阀先导阀心3.2下端与比例节流阀主阀心3.8之间，比例节流阀先导阀3.01装在主阀体4.0上。比例节流阀主阀3.02：包括在比例节流阀主阀套3.7的孔内，从下而上依次装有比例节流阀主阀心3.8，在比例节流阀主阀心3.8上端面与比例节流阀先导阀盖3.4下端面间装有比例节流阀主弹簧3.6，在比例节流阀主阀心3.8上端面与比例节流阀先导阀心3.2下端面间装有反馈弹簧3.5，比例节流阀主阀套3.7装在主阀体4.0孔内。
如图2、图3、图4、图5所示，比例节流阀主阀心3.8的控制窗口的形状可以分别是三角形a，是三角形和矩形的组合b，是不同尺寸的两个矩形的组合c，是矩形d。
如图1所示，首先调节安全阀的调节螺杆2.2，使安全阀的压力调节到负载系统的最高工作压力pAm的1.1倍。如果系统负载压力超过安全阀的弹簧2.1调定压力值pAe，安全阀阀心2.2打开，先导流量从A油口经液压阻尼器R4和安全阀2.0的阀口流过，经过容腔Vy流到Y油口回油箱，负载系统压力降低。当系统压力pA等于安全阀调定压力pAe时，安全阀阀心2.2的阀口又关闭，这样，使系统负载压力pA永远不超过安全阀所调定的压力值pAe，因此，保证了系统负载的安全。
如果比例溢流阀的比例电磁铁1.4的输入电流信号为零，当系统有流量时，比例溢流阀先导阀心1.6阀口开得最大，比例溢流阀主阀心1.1上腔压力p5很低，所以，比例溢流阀主阀心1.1的阀口也开得最大，系统主流量卸荷，系统压力最低。当主机系统的执行机构需要调速时，给比例溢流阀的比例电磁铁1.4输入一额定电流信号I1N，比例电磁铁1.4的额定电磁力FN与作用在比例溢流阀的先导阀心1.6阀口上最大的液压力FyN相平衡，这时比例溢流阀的先导阀1.01就有一个相对应的额定压力值p1N，如果作用在先导阀心1.6阀口的液压力小于比例电磁铁的额定电磁力FN，该先导阀阀心1.6在额定电磁力FN的作用下阀口关闭，此时的系统负载压力pA小于额定压力。这意味着系统负载压力pA可以在零到比例溢流阀1.0设定的额定压力值pAN之间变化。
在比例节流阀的比例电磁铁3.1没有输入电信号时，比例节流阀先导阀心3.2在反馈弹簧3.5的弹簧力作用下处于图1所示位置，即阀口处于正遮盖状态，即先导阀心3.2的阀口关闭，没有先导流量从液压阻尼器R1和先导阀阀口通过，此时，比例节流阀主阀心3.8上下两腔的压力相等，即pp＝p2，在比例节流阀主弹簧3.6和反馈弹簧3.5的作用下，以及比例节流阀主阀心3.8的上下面积差，使得比例节流阀主阀心3.8关闭。如果给比例节流阀的比例电磁铁3.1输入一个足够大的电流信号I3i时，在稳态情况下，由于容腔V2与V1之间的液压阻尼器R2没有流量通过，使比例节流阀先导阀阀心3.2的上下两端的液压力相等，比例节流阀先导阀阀心3.2在电磁力和反馈弹簧力作用下向下移动，原来正遮盖的先导阀心3.2阀口现在打开了，就有先导流量经液压阻尼器R1、先导阀心3.2阀口和液压阻尼器R3流向A油口。这样，比例节流阀主阀心3.8上腔的压力p2降低，比例节流阀主阀心3.8在其上下端的液压力差作用下向上移动，比例节流阀主阀3.8就有一个与比例电磁铁3.1输入信号I3i相对应的主阀心3.8的位移Zi，也就是有一个主阀心3.8阀口的开度Zi0，如果主阀口前后存在一定的压力降的话，此时，就有主流量通过比例节流阀主阀心3.8阀口流到A油口。如果改变比例节流阀的比例电磁铁3.1的输入电流信号，就可以改变比例节流阀3.0的输出流量，也就是说，可以实现对系统执行机构的速度进行调节。如果在A口负载压力pA突然发生变化时，使比例节流阀主阀心3.8向上的位移增加到Zi1，偏离了原来的调定位移点Zi，此时，反馈弹簧3.5的弹簧力也相应增加了，这使得比例节流阀的先导阀心3.2阀口关小，于是先导流量减少，使比例节流阀主阀心3.8上腔压力增加，使主阀位移Zi1减少，又恢复到原来的主阀心的调定值Zi，即与输入电信号I3i成比例的主阀心位移量Zi。这就是位移—力反馈闭环控制原理。在先导阀心3.2运动时，通过先导阀心3.2上下容腔之间的动态液压阻尼器R2，使其上下两端产生动态压力差，增加了它在运动方向上的阻尼，有效地改善与抑制了先导阀心3.2的动态特性，这就是级间动压反馈原理。
当主机系统的执行机构需要调节压力时，给比例节流阀的比例电磁铁3.1输入一恒定的电流信号I3c，使比例节流阀主阀心3.8有一恒定的阀口开度Zc0，此时，通过改变比例溢流阀的比例电磁铁1.4的输入电流信号I1i，比例电磁铁1.4就输出一个与输入电信号I1i相对应的电磁力Fmi，与作用在比例溢流阀先导阀阀心1.6上相对应的液压力Fyi相平衡，此时的系统负载压力pA小于额定压力pAN。这意味着系统负载压力pA可以在零到比例溢流阀1.0设定的额定压力值pAN之间变化。
其液压泵pp出口压力仅比负载压力pA高出一个很小的压差(大约1.0MPa)，因此，这个系统被称为负载协调系统。
Claims (5)
1.一种电液比例压力流量复合控制阀，它包括主阀体，比例溢流阀，安全阀，比例节流阀，液压阻尼器，其特征在于：
1)比例溢流阀[1.0]：它由比例溢流阀先导阀[1.01]和比例溢流阀主阀[1.02]组成；比例溢流阀先导阀[1.01]：包括在先导阀盖[1.5]的孔内，从右而左依次装有先导阀座[1.7]，比例溢流阀先导阀阀心[1.6]，比例电磁铁[1.4]，比例溢流阀先导阀[1.01]安装在主阀体[4.0]上，其先导阀口经液压阻尼器R6后，分别与备用外部先导压力控制油X油口连通和经液压阻尼器R4与油口A连通和经液压阻尼器R5与比例溢流阀主阀心上端容腔V5连通，比例溢流阀先导阀阀心[1.6]的回油容腔V7经液压阻尼器R7后，分别与安全阀[2.0]的回油容腔VY连通和油口Y连通；比例溢流阀主阀[1.02]：包括在比例溢流阀主阀套[1.2]的孔内，从下而上依次装有比例溢流阀主阀心[1.1]，在比例溢流阀主阀心[1.1]上端面与比例溢流阀先导阀盖[1.5]的下端面间装有主弹簧[1.3]，比例溢流阀主阀套[1.2]装在主阀体[4.0]的孔内，其阀口的进油口与油口P连通，阀口的回油口容腔VT与油口T连通，容腔V5经液压阻尼器R5、R4与油口A连通；
2)安全阀[2.0]：包括在主阀体[4.0]的孔内，从下而上依次装有安全阀阀座[2.4]，安全阀阀心[2.2]，在阀心[2.2]与调节螺杆[2.3]间装有安全阀弹簧[2.1]，其阀口进油口分别经液压阻尼器R4与油口A连通和备用外部先导压力控制油X油口连通，经液压阻尼器R6和比例溢流阀先导阀[1.01]连通，经液压阻尼器R5与容腔V5连通，其回油口容腔VY分别与油口Y连通和经液压阻尼器R7与比例溢流阀先导阀[1.01]的容腔V7连通；
3)比例节流阀[3.0]：它由比例节流阀先导阀[3.01]和比例节流阀主阀[3.02]组成；比例节流阀先导阀[3.01]：包括在比例节流阀先导阀盖[3.4]的孔内，从上而下依次装有比例节流阀的比例电磁铁[3.1]，比例节流阀先导阀心[3.2]，比例节流阀先导阀心[3.2]外套有比例节流阀先导阀套[3.3]，反馈弹簧[3.5]装在比例节流阀先导阀心[3.2]下端与比例节流阀主阀心[3.8]之间，比例节流阀先导阀[3.01]装在主阀体[4.0]上，比例节流阀先导阀心[3.2]上端容腔V1经液压阻尼器R1与油口P连通，容腔V3经液压阻尼器R3与油口A连通；比例节流阀主阀[3.02]：包括在比例节流阀主阀套[3.7]的孔内，从下而上依次装有比例节流阀主阀心[3.8]，在比例节流阀主阀心[3.8]上端面与比例节流阀先导阀盖[3.4]下端面间装有比例节流阀主弹簧[3.6]，在比例节流阀主阀心[3.8]上端面与比例节流阀先导阀心[3.2]下端面间装有反馈弹簧[3.5]，比例节流阀主阀套[3.7]装在主阀体[4.0]孔内，其主阀口的进油口与油口P连通，其主阀口的出油口容腔VA分别接油口A和经液压阻尼器R3与比例节流阀先导阀[3.01]的回油容腔V3连通，比例节流阀主阀心[3.8]上端面容腔V2经液压阻尼器R2、R1与油口P连通。
2.根据权利要求1所述的一种电液比例压力流量复合控制阀，其特征在于：比例节流阀主阀心[3.8]的控制窗口的形状可以是三角形[a]。
3.根据权利要求1所述的一种电液比例压力流量复合控制阀，其特征在于：比例节流阀主阀心[3.8]的控制窗口的形状可以是三角形和矩形的组合[b]。
4.根据权利要求1所述的一种电液比例压力流量复合控制阀，其特征在于：比例节流阀主阀心[3.8]的控制窗口的形状可以是不同尺寸的两个矩形的组合[c]。
5.根据权利要求1所述的一种电液比例压力流量复合控制阀，其特征在于：比例节流阀主阀心[3.8]的控制窗口的形状可以是矩形[d]。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |