CN104776075B - 液压阀和包括该液压阀的装载机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压阀（1），包括壳体（3）、安装在壳体（3）的柱形腔室中并且能够沿纵向方向移动的外阀芯（20）、和同轴地安装在外阀芯（20）的内孔中并且能够沿纵向方向移动的内阀芯（10），其特征在于，所述外阀芯（20）和内阀芯（10）构造成通过先导压力控制所述外阀芯（20）和内阀芯（10）沿纵向方向的移动。本发明还涉及一种包括该液压阀的装载机。

Description

液压阀和包括该液压阀的装载机

技术领域

本发明涉及一种液压阀，更具体地涉及一种具有双阀芯的液压阀。本发明还涉及一种包括这种液压阀的装载机。

背景技术

装载机是一种广泛用于公路和铁路建设、建筑行业以及煤炭、矿山开采等的土石方施工机械，典型的装载机一般地包括行走装置和工作装置，装载机的物料铲掘和装卸作业是通过工作装置完成的。装载机的工作装置主要包括动臂和铲斗，装载机的液压***分别向与动臂和铲斗相关联的液压缸供给液压流体，由此实现不同的动作，包括铲挖、动臂举升或下降、铲斗倾翻卸料等。

具体而言，装载机的液压***包括用于控制动臂举升或下降的提升液压缸和用于控制铲斗的铲斗液压缸。来自工作泵的液压流体可以通过第一换向阀被引导到提升液压缸的有杆腔或无杆腔中的一者，来自提升液压缸的有杆腔或无杆腔中的另一者的液压流体可返回油箱。另外，来自工作泵的液压流体可与第一换向阀独立地通过第二换向阀被引导到铲斗液压缸的有杆腔或无杆腔中的一者，来自铲斗液压缸的有杆腔或无杆腔中的另一者的液压流体可返回油箱。第一换向阀能够改变流向提升液压缸或从提升液压缸流出的液压流体的方向，从而控制提升液压缸活塞杆的伸长或缩短，由此控制动臂的举升或下降。第二换向阀能够改变流向铲斗液压缸或从铲斗液压缸流出的液压流体的方向，从而控制铲斗液压缸活塞杆的伸长或缩短，由此控制铲斗的动作，包括铲挖、卸料等。装载机的这种液压***由于包括两个独立的换向阀，因此通常体积和重量较大，制造成本因此也较高。

本发明旨在对现有技术的装载机的液压***进行改进，进一步降低装载机的制造成本。

发明内容

根据本发明的一方面，提供了一种液压阀，其包括壳体、安装在壳体的柱形腔室中并且能够沿纵向方向移动的外阀芯、和同轴地安装在外阀芯的内孔中并且能够沿纵向方向移动的内阀芯，其特征在于，所述外阀芯和内阀芯构造成通过先导压力控制所述外阀芯和内阀芯沿纵向方向的移动。

根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述液压阀的装载机。

附图说明

图1是示出本发明的液压阀的总体示意图；

图2是沿包含液压阀的内阀芯和外阀芯的公共轴线的水平平面截取的截面图，其中内阀芯和外阀芯均处于中位；

图3A是沿与图2相同的水平平面截取的截面图，其中外阀芯处于中位，内阀芯处于右位；

图3B是沿包含内阀芯和外阀芯的公共轴线的竖直平面截取的截面图，其中外阀芯处于中位，内阀芯处于右位；

图4A是沿与图2相同的水平平面截取的截面图，其中外阀芯处于中位，内阀芯处于左位；

图4B是沿与图3B相同的竖直平面截取的截面图，其中外阀芯处于中位，内阀芯处于左位；

图5是沿与图3B相同的竖直平面截取的截面图，其中外阀芯和内阀芯均处于左位；

图6是沿与图3B相同的竖直平面截取的截面图，其中外阀芯和内阀芯均处于右位；和

图7是本发明的液压阀的示意性原理图。

具体实施方式

在本说明书中，关于“水平”、“竖直”的描述是相对于液压阀以其阀芯处于水平位置的状态被放置在一水平面上而言的，关于“左”、“右”的描述是相对于各个附图中所示的方向而言的，相关的描述仅仅是为了清楚说明本发明的目的，而不应理解为对本发明的液压阀的任何不适当的限定。

图1示出根据本发明的液压阀1的示意图。液压阀1总体上包括壳体3、可用于接收来自作业泵（未示出）的液压流体的第一端口P、可用于与液压流体罐流体连通的第二端口T、可用于分别连接到第一液压缸的有杆腔和无杆腔的第三端口A1和第四端口B1、以及可用于分别连接到第二液压缸的有杆腔和无杆腔的第五端口A2和第六端口B2。在一个实施例中，第一液压缸可以是装载机的用于控制动臂举升或下降的提升液压缸，第二液压缸可以是装载机的用于控制铲斗的铲斗液压缸。应当理解，这里提到的第一和第二液压缸可以是能够实现任何其他控制功能的液压缸。

图2是图1的液压阀1的水平截面图。如图2所示，液压阀1包括安装在壳体3的柱形腔室中并且能够沿纵向方向移动的外阀芯20、和同轴地安装在外阀芯20的内孔中并且能够沿纵向方向移动的内阀芯10。外阀芯20的右端通过一复位弹簧（未示出）与壳体3的肩部32连接，其左端通过一复位弹簧（未示出）与保持件34连接，保持件34例如通过螺栓固定在壳体3的相应端部。外阀芯20通过复位弹簧被朝向其中位位置偏压。在壳体3的右端设置有端盖部件5，在壳体3的左侧设置有另一端盖部件（未示出），以便封闭液压阀1，由此在柱形腔室的右端形成第一先导压力腔30，在柱形腔室的左端形成第二先导压力腔40。内阀芯10的左端具有一直径减小的区段7，在该区段7上设置有通过未示出的弹簧元件连接在一起并被预加载的两个保持部件71和72，第一保持部件71抵靠在所述另一端盖部件上，第二保持部件72抵靠在内阀芯10的肩部15上。内阀芯10通过弹簧元件被朝向其中位位置偏压。

在如图2所示的水平截面中，外阀芯20沿纵向方向包括相对于外阀芯的轴线对称设置的成对的第一开口21和成对的第二开口22，内阀芯10沿纵向方向具有3个直径减小的区段，由此沿着内阀芯10形成3个环形槽，具体为第一环形槽11、第二环形槽12和第三环形槽13。

在与图2所示的水平截面垂直的竖直截面中，例如参见图3B，外阀芯20沿纵向方向包括相对于外阀芯的轴线对称设置的成对的第三开口23、成对的第四开口24、和成对的第五开口25。沿纵向方向观察，第一开口21位于第三开口23和第四开口24之间，第二开口22位于第四开口24和第五开口25之间。

另外，例如如图3B所示，对称设置的成对的第三开口23、第四开口24和第五开口25分别形成在外阀芯20的外表面上的相应地成对对称设置的第三凹陷部231、第四凹陷部241和第五凹陷部251中，所述凹陷部的功能将在下面参照图5和图6进行说明。

外阀芯20上的各个开口被构造成使得当外阀芯20处于如图2所示的中位位置时，第一开口21与液压阀1的第四端口B1流体连通，第二开口22与第三端口A1流体连通，第三开口23与第二端口T流体连通，第四开口24与第一端口P流体连通，而从壳体3内部通向第五端口A2和第六端口B2的通路被外阀芯20的壁阻断。

在图2所示的工作状态，内阀芯10和外阀芯20两者都处于它们各自的中位位置。此时，第一端口P不与第三端口A1、第四端口B1、第五端口A2和第六端口B2中的任一个流体连通。

图3A和图3B示出先导压力被供应到第二先导压力腔40中时对应的液压阀1的工作状态。其中，图3A是沿包含内阀芯10和外阀芯20的公共轴线的水平平面截取的截面图，图3B是沿包含内阀芯10和外阀芯20的公共轴线的竖直平面截取的截面图。

如图3A和3B所示，当先导压力被供应到第二先导压力腔40中时，该先导压力作用在内阀芯10的左端面50上，推动内阀芯10向右移动到其右位。外阀芯20保持在中位。此时，内阀芯10的第一环形槽11将外阀芯20的第一开口21与第三开口23流体连接，内阀芯10的第二环形槽12将外阀芯20的第二开口22与第四开口24流体连接。因此，液压阀1的第一端口P依次经由外阀芯20的第四开口24、内阀芯10的第二环形槽12、外阀芯20的第二开口22与第三端口A1流体连通，而第四端口B1依次经由外阀芯20的第一开口21、内阀芯10的第一环形槽11、外阀芯20的第三开口23与第二端口T流体连通。

图4A和图4B示出先导压力被供应到第一先导压力腔30中时对应的液压阀1的工作状态。其中，图4A是沿与图3A相同的水平平面截取的截面图，图4B是沿与图3B相同的竖直平面截取的截面图。

如图4A和4B所示，当先导压力被供应到第一先导压力腔30中时，该先导压力作用在内阀芯10的右端面52上，推动内阀芯10向左移动到其左位。外阀芯20保持在中位。此时，内阀芯10的第二环形槽12将外阀芯20的第一开口21与第四开口24流体连接，内阀芯10的第三环形槽13将外阀芯20的第二开口22与第五开口25流体连接。因此，液压阀1的第一端口P依次经由外阀芯20的第四开口24、内阀芯10的第二环形槽12、外阀芯20的第一开口21与第四端口B1流体连通，而第三端口A1依次经由外阀芯20的第二开口22、内阀芯10的第三环形槽13、外阀芯20的第五开口25与第二端口T流体连通。

图5示出与图3B相同的竖直截面图。在图5所示的工作状态中，一方面，先导压力被供应到第一先导压力腔30中，该先导压力作用在内阀芯10的右端面52上，推动内阀芯10向左移动到其左位。另一方面，先导压力还被供应到由止挡件54、壳体3、内阀芯10和外阀芯20的右端面27共同限定的腔60中，从而将外阀芯20向左移动到其左位。通过使外阀芯20移动到左位，外阀芯20的壁将从壳体3内部通向第三端口A1和第四端口B1的通路阻断。在内阀芯10处于左位且外阀芯20处于左位的情况下，第一端口P依次经由与第一端口P位于同一侧的第四凹陷部241、第四开口24、第二环形槽12、位于另一侧的第四开口24、第四凹陷部241与第六端口B2流体连通，第五端口A2依次经由与第五端口A2位于同一侧的第五凹陷部251、第五开口25、第三环形槽13、位于另一侧的第五开口25、第五凹陷部251与第二端口T流体连通。

图6示出与图3B相同的竖直截面图。在图6所示的工作状态中，一方面，先导压力被供应到第二先导压力腔40中，该先导压力作用在内阀芯10的左端面50上，推动内阀芯10向右移动到其右位。另一方面，先导压力还被供应到由止挡件56、壳体3、内阀芯10和外阀芯20的左端面28共同限定的腔70中，从而将外阀芯20向右移动到其右位。通过使外阀芯20移动到右位，外阀芯20的壁将从壳体3内部通向第三端口A1和第四端口B1的通路阻断。在内阀芯10处于右位且外阀芯20处于右位的情况下，第一端口P依次经由与第一端口P位于同一侧的第四凹陷部241、第四开口24、第二环形槽12、位于另一侧的第四开口24、第四凹陷部241与第五端口A2流体连通，第六端口B2依次经由与第六端口B2位于同一侧的第三凹陷部231、第三开口23、第一环形槽11、位于另一侧的第三开口23、第三凹陷部231与第二端口T流体连通。

优选地，第三凹陷部231、第四凹陷部241和第五凹陷部251设计成弧形，由此当外阀芯20在先导压力的作用下移动时液压流体的流量变化是平滑地改变，而不是突然地增大或减小，从而使液压阀的操作平稳地进行。

工业适用性

根据本发明的液压阀通过同轴设置的内阀芯和外阀芯之间的配合，能够利用单个液压阀完成对两个液压缸的控制，因而减小了液压***的体积和重量，大幅降低了包含该液压***的机器的制造成本。下面以装载机为例说明本发明的液压阀的操作。应当理解的是，本发明的液压阀适用于任何需要对两个或更多个液压缸进行控制的机器。

图7示意性地示出本发明的液压阀1的工作原理。在本实施例中，第三端口A1和第四端口B1分别与装载机的提升液压缸的有杆腔和无杆腔流体连接，第五端口A2和第六端口B2分别与装载机的铲斗液压缸的有杆腔和无杆腔流体连接。第一端口P与用于向提升液压缸或铲斗液压缸供应液压流体的泵流体连接。第二端口T与液压流体罐如油箱流体连接。液压阀1用于选择性地将由所述泵泵送的液压流体引导到提升液压缸的无杆腔或有杆腔，以使提升液压缸的活塞杆伸长或缩短，从而控制装载机的动臂的举升或下降，或者选择性地将由所述泵泵送的液压流体引导到铲斗液压缸的无杆腔或有杆腔，以使铲斗液压缸的活塞杆伸长或缩短，从而控制装载机的铲斗的动作，包括铲挖、卸料等。

液压阀1可以在如下几种工作状态下操作：

在第一工作状态（参见图2）：液压阀1的外阀芯20和内阀芯10均处于它们的中位位置，此时，没有液压流体被供应到铲斗液压缸和提升液压缸，因此，铲斗液压缸和提升液压缸二者都不发生动作，相应地，装载机的铲斗和动臂保持静止。

在第二工作状态（参见图3A和3B）：先导压力被供应到第二先导压力腔40中，使内阀芯10从中位移动到右位。外阀芯20保持在中位。此时，液压阀1的第一端口P与第三端口A1流体连通，第二端口T与第四端口B1流体连通，从壳体3内部通向第五端口A2和第六端口B2的通路被阻断。来自所述泵的液压流体通过液压阀1的第一端口P和第三端口A1到达提升液压缸的有杆腔，提升液压缸的无杆腔中的液压流体通过第四端口B1和第二端口T流回油箱。结果是提升液压缸的活塞杆缩短，驱动动臂进行下降动作。

在第三工作状态（参见图4A和4B）：先导压力被供应到第一先导压力腔30中，使内阀芯10从中位移动到左位。外阀芯20保持在中位。此时，液压阀1的第一端口P与第四端口B1流体连通，第二端口T与第三端口A1流体连通，从壳体3内部通向第五端口A2和第六端口B2的通路被阻断。来自所述泵的液压流体通过液压阀1的第一端口P和第四端口B1到达提升液压缸的无杆腔，提升液压缸的有杆腔中的液压流体通过第三端口A1和第二端口T流回油箱。结果是提升液压缸的活塞杆伸长，驱动动臂进行举升动作。

在第四工作状态（参见图5）：通过先导压力使外阀芯20和内阀芯10分别移动到其各自的左位位置。此时，液压阀1的第一端口P与第六端口B2流体连通，第二端口T与第五端口A2流体连通，而从壳体3内部通向第三端口A1和第四端口B1的通路被阻断。来自所述泵的液压流体通过液压阀1的第一端口P和第六端口B2到达铲斗液压缸的无杆腔，铲斗液压缸的有杆腔中的液压流体通过第五端口A2和第二端口T流回油箱。结果是铲斗液压缸的活塞杆伸长，驱动铲斗进行例如铲掘或前移动作。

在第五工作状态（参见图6）：通过先导压力使外阀芯20和内阀芯10分别移动到其各自的右位位置。此时，液压阀1的第一端口P与第五端口A2流体连通，第二端口T与第六端口B2流体连通，而从壳体3内部通向第三端口A1和第四端口B1的通路被阻断。来自所述泵的液压流体通过液压阀1的第一端口P和第五端口A2到达铲斗液压缸的有杆腔，铲斗液压缸的无杆腔中的液压流体通过第六端口B2和第二端口T流回油箱。结果是铲斗液压缸的活塞杆缩短，驱动铲斗进行例如倾卸等动作。

最后，当作用在外阀芯20和/或内阀芯10上的先导压力被释放时，外阀芯20和/或内阀芯10在相应的弹簧装置的偏压下返回它们各自的中位位置。

因此，通过本发明的液压阀1能够实现对装载机的铲斗液压缸和提升液压缸的控制，从而完成装载机的操作者所期望的操作。与现有技术中使用两个独立的换向阀分别控制铲斗液压缸和提升液压缸相比，本发明的液压阀1使得液压***的体积和重量减小，从而显著降低了装载机的制造成本。

上面借助具体实施例对本发明的液压阀进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本发明的发明思想的情况下对本发明的液压阀做出多种改变和变形。例如，上文对内阀芯上的环形槽和外阀芯上的开口的说明仅仅是示例性的，环形槽和开口的其它布置方式和尺寸、形状设计也是可以的，只要其能够实现上文所述的各个端口之间的流体连通即可。结合对说明书的考虑及所公开的液压阀的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。

Claims (10)

1.一种液压阀(1)，包括壳体(3)、安装在壳体(3)的柱形腔室中并且能够沿纵向方向移动的外阀芯(20)、和同轴地安装在外阀芯(20)的内孔中并且能够沿纵向方向移动的内阀芯(10)，其特征在于，所述外阀芯(20)和内阀芯(10)构造成通过先导压力控制所述外阀芯(20)和内阀芯(10)沿纵向方向的移动，

其中，先导压力能够作用在所述外阀芯(20)的两个相对的端部，并且先导压力能够作用在所述内阀芯(10)的两个相对的端部，

其中，所述外阀芯(20)和内阀芯(10)各自通过弹簧装置被朝向它们的中性位置的方向偏压。

2.根据权利要求1所述的液压阀，其特征在于，所述液压阀(1)包括用于接收来自液压泵的液压流体的第一端口(P)、用于与液压流体罐流体连通的第二端口(T)、用于分别连接到第一液压缸的有杆腔和无杆腔的第三端口(A1)和第四端口(B1)、以及用于分别连接到第二液压缸的有杆腔和无杆腔的第五端口(A2)和第六端口(B2)。

3.根据权利要求2所述的液压阀，其特征在于，当所述外阀芯(20)和内阀芯(10)均处于中性位置时，所述第一端口(P)不与所述第三端口(A1)、第四端口(B1)、第五端口(A2)和第六端口(B2)中的任一个流体连通。

4.根据权利要求2所述的液压阀，其特征在于，在所述外阀芯(20)位于中性位置时，所述内阀芯(10)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到第一位置，使得所述第一端口(P)与第四端口(B1)流体连通，所述第二端口(T)与所述第三端口(A1)流体连通，而通向所述第五端口(A2)和第六端口(B2)的通路被阻断。

5.根据权利要求2所述的液压阀，其特征在于，在所述外阀芯(20)位于中性位置时，所述内阀芯(10)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到第二位置，使得所述第一端口(P)与第三端口(A1)流体连通，所述第二端口(T)与所述第四端口(B1)流体连通，而通向所述第五端口(A2)和第六端口(B2)的通路被阻断。

6.根据权利要求2所述的液压阀，其特征在于，所述外阀芯(20)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到其第一位置，同时所述内阀芯(10)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到其第一位置，使得所述第一端口(P)与第六端口(B2)流体连通，所述第二端口(T)与第五端口(A2)流体连通，而通向所述第三端口(A1)和第四端口(B1)的通路被阻断。

7.根据权利要求2所述的液压阀，其特征在于，所述外阀芯(20)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到其第二位置，同时所述内阀芯(10)能够在先导压力的作用下从中性位置移动到其第二位置，使得所述第一端口(P)与第五端口(A2)流体连通，所述第二端口(T)与第六端口(B2)流体连通，而通向所述第三端口(A1)和第四端口(B1)的通路被阻断。

8.根据权利要求2-7中任一项所述的液压阀，其特征在于，所述外阀芯(20)沿纵向方向包括贯穿外阀芯(20)的壁对称设置的成对的第一开口(21)、成对的第二开口(22)、成对的第三开口(23)、成对的第四开口(24)和成对的第五开口(25)，所述内阀芯(10)沿纵向方向包括三个直径减小的区段，由此形成第一环形槽(11)、第二环形槽(12)和第三环形槽(13)，所述开口和环形槽构造成使得：

当所述外阀芯(20)处于中性位置且所述内阀芯(10)处于其第一位置时，所述第一端口(P)经由所述第四开口(24)、第二环形槽(12)和第一开口(21)与所述第四端口(B1)流体连通，所述第三端口(A1)经由所述第二开口(22)、第三环形槽(13)和第五开口(25)与所述第二端口(T)流体连通；

当所述外阀芯(20)处于中性位置且所述内阀芯(10)处于其第二位置时，所述第一端口(P)经由所述第四开口(24)、第二环形槽(12)和第二开口(22)与所述第三端口(A1)流体连通，所述第四端口(B1)经由所述第一开口(21)、第一环形槽(11)和第三开口(23)与所述第二端口(T)流体连通。

9.根据权利要求8所述的液压阀，其特征在于，所述第三开口(23)、第四开口(24)和第五开口(25)分别形成在所述外阀芯(20)的外表面上的第三凹陷部(231)、第四凹陷部(241)和第五凹陷部(251)中，所述凹陷部构造成使得：

当所述外阀芯(20)处于其第一位置且所述内阀芯(10)处于其第一位置时，所述第一端口(P)经由第四凹陷部(241)、第四开口(24)和第二环形槽(12)与第六端口(B2)流体连通，所述第五端口(A2)经由第五凹陷部(251)、第五开口(25)和第三环形槽(13)与第二端口(T)流体连通；

当所述外阀芯(20)处于其第二位置且所述内阀芯(10)处于其第二位置时，所述第一端口(P)经由第四凹陷部(241)、第四开口(24)和第二环形槽(12)与第五端口(A2)流体连通，所述第六端口(B2)经由第三凹陷部(231)、第三开口(23)和第一环形槽(11)与第二端口(T)流体连通。

10.一种装载机，包括根据权利要求1至9中任一项所述的液压阀。