CN104879336B - 一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，包括合流联和位于合流联两端的两个进油工作联，合流联是具有双向合流功能的合流阀，包括电磁阀、液控阀、梭阀II及电液联控合流切换阀，进油工作联集成了一个进油联和两个工作联，工作联包括换向调速阀和设置在换向调速阀出口处的压力补偿阀；合流联与两边的进油工作联可拆卸连接；合流联内电液联控合流切换阀的输出端与各个工作联相通。本发明中的合流联允许油液由p1到p2和由p2到p1双向流动，使各联的流量调速区间更大，执行机构动作更迅速；压力补偿技术的改进克服了多执行机构同时动作时高负载执行机构流量减少甚至无流量的问题，提高动作的稳定性。

Description

一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀
技术领域
本发明涉及一种多路阀，具体是一种应用于对汽车起重机上的主卷、副卷、变幅、伸缩等四种执行机构进行控制的带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，属于多路阀技术领域。
背景技术
目前在国内外中小吨位汽车起重机上广泛应用的主操纵阀一般都有两个进油口P1和P2，这两个进油口P1和P2分别连接不同的油泵，进油口P1和P2中的油液可以根据需要同时向任意一个执行机构供油。在这种主操纵阀中，油液只能由P1向P2合流，无法实现P2向P1方向的合流，导致执行机构的运动速度慢，作业效率低。
在现有的中小吨位汽车起重机主操纵阀上，一般是采用阀前补偿的压力补偿方式，在不同工作负载的多个执行机构同时动作时，油液会优先供给负载压力低的执行机构，导致执行机构动作协调性降低。
为了提高复合动作的协调性，在挖掘机等工程机械上已经广泛采用了基于阀后补偿原理的负载敏感多路阀，但是在国内中小吨位汽车起重机上尚未应用。其中，负载敏感是指***能够根据工作负载要求提供相对应的流量以减少能量浪费；而流量分配是指在多个执行机构同时动作时，如果***流量不能满足工作负载的要求，使执行机构成比例的降低流量，以保证动作的协调性。
目前，已有很多这方面的相关专利文件，如：于2006年6月21日公开的中国专利一种带负荷敏感双泵合流型多路比例操纵阀(专利号为：200410093222.9)，其包括泵I和泵II的输入接口P1、P2、油箱回油接口T以及与所述输入接口并联连接伸缩机构比例操纵阀、变幅机构比例操纵阀、副卷机构比例操纵阀、主卷机构比例操纵阀，还设置有与泵出口相连的分流阀以及安全阀，伸缩机构比例操纵阀、变幅机构比例操纵阀、副卷机构比例操纵阀、主卷机构比例操纵阀之间设有负载敏感信息回路，泵I和泵II回路之间设置有单双泵供油自动切换阀与单向阀，自动选择单泵供油或者双泵供油。控制伸缩、变幅、主卷、副卷机构的换向调速阀串联连接一减压补偿阀，使执行机构运动速度不受到工作负载变化的影响。它是一种能够实现双泵合流功能的具有负载敏感功能的多路阀，但是在实际使用过程中，存在如下问题：
1、双泵合流功能中，油液只能由输入接口P1向输入接口P2单向合流，无法实现输入接口P1向输入接口P2、输入接口P2向输入接口P1的双向合流；
2、多路阀在进行复合动作，即多个执行机构同时动作时，优先满足工作负载较低的执行机构动作，使执行机构动作不协调。
3、油口的连接方式仅限于螺纹连接，限制了使用范围。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，能够实现数个执行机构在不同负荷下具有良好的流量分配性。
为了实现上述目的，本发明采用的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，包括合流联和位于合流联两端的两个进油工作联，所述合流联是具有双向合流功能的合流阀，包括电磁阀、液控阀、梭阀II及电液联控合流切换阀，所述电磁阀的输入端与合流外控压力输入口相通，输出端与梭阀II的输入端相通；所述液控阀的先导控制端分别与梭阀I、回油路T相通，输入端分别与梭阀III、回油路T相通，输出端与梭阀II的输入端相通；所述电液联控合流切换阀的先导控制端分别与梭阀II的输出端、回油路T相通，输入端分别与泵I排量的输入接口、泵II排量的输入接口相通；所述液控阀、电液联控合流切换阀及梭阀II用于实现换向阀内控双向合流功能；所述进油工作联集成了一个进油联和两个工作联，所述工作联包括换向调速阀和设置在换向调速阀出口处的压力补偿阀；所述合流联与两边的进油工作联可拆卸连接；所述电液联控合流切换阀的输出端与各个工作联相通。
优选地，所述电磁阀为二位三通电磁换向阀，所述液控阀为二位三通液控换向阀，所述电液联控合流切换阀为二位二通液控换向阀。
优选地，所述进油工作联内的两个工作油路的先导控制油腔和油口集成在同一个端盖上，所述端盖包括端盖体，设置在端盖体上的两个电磁阀分别控制两个工作油路的先导油路，限位螺钉安装在端盖的先导控制油腔中，节流堵安装在电磁阀出油口至先导控制油腔的管路中。其中，所述节流堵可以为阻尼。
优选地，所述进油工作联内的工作联处设有过载补油阀。
优选地，所述进油工作联内设有溢流阀、压力切断阀和泵输入接口的三通分流阀。
进一步，还包括定流量阀I和定流量阀II，所述定流量阀I和定流量阀II设置在多路阀阀组内部的LS回路上。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本阀的主要总体液压参数为：额定压力350bar，单泵排量200L/min，双泵合流400L/min，液压先导控制，控制压力6-19bar；
2.合流有外控和内控两种模式。合流阀为常开机能，初始状态为合流。DPT3为外控电磁阀，优先级最高，电磁阀通电时，强制合流阀断开。合流阀的内控优先级较低，当DPT3断电时处于内控模式。内控模式完全由多路阀内部的负荷信息回路来控制，相对于现有技术，本发明中的内控模式允许油液由p1到p2和由p2到p1双向流动，使各联的流量调速区间更大，执行机构动作更迅速。
3.本发明在压力补偿技术上进行了改进。现有技术中在所有换向阀的入口设置了压力补偿器，实现了多个执行机构同时动作和流量的稳定性。本发明将压力补偿器设置在换向阀的出口，当泵提供的流量不能满足多个执行机构同时动作的流量需求时(即：流量饱和)，成比例的降低各执行机构控制油路的流量，从而使多个执行机构的运动速度同时降低，从而保证动作的协调性。同时，本发明中压力补偿技术的改进还克服了多执行机构同时动作时高负载执行机构流量减少甚至无流量的问题，提高动作的稳定性。
4.为了保证负载反馈信号(LS压力信号)的稳定性和信号反馈的准确性与时效性，阀组内部LS回路设置了0.7-1L/min的定流量阀。
5.本阀组的LS压力切断阀、主安全阀、二次溢流阀、梭阀均设计为设计为螺纹插装式结构，方便维修更换和调试。其中LS压力切断阀、主安全阀、过载补油阀压力可调，扩大阀组的适用范围。
6.阀组采用阀块+合流联的组合式结构，两边为进油工作联，中间为合流联。两边的进油工作联为同一种铸件，每个阀体集成了1个进油联和2个工作联，使阀体结构更加紧凑，减少结合面降低漏油风险，实现轻量化。中间的合流联可拆卸，并且可以根据需要设计不同的合流联来实现所需功能。合流联和进油工作联之间还可以叠加其他联来扩展工作回路数量，实现了模块化。
7.工作油口采用法兰和螺纹结构。适用不同的安装方式，更通用。
8.单侧相邻的两个工作油路共用一个控制端盖，端盖采用铸件结构，减小尺寸和安装空间，降低了加工成本。
附图说明
图1为本发明带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀的液压原理图；
图2为本发明带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀的外观结构示意图；
图3为端盖的结构示意图；
图4为图3中A-A向剖视图；
图5为图3中B-B向剖视图；
图6为端盖另一方向的结构示意图。
图中：1、O型圈I，2、节流堵，3、端盖体，4、电磁阀I，5、限位螺钉，6、O型圈II，7、球涨堵，8、电磁阀II，9、合流联，10、进油工作联，P1、泵I排量的输入接口，P2、泵II排量的输入接口，R1、溢流阀I，R2、溢流阀II，RL1、压力切断阀I，RL2、压力切断阀II，S1、定流量阀I，S2、定流量阀II，RA1、过载补油阀I，RA2、过载补油阀II，RB1、过载补油阀III，RB2、过载补油阀IV，RB3、过载补油阀V，RB4、为过载补油阀VI，PS、电液联控合流切换阀，SV1、梭阀I，SV2、梭阀II，SV3、梭阀III，T1、油箱回油接口I，T2、油箱回油接口II，S1、定流量阀I，S2、定流量阀II，LPD、液压内控合流先导控制阀，DTP3、电磁阀，P3、合流外控压力输入口，LS1、负载敏感压力输出口I，LS2、负载敏感压力输出口II，RS1、泵I输入接口的三通分流阀，RS2、泵II输入接口的三通分流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，包括合流联和位于合流联两端的两个进油工作联，所述合流联是具有双向合流功能的合流阀，包括电磁阀DTP3、液控阀LPD、梭阀IISV2及电液联控合流切换阀PS，所述电磁阀DTP3的输入端与合流外控压力输入口P3相通，输出端与梭阀IISV2的输入端相通；所述液控阀LPD的先导控制端分别与梭阀ISV1、回油路T相通，输入端分别与梭阀IIISV3、回油路T相通，输出端与梭阀IISV2的输入端相通；所述电液联控合流切换阀PS的先导控制端分别与梭阀IISV2的输出端、回油路T相通，输入端分别与泵I排量的输入接口P1、泵II排量的输入接口P2相通；所述液控阀LPD、电液联控合流切换阀PS及梭阀IISV2用于实现换向阀内控双向合流功能；所述进油工作联集成了一个进油联和两个工作联，所述工作联包括换向调速阀和设置在换向调速阀出口处的压力补偿阀；所述合流联与两边的进油工作联可拆卸连接；所述电液联控合流切换阀PS的输出端与各个工作联相通。
优选地，所述电磁阀DTP3为二位三通电磁换向阀，所述液控阀LPD为二位三通液控换向阀，所述电液联控合流切换阀PS为二位二通液控换向阀。
优选地，所述进油工作联内的两个工作油路的先导控制油腔和油口集成在同一个端盖上，所述端盖包括端盖体，设置在端盖体上的两个电磁阀分别控制两个工作油路的先导油路，限位螺钉5安装在端盖的先导控制油腔中，节流堵2安装在电磁阀出油口至先导控制油腔的管路中。
优选地，所述节流堵2为阻尼。
优选地，所述进油工作联内的工作联处设有过载补油阀。
优选地，所述进油工作联内设有溢流阀、压力切断阀和泵输入接口的三通分流阀。
如图1和图2所示，C1、C2、C3、C4分别为四个工作回路的换向调速，SC1、SC2、SC3、SC4分别为C1、C2、C3、C4换向调速阀的出口处减压阀，即压力补偿阀；A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4为至四个执行机构的接口；a1、a2、a3、a4、b1、b2、b3、b4为外部先导压力输入口；L1、L2、L3、L4为泄油口，合流的具体实现方式如下：
1)当各油路没有动作时，梭阀ISV1反馈第一、二油路的最高工作压力为0，液压内控合流先导控制阀LPD处于左位。电磁阀DTP3断电时，合流外控压力输入口P3与梭阀IISV2不通，梭阀IISV2反馈最高压力为0，此时电液联控合流切换阀PS在弹簧力作用下处于双向合流状态；电磁阀DTP3通电时，合流外控压力输入口P3与梭阀IISV2连通，梭阀IISV2反馈合流外控压力输入口P3压力至电液联控合流切换阀PS控制端，此时电液联控合流切换阀PS克服弹簧力关闭，不合流；
2)当第一或第二工作油路动作、第三、四工作油路不动作时，梭阀ISV1反馈第一、二油路的最高工作压力至液压内控合流先导控制阀LPD的液控端，液压内控合流先导控制阀LPD处于右位，梭阀IIISV3反馈第三、四油路压力为0至梭阀IISV2。电磁阀DTP3断电时，电液联控合流切换阀PS在弹簧力作用下处于双向合流状态；电磁阀DTP3通电时，合流外控压力输入口P3与梭阀IISV2连通，梭阀IISV2反馈合流外控压力输入口P3的压力至电液联控合流切换阀PS控制端，此时电液联控合流切换阀PS克服弹簧力关闭，不合流；
3)当第一或第二工作油路动作、第三或第四工作油路也动作时，梭阀ISV1反馈第一、二油路的最高工作压力至液压内控合流先导控制阀LPD液控端，液压内控合流先导控制阀LPD处于右位，梭阀IIISV3反馈第三、四油路最高压力至梭阀IISV2。电磁阀DTP3断电时，梭阀IISV2反馈第三、四工作油路最高压力至电液联控合流切换阀PS控制端，此时电液联控合流切换阀PS克服弹簧力关闭，不合流；电磁阀DTP3通电时，合流外控压力输入口P3与梭阀IIISV3连通，梭阀IIISV3反馈合流外控压力输入口P3及第三、四工作油路的最高压力至电液联控合流切换阀PS控制端，此时电液联控合流切换阀PS克服弹簧力关闭，不合流。
因此，电液外控模式具有最高优先级，液压内控模式能够根据工作负载自动切换合流方式。
如图2所示，该阀组采用阀块加合流联的组合式结构，两边为进油工作联，中间为合流联。两边的进油工作联为同一种铸件，每个阀体集成了一个进油联和两个工作联，使阀体结构更加紧凑，减少结合面降低漏油风险，实现轻量化。中间的合流联可拆卸，并且可以根据需要设计不同的合流联来实现所需功能。合流联和进油工作联之间还可以叠加其他联来扩展工作回路数量，实现了模块化。此外，还可在进油工作联铸造时设计连接法兰的凸台，可以同时适用于螺纹和法兰的油口连接结构。
单侧相邻的两个工作油路共用一个控制端盖，端盖采用铸件结构。如图3至图6所示，端盖主要由端盖体3、限位螺钉5、两个电磁阀及节流堵2组成。两个工作油路的先导控制油腔和油口集成在同一个端盖上，两个电磁阀分明控制两个工作油路的先导油路。限位螺钉5安装在端盖的先导控制油腔中，节流堵2安装在电磁阀出油口至先导控制油腔的管路中。
此外，为了保证负载反馈信号(LS压力信号)的稳定性和信号反馈的准确性与时效性，可在阀组内部LS回路内设置0.7-1L/min的定流量阀，如图1中的定流量阀IS1和定流量阀IIS2。本发明中的压力切断阀、主安全阀、二次溢流阀、梭阀可均设计为螺纹插装式结构，更便于安装与拆卸。其中，LS回路的压力切断阀、主安全阀、过载补油阀的压力均可调。
由上述结构可见，本发明具有如下优点：
1.本阀的主要总体液压参数为：额定压力350bar，单泵排量200L/min，双泵合流400L/min，液压先导控制，控制压力6-19bar；
2.合流有外控和内控两种模式。合流阀为常开机能，初始状态为合流。DPT3为外控电磁阀，优先级最高，电磁阀通电时，强制合流阀断开。合流阀的内控优先级较低，当DPT3断电时处于内控模式。内控模式完全由多路阀内部的负荷信息回路来控制，相对于现有技术，本发明中的内控模式允许油液由p1到p2和由p2到p1双向流动，使各联的流量调速区间更大，执行机构动作更迅速。
3.本发明在压力补偿技术上进行了改进。现有技术中在所有换向阀的入口设置了压力补偿器，实现了多个执行机构同时动作和流量的稳定性。本发明将压力补偿器设置在换向阀的出口，当泵提供的流量不能满足多个执行机构同时动作的流量需求时(即：流量饱和)，成比例的降低各执行机构控制油路的流量，从而使多个执行机构的运动速度同时降低，从而保证动作的协调性。同时，本发明中压力补偿技术的改进还克服了多执行机构同时动作时高负载执行机构流量减少甚至无流量的问题，提高动作的稳定性。
4.为了保证负载反馈信号(LS压力信号)的稳定性和信号反馈的准确性与时效性，阀组内部LS回路设置了0.7-1L/min的定流量阀。
5.本阀组的LS压力切断阀、主安全阀、二次溢流阀、梭阀均设计为设计为螺纹插装式结构，方便维修更换和调试。其中LS压力切断阀、主安全阀、过载补油阀压力可调，扩大阀组的适用范围。
6.阀组采用阀块+合流联的组合式结构，两边为进油工作联，中间为合流联。两边的进油工作联为同一种铸件，每个阀体集成了1个进油联和2个工作联，使阀体结构更加紧凑，减少结合面降低漏油风险，实现轻量化。中间的合流联可拆卸，并且可以根据需要设计不同的合流联来实现所需功能。合流联和进油工作联之间还可以叠加其他联来扩展工作回路数量，实现了模块化。
7.工作油口采用法兰和螺纹结构。适用不同的安装方式，更通用。
8.单侧相邻的两个工作油路共用一个控制端盖，端盖采用铸件结构，减小尺寸和安装空间，降低了加工成本。

Claims (7)

1.一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，包括合流联和位于合流联两端的两个进油工作联，所述合流联是具有双向合流功能的合流阀，包括电磁阀(DTP3)、液控阀(LPD)、梭阀II(SV2)及电液联控合流切换阀(PS)，所述电磁阀(DTP3)的输入端与合流外控压力输入口(P3)相通，输出端与梭阀II(SV2)的输入端相通；所述液控阀(LPD)的先导控制端分别与梭阀I(SV1)、回油路T相通，输入端分别与梭阀III(SV3)、回油路T相通，输出端与梭阀II(SV2)的输入端相通；所述电液联控合流切换阀(PS)的先导控制端分别与梭阀II(SV2)的输出端、回油路T相通，输入端分别与泵I排量的输入接口(P1)、泵II排量的输入接口(P2)相通；所述液控阀(LPD)、电液联控合流切换阀(PS)及梭阀II(SV2)用于实现换向阀内控双向合流功能；所述进油工作联集成了一个进油联和两个工作联，所述工作联包括换向调速阀和设置在换向调速阀出口处的压力补偿阀；所述合流联与两边的进油工作联可拆卸连接；所述电液联控合流切换阀(PS)的输出端与各个工作联相通。
2.根据权利要求1所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，所述电磁阀(DTP3)为二位三通电磁换向阀，所述液控阀(LPD)为二位三通液控换向阀，所述电液联控合流切换阀(PS)为二位二通液控换向阀。
3.根据权利要求1所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，所述进油工作联内的两个工作油路的先导控制油腔和油口集成在同一个端盖上，所述端盖包括端盖体，设置在端盖体上的两个电磁阀分别控制两个工作油路的先导油路，限位螺钉(5)安装在端盖的先导控制油腔中，节流堵(2)安装在电磁阀出油口至先导控制油腔的管路中。
4.根据权利要求3所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，所述节流堵(2)为阻尼。
5.根据权利要求1所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，所述进油工作联内的工作联处设有过载补油阀。
6.根据权利要求1所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，所述进油工作联内设有溢流阀、压力切断阀和泵输入接口的三通分流阀。
7.根据权利要求1所述的一种带双向合流的阀后补偿型负载敏感多路阀，其特征在于，还包括定流量阀I(S1)和定流量阀II(S2)，所述定流量阀I(S1)和定流量阀II(S2)设置在多路阀阀组内部的LS回路上。
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