CN106870499B - 一种阻尼缓冲阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阻尼缓冲阀，包括阀体、阀芯及弹性体，该阻尼缓冲阀可以在兼顾制动距离和制动时间的情况下实现过载缓冲，该缓冲阀结构简单、对环境适应性较好，并且成本较低，可以有效克服传统双溢流阀对压力波动吸收能力不足、结构复杂；电液比例阀工况适应性差、价格高昂的缺点。易于广泛应用于工况环境复杂的农用机械液压缓冲***，其适用性相较于现有的缓冲***具有很大的提高。

Description

一种阻尼缓冲阀

技术领域

本发明属于工程及农用机械液压缓冲元件设计领域，具体涉及一种液控并联阻尼缓冲阀。

背景技术

工程机械和农用机械在起、制动及载荷突变过程中，由于液压***执行元件及其驱动的负载具有较大的惯性，会使执行元件继续运动，使得液压***中执行元件制动腔压力突变到工作压力的数倍，产生液压冲击振动和噪声，进油腔容易产生负压导致气穴和压力波动，导致液压管路和液压元件损坏并降低使用寿命。为解决此类问题，需要在工程及农用机械液压***中设置防止负载突变的缓冲***。目前工程和农用机械液压***中多采用双溢流阀和单向补油阀集成的多路阀并联在液压执行元件（马达、液压缸）两端，在起、制动过程中高压腔通过溢流阀泄掉部分高压油液防止过载压力突变，低压腔通过单向阀补油防止负压气穴的发生。近年来，一些精度要求较高的场合，也开始采用电液比例阀来改善液压执行元件的起、制动性能。

在实际应用中采用溢流阀和单向阀集成的多路阀，一般规定：“缓冲溢流阀的设定压力要比***的额定工作压力高 5%～10%”，由于溢流阀工作时存在压力超调，所以在溢流阀的阀口打开前一瞬间，***中的压力峰值一般会超过***额定压力的30%以上。溢流阀制动缓冲回路是在***主油路的两条油路上各设一套溢流阀和单向阀来完成执行元件在两个运动方向上的制动，这样使***复杂繁琐不便于***的安装和检修，并且成本较高，对压力波动的吸收能力有限。

采用电液比例阀来改善液压执行元件的起、制动性能效果较好，但是其具有价格高昂、对工作环境适应性较差、需要相关的电控***等不足，不适用于一些对精度要求不高、工况复杂、性价比要求高的农用机械场合。

因此，如何提高在工程及农用机械液压***中防止负载突变的缓冲***的适用性，为目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种在工程及农用机械液压***中防止负载突变的缓冲***，该缓冲***为一种阻尼缓冲阀，在兼顾的制动距离和制动时间的情况下可实现过载缓冲，该缓冲阀结构简单、对环境适应性较好，并且成本较低，可以有效克服传统双溢流阀对压力波动吸收能力不足、结构复杂；电液比例阀工况适应性差、价格高昂的缺点。易于广泛应用于工况环境复杂的农用机械液压缓冲***，其适用性相较于现有的缓冲***具有很大的提高。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种阻尼缓冲阀，包括阀体、阀芯及弹性体；所述阀体上开设有可与外部管路进行连接的第一液控口、第二液控口、主进油口及主回油口，所述阀体内部设有芯部孔道，所述第一液控口及所述第二液控口分别与所述芯部孔道的两端连通，所述主进油口、主回油口与所述芯部孔道的中部连通；所述阀芯置于所述芯部孔道内，可沿着所述芯部孔道的延伸方向左右移动，所述阀芯与所述芯部孔道配合连接，且形成两个互不连通的第一密封腔及第二密封腔，所述阀芯的两端至少一端设有所述弹性体，所述阀芯的两端分别与所述第一液控口和所述第二液控口相通；所述阀芯有左位、中位、右位三个工作位；当所述第一液控口及所述第二液控口内的介质压差小于所述弹性体的弹力时，所述阀芯位于中位，此时所述主进油口与所述第一密封腔连通，所述主回油口与所述第二密封腔连通，但所述主进油口和所述主回油口之间不连通；当所述第一液控口的介质压力大于所述第二液控口的介质压力且两者压力差大于所述弹性体的弹力时，所述阀芯被所述第一液控口中的介质推动，所述阀芯右移，进入右位，此时所述主进油口及所述主回油口均与所述第一密封腔连通；当所述第二液控口的介质压力大于所述第一液控口的介质压力且两者压力差大于所述弹性体的弹力时，所述阀芯被所述第二液控口中的介质推动，所述阀芯左移，进入左位，此时所述主进油口及所述主回油口均与所述第二密封腔连通。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下进一步的改进。

进一步，所述阻尼缓冲阀还包括一个或多个进油阻尼螺栓及一个或多个回油阻尼螺栓，所述阀体设有螺栓孔，所述进油阻尼螺栓和所述回油阻尼螺栓均安装于所述螺栓孔中；所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓均具有环形槽、通槽孔及阻尼孔；所述环形槽沿所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓的侧壁周向开设；所述通槽孔开设于所述环形槽内，并沿所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓的径向贯通；所述阻尼孔为沿所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓的轴向开设的细长形孔，其一端连通于所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓的端部，另一端与所述通槽孔连通进而连通于所述环形槽；所述主进油口及所述主回油口分别与所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓分别的所述环形槽相连通，并通过所述阻尼孔与所述芯部孔道连通。

进一步，所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓分别为两个，并且两个所述进油阻尼螺栓及两个所述回油阻尼螺栓分别关于所述芯部孔道的轴线对称。

进一步，所述进油阻尼螺栓及所述回油阻尼螺栓与所述阀体上的所述螺栓孔螺纹连接。

进一步，所述阀芯为圆柱体结构，所述阀芯的侧面周向间隔的开设有两个环形凹槽，两个所述环形凹槽与所述阀体形成所述第一密封腔及所述第二密封腔。

进一步，所述弹性体为两个，分别设于所述阀芯的两端。

进一步，所述芯部孔道为通孔，在所述芯部孔道的两端分别安装一个孔道端盖，两个所述弹性体分别设置在两个所述孔道端盖与阀芯的两个端面之间。

进一步，所述孔道端盖的一端为凹槽形结构，所述凹槽形结构的内部通过设于所述孔道端盖侧壁开设的多个径向通孔与所述第一液控口或所述第二液控口连通。

进一步，所述阀体为长方体结构。

进一步，所述弹性体为弹簧。

本发明的有益效果是：

1、本发明所提供的一种阻尼缓冲阀仅由阀体、阀芯及弹性体等少量的零部件所组成，因此结构简单，制造成本较低，安装也非常方便。

2、通过两个进油阻尼螺栓及两个回油阻尼螺栓分别并联的方式，可以大大提高机械***的适应范围，多种工况下均可应用。

3、采用阀芯液控换向，避免了电磁换向阀阀芯行程及阀口开度的限制。

4、可以通过选取不同刚度的弹簧或设计阀芯与阀体搭接长度来设定缓冲阀的开启压力和阀芯节流面积的大小，具有灵活性高，开启压力超调远小于溢流阀组成的缓冲多路阀的优点。

5、采用两个进油阻尼螺栓及两个回油阻尼螺栓分别并联，进出油口阻尼串联的结构使得阀芯对压力突变有更好的抑制作用，更加有利于工程机械或者农用机械的缓冲，保护***不受冲击，提高使用寿命。

附图说明

图1为本发明所提供的一种阻尼缓冲阀的具体实施方式的剖面结构，同时所述阀芯位于中位时的示意图；

图2为沿图1中C-C向剖视示意图；

图3为沿图1中D-D向剖视示意图；

图4为图1所示实施方式的拆解结构示意图；

图5为图1中所示的所述进油阻尼螺栓或所述回油阻尼螺栓的一种具体实施方式的立体结构示意图；

图6为图1中所示的所述孔道端盖的一种具体实施方式的立体结构示意图；

图7为所述阀芯位于右位时的剖视示意图；

图8为所述阀芯位于左位时的剖视示意图；

图9为本发明所提供的一种阻尼缓冲阀接于液压***中的一种具体实施例的原理图。

其中：1、阀体，2、阀芯，3、进油阻尼螺栓，4、回油阻尼螺栓，5、芯部孔道，6、螺栓孔，7、弹性体，8、孔道端盖，9、进油孔道，10、回油孔道，11、环形槽，12、阻尼孔，13、通槽孔，14、螺纹，81、凹槽形结构，82、径向通孔；

A、第一液控口，B、第二液控口，P、主进油口，T、主回油口，E、第一密封腔，F、第二密封腔；

100、液压缸，101、液压缸进油口，102、液压缸回油口，201、主进油管道，202、主回油管道。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图9，图1为本发明所提供的一种阻尼缓冲阀的具体实施方式的剖面结构，同时所述阀芯位于中位时的示意图；图2为沿图1中C-C向剖视示意图；图3为沿图1中D-D向剖视示意图；图4为图1所示实施方式的拆解结构示意图；图5为图1中所示的所述进油阻尼螺栓或所述回油阻尼螺栓的一种具体实施方式的立体结构示意图；图6为图1中所示的所述孔道端盖的一种具体实施方式的立体结构示意图；图7为所述阀芯位于右位时的剖视示意图；图8为所述阀芯位于左位时的剖视示意图；图9为本发明所提供的一种阻尼缓冲阀接于液压***中的一种具体实施例的原理图。

在本发明所提供的一种阻尼缓冲阀的具体实施方式中，包括阀体1、阀芯2及弹性体7；弹性体7可以为具有伸缩功能的缓冲垫、橡胶垫等，也可以为弹簧，优选弹簧，因为弹簧比较容易控制缓冲力，也较容易安装，成本也较低。所述阀体1上开设有可与外部管路进行连接的第一液控口A、第二液控口B、主进油口P及主回油口T，所述阀体1内部设有芯部孔道5，所述第一液控口A及所述第二液控口B分别与所述芯部孔道5的两端连通，所述主进油口P、主回油口T与所述芯部孔道5的中部连通；所述阀芯2置于所述芯部孔道5内，可沿着所述芯部孔道5的延伸方向左右移动，所述阀芯2与所述芯部孔道5配合连接，且形成两个互不连通的第一密封腔E及第二密封腔F。

所述阀芯2的两端至少一端设有所述弹性体7，如果在一端设置，即需要确保该弹性体7既能够被拉伸可以被压缩，以确保阀芯2在向两个方向移动时，都能够通过弹性体7进行复位，本发明中，所述弹性体7为优选两个，分别设于所述阀芯2的两端。这样可以使阀芯的两端为对称结构，容易控制压力平衡，也容易安装实施。

所述阀芯2的两端分别与所述第一液控口A和所述第二液控口B相通；所述阀芯2有左位、中位、右位三个工作位；当所述第一液控口A及所述第二液控口B内的介质压差小于所述弹性体7的弹力时，所述阀芯2位于中位，此时所述主进油口P与所述第一密封腔E连通，所述主回油口T与所述第二密封腔F连通，但所述主进油口P和所述主回油口T之间不连通；当所述第一液控口A的介质压力大于所述第二液控口B的介质压力且两者压力差大于所述弹性体7的弹力时，所述阀芯2被所述第一液控口A中的介质推动，所述阀芯2右移，进入右位，此时所述主进油口P及所述主回油口T均与所述第一密封腔E连通；当所述第二液控口B的介质压力大于所述第一液控口A的介质压力且两者压力差大于所述弹性体7的弹力时，所述阀芯2被所述第二液控口B中的介质推动，所述阀芯2左移，进入左位，此时所述主进油口P及所述主回油口T均与所述第二密封腔F连通。

为了更好的抑制由于液压***中执行元件制动腔压力突变产生液压冲击振动和噪声，所述阻尼缓冲阀还包括一个或多个进油阻尼螺栓3及一个或多个回油阻尼螺栓4，所述阀体1设有螺栓孔6，所述进油阻尼螺栓3和所述回油阻尼螺栓4均安装于所述螺栓孔6中。

进油阻尼螺栓3及回油阻尼螺栓4结构相同，通过螺纹14安装的螺栓孔6中。所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4均具有环形槽11、通槽孔13及阻尼孔12；所述环形槽11沿所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4的侧壁周向开设；所述通槽孔13开设于所述环形槽11内，并沿所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4的径向贯通；所述阻尼孔12为沿所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4的轴向开设的细长形孔，其一端连通于所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4的端部，另一端与所述通槽孔13连通进而连通于所述环形槽11；所述主进油口P及所述主回油口T分别与所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4分别的所述环形槽11相连通，并通过所述阻尼孔12与所述芯部孔道5连通。

为了提高缓冲效果，所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4分别为两个，并且两个所述进油阻尼螺栓3及两个所述回油阻尼螺栓4分别关于所述芯部孔道5的轴线对称。

所述进油阻尼螺栓3及所述回油阻尼螺栓4与所述阀体1上的所述螺栓孔6优选为螺纹连接，这样容易实现密封，避免油液泄漏。

所述阀芯2为圆柱体结构，所述阀芯2的侧面周向间隔的开设有两个环形凹槽，两个所述环形凹槽与所述阀体1形成所述第一密封腔E及所述第二密封腔F。

所述芯部孔道5为通孔，在所述芯部孔道5的两端分别安装一个孔道端盖8，两个所述弹性体7分别设置在两个所述孔道端盖8与阀芯2的两个端面之间。

所述孔道端盖8的一端为凹槽形结构81，所述凹槽形结构81的内部通过设于所述孔道端盖8侧壁开设的多个径向通孔82与所述第一液控口A或所述第二液控口B连通。第一液控口A和所述第二液控口B的位置与径向通孔82正对，这样可以将进入第一液控口A或第二液控口B内的油液利用径向通孔82进入到阀芯的两端，以推动阀芯2移动。

阀体1的形状结构可以不受限制，根据需要设计即可，一般来说，为了安装及加工制造的方便，所述阀体1可以设计为长方体结构。将第一液控口A和第二液控口B设置在一个面上，主进油口P及主回油口T设置在另一个面上。可以理解的是，实际使用时，可以根据需要自由选择上述油口位置。

为了说明本发明提供的阻尼缓冲阀的工作原理，下面通过一个具体液压***的实施例作具体阐述。

如图9所述，为本发明所提供的一种阻尼缓冲阀接于液压***中的一种具体实施例的原理图。图中，液压缸100通过主进油管道201和主回油管道202接入液压***，其中，主进油管道201接入液压缸进油口101，主回油管道202接入液压缸回油口102，同时，本发明所提供的阻尼阀也接入该液压***，具体为，第一液控口A与主进油管道201管路连接，阀体1上的主进油口P也与主进油管道201管路连接；第二液控口B与主回油管道202管路连接，阀体1上的主回油口T也与主回油管道202管路连接。通过A、B两个液控口的压差来控制阀芯2位移及节流面积。通过两两并联的四个阻尼螺栓的阻尼孔来抑制压力波动。

具体工作过程描述如下：当液压缸100处于正常工况时，主进油口P通过两个并联的进油阻尼螺栓3的细长阻尼孔12与环形的第一密封腔E连通，主回油口T通过两个并联的回油阻尼螺栓4的细长阻尼孔12与环形的第二密封腔F连通。当液压缸100的有杆腔和无杆腔在压力未达到开启压差时，主进油口P中油液通过进油阻尼螺栓3密封于第一密封腔E，主回油口T中油液通过回油阻尼螺栓4密封于第二密封腔F，主进油口P、主回油口T中油液在阀芯1与阀体2的配合下处于隔离状态，如图1所示。

当压差小于开启压力时阀芯向低压侧移动，阀芯中部轴肩减少与阀体的搭接密封长度，以便在出现压力突变时快速响应。当液压缸100的活塞向内缩回制动时，由于主进油口P与液压缸进油口101相通，主进油口P压力出现突变升高，主回油口T压力降低，在第一液控口A、第二液控口B压差作用下阀芯右移，如图7所示，当压差达到缓冲阀开启压力时，四个阻尼孔12瞬时连通，此时主进油口P中油液经过并联的进油阻尼螺栓3的阻尼孔12、第一密封腔E、并联的回油阻尼螺栓4的阻尼孔12补回到低压腔。当压差越大缓冲阀的阀芯2位移越大，节流面积越大，缓冲阀通流能力越强，通过细长阻尼孔起到抑制压力波动的目的，防止制动腔的压力突变对***造成冲击及产生噪声等不良后果，通过向低压腔补油起到了抑制气穴的发生。

当液压缸100的活塞在外伸工况下制动时，由于主回油口T与液压缸回油口102相通，主回油口T中压力出现突变升高，主进油口P中压力降低，同时，由于第一液控口A与液压缸进油口101相通，第二液控口B与液压缸回油口102相通，第二液控口B中油液压力大于第一液控口A的压力，在第二液控口B压力作用下阀芯2左移，当压差达到缓冲阀开启压力时液压缸100的液压缸回油口102油液经过并联的回油阻尼螺栓4的阻尼孔12、第二密封腔F、并联的进油阻尼螺栓3的阻尼孔12补回到低压腔，如图8所示，同样，在这种工况下也通过细长阻尼孔起到抑制压力波动的目的，防止制动腔的压力突变对***造成冲击及产生噪声等不良后果，通过向低压腔补油起到了抑制气穴的发生。

以上对本发明所提供的一种阻尼缓冲阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻尼缓冲阀，其特征在于，包括阀体(1)、阀芯(2)及弹性体(7)；

所述阀体(1)上开设有可与外部管路进行连接的第一液控口(A)、第二液控口(B)、主进油口(P)及主回油口(T)，所述阀体(1)内部设有芯部孔道(5)，所述第一液控口(A)及所述第二液控口(B)分别与所述芯部孔道(5)的两端连通，所述主进油口(P)、主回油口(T)与所述芯部孔道(5)的中部连通；

所述阀芯(2)置于所述芯部孔道(5)内，可沿着所述芯部孔道(5)的延伸方向左右移动，所述阀芯(2)与所述芯部孔道(5)配合连接，且形成两个互不连通的第一密封腔(E)及第二密封腔(F)，所述阀芯(2)的两端至少一端设有所述弹性体(7)，所述阀芯(2)的两端分别与所述第一液控口(A)和所述第二液控口(B)相通；

所述阀芯(2)有左位、中位、右位三个工作位；

当所述第一液控口(A)及所述第二液控口(B)内的介质压差小于所述弹性体(7)的弹力时，所述阀芯(2)位于中位，此时所述主进油口(P)与所述第一密封腔(E)连通，所述主回油口(T)与所述第二密封腔(F)连通，但所述主进油口(P)和所述主回油口(T)之间不连通；

当所述第一液控口(A)的介质压力大于所述第二液控口(B)的介质压力且两者压力差大于所述弹性体(7)的弹力时，所述阀芯(2)被所述第一液控口(A)中的介质推动，所述阀芯(2)右移，进入右位，此时所述主进油口(P)及所述主回油口(T)均与所述第一密封腔(E)连通；

当所述第二液控口(B)的介质压力大于所述第一液控口(A)的介质压力且两者压力差大于所述弹性体(7)的弹力时，所述阀芯(2)被所述第二液控口(B)中的介质推动，所述阀芯(2)左移，进入左位，此时所述主进油口(P)及所述主回油口(T)均与所述第二密封腔(F)连通；所述阻尼缓冲阀还包括一个或多个进油阻尼螺栓(3)及一个或多个回油阻尼螺栓(4)，所述阀体(1)设有螺栓孔(6)，所述进油阻尼螺栓(3)和所述回油阻尼螺栓(4)均安装于所述螺栓孔(6)中。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)均具有环形槽(11)、通槽孔(13)及阻尼孔(12)；沿所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)的侧壁周向均开设有所述环形槽(11)；所述通槽孔(13)开设于所述环形槽(11)内，并沿所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)的径向贯通；所述阻尼孔(12)为沿所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)的轴向开设的细长形孔，其一端连通于所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)的端部，另一端与所述通槽孔(13)连通进而连通于所述环形槽(11)；

所述主进油口(P)及所述主回油口(T)分别与所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)的所述环形槽(11)相连通，并通过所述阻尼孔(12)与所述芯部孔道(5)连通。

3.根据权利要求2所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)分别为两个，并且两个所述进油阻尼螺栓(3)及两个所述回油阻尼螺栓(4)分别关于所述芯部孔道(5)的轴线对称。

4.根据权利要求3所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述进油阻尼螺栓(3)及所述回油阻尼螺栓(4)与所述阀体(1)上的所述螺栓孔(6)螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述阀芯(2)为圆柱体结构，所述阀芯(2)的侧面周向间隔的开设有两个环形凹槽，两个所述环形凹槽与所述阀体(1)形成所述第一密封腔(E)及所述第二密封腔(F)。

6.根据权利要求5所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述弹性体(7)为两个，分别设于所述阀芯(2)的两端。

7.根据权利要求6所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述芯部孔道(5)为通孔，在所述芯部孔道(5)的两端分别安装一个孔道端盖(8)，两个所述弹性体(7)分别设置在两个所述孔道端盖(8)与阀芯(2)的两个端面之间。

8.根据权利要求7所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述孔道端盖(8)的一端为凹槽形结构(81)，所述凹槽形结构(81)的内部通过设于所述孔道端盖(8)侧壁开设的多个径向通孔(82)与所述第一液控口(A)或所述第二液控口(B)连通。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述阀体(1)为长方体结构。

10.根据权利要求1至8任一项所述的一种阻尼缓冲阀，其特征在于，所述弹性体(7)为弹簧。