CN108547812B - 先导式流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种先导式流量阀，包括：阀体；定阀芯；动阀芯；致动器。动阀芯的两侧分别形成有第一压迫腔和第二压迫腔；动阀芯上开设有分别连通第一压迫腔和第二压迫腔的第一通道；进油口与第一压迫腔连通；动阀芯上还开设有连通第一压迫腔与出油口的第二阀孔；当动阀芯处于关闭第一阀孔的位置时，移动杆使得封堵芯封堵第二阀孔，并当需要打开第一阀孔时，移动杆使得封堵芯远离第二阀孔。本发明通过设置第二阀孔，降低了动阀芯两侧的推力差，使得处于关闭状态的动阀芯更容易通过致动器打开，这势必降低了对致动器所能够施加的最大致动力的要求。

Description

先导式流量阀

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种先导式流量阀。

背景技术

液压***通常包括油箱、动力元件(如液压泵等)、控制元件(如溢流阀、换向阀、流量阀等)、执行元件(如油缸、马达等)以及连接这些元件的液压管路。其中，控制元件用于控制液压油的压力、流向以及流量等，以满足执行元件的要求。

流量阀多用于控制执行元件的动作速度，流量阀具有三个状态，即，关闭状态、最大打开状态以及中间打开状态。流量阀的关闭状态用于阻断液压油经过流量阀，以限制液压油进入执行元件；流量阀在中间打开状态时，用于调节液压油的流量以调节执行元件的速度；流量阀在最大打开状态时允许液压油通过流量阀的流量最大。

流量阀的上述三种状态由阀芯的移动实现，具体地，阀芯移动至一个极限位置时，阀芯将流量阀的入口关闭；当阀芯移动至另一个极限位置时，阀芯使流量阀的入口完全打开；当阀芯在两个极限位置移动时，阀芯通过移动调节入口的开度，从而控制液压油的流量。

现有技术中出现了一种具有上述三种状态的流量阀，该流量阀具体包括阀体、阀芯以及致动器；阀体具有入口和出口；阀芯能够在阀体内滑动以封堵入口或者使入口打开；阀体与阀芯的结构匹配成：阀芯在其关闭入口的方向上的受力面积(所谓的受力面积是指受液压油压迫的面积)大于阀芯在其打开入口方向上的受力面积(阀芯上开设有轴向贯通的通孔，以使得液压油分别压迫两个受力面积)，这使得阀芯在未受到致动器驱动时，阀芯总是处于关闭入口的极限位置，并因受力面积不同而产生一定压力差，该压力差使得阀芯以一定预紧力保持在该极限位置。

上述流量阀所具有的缺陷为：当需要使流量阀从关闭状态切换至中间打开状态或者最大打开状态时，致动器需要强大的力来克服预紧力，且需要以该强大的力使阀芯移动一段距离，这势必对致动器的致动能力提出了高的要求，使得致动器必须具有较高的致动功率以满足克服预紧力的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明的实施例提供了一种先导式流量阀。

为解决上述技术问题，本发明的实施例采用的技术方案是：

一种先导式流量阀，包括：

阀体，其具有导向孔、进油口、出油口；所述出油口形成在所述导向孔的第一端；所述进油口径向贯通所述导向孔并靠近其第一端；

定阀芯，其固定在所述阀体的第一端并伸入至所述导向孔中；所述定阀芯上开设有第一阀孔，所述第一阀孔与所述出油口连通；

动阀芯，其套设于所述定阀芯上并通过移动以封闭所述第一阀孔或者使所述第一阀孔打开而连通所述进油口与所述出油口；

致动器，其至少包括一个移动杆以及随所述移动杆移动的封堵芯；其中：

所述动阀芯的两侧分别形成有第一压迫腔和第二压迫腔；所述动阀芯上开设有分别连通所述第一压迫腔和所述第二压迫腔的第一通道；所述进油口与所述第一压迫腔连通，并使通过进油口进入所述第二压迫腔的液压油对所述动阀芯的作用面积大于通过进油口进入所述第一压迫腔的液压油对所述动阀芯的作用面积；

所述动阀芯上还开设有连通所述第一压迫腔与所述出油口的第二阀孔；当所述动阀芯处于关闭所述第一阀孔的位置时，所述移动杆使得所述封堵芯封堵所述第二阀孔，并当需要打开所述第一阀孔时，所述移动杆使得所述封堵芯远离所述第二阀孔。

优选地，所述动阀芯和所述定阀芯远离所述阀体的第一端的一端形成封闭端，所述动阀芯与所述定阀芯的封闭端围成第三压迫腔；所述第二阀孔开设在所述动阀芯的封闭端上以使所述第二压迫腔与所述第三压迫腔贯通；其中：

所述定阀芯的封闭端开设有第二通道以连通所述第三压迫腔与所述出油口。

优选地，

所述动阀芯的封闭端朝向所述移动杆的一侧开设有沉槽；所述移动杆的端部设置有活塞，所述活塞设置于所述沉槽中并通过端盖封盖以限制所述活塞从所述沉槽中脱出；

所述活塞两侧的所述沉槽中分别设置有第一弹簧和第二弹簧；

所述移动杆上套设有封堵盘，所述封堵芯设置在所述封堵盘朝向所述动阀芯的一侧，所述第二阀孔开设在与所述封堵芯相对的位置；

所述动阀芯的封闭端朝向所述封堵盘的一侧设置有导向杆，所述导向杆穿设所述封堵盘以限制所述封堵盘转动；

所述活塞开设有轴向贯通的过流孔。

优选地，所述第二阀孔包括多个，多个所述第二阀孔周向布置；所述封堵盘上设置有与所述第二阀孔一一对应的封堵芯。

优选地，所述致动器还包括套设在所述阀体上的框体、装设于所述框体上的电磁铁以及用于推抵所述移动杆的第三弹簧；其中：

所述移动杆至少具有一段磁性段以与通电的所述电磁体形成一电磁力。

优选地，所述第一通道中至少形成一段阻尼孔。

优选地，所述第二通道中至少形成一段阻尼孔。

优选地，所述阀体的第二端设置有端盖，所述端盖的中部以螺纹连接的方式穿设有调节螺母；所述第三弹簧位于所述导向孔中且两端分别与所述移动杆和所述调节螺母抵靠。

优选地，所述定阀芯一体成型于所述阀体的内部。

与现有技术相比，本发明公开的先导式流量阀的有益效果是：本发明通过设置第二阀孔，降低了动阀芯两侧的推力差，使得处于关闭状态的动阀芯更容易通过致动器打开，这势必降低了对致动器所能够施加的最大致动力的要求。

附图说明

图1为本发明的实施例所提供的先导式流量阀的主视图(第二阀孔处于关闭状态，且第一阀孔也处于关闭状态)。

图2为图1的局部A的放大视图。

图3为本发明的实施例所提供的先导式流量阀的主视图(第二阀孔处于打开状态，且第一阀孔也处于关闭状态)。

图4为图3的局部B的放大视图。

图5为本发明的实施例所提供的先导式流量阀的主视图(第二阀孔处于打开状态，且第一阀孔也处于打开状态)。

图6为图5的局部C的放大视图。

图中：

10-阀体；11-进油口；12-出油口；13-导向孔；20-定阀芯；21-封闭端；22-第二通道；23-第一阀孔；24-容腔；30-动阀芯；31-封闭端；311-沉槽；32-第一通道；33-第二阀孔；40-封堵盘；41-封堵芯；42-导向杆；50-致动器；51-移动杆；52-框体；53-电磁铁；54-第三弹簧；55-端盖；56-调节螺母；57-活塞；571-第一弹簧；572-第二弹簧；573-过流孔；58-端盖；60-第一压迫腔；70-第二压迫腔；80-第三压迫腔。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1至图6所示，本发明的实施例公开一种先导式流量阀，该先导式流量阀用于控制液压油的流量，进而达到控制执行元件的目的。该先导式流量阀包括阀体10、定阀芯20、动阀芯30以及致动器50。其中，阀体10具有导向孔13、进油口11、出油口12；导向孔13贯穿阀体10，出油口12形成在导向孔13的第一端，即，阀体10的第一端；进油口11径向贯通导向孔13并靠近其第一端；定阀芯20固定在阀体10的第一端并伸入至导向孔13中；定阀芯20上开设有第一阀孔23，第一阀孔23与出油口12连通；动阀芯30套设于定阀芯20上并通过移动以封闭第一阀孔23或者使第一阀孔23打开而连通进油口11与出油口12；致动器50，其至少包括一个移动杆51以及随移动杆51移动的封堵芯41；其中：动阀芯30的两侧分别形成有第一压迫腔60和第二压迫腔70；动阀芯30上开设有分别连通第一压迫腔60和第二压迫腔70的第一通道32；进油口11与第一压迫腔60连通，并使通过进油口11进入第二压迫腔70的液压油对动阀芯30的作用面积大于通过进油口11进入第一压迫腔60的液压油对动阀芯30的作用面积；动阀芯30上还开设有连通第一压迫腔60与出油口12的第二阀孔33；当动阀芯30处于关闭第一阀孔23的位置时，移动杆51使得封堵芯41封堵第二阀孔33，并当需要打开第一阀孔23时，移动杆51使得封堵芯41远离第二阀孔33。优选地，定阀芯20一体成型于阀体10的内部。

下面介绍一下本发明的上述实施例所公开的先导式流量阀的工作过程，并借此来说明本发明的先导式流量阀相比背景技术中的所提及的流量阀所具有的优点。

需要关闭流量阀时，即需要将出油口12(与执行机构，如油缸连接)与进油口11(与动力机构，如泵连接)隔断时，如图1和图2所示，首先通过机械动力或者电磁力移动杆51，使得封堵芯41将第二阀孔33封堵，此时，由于第二压迫腔70与第一压迫腔60通过第一通道32连通，第二压迫腔70内的液压油与第一压迫腔60内的液压油的压力基本相等，然而，第二压迫腔70内的液压油对动阀芯30的作用面积大于第一压迫腔60内的液压油对动阀芯30的作用面积，使得第二压迫腔70内的液压油对动阀芯30的推力大于第一压迫腔60内的液压油对动阀芯30的推力，从而形成推力差，这样，动阀芯30会朝关闭第一阀孔23方向运动并最终关闭第一阀孔23，且与阀体10的止挡台阶相抵靠。动阀芯30最终通过关闭第一阀孔23而将进油口11与出油口12隔断，此时，不会有液压油从出油口12流出。

当需要打开流量阀时，即，需要使出油口12与进油口11连通时(当然，所述的打开既可以指使流量阀实现最大打开状态，也可以使流量阀实现中间打开状态以用于调节液压油的流量)，利用机械力或者电磁力使得移动杆51带动封堵芯41朝远离第二阀孔33的方向首先移动一小段距离，从而使第二阀孔33打开，这样，第二压迫腔70内的液压油能够通过第二阀孔33流出，并最终经出油口12排出，当第二压迫腔70内的液压油从第二阀孔33流出的同时，第二压迫腔70内的液压油的压力变小，这使得第二压迫腔70内的液压油对动阀芯30推力变小，从而使在动阀芯30的两个方向上的推力差较小，使得具有机械动力或者电磁力的致动器50相对现有技术中的流量阀更容易使动阀芯30朝使第一阀孔23打开的方向移动。

根据上述可以，本发明通过设置第二阀孔33，降低了动阀芯30两侧的推力差，使得处于关闭状态的动阀芯30更容易通过致动器50打开，这势必降低了对致动器50所能够施加的最大致动力的要求。

应该说明的是：第一通道32的通流截面小于第二阀孔33的通流截面以保证第二压迫腔70内的液压油主要通过第一通道32流出。

在本发明的一个优选实施例中，如图1至图6所示，动阀芯30和定阀芯20远离阀体10的第一端的一端形成封闭端31，21，动阀芯30与定阀芯20的封闭端围成第三压迫腔80；第二阀孔开设在动阀芯30的封闭端31上以使第二压迫腔70与第三压迫腔80贯通；其中：定阀芯20的封闭端21开设有第二通道22以连通第三压迫腔80与出油口12。

下面介绍一下形成有第三压迫腔80的流量阀相比于未形成有第三压迫腔80的流量阀的优势。

当需要打开流量阀时，如图3和图4所示，利用机械力或者电磁力使得移动杆51带动封堵芯41朝远离第二阀孔33的方向首先移动一小段距离，从而使第二阀孔33打开，这样第二压迫腔70内的液压油能够通过第二阀孔33流入第三压迫腔80，这样，第三压迫腔80内的液压油的压力增大，使得第三压迫腔80内的液压油对动阀芯30的推力与第一压迫腔60内的液压油对动阀芯30的推力之和大于第二压迫腔70内的液压油对动阀芯30的推力，这样，在液压油的推动下，如图5和图6所示，动阀芯30会自动朝使第一阀口打开的方向移动，这会使得致动器50在第一阀孔23打开方向上对动阀芯30所需施加的力变的极小甚至无需施力，动阀芯30便随着跟随移动杆51移动。

应该说明的是：第二通道22的通流截面应小于第二阀孔33的通流截面以保证在第二阀孔33完全打开时能够使第三压迫腔80和第一压迫腔60内的液压油对动阀芯30的推力大于第二压迫腔70内的液压油对动阀芯30的推力。

根据上述可知，通过合理设计第二阀孔33的最大通流截面可实现无需利用致动器50施力便可使动阀芯30朝打开方向移动的目的。

根据上述可知，通过合理设计第二阀孔33的最大通流截面，如，可通过使得第二阀孔33的最大通流截面尽量大而使得致动器50无需施力便可使动阀芯30打开第一阀孔23，对应地，本发明的实施例提供了一种动阀芯30与移动杆51不存在连接关系的流量阀，具体地，移动杆51朝向动阀芯30的封闭端31的一端设置上述封堵芯41，移动杆51与动阀芯30不进行任何连接，这样，使得第二阀孔33的最大通流截面尽量大，设置成能够在流量阀打开过程中，动阀芯30跟随移动杆51移动的程度。这样，驱动器仅需要驱动移动杆51直接移动至指定轴向位置即可，而无需施力于动阀芯30。

上述实施例所提供的流量阀，通过使第二阀孔33的最大通流截面尽量大，能够使得致动器50无需驱动动阀芯30便可实现动阀芯30自动移动至指定位置。然而，使移动杆51与动阀芯30不形成连接关系是存在很多问题的，例如，当致动器50驱动移动杆51的速度慢于动阀芯30的移动速度，动阀芯30因惯性可能与移动杆51产生冲击，或者因动阀芯30的速度大于移动杆51的速度，而使得两者的距离不断缩短，当缩短至影响到第二阀孔33不能进行完全打开程度时(动阀芯30与封堵芯41之间的距离缩短至一定程度，第二阀芯的开度较小，限定液压油的流量的通流截面会减小)，第二压迫腔70内的液压油对动芯的推力可能会大于第一压迫腔60与第三压迫腔80内的液压油对动阀芯30的推力之和，这样使得动阀芯30的速度又迅速减小，从而导致动阀芯30的打开速度出现波动；再例如，当致动器50驱动移动杆51速度大于动阀芯30，且率先移动至指定位置而静止后，动阀芯30会因惯性与静止的移动杆51产生冲击。

为解决上述问题，在本发明的一个优选实施例中，如图2、4、6所示，并结合图1、3、5所示，动阀芯30的封闭端31朝向移动杆51的一侧开设有沉槽311；移动杆51的端部设置有活塞57，活塞57设置于沉槽311中并通过端盖58封盖以限制活塞57从沉槽311中脱出；活塞57两侧的沉槽311中分别设置有第一弹簧571和第二弹簧572；移动杆51上套设有封堵盘40，封堵芯41设置在封堵盘40朝向动阀芯30的一侧，第二阀孔33开设在与封堵芯41相对的位置；动阀芯30的封闭端31朝向封堵盘40的一侧设置有导向杆42，导向杆42穿设封堵盘40以限制封堵盘40转动；活塞57开设有轴向贯通的过流孔573。

下面介绍一下使得动阀芯30与移动杆51连接的上述结构能够因两者不连接所存在的技术问题的原因。

根据上述可知，移动杆51与动阀芯30实现了活动连接，这样，当动阀芯30速度小于移动杆51的速度时，移动杆51对动阀芯30产生拖动，即，施力于动阀芯30，当动阀芯30的速度大于移动杆51时，移动杆51即刻产生对动阀芯30的移动速度的限制，进而使得移动杆51与动阀芯30以极小的波动同步移动，从而避免了移动杆51与动阀芯30之间产生冲击。

上述实施例的优势在于：

1、当动阀芯30的速度开始大于移动杆51的速度时，移动杆51通过第一弹簧571对动阀芯30产生推抵以使动阀芯30的速度下降，同时，第一弹簧571受压后，封堵盘40与动阀芯30的距离缩短，这样，封堵芯41靠近第二阀孔33，使得通过第二阀孔33的液压油的流量减小，进而减小液压油对动阀芯30朝打开方向上的推力，从而配合第一弹簧571使动阀芯30的速度尽快下降。

2、当动阀芯30的速度开始小于移动杆51的速度时，移动杆51通过第二弹簧572对动阀芯30产生移动推抵以使动阀芯30的速度提升，同时，第二弹簧572受压后，封堵盘40与动阀芯30的距离增大，这样，封堵芯41远离第二阀孔33，使得通过第二阀孔33的液压油的流量增大，进而增大液压油对动阀芯30朝打开方向上的推力，从而配合第一弹簧571使动阀芯30的速度快速提升。

3、第一弹簧571和第二弹簧572不仅仅用于缓冲动阀芯30与移动杆51之间的冲击，更重要的是：第一弹簧571和第二弹簧572通过变形使得封堵芯41与第二阀孔33之间的距离的变化符合对移动杆51与动阀芯30移动速度一致的要求。

4、使第二阀孔33的最大通流截面的设计更加容易，第二阀孔33的通流截面设计的大一些、小一些均可以，可通过移动杆51的施力来弥补。

优选地，第二阀孔33包括多个，多个第二阀孔33周向布置；封堵盘40上设置有与第二阀孔33一一对应的封堵芯41。

优选地，定阀芯20的内部开设有容腔24，该容腔24分别与进油口11和第二通道22连通。

在本发明的一个优选实施例中，致动器50还包括套设在阀体10上的框体52、装设于框体52上的电磁铁53以及用于推抵移动杆51的第三弹簧54；其中：移动杆51至少具有一段磁性段以与通电的电磁体形成一电磁力。在本实施例中，移动杆51由电磁力驱动，通过改变通入电磁铁53的电流能够改变电磁力的大小，以调节移动杆51的运动速度和动力大小。优选地，阀体10的第二端设置有端盖55，端盖55的中部以螺纹连接的方式穿设有调节螺母56；第三弹簧54位于导向孔13中且两端分别与移动杆51和调节螺母56抵靠。通过调节螺母56可调节第三弹簧54的压缩程度，进而改变推力与电磁力所形成的合力的大小。

优选地，第一通道32中至少形成一段阻尼孔。第二通道22中至少形成一段阻尼孔。在本实施例中设置阻尼孔目的在于：使得第一通道32和第二通道22的通流截面小于第二阀孔33的通流截面

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种先导式流量阀，其特征在于，

阀体，其具有导向孔、进油口、出油口；所述出油口形成在所述导向孔的第一端；所述进油口径向贯通所述导向孔并靠近其第一端；

定阀芯，其固定在所述阀体的第一端并伸入至所述导向孔中；所述定阀芯上开设有第一阀孔，所述第一阀孔与所述出油口连通；

动阀芯，其套设于所述定阀芯上并通过移动以封闭所述第一阀孔或者使所述第一阀孔打开而连通所述进油口与所述出油口；

致动器，其至少包括一个移动杆以及随所述移动杆移动的封堵芯；其中：

所述动阀芯的两侧分别形成有第一压迫腔和第二压迫腔；所述动阀芯上开设有分别连通所述第一压迫腔和所述第二压迫腔的第一通道；所述进油口与所述第一压迫腔连通，并使通过进油口进入所述第二压迫腔的液压油对所述动阀芯的作用面积大于通过进油口进入所述第一压迫腔的液压油对所述动阀芯的作用面积；

所述动阀芯上还开设有连通所述第一压迫腔与所述出油口的第二阀孔；当所述动阀芯处于关闭所述第一阀孔的位置时，所述移动杆使得所述封堵芯封堵所述第二阀孔，并当需要打开所述第一阀孔时，所述移动杆使得所述封堵芯远离所述第二阀孔。

2.根据权利要求1所述的先导式流量阀，其特征在于，所述动阀芯和所述定阀芯远离所述阀体的第一端的一端形成封闭端，所述动阀芯与所述定阀芯的封闭端围成第三压迫腔；所述第二阀孔开设在所述动阀芯的封闭端上以使所述第二压迫腔与所述第三压迫腔贯通；其中：

所述定阀芯的封闭端开设有第二通道以连通所述第三压迫腔与所述出油口。

3.根据权利要求2所述的先导式流量阀，其特征在于，

所述动阀芯的封闭端朝向所述移动杆的一侧开设有沉槽；所述移动杆的端部设置有活塞，所述活塞设置于所述沉槽中并通过端盖封盖以限制所述活塞从所述沉槽中脱出；

所述活塞两侧的所述沉槽中分别设置有第一弹簧和第二弹簧；

所述移动杆上套设有封堵盘，所述封堵芯设置在所述封堵盘朝向所述动阀芯的一侧，所述第二阀孔开设在与所述封堵芯相对的位置；

所述动阀芯的封闭端朝向所述封堵盘的一侧设置有导向杆，所述导向杆穿设所述封堵盘以限制所述封堵盘转动；

所述活塞开设有轴向贯通的过流孔。

4.根据权利要求3所述的先导式流量阀，其特征在于，所述第二阀孔包括多个，多个所述第二阀孔周向布置；所述封堵盘上设置有与所述第二阀孔一一对应的封堵芯。

5.根据权利要求1所述的先导式流量阀，其特征在于，所述致动器还包括套设在所述阀体上的框体、装设于所述框体上的电磁铁以及用于推抵所述移动杆的第三弹簧；其中：

所述移动杆至少具有一段磁性段以与通电的所述电磁铁形成一电磁力。

6.根据权利要求1所述的先导式流量阀，其特征在于，所述第一通道中至少形成一段阻尼孔。

7.根据权利要求2所述的先导式流量阀，其特征在于，所述第二通道中至少形成一段阻尼孔。

8.根据权利要求5所述的先导式流量阀，其特征在于，所述阀体的第二端设置有端盖，所述端盖的中部以螺纹连接的方式穿设有调节螺母；所述第三弹簧位于所述导向孔中且两端分别与所述移动杆和所述调节螺母抵靠。

9.根据权利要求1所述的先导式流量阀，其特征在于，所述定阀芯一体成型于所述阀体的内部。