CN108561359B - 流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量阀，包括：主体机构以及控制机构；主体机构包括：阀体，其形成有进油通道和出油通道；阀座，其形成在阀体的内部，阀座上具有朝上的抵接面以及贯通抵接面的导流孔，导流孔用于使进油通道与出油通道连通；阀芯，其位于抵接面的上方并与导流孔相对，阀芯由控制机构控制以使阀芯在垂直于抵接面的方向上移动以靠近或远离抵接面；其中：阀芯上设置有预紧机构，预紧机构至少包括一个凸出于阀芯的下端面的预紧件，以当阀芯的下端面与抵接面形成一定范围的预设距离时，预紧件与抵接面处于抵接状态以形成一定预紧力。本发明的流量阀能够控制液压油以较低且较恒定的流量流入执行元件，使得执行元件以低速平稳的状态运行。

Description

流量阀

技术领域

本发明涉及液压技术领域，特别涉及一种流量阀。

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，例如，控制油缸的活塞杆的伸出速度。具体地，该流量阀具有一个与动力元件连接的进油口、一个与执行元件连接的出油口、阀座以及阀芯；阀座上开设有导流孔；阀芯用于封堵导流孔或者使导流孔打开以实现进油口与出油口的连通。阀芯通过移动来改变导流孔的开度(也称改变限定液压油的流量的通流截面)，从而改变通过导流孔的液压油的流量(或称这进入执行元件的腔室内的液压油的流量)，以改变执行元件的动作速度。现有技术中，阀芯和阀座的具体结构及位置关系为：如图1所示，阀座300具有一个抵接面，导流孔301贯通该抵接面，阀芯400位于抵接面的上方，当阀芯下移抵靠该抵接面时，导流孔被封堵，当阀芯上移与抵接面具有一段距离时，导流孔形成一定的开度，由此可知，阀芯与抵接面之间的距离限定了液压油的通流截面，阀芯距离液压油越远，通流截面越大，阀芯距离液压油越近，通流截面越小。

有些情况下，需要使执行元件以较低的动作速度运行，例如，用于缓慢举升重物的油缸，需要使油缸的活塞杆以较低速度伸出，这需要使导流孔的开度处于较小且恒定的状态，或者说导流孔处限定液压油流量的通流截面需保持较小且恒定，这需要使阀芯保持在一个与抵接面距离很小且恒定的位置。

现有技术中，为使阀芯能够具有较快的移动响应速度或者位置响应速度，通常利用电磁力驱动阀芯以使阀芯产生位移以使其最终移动至一个位置，然而，利用电磁力来使上述阀芯与抵接面保持一个恒定的距离，特别是保持一个较小的恒定的距离是非常困难的，原因在于，阀芯实际上相对于阀座处于悬空状态，或者说阀芯并没有受到向上的且与电磁力、阀芯的重力等相平衡的力(上述阀芯所处的平衡状态由电磁力、弹簧力以及阀芯的重力向抵消而形成)，处于该状态的阀芯实际上很不稳定，很容易产生移动，进而使限定液压油流量的通流截面很容易发生变化，进而导致执行元件的动作产生波动，平稳性变差。例如，当进油口的压力突然增大时会即刻使液压油对阀芯产生冲击，从而很容易打破阀芯的平衡状态，进而不能使液压油的流量保持在一个较低且恒定的量；再例如，通入用于形成电磁力的线圈的电流稍微产生波动便使得阀芯的平衡被打破，从而也不能使液压油的流量保持在一个较低且恒定的量。

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：

一种流量阀，包括：主体机构以及控制机构；

所述主体机构包括：

阀体，其形成有进油通道和出油通道；

阀座，其形成在所述阀体的内部，所述阀座上具有朝上的抵接面以及贯通所述抵接面的导流孔，所述导流孔用于使所述进油通道与所述出油通道连通；

阀芯，其位于所述抵接面的上方并与所述导流孔相对，所述阀芯由所述控制机构控制以使所述阀芯在垂直于所述抵接面的方向上移动以靠近或远离所述抵接面；其中：

所述阀芯上设置有预紧机构，所述预紧机构至少包括一个凸出于所述阀芯的下端面的预紧件，以当所述阀芯的下端面与所述抵接面形成一定范围的预设距离时，所述预紧件与所述抵接面处于抵接状态以形成一定预紧力。

优选地，所预紧件为设置于所述阀芯的下端面上的多个凸起，多个所述凸起周向布置。

优选地，所述凸起由弹性材料制成。

优选地，所述阀芯内具有第一腔室和第二腔室；所述第一腔室自所述阀芯的下端面轴向向上延伸，所述第二腔室自所述阀芯的上端面轴向向下延伸；

所述预紧机构还包括：

第一活塞，其设置于所述第一腔室中，并能够沿所述第一腔室滑动；

第二活塞，其设置于所述第二腔室中，并能够沿所述第二腔室滑动；

第一弹簧，其设置于所述第二活塞的上方并与所述第二活塞抵靠；

其中：

位于所述第一活塞上方的第一腔室与位于所述第二活塞下方的第二腔室通过过液通道连通，且充满液压油；

所述预紧件固定连接于所述第一活塞的下端。

优选地，所述第一腔室包括多个，多个所述第一腔室周向布置；每个所述第一腔室中均设置有所述第一活塞，每个所述第一活塞的下端均固定连接有所述预紧件。

优选地，所述阀芯的上端设置有用于封盖所述第二腔室的上盖体，所述上盖体中部以螺纹连接的方式穿设有调整母，所述第一弹簧位于所述第二活塞与所述调整母之间。

优选地，控制机构包括：

安装体，其固定在所述阀体的上端；

电磁铁，其包括铁芯及缠绕于所述铁芯上的线圈；所述电磁铁固定于所述安装体中；

驱动杆；其下端伸入至所述阀体中并与所述阀芯固定连接，其上端穿设所述电磁铁，且所述驱动杆上形成有一段能够与电磁铁形成电磁激励的电磁段，电磁铁与所述电磁段之间形成电磁力；

第二弹簧，其套设于所述驱动杆上，并用于向所述驱动杆施加向上的力。

优选地，所述第一活塞的下端设置有下盖体，所述下盖体封盖于所述第一腔室以限制所述第一活塞从所述第一腔室脱出。

优选地，所述预紧件的头部呈球状，尾部为螺柱；所述预紧件通过连接柱螺纹连接于所述第一活塞的下端。

优选地，所述阀体的内部形成有导向孔，所述导向孔内安装有导向衬套，所述阀芯在所述导向衬套内滑动。

与现有技术相比，本发明公开的流量阀的有益效果是：本发明的流量阀能够控制液压油以较低且较恒定的流量流入执行元件，使得执行元件以低速平稳的状态运行。

附图说明

图1为现有技术中的阀芯与阀座的结构示意图。

图2为本发明的实施例所提供的流量阀的主视图(导流孔处于打开状态)。

图3为图2的局部A的放大视图。

图4为本发明的实施例所提供的流量阀的主视图(阀芯与抵接面之间处于距离较小的状态，限定液压油的通流截面较小)。

图5为图4的局部B的放大视图。

图6为图5的局部C的放大视图。

图7为本发明的实施例所提供的流量阀的主视图(导流孔处于关闭状态)。

图8为图7的局部D的放大视图。

图9为图8的局部E的放大视图。

图中：

100-主体机构；10-阀体；11-进油通道；111-进口法兰；12-出油通道；121-出口法兰；13-导向孔；14-导向衬套；20-阀座；21-导流孔；22-抵接面；221-密封垫；30-阀芯；31-第一腔室；32-第二腔室；33-过液通道；40-预紧机构；41-预紧件；42-第一活塞；43-第二活塞；431-单向阀；44-第一弹簧；45-调整母；46-上盖体；47-连接柱；48-下盖体；200-控制机构；210-驱动杆；211-磁段；212-盖帽；220-安装体；230-电磁铁；240-第二弹簧；250-防护罩。

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。

本发明的实施例公开一种流量阀，该流量阀用于控制液压油的流量，以通过控制液压油的流量来控制如油缸等执行元件的动作速度。如图2至9所示，该流量阀包括主体机构100和控制机构200。

如图2所示，主体机构100包括阀体10、阀座20、阀芯30。阀体10通过铸造和机械加工形成一条水平延伸的进油通道11和一条水平延伸的出油通道12，阀体10在进油通道11的进口处形成进口法兰111，以方便通过液压管路连接动力元件(如泵)，阀体10在出油通道12的出口处形成出口法兰121，以方便通过液压管路连接执行元件(如油缸)。阀座20形成在进油通道11与出油通道12之间，该阀座20可与阀体10一体成型，也可与阀体10形成分体结构，该阀座20将进油通道11与出油通道12分割，且该阀座20的上端加工出一个朝上的抵接面22以及竖直贯通阀座20的导流孔21，该导流孔21开设在贯穿抵接面22的位置，进油通道11内的液压油可通过导流孔21进入出油通道12，并经过出油通道12进入执行元件中以为执行元件实现所需动作提供液压油。如图3所示，阀芯30位于阀座20的上方并与导流孔21的上端口相对，该阀芯30通过上下移动能够改变导流孔21的开度，或者说，改变限定液压油流量的通流截面，进而改变经过导流孔21的液压油的流量，进而改变进入执行元件内的液压油的流量以此来改变执行元件的动作速度(如改变油缸的活塞杆的伸缩速度)。其中，阀芯30上设置有预紧机构40，该预紧机构40至少包括一个凸出于阀芯30的下端面的预紧件41，该预紧件41使得当阀芯30的下端面与抵接面22形成一定范围的预设距离时，与抵接面22处于抵接状态以形成一定预紧力。

如图2所示，控制机构200包括安装体220、电磁铁230、驱动杆210、第二弹簧240以及防护罩250。该安装体220通过连接法兰可拆卸地安装固定在阀体10的上端，该安装体220内部形成一个安装腔；电磁铁230包括环状的铁芯以及缠绕于铁芯上的线圈，该电磁铁230固定于安装腔中，电磁铁230的线圈通电后，电磁铁230产生磁场。该驱动杆210的下端形成有连接盘，该连接盘通过紧固件与阀芯30的上端连接，驱动杆210的上端穿设电磁铁230，且驱动杆210上形成有一段电磁段211，该电磁段211与通电的电磁铁230形成电磁激励以使两者之间具有电磁力，且公知地，通过改变通入线圈的电流能够改变驱动杆210与电磁铁230之间的电磁力，进而能够控制驱动杆210以带动阀芯30竖直移动或者使阀芯30停留于某一竖直位置，从而改变导流孔21的开度或者通流截面以控制液压油的流量，进而控制执行元件的动作速度。第二弹簧240套设于驱动杆210的上端穿出电磁铁230的一段上，该驱动杆210的上端形成有盖帽212，该第二弹簧240的两端分别与盖帽212与安装体220抵接，以使第二弹簧240对驱动杆210施加向上的力，第二弹簧240的至少一个作用在于：如图2所示，当电磁铁230断电后，第二弹簧240使得驱动杆210带动阀芯30移动至最高点，进而使导流孔21完全打开，也就是说，第二弹簧240使得本发明的流量阀在电磁铁230断电时处于打开状态。

下面介绍一下上述实施例所提供的流量阀在控制执行元件以较低动作速度运行方面所具有的优势。

当需要使执行元件以较低动作速度运行时，例如，需要使油缸以缓慢的速度举升重物，如图4至6所示，通过控制机构200使得阀芯30下端的预紧件41抵靠在抵接面22上，并形成一定预紧力，这样，阀芯30的下端面与抵接面22具有较小的距离，该距离决定了限定液压油流量的通流截面，使得液压油以较小流量通过导流孔21，进而使执行元件以较低的动作速度运行。容易理解地，此时，阀芯30处于平衡状态，该平衡状态主要由向下的电磁力、抵接面22对预紧件41的向上的反作用力(等于预紧力)、阀芯30及相关部件的重力、液压油对阀芯30的向上的冲击力以及第二弹簧240所施加的向上的力(若存在第二弹簧240)的合力形成，由于与预紧力相等的反作用力对阀芯30的受力平衡具有贡献，且该反作用力是预紧件41与抵接面22接触所产生的，这样，当因某些原因，作用于阀芯30上的外力(除反作用力以外的力，如电磁力、冲击力等)发生改变时，反作用力通过自身大小的改变能够抵消所作用于阀芯30上的外力的改变，进而避免因外力的改变使得阀芯30只能通过移动来获得新的平衡，从而使阀芯30与抵接面22保持相对稳定距离，进而使执行元件能够以稳定状态低速运行。例如，当进油通道11内的液压油的压力突然增大时，液压油对阀芯30的推力也增大，此时，反作用力变小以使阀芯30满足受力平衡的条件，这样，阀芯30并不会移动，限定液压油的流量的通流截面不会发生变化，液压油的流量变化不大；再例如，当电磁力突然减小时，反作用力变小以使阀芯30满足受力平衡的条件，这样，阀芯30并不会移动，限定液压油的流量的通流截面不会发生变化，液压油的流量不会发生变化。

本发明通过在阀芯30的下端面设置预紧件41，该预紧件41能够在阀芯30与抵接面22形成较小距离时使阀芯30与抵接面22之间形成一定预紧力，从而使阀芯30在所受到的外力产生一定波动时，仍能够保持在该较小且较恒定的距离或距离范围内，进而使执行元件以低速平稳的状态运行。

基于上述说明，本发明的流量阀能够控制液压油以较低且较恒定的流量流入执行元件，使得执行元件以低速平稳的状态运行。

应该说明的是：

1、设置预紧件41凸出于阀芯30的下端面的量至少决定于所要限定的液压油的流量，限定液压油的流量越低，所需设置预紧件41凸出阀芯30的量也越小，当然，预紧件41凸出于阀芯30的量还与预紧件41的自身特性有关，例如，是否为刚性材料制成，或者是否为弹性材料制成。

2、预紧力设定的大小决定于作用于阀芯30上的外力所可能产生的最大波动程度，当外力可能产生较大波动时，需使预紧力设定为较大值。

预紧机构40的组成以及预紧件41的结构及类型可以如下：

在本发明的一个优选实施例中，预紧机构40仅包括预紧件41，该预紧件41为设置于阀芯30的下端面的弹性材料制成的周向布置的多个凸起(附图中没有示出预紧件41的这种结构，但所属领域技术人员从文字描述中能够知晓该结构)，当需要限定液压油以较小流量通过流量阀时，凸起抵接于抵接面22上，液压油从凸起之间的间隙通过，凸起与抵接面22之间形成预紧力。在本实施例中，利用凸起作为预紧件41，使得结构简单。

上述的通过凸起与抵接面22抵接来使得液压油以较小的流量通过流量阀存在一个缺陷，该缺陷是：阀芯30的下端面因存在凸起而不能完全与抵接面22抵接，进而不能封堵导流孔21，这意味着阀芯30不能完全将进油通道11与出油通道12分割，从而使得该种结构的流量阀不具有完全关闭的状态。

为解决上述问题，在本发明的一个优选实施例中，如图2至图9所示，阀芯30内具有第一腔室31和第二腔室32；第一腔室31自阀芯30的下端面轴向向上延伸，第二腔室32自阀芯30的上端面轴向向下延伸；预紧机构40还包括：第一活塞42、第二活塞43以及第一弹簧44。第一活塞42设置于第一腔室31中，并能够沿第一腔室31滑动；第二活塞43设置于第二腔室32中，并能够沿第二腔室32滑动；第一弹簧44设置于第二活塞43的上方并与第二活塞43抵靠。其中，位于第一活塞42上方的第一腔室31与位于第二活塞43下方的第二腔室32通过过液通道33连通，且充满液压油；预紧件41固定连接于第一活塞42的下端。优选地，第一腔室31包括多个，多个第一腔室31周向布置；每个第一腔室31中均设置有第一活塞42，每个第一活塞42的下端均固定连接有预紧件41。

上述实施例里能够解决阀芯30不能完全关闭导流孔21问题的原因在于：

当需要使液压油以较低流量通过导流孔21时，如图4至6所示，使凸出于阀芯30的下端面的预紧件41抵接于抵接面22上，由于第一弹簧44对第二活塞43具有一定的推抵力，而第二腔室32与第一腔室31通过过液通道33连通，该推抵力通过腔室内的液压油以一定放缩比例传递给第一活塞42及预紧件41，因此，只要抵接于抵接面22上的预紧力小于第一弹簧44传递给第一活塞42的力，预紧件41便不会回缩，从而使阀芯30与抵接面22之间保持较恒定的距离，进而使液压油以较低且恒定的流量通过导流孔21。

若想关闭导流孔21，只需使预紧件41回缩至阀芯30的下端面以上即可，即，如图7至9所示，预紧件41回缩于下端面后，下端面便可与抵接面22直接抵接，从而实现封堵导流孔21。使得预紧件41回缩于下端面以上并不困难，例如，通过增加向下的力(如，通过增加通入线圈的电流以增大向下的电磁力)，使得所增加的力能够克服第一弹簧44对第二活塞43的推抵力，即，所增加的力克服第一弹簧44的弹力，使得第一弹簧44进一步压缩，这样，被第二活塞43封闭的第二腔室32内的容积增大，第一腔室31内的液压油进入第二腔室32，第一活塞42上移使得预紧件41回缩于下端面以上。

根据上述可知，由于预紧件41具有可回缩的功能，使得只需增大作用于阀芯30的外力便可使预紧件41回缩，从而实现阀芯30关闭导流孔21。优选地，在抵接面22上还设置有密封垫221，以提高阀芯30关闭导流孔21的密封效果。

上述结构的预紧机构40使得本发明的流量阀具有的优势在于：

1、预紧件41的可回缩功能使得阀芯30能够完全关闭导流孔21。

2、利用设置于腔室内的液压油传递力，使得预紧件41的伸缩更加柔和、可靠。

3、预紧件41与抵接面22所形成的最大预紧力决定于第一弹簧44的压缩量，如此，可通过调节第一弹簧44的压缩量，来调节最大预紧力，从而调节阀芯30所能够承受的最大的外力波动以及阀芯30关闭导流孔21所需要的外力变化。

在本发明的一个优选实施例中，阀芯30的上端设置有用于封盖第二腔室32的上盖体46，上盖体46中部以螺纹连接的方式穿设有调整母45，第一弹簧44位于第二活塞43与调整母45之间，且在第二活塞43上装设有单向阀431，该单向阀431的进口朝上，出口与第二活塞43的下方的第二腔室32连通。本实施例所公开的流量阀的优势在于：通过使调整母45轴向移动以调整第一弹簧44的压缩量，进而调整预紧件41的最大预紧力；当第一腔室31与第二腔室32内的液压油因泄露等原因减少时，通过单向阀431能够向腔室内补油，更重要的是：通过向腔室内补油或泄油，可调节腔室内的液压油的量，进而可改变第一弹簧44的压缩量，从而与第一弹簧44配合而调节预紧件41所能够施加的最大预紧力；上盖体46使得拆装第二活塞43成为可能。

在本发明的一个优选实施例中，第一活塞42的下端设置有下盖体48，下盖体48封盖于第一腔室31以限制第一活塞42从第一腔室31脱出。下盖体48使得拆装第一活塞42成为可能。

在本发明的一个优选实施例中，预紧件41的头部呈球状，尾部为螺柱；预紧件41通过连接柱47螺纹连接于第一活塞42的下端。在本实施例中，预紧件41为刚性体，且预紧件41与第一活塞42形成可拆卸连接，从而方便更换预紧件41。

在本发明的一个优选实施例中，阀体的内部形成有导向孔13，导向孔13内安装有导向衬套14，阀芯30在导向衬套14内滑动。导向衬套14能够使得阀芯30进行严格的上下滑动。

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 (7)

1.一种流量阀，其特征在于，包括：主体机构以及控制机构；

所述主体机构包括：

阀体，其形成有进油通道和出油通道；

阀座，其形成在所述阀体的内部，所述阀座上具有朝上的抵接面以及贯通所述抵接面的导流孔，所述导流孔用于使所述进油通道与所述出油通道连通；

阀芯，其位于所述抵接面的上方并与所述导流孔相对，所述阀芯由所述控制机构控制以使所述阀芯在垂直于所述抵接面的方向上移动以靠近或远离所述抵接面；其中：

所述阀芯上设置有预紧机构，所述预紧机构至少包括一个凸出于所述阀芯的下端面的预紧件，以当所述阀芯的下端面与所述抵接面形成一定范围的预设距离时，所述预紧件与所述抵接面处于抵接状态以形成一定预紧力；

所述阀芯内具有第一腔室和第二腔室；所述第一腔室自所述阀芯的下端面轴向向上延伸，所述第二腔室自所述阀芯的上端面轴向向下延伸；

所述预紧机构还包括：

第一活塞，其设置于所述第一腔室中，并能够沿所述第一腔室滑动；

第二活塞，其设置于所述第二腔室中，并能够沿所述第二腔室滑动；

第一弹簧，其设置于所述第二活塞的上方并与所述第二活塞抵靠；

其中：

位于所述第一活塞上方的第一腔室与位于所述第二活塞下方的第二腔室通过过液通道连通，且充满液压油；

所述预紧件固定连接于所述第一活塞的下端。

2.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，所述第一腔室包括多个，多个所述第一腔室周向布置；每个所述第一腔室中均设置有所述第一活塞，每个所述第一活塞的下端均固定连接有所述预紧件。

3.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，所述阀芯的上端设置有用于封盖所述第二腔室的上盖体，所述上盖体中部以螺纹连接的方式穿设有调整母，所述第一弹簧位于所述第二活塞与所述调整母之间。

4.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，控制机构包括：

安装体，其固定在所述阀体的上端；

电磁铁，其包括铁芯及缠绕于所述铁芯上的线圈；所述电磁铁固定于所述安装体中；

驱动杆；其下端伸入至所述阀体中并与所述阀芯固定连接，其上端穿设所述电磁铁，且所述驱动杆上形成有一段能够与电磁铁形成电磁激励的电磁段，电磁铁与所述电磁段之间形成电磁力；

第二弹簧，其套设于所述驱动杆上，并用于向所述驱动杆施加向上的力。

5.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，所述第一活塞的下端设置有下盖体，所述下盖体封盖于所述第一腔室以限制所述第一活塞从所述第一腔室脱出。

6.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，所述预紧件的头部呈球状，尾部为螺柱；所述预紧件通过连接柱螺纹连接于所述第一活塞的下端。

7.根据权利要求1所述的流量阀，其特征在于，所述阀体的内部形成有导向孔，所述导向孔内安装有导向衬套，所述阀芯在所述导向衬套内滑动。

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