CN113530909B - 用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀 - Google Patents

用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，包括阀体，阀体内设有单向阀、低压溢流阀、高压溢流阀、换向阀和高压溢流阀，阀体上设有A口、B口、E口和K口；A口和B口一路油与负载连接、一路油分别与两个补油阀的尾端连接，E口一路油与单向阀前端连接、一路油与补油阀的前端连接，K口与低压溢流阀的尾端连接；A口一路油与高压溢流阀的前端连接、一路油与高压溢流阀的尾端连接、一路油与换向阀3的一端连接、一路油与换向阀的A1口连接，B口一路油与高压溢流阀的尾端连接、一路油与高压溢流阀的前端连接、一路油与换向阀的另一端连接。本发明具有结构更加紧凑的的优点，可提高闭式液压***的可靠性。

Description

用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀
技术领域
本发明属于闭式液压***变量泵领域，尤其涉及一种用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀。
背景技术
在液压控制***中，闭式液压***具有***响应快、集成化高及能耗少等优点，因此广泛运用于工程机械、农用机械、航空航天等领域。闭式液压***一般由变量泵、油箱、控制阀、执行机构及相关液压元件组成。其中，控制阀主要由换向阀、低压溢流阀、高压溢流阀、单向阀及安全阀组成，换向阀和低压溢流阀主要是对液压***进行散热，以防止***温度过高；高压溢流阀主要是避免压力冲击对液压***的破坏，进行过载保护，以保护液压***；低压溢流阀及单向阀可对变量泵进口进行增压，以降低噪声并防止进出口切换时产生气蚀，进而提高变量泵的使用寿命，安全阀主要是避免换向阀回中位时补油泵出现憋压，以保护补油泵正常工作；现有闭式液压***的控制阀的组成部件，包括换向阀、低压溢流阀、高压溢流阀、单向阀及安全阀，为松散式结构，安装在变量泵和执行机构或液压回路中，使得整个闭式***的结构较为松散，极大地降低了闭式***的可靠性。因此，需要一种集成散热、过载保护及进口增压功能的多功能控制阀，以使得闭式液压***结构更加紧凑，提高闭式液压***的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀。本发明具有结构更加紧凑的的优点，可提高闭式液压***的可靠性。
本发明的技术方案：用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，包括阀体，阀体内设有单向阀、低压溢流阀、高压溢流阀、换向阀和高压溢流阀，阀体上设有A口、B口、E口和K口,A口和B口用于连接连接变量泵的进出口，E口用于连接补油泵的出口，K口用于连接油箱；A口和B口一路油与负载连接、一路油分别与两个补油阀的尾端连接，E口一路油与单向阀前端连接、一路油与补油阀的前端连接，K口与低压溢流阀的尾端连接；
A口一路油与高压溢流阀的前端连接、一路油与高压溢流阀的尾端连接、一路油与换向阀的一端连接、一路油与换向阀的A1口连接，B口一路油与高压溢流阀的尾端连接、一路油与高压溢流阀的前端连接、一路油与换向阀的另一端连接、一路油与换向阀的B1口连接；
单向阀1的尾端连接换向阀的T口，T口与低压溢流阀前端连接，高压溢流阀和高压溢流阀均与T口连接。
前述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀中，所述安全阀包括与E口连接的安全阀螺套，安全阀螺套的内侧端设有安全阀座，安全阀螺套内设有安全阀芯，安全阀座与安全阀芯之间设有安全阀弹簧，所述安全阀座上设有与T口连接的通孔。
前述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀中，所述低压溢流阀包括与阀体连接的溢流阀套，溢流阀套的外侧端设有溢流阀调压螺钉，溢流阀调压螺钉的内侧端设有先导弹簧座，先导弹簧座通过溢流阀先导弹簧连接溢流阀先导阀芯；溢流阀套的内侧端设有溢流阀主阀芯，溢流阀套上设有位于溢流阀先导阀芯和溢流阀主阀芯之间的第四节流孔，溢流阀主阀芯上设有与溢流阀套连接的溢流阀主阀弹簧，溢流阀主阀芯上设有与第四节流孔沟通的第三节流孔，第三节流孔连接T口；溢流阀调压螺钉与溢流阀套之间设有与溢流阀先导阀芯位置对应的油腔，油腔与K口连通。
前述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀中，所述溢流阀调压螺钉上设有溢流阀锁紧螺母。
前述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀中，所述换向阀包括两个分别位于T口两侧且关于T口对称分布的主阀套，其中一个主阀套上设有与A口连接的A1口，另一个主阀套上设有与B口连接的B1口，主阀套内设有主阀阀芯，其中一个主阀套与邻近的主阀阀芯之间形成MA腔，另一个主阀套与邻近的主阀阀芯之间形成MB腔，MB腔的一侧与MA腔的一侧连通，MA腔与A口之间以及MB腔与B口之间均设有单向阀；主阀阀芯的外侧端设有主阀座，主阀阀芯与主阀座之间设有主阀弹簧，其中一个主阀阀芯与邻近的主阀座之间形成NA腔，另一个主阀阀芯与邻近的主阀座之间形成NB腔，NA腔与A口之间以及NB腔与B口之间均设有第一节流孔；
所述高压溢流阀包括依次设置于主阀座外侧的设有先导阀芯、调压弹簧和调压螺钉；调压螺钉通过调压螺套连接阀体，主阀座上设有第二节流孔，先导阀芯通过第二节流孔连接NA腔或NB腔；其中一个调压螺套上设有DA口，另一个调压螺套上设有DB口，DA口和DB口均与T口连接。
前述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀中，所述调压螺钉上设有换向阀锁紧螺母。
与现有技术相比，本发明集成了闭式液压***中的换向阀、低压溢流阀、高压溢流阀及安全阀，结构更加紧凑，并可安装在变量泵的端盖上，使得变量泵进出口可直接与执行机构连接，这极大地减小了整个液压***的结构尺寸；同时，换向阀与高压溢流阀共用一套阀芯，减少了相关零部件，进而极大地提高了液压***的可靠性。因此，本发明具有结构更加紧凑的的优点，可提高闭式液压***的可靠性。
附图说明
图1是本发明的液压原理图。
图2是本发明的正视图。
图3是图2在P-P处的示意图。
图4是主阀阀芯的正视图。
附图中的标记为：1-安全阀，2-高压溢流阀，3-换向阀，4-低压溢流阀，5-节流孔，6-补油阀，7-第五节流孔，11-换向阀锁紧螺母，12-调压螺钉，13-调压弹簧，14-调压螺套，15-先导阀芯，16-主阀座，17-主阀弹簧，18-主阀阀芯，19-主阀套；30-安全阀座，31-安全阀弹簧，32-安全阀芯，33-安全阀螺套，34-溢流阀主阀芯，35-溢流阀主阀弹簧，36-溢流阀先导阀芯，37-溢流阀套，38-溢流阀先导弹簧，39-先导弹簧座，40-溢流阀调压螺钉，41-溢流阀锁紧螺母，42-第三节流孔，43-第四节流孔，44-油腔，45-通孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，如图1至图4所示，用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，包括阀体，阀体内设有单向阀1、低压溢流阀4、高压溢流阀2、换向阀3和高压溢流阀7，阀体上设有A口、B口、E口和K口,A口和B口用于连接连接变量泵的进出口，E口用于连接补油泵的出口，K口用于连接油箱；A口和B口一路油与负载连接、一路油分别与两个补油阀6的尾端连接，E口一路油与单向阀1前端连接、一路油与补油阀6的前端连接，K口与低压溢流阀4的尾端连接；
A口一路油与高压溢流阀2的前端连接、一路油与高压溢流阀7的尾端连接、一路油与换向阀3的一端连接、一路油与换向阀的A1口连接，B口一路油与高压溢流阀2的尾端连接、一路油与高压溢流阀7的前端连接、一路油与换向阀3的另一端连接、一路油与换向阀的B1口连接；
单向阀1的尾端连接换向阀3的T口，T口与低压溢流阀4前端连接，高压溢流阀2和高压溢流阀7均与T口连接。
所述安全阀1包括与E口连接的安全阀螺套33，安全阀螺套33的内侧端设有安全阀座30，安全阀螺套33内设有安全阀芯32，安全阀座30与安全阀芯32之间设有安全阀弹簧31，所述安全阀座30上设有与T口连接的通孔45。
所述低压溢流阀4包括与阀体连接的溢流阀套37，溢流阀套37的外侧端设有溢流阀调压螺钉40，溢流阀调压螺钉40的内侧端设有先导弹簧座39，先导弹簧座39通过溢流阀先导弹簧38连接溢流阀先导阀芯36；溢流阀套37的内侧端设有溢流阀主阀芯34，溢流阀套37上设有位于溢流阀先导阀芯36和溢流阀主阀芯34之间的第四节流孔43，溢流阀主阀芯34上设有与溢流阀套37连接的溢流阀主阀弹簧35，溢流阀主阀芯34上设有与第四节流孔43沟通的第三节流孔42，第三节流孔42连接T口；溢流阀调压螺钉40与溢流阀套37之间设有与溢流阀先导阀芯36位置对应的油腔44，油腔44与K口连通。
所述溢流阀调压螺钉40上设有溢流阀锁紧螺母41。
所述换向阀3包括两个分别位于T口两侧且关于T口对称分布的主阀套19，其中一个主阀套19上设有与A口连接的A1口，另一个主阀套19上设有与B口连接的B1口，主阀套19内设有主阀阀芯18，其中一个主阀套19与邻近的主阀阀芯18之间形成MA腔，另一个主阀套19与邻近的主阀阀芯18之间形成MB腔，MB腔的一侧与MA腔的一侧连通，MA腔与A口之间以及MB腔与B口之间均设有单向阀20；主阀阀芯18的外侧端设有主阀座16，主阀阀芯18与主阀座16之间设有主阀弹簧17，其中一个主阀阀芯18与邻近的主阀座16之间形成NA腔，另一个主阀阀芯18与邻近的主阀座16之间形成NB腔，NA腔与A口之间以及NB腔与B口之间均设有第一节流孔5；主阀座16上设有第五节流孔7，第五节流孔7连通NB腔与第一节流孔5或连通NA腔与第一节流孔5。
所述高压溢流阀包括依次设置于主阀座16外侧的设有先导阀芯15、调压弹簧13和调压螺钉12；调压螺钉12通过调压螺套14连接阀体，主阀座16上设有第二节流孔7，先导阀芯15通过第二节流孔7连接NA腔或NB腔；其中一个调压螺套14上设有DA口，另一个调压螺套14上设有DB口，DA口和DB口均与T口连接。
所述调压螺钉12上设有换向阀锁紧螺母11。
工作原理：如图1所示，其中，A口(图中A口所示)、B口(图中B口所示)分别与变量泵的进出口沟通，E口(图中E口所示)与补油泵沟通，K口(图中K口所示)与油箱沟通。初始状态下，旋转溢流阀调压螺钉40调节低压溢流阀4开启压力可控制变量泵进口压力，调节高压溢流阀2压力可控制***最高压力。由于闭式液压***变量泵一般为双向变量泵，即A口与B口均可作为高压油路，故多功能控制阀采用对称结构设计。
以A口为高压油口为例，当A口为高压油时，B口为变量泵进口，进入A口的油液分为四路，第一路给负载供油，第二路作为主油路与换向阀3的A1口沟通，第三路作为控制油与换向阀3右端沟通，第四路作为先导油与高压溢流阀2沟通。当A口压力未达到高压溢流阀2开启压力时，换向阀3在右端高压油的作用下工作右位，B1口与T沟通，此时安全阀1后端与左侧补油阀6后端沟通，由于安全阀1开启压力比左侧补油阀6开启压力高，安全阀1处于自锁状态，且右侧补油阀6后端与高压油沟通，使得补油泵输出的油液经左侧补油阀6进入B口，多余的油液经换向阀3与低压溢流阀4沟通，最终通过低压溢流阀4回油箱，由于从负载回B口的油液温度较高，经补油阀6进入B口的油液温度较低，使得多余的热量也随油液排出***，从而实现对液压***的散热。当A口压力达到高压溢流阀2开启压力时，高压溢流阀2打开A口与B口沟通，变量泵从A口输出的油液回流至B口，使得压力维持在高压溢流阀2开启压力左右，从而实现对液压***的保护。当A口与B口压力相等时，此时换向阀3处于中位，补油泵输出的油液不能经补油阀6进入A/B口，此时安全阀1打开，补油泵输出的油液经低压溢流阀4回油箱，从而实现对变量泵的保护。
如附图2所示，换向阀3采用左右对称结构设计，其中，A口、B口分别与变量泵的进出口沟通，T口与低压溢流阀4沟通。初始状态下，两端主阀阀芯18在主阀弹簧17的作用下均处于关闭状态；A口油液进入多功能控制阀主要分为三路，第一路油与右侧主阀套19上的A1口沟通；第二路油通过右侧的单向阀20后，一部分通过阀体油道与左侧的主阀套19上的MA腔沟通，其余部分与MB腔沟通，由于两个单向阀20的存在，使得A1/B1口油路始终处于断开状态；第三路油通过右侧的第一节流孔5与右侧主阀套19上的NA口沟通，并通过右侧主阀座16上的节流孔7作用在先导阀芯15上；调压螺套14上DA/DB口通过阀体油道与T口沟通；旋转调压螺钉12即可调整先导阀芯15的开启压力，同时，为避免高压油压力大范围波动对先导阀芯15启闭特性的产生影响，在主阀座16上设置了节流孔7以改善先导阀芯15的启闭特性。
当A口压力未达到先导阀芯15开启压力时，第一路高压油道经右侧的单向阀20、阀体油道与左侧主阀套19上的MA口沟通，并与MB腔沟通；第二路高压油经右侧的第一节流孔5与右侧主阀套19上的NA口沟通，此时，高压油作用在右侧主阀阀芯18上的作用面积相等，使得右侧主阀阀芯18在主阀弹簧17的作用下处于关闭状态，同时，流经MB口的高压油作用在左侧主阀阀芯18上，由于主阀阀芯18中部直径不同，使得高压油的作用面积不同，加上左侧主阀芯尾端NB口为低压油，导致左侧主阀阀芯18在高压油的作用下向左移动，B1口与T口沟通，温度较高的油液低压溢流阀4回油箱，实现对液压***的散热。
当A口压力达到先导阀芯15开启压力时，高压油经右侧的第一节流孔5和右侧主阀座16上的节流孔与DA口沟通，经阀体油路回至T口，由于油液的流动，导致右侧的第一节流孔5两端的NA口的压力低于A口和MA口的压力，右侧主阀阀芯18在压差的作用下打开，A口与B口沟通，A口压力降低，右侧主阀阀芯18关闭，如此不断循环，使得***压力一直维持在设定压力左右，从而实现对液压***的过载保护。
如图3所示，初始状态下，安全阀1在安全阀弹簧31的作用下处于关闭状态，通过安全阀座30或安全阀螺套33可调节安全阀弹簧31D的预紧力，从而调整安全阀1的开启压力，但必须保证其开启压力大于补油阀6开启压力，否则会导致补油阀6失效，从而导致多功能控制阀的散热功能降低，液压***温度过高而引起相关故障；低压溢流阀4在溢流阀主阀弹簧35的作用下处于关闭状态，通过溢流阀锁紧螺母41调节溢流阀先导弹簧38的预紧力即可调节低压溢流阀4开启压力，但必须保证其开启压力小于先导阀芯15的开启压力，否则会导致本发明的过载保护功能失效。
下面以A口为高压油口进行说明。
当液压***工作时，T口与B口沟通，由于补油泵的油液不断流向T口，T口压力增大，T口油液依次经第三节流孔42和第四节流孔43作用在溢流阀先导阀芯36的前端。作用在溢流阀先导阀芯36上的作用力逐渐增大，当油液作用力大于溢流阀先导弹簧38的预紧力时，溢流阀先导阀芯36打开，油液经第三节流孔42、第四节流孔43回油箱，由于油液的流动，导致溢流阀主阀芯34上的第三节流孔42两端产生压差，当压差所产生的作用力大于溢流阀主阀弹簧35的预紧力时，溢流阀主阀芯34打开，T口与K口沟通，T口压力降低，溢流阀关闭，如此不断循环，使得T口与B口一直维持在设定压力左右，从而实现对变量泵进口进行增压。
当A口与B口压力相等时，此时T口与A/B口均处于断开状态，补油泵输出的油液不能经补油阀6进入A/B口，使得E口压力增大，当作用在安全阀芯32上的作用力大于安全阀弹簧31的预紧力时，安全阀芯32打开，补油泵输出的油液经E口进入T口，最后经低压溢流阀4回油箱，从而实现对补油泵的保护。
如图4所示，为保证初始状态下，左右主阀阀芯18处于关闭状态，主阀阀芯18上的D1与D2处直径需保持一致，同时，D3与D4处直径需根据第一节流孔5的尺寸相应调节，以避免先导阀芯15的启闭特性过差，影响液压***的控制特性。
本发明具有结构更加紧凑的的优点，可提高闭式液压***的可靠性。

Claims (5)

1.用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，其特征在于：包括阀体，阀体内设有单向阀一(1)、低压溢流阀(4)、第一高压溢流阀(2)、换向阀(3)和第二高压溢流阀(46)，阀体上设有A口、B口、E口和K口,A口和B口用于连接变量泵的进出口，E口用于连接补油泵的出口，K口用于连接油箱；A口和B口一路油与负载连接、一路油分别与两个补油阀(6)的出口端连接，E口一路油与单向阀一(1)进口端连接、一路油与补油阀(6)的进口端连接，K口与低压溢流阀(4)的出口端连接；
A口一路油与第一高压溢流阀(2)的进口端连接、一路油与第二高压溢流阀(46)的出口端连接、一路油与换向阀(3)的右端连接、一路油与换向阀的A1口连接，B口一路油与第一高压溢流阀(2)的出口端连接、一路油与高压溢流阀(46)的进口端连接、一路油与换向阀(3)的左端连接、一路油与换向阀的B1口连接；
单向阀一(1)的出口端连接换向阀(3)的T口，T口与低压溢流阀(4)进口端连接，第一高压溢流阀(2)和第二高压溢流阀(46)均与T口连接；
所述换向阀(3)包括两个分别位于T口左右两侧且关于T口对称分布的主阀套(19)，右侧的主阀套(19)上设有与A口连接的A1口，左侧的主阀套(19)上设有与B口连接的B1口，主阀套(19)内设有主阀阀芯(18)，左侧的主阀套(19)与左侧的主阀阀芯(18)之间形成MA腔，右侧的主阀套(19)与右侧的主阀阀芯(18)之间形成MB腔，MB腔的一侧与MA腔的一侧连通，MA腔与A口之间以及MB腔与B口之间均设有单向阀二(20)；主阀阀芯(18)的外侧端设有主阀座(16)，主阀阀芯(18)与主阀座(16)之间设有主阀弹簧(17)，右侧的主阀阀芯(18)与右侧的主阀座(16)之间形成NA腔，左侧的主阀阀芯(18)与左侧的主阀座(16)之间形成NB腔，NA腔与A口之间以及NB腔与B口之间均设有第一节流孔(5)；
所述第一高压溢流阀(2)和第二高压溢流阀(46)均包括依次设置于对应主阀座(16)外侧的设有先导阀芯(15)、调压弹簧(13)和调压螺钉(12)；调压螺钉(12)通过调压螺套(14)连接阀体，主阀座(16)上设有第二节流孔(7)，先导阀芯(15)通过第二节流孔(7)连接NA腔或NB腔；其中一个调压螺套(14)上设有DA口，另一个调压螺套(14)上设有DB口，DA口连接B1口，DB口连接A1口；
主阀阀芯(18)的中部设有向内侧端贯穿的内凹台阶，内凹台阶的底面位于MA腔或MB腔处，主阀阀芯(18)的内侧端设有环形的锥面槽，主阀阀芯(18)外侧端面的油压面积等于锥面槽油压面积与内凹台阶的底面油压面积之和；
当A口压力未达到先导阀芯(15)开启压力时，第一路高压油道经右侧的单向阀二(20)与左侧主阀套(19)上的MA口沟通，并与MB腔沟通；第二路高压油经右侧的第一节流孔(5)与右侧主阀套(19)上的NA口沟通，此时，高压油作用在右侧主阀阀芯(18)上的作用面积相等，使得右侧主阀阀芯(18)在主阀弹簧(17)的作用下处于关闭状态，同时，流经MB口的高压油作用在左侧主阀阀芯(18)上，由于主阀阀芯(18)中部直径不同，使得高压油的作用面积不同，加上左侧主阀芯尾端NB口为低压油，左侧主阀阀芯(18)在高压油的作用下向左移动，B1口与T口沟通，温度较高的油液低压溢流阀(4)回油箱，实现对液压***的散热；
当A口压力达到先导阀芯(15)开启压力时，高压油经右侧的第一节流孔(5)和右侧主阀座(16)上的第二节流孔(7)与DA口沟通，流至T口，由于油液的流动，NA腔的压力低于A口和MA腔的压力，右侧主阀阀芯(18)在压差的作用下打开，A口与B口沟通，A口压力降低，右侧主阀阀芯(18)关闭，不断循环，使得***压力一直维持在设定压力，实现对液压***的过载保护。
2.根据权利要求1所述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，其特征在于：所述单向阀一(1)包括与E口连接的安全阀螺套(33)，安全阀螺套(33)的内侧端设有安全阀座(30)，安全阀螺套(33)内设有安全阀芯(32)，安全阀座(30)与安全阀芯(32)之间设有安全阀弹簧(31)，所述安全阀座(30)上设有与T口连接的通孔(45)。
3.根据权利要求1所述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，其特征在于：所述低压溢流阀(4)包括与阀体连接的溢流阀套(37)，溢流阀套(37)的外侧端设有溢流阀调压螺钉(40)，溢流阀调压螺钉(40)的内侧端设有先导弹簧座(39)，先导弹簧座(39)通过溢流阀先导弹簧(38)连接溢流阀先导阀芯(36)；溢流阀套(37)的内侧端设有溢流阀主阀芯(34)，溢流阀套(37)上设有位于溢流阀先导阀芯(36)和溢流阀主阀芯(34)之间的第四节流孔(43)，溢流阀主阀芯(34)上设有与溢流阀套(37)连接的溢流阀主阀弹簧(35)，溢流阀主阀芯(34)上设有与第四节流孔(43)沟通的第三节流孔(42)，第三节流孔(42)连接T口；溢流阀调压螺钉(40)与溢流阀套(37)之间设有与溢流阀先导阀芯(36)位置对应的油腔(44)，油腔(44)与K口连通。
4.根据权利要求3所述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，其特征在于：所述溢流阀调压螺钉(40)上设有溢流阀锁紧螺母(41)。
5.根据权利要求1所述的用于闭式液压***变量泵的多功能控制阀，其特征在于：所述调压螺钉(12)上设有换向阀锁紧螺母(11)。
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