CN1719046A - 双液流自动控制阀块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及液压控制领域，具体的讲是涉及一种双液流自动控制阀块，该阀块包括阀体、控制阀件，其中的控制阀件均为整体式插装阀，且所述的控制阀件至少包括一组控制阀件，该组阀件包括：溢流阀、单向阀、液控单向阀，阀体上的主要油口包括：进油口、工作油口和回油口，进油口分别与单向阀和溢流阀连通，且单向阀出口又与工作油口和液控单向阀连通，所有阀的回油都与回油口连通，其优点是质量可靠、技术性能参数可选择，便于组织大批量生产，每个插装阀均可直接拆出并更换，安装维修、更换很方便，控制油路简单，密封件数量少，减少了泄漏故障的发生频率。

Description

双液流自动控制阀块

技术领域

本发明涉及液压控制领域，具体的讲是涉及一种用于各种起重机用的液压抓斗，以及用于工程机械、矿山及港口设备使用的液压装置，还有用于石油及地质钻探设备等液压装置中的双液流自动控制阀块。

背景技术

目前的液压抓斗采用一根动力电缆使电机正反转来驱动一个双向液压泵，用两个方向的液压油源(双液流)完成了液压抓斗的液压动力供应与交替控制抓斗打开和闭合的问题，减少了外部控制给设备使用中带来的附件多及控制部分故障率高等难题，该双向液压泵自动控制的原理如图1所示，主要元件包括DV1先导型卸荷溢流阀，DV2先导型溢流阀，RV1、RV2单向阀，SV1、SV2液控单向阀，油口P1、P2分别为抓斗闭合与打开的液压泵压力油源口，油口A接到工作油缸的无杆腔，进油时使抓斗闭合，用液压产生的力来平衡抓斗内物料的重力或产生抓取物料的力。油口B接到工作油缸的有杆腔，进油时，使抓斗打开，打开时由于抓斗本身的重量等原因，始终会使工作油缸的有杆腔中产生一个液体压力。油口R是回油口，MP1、MP2、MA、MB分别为测量各油口压力用的油口。DV1的作用是，当抓斗闭合时提供不超过设定的最高压力以下的液体压力，超过最高压力时产生溢流，防止工作机构损坏、液压泵及电动机超压过载等原因造成的损坏。当油口A达到最高设定压力值时，DV1便卸荷，使P1口的油流以极低的压力流向R口，停止了向A油口供油，大大降低了电机消耗功率与流体的发热量。由于RV1的原因，油口A的压力得到保持。当油口A中压力由于工作油缸的内部泄漏或物料松动变化等原因，降低到一个DV1设定的最低压力时，DV1停止卸荷，重新向A油口中补充油液以提高A油口的压力，直到达到DV1设定的最高压力值后再次卸荷。在油口P1的压力通过油道ST2控制，，SV2单向阀打开，工作油缸有杆腔内的油可以回油箱，否则关闭，保持抓斗的形态不变。油口P2进油的工作原理与油口P1进油时相似，只是阀DV2是一个普通的溢流阀，由于抓斗打开时需要的压力较低，故该阀的设定压力较DV1低，抓斗爪子打开到极限位置时DV2溢流，维持工作油路内的压力为DV2的设定压力不再上升，防止元件的超载损坏。

该控制阀块的内部结构如图2、3所示，采用了由分列元件组成的插装阀，设计比较灵活，但存在着液压元件数量多、密封件多、控制油腔体积大、动作速度慢、控制灵敏度低、加工要求高、故障率也高，并且不能预先组装调节，维修时更换不方便，发热量大，工作油缸在受到外部力量冲击时不能得到保护等缺点，如由先导压力阀芯DV1、主阀芯DV1a和卸荷控制活塞DV1b三个分列的元件组成了先导式卸荷溢流阀DV1，为实现相互之间配合完成一个整体阀的功能，加工时相互位置精度要求严格，不易加工，还需要钻若干个控制油道，才能传递控制压力，每个分列的阀芯与阀块本体的结合部位都需要有密封材料进行密封，才不致于产生控制压力的损失和防止液压油的为泄漏，因此使用的密封件数量比较多。再如SV1、SV1a两部分阀芯组成了液控单向阀SV1，且每个部分都还有数个独立的元件组成，由于SV1a中的顶杆只能向SV1的主阀芯传递压力，不能传递拉力，为解决加工及安装误差，还需要留有一定的空行程，当该阀的控制压力突然变小时，不能帮助主阀芯立即关闭，只能靠主阀芯的回位弹簧力将其关闭，因此动作速度慢，有时出现液压颤振现象，为防止这一现象的发生，用了调节螺钉，采取调节主阀芯开启度(节流)的方法予以解决，但增加了正常工作时的液体阻力，也增加了发热量。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种双液流自动控制阀块，该阀块采用整体式具有独立功能的插装阀替代了现有技术中的分列式插装阀，同时采用负荷保持阀来平衡工作油缸中因外部负载而产生的液体压力，从根本上解决了现有技术中缺陷。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种双液流自动控制阀块，包括阀体、控制阀件，各阀件相应连接与泵和油箱的供油或回油回路中，其特征在于：所述的控制阀件均为整体式插装阀，且所述的控制阀件至少包括一组控制阀件，该组阀件包括：溢流阀、单向阀、液控单向阀，阀体上的主要油口包括：进油口、工作油口和回油口，进油口分别与单向阀和溢流阀连通，且单向阀出口又与工作油口和液控单向阀连通，所有阀的回油都与回油口连通。

上述的控制阀件可以包括二组控制阀件，两组之间通过相应的管路连通，即包括：两个溢流阀、两个单向阀、两个液控单向阀，阀体上的主要油口包括：两个进油口、两个工作油口和一个回油口，其中一个方向的进油口与一个单向阀和溢流阀连通，且单向阀出口又与该方向的工作油口以及液控单向阀连通，另一个方向的进油口和一个单向阀和溢流阀连通，该单向阀出口又与该方向的工作油口以及液控单向阀连通，所有阀的回油都与回油口连通。其中至少有一个方向上的液控单向阀可以采用压力平衡阀替代，该压力平衡阀可以为负荷保持阀。其中至少有一个方向上的溢流阀可以选用卸荷溢流阀。

所述的整体式插装阀与阀体之间螺纹连接。

本发明的优点是，由于采用的整体的具有独立功能的插装阀为标准化阀件，其质量可靠、技术性能参数可选择，便于组织大批量生产，结构上，所有需要更换的阀件都外露在阀体的表面，不用拆卸任何其他元件，每个插装阀均可直接拆出并更换，安装维修、更换很方便，控制油路简单，密封件数量少，减少了泄漏故障的发生频率。

由于使用了负荷保持阀，能够平衡工作油缸中因外部负载而产生的液体压力，当受到外部负载的冲击，工作油缸的内部压力超过调定的压力时，能够自动卸荷，保证工作油缸的负荷不超过规定值。当工作油缸的两个油腔都将会受到外部负荷的冲击时，使用两个负荷保持阀，能使工作油缸的两个油腔均得到保护。负荷保持阀是一种压力自动控制阀，由工作油缸进油侧的压力来操纵工作油缸回油侧的流量，无进油压力时，另一侧也无回油。当工作油缸进油侧的压力的K倍小于负荷保持阀调定压力值与回油侧重力负载等产生的压力的差值时，负荷保持阀处于将要开启的状态，但也无回油(K为负荷保持阀的控制压力比值，大于1)，起到平衡重力负载不致下滑的作用，当继续升高进油侧压力时，负荷保持阀的开启度逐步增大。在回油侧无负载压力并且进口侧压力的K倍等于或大于负荷保持阀的设定压力时，负荷保持阀全部开启，阀的回油阻力最小。负荷保持阀的流量(或回油阻力)的调节是由进油压力、回油侧负载压力两个参数的，联合作用下自动进行的，不会产生回油阀开启过大，负载自动下落，再关闭回油阀而产生的液压颤振现象，也不存在调小回油阀(节流原理)的开启度以防止负载自行下落的工况下回造成阻力大、油液发热的缺点，调节过程中不受油温影响，调节效果稳定可靠。

附图说明

附图1为现有技术液压抓斗液压控制原理图；

附图2为本发明液压控制原理图；

附图3为本发明控制阀块结构图；

附图4为本发明采用的先导型卸荷溢流阀结构示意图；

附图5为本发明采用的先导型溢流阀结构示意图；

附图6为本发明采用的单向阀结构示意图；

附图7为本发明采用的液控单向阀结构示意图；

附图8为本发明采用的负荷保持阀结构示意图；

附图9为本发明实施例一液压控制原理图；

附图10为本发明实施例二液压控制原理图；

附图11为本发明实施例三液压控制原理图；

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-11所示，标号1-25分别表示：电动机1、双向液压泵2、吸油单向阀3、回油滤油器4、本发明控制阀块5、工作油缸6、液压马达7、棱阀8、卷筒、钢丝绳及重物9、制动器10、阀体11、先导型卸荷溢流阀的进油口12、回油口13、控制油口14、先导型溢流阀的压力油口15、主回油口16、控制油回油口17、单向阀的进油口18、出油口19、液控单向阀的工作油口20、回油口21、控制油口22、负荷保持阀的工作油口23、泄漏油口24、控制油口25。

现有技术控制阀块中的阀件包括：先导型卸荷溢流阀DV1，先导型溢流阀DV2，单向阀RV1、RV2，液控单向阀SV1、SV2。

本发明控制阀块中的阀件包括：先导型卸荷溢流阀CT1，先导型溢流阀CT2，单向阀CT3、CT4，液控单向阀CT5，负荷保持阀CT6。

实施例一：本发明控制阀块5应用在液压抓斗上。

如图9所示，液压抓斗一般由一台电动机1、一个双向液压泵2、两个直接装在双向液压泵吸油口上的吸油单向阀3、一个回油滤油器4、一个本发明控制阀块5、至少一个油缸6(油缸的数量与爪子的数量相同)，以及连接用的油管、接头、油箱等液压元件组成。液压控制原理如图10所示。

控制阀块5由阀体11以及一个先导型卸荷溢流阀CT1、一个先导型溢流阀CT2、两个单向阀CT3和CT4、一个液控单向阀CT5、一个负荷保持阀CT6共计六个阀件构成，阀体11上共有五个外接的主要油口，分别为两个进油口P1和P2、两个工作油口A和B、一个回油口T，还有四个测压油口MP1、MP2、MA、MB，分别测量除回油口以外的各个油口的压力。其中进油口P1与单向阀CT3和先导型卸荷溢流阀CT1连通，单向阀CT3的出口又与工作油口A及液控单向阀CT5连通；进油口P2与单向阀CT4和先导型溢流阀CT2相连通，单向阀CT4的出口又与工作油口B以及负荷保持阀CT6连通，所有阀件的回油与回油口T连通。

本实施例在工作时，抓斗需要关闭时，电动机1正转，油箱内的液压油从左侧的吸油单向阀3吸入，经过液压泵加压后，由P1口进入阀块5内，通过单向阀CT3、油口A进入工作油缸6的无杆腔，由于P1口压力的控制，使负荷保持阀CT6开启，工作油缸有杆腔内的液压油通过油口B、负荷保持阀CT6、油口T、过滤器4回到油箱，使抓斗的爪子闭合。负荷保持阀CT6的最小开启压力P1是与工作油缸承受的负载压力、负荷保持阀CT6的设定压力有关。由于CT6未开启前，工作油缸处于封闭状态，此时P1的压力会自动上升，工作油缸无杆腔压力P1的上升，会导致有杆腔压力的上升，就提高了CT6的负荷压力值，会使CT6需要的开启控制压力降低，当两者达到平衡CT6开启时为止。

抓斗关闭过程中，当爪子遇到物料等阻力时，P1的压力会继续升高，当物料抓满或爪子到达行程终点时，会升高到先导型卸荷溢流阀CT1的设定压力，此时工作油泵P1口的油流停止向工作油缸供油，CT3也立即关闭，工作油泵的油流通过CT1、油口T、回油过滤器4回到油箱，即开始卸荷。此时卸荷阀CT1的阻力甚小。液压抓斗物料夹持的力是靠工作油缸无杆腔中各油口的封闭来维持的。卸荷溢流阀CT1的卸荷动作的继续是靠油口A的压力通过控制油道以及阀CT1中的卸荷控制活塞的作用力来实现的。由于工作油缸的内泄漏、物料的洒落等原因，油口P1的压力会不断下降，当降低到卸荷溢流阀CT1规定的最低压力(一般为调定压力的85-90％)时，CT1停止卸荷，油泵的油流向油口A及工作油缸的无杆腔。当油口A的压力达到阀CT1的设定压力时，再次进行卸荷。一般在物料抓取的过程中，不停止电动机，以保证抓斗能始终保持足够的夹持力。

当抓斗需要卸料(开启)时，电动机1反转。油箱内的液压油从右侧的吸油单向阀3吸入，经过液压泵加压后，由P2口进入控制阀5内，通过单向阀CT4、油口B进入工作油缸6的有杆腔，由于P2口压力的控制，使液控单向阀CT5开启，工作油缸无杆腔内的液压油通过油口A、液控单向阀CT5、油口T、过滤器4回到油箱，使抓斗的爪子打开，卸落物料。液控单向阀CT5的最小开启压力P2是与工作油缸A油口压力和液控单向阀的控制压力比值有关。双向液压泵P2油口的最高压力是由先导型溢流阀CT2决定的。当油口P2的压力高于CT2阀的设定压力时，CT2产生溢流，液压泵的油经油口P2、阀CT2、油口T、回油过滤器4回到油箱。

由于控制阀块具有卸荷保证、大大降低液压***的发热量，自动保持与压力自动调节运动的作用，通过电机正反转便可控制不同工况下各种压力的需要，特别适用于液压抓斗等移动设备上使用。

实施例二：本发明控制阀块5还可以应用在港口吊具的开闭装置上、港口及内河水闸的启动装置上，其控制的方法与液压抓斗相似，只是对象由爪子变成了闸门等其他装置，液压控制原理如图9所示，同液压抓斗一致，不在赘述。

实施例三：本发明控制阀块5应用在钻探机械上，用以驱动钻头，应用在工程机械底盘等回转机械上，液压控制原理如图10所示。

钻探机械上用于驱动钻头的液压动力供应与控制方法，基本上都采用单向液压泵与换向阀的方法。采用如图10所示的液压控制原理后，便可以用改变电机方向来达到钻头钻进和反向更换钻杆等工作过程控制的目的。控制阀块5内部的控制原理如图9所示。与上不同的是，油口B作为正常钻孔的动力油口，提供较低的工作保护压力，油口A作为拆卸钻杆用的动力油源口，可以提供高于正常工作压力的油源，以解决拆卸钻具时需要的较高的压力油源，还可以提供卸荷保压的功能，为一些较难拆卸的钻杆在最大拆卸力的前提下，提供逐渐变形的时间并且不至于发生液压油过热的现象。当然也可以不用电动机1、液压泵2、单向阀3、滤油器4等元件，将P1、P2油口直接接到主机现有的换向阀上使用，同样具备上述的性能。

实施例四：本发明控制阀块5应用在起重机上，用以驱动钢丝绳卷筒，液压控制原理图如图11所示。

应用控制阀块5有效地解决了起重机平稳升降中的液压控制问题。该装置主要由电动机1、双向液压泵2、吸油单向阀3、回油滤油器4、控制阀块5、液压马达7、棱阀8、液压制动器10、工作机构9(卷筒、钢丝绳及重物)等组成。使用中，由起吊的重物产生的液压马达有压力的一侧油管，接到控制阀块5的B油口，即控制阀块5中A油口向外供油时，重物下降，B油口向外供油时，重物提升。

原理是：当泵2正转，油口P1有压力时，通过棱阀8将制动器10打开，液压泵2的油经CT3、油口A驱动马达7正转，重物下降，此时由于P1的压力控制，使负荷保持阀CT6打开，马达7的回油经油口B、阀CT6、回油口T、滤油器4回到油箱。当泵2停止时，由于油口P1、P2均无压力，因此棱阀8的输出口也无压力，制动器10自动闭合，卷筒停止运转。当泵2反转，油口P2有压力时，压力油由P2经棱阀8控制制动器10打开，液压油经阀CT4、油口B流入液压马达7，驱动卷筒，使重物上升。

当然本装置的动力源也可与主机合用，省去元件1-4，将油口P1、P2直接连接到主机的换向阀上，同样可进行工作。

Claims (6)

1、一种双液流自动控制阀块，包括阀体、控制阀件，各阀件相应连接与泵和油箱的供油或回油回路中，其特征在于：所述的控制阀件均为整体式插装阀，且所述的控制阀件至少包括一组控制阀件，该组阀件包括：溢流阀、单向阀、液控单向阀，阀体上的主要油口包括：进油口、工作油口和回油口，进油口分别与单向阀和溢流阀连通，且单向阀出口又与工作油口和液控单向阀连通，所有阀的回油都与回油口连通。

2、根据权利要求1所述的一种双液流自动控制阀块，其特征在于所述的控制阀件包括二组控制阀件，两组之间通过相应的管路连通，即包括：两个溢流阀、两个单向阀、两个液控单向阀，阀体上的主要油口包括：两个进油口、两个工作油口和一个回油口，其中一个方向的进油口与一个单向阀和溢流阀连通，且单向阀出口又与该方向的工作油口以及液控单向阀连通，另一个方向的进油口和一个单向阀和溢流阀连通，该单向阀出口又与该方向的工作油口以及液控单向阀连通，所有阀的回油都与回油口连通。

3、根据权利要求2所述的一种双液流自动控制阀块，其特征在于至少有一个方向上的液控单向阀可以采用压力平衡阀替代。

4、根据权利要求3所述的一种双液流自动控制阀块，其特征在于所述的压力平衡阀为负荷保持阀。

5、根据权利要求2所述的一种双液流自动控制阀块，其特征在于至少有一个方向上的溢流阀为卸荷溢流阀。

6、根据权利要求1所述的一种双液流自动控制阀块，其特征在于所述的整体式插装阀与阀体之间螺纹连接。

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