CN212690489U - 一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀 - Google Patents

Abstract

一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，包括减压阀体、减压阀芯、减压弹簧、端盖、锥阀弹簧、锥阀芯、电‑机械转换器和控制阀。本实用新型的积极效果在于：超高压三通比例减压阀将传统减压阀所采用的阀芯全部承压面上出口油压作用力直接与压缩弹簧或电磁执行元件相比较的技术方案，变更为阀芯部分承压面上出口油压作用力与阀芯全部承压面上锥阀所调定的油压作用力相比较，一方面减小了阀芯上出口油压作用面积，另一方面采用锥阀式比例溢流阀油压作用力来替代压缩弹簧或电磁执行元件，从而降低驱动锥阀式比例溢流阀的电磁力和驱动功率，即实现小规格电磁执行元件来进行超高压控制。

Description

一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀

技术领域

本实用新型涉及液压阀技术领域，具体地说是一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀。

背景技术

液压阀是组成液压***的基础元件，用于控制油液的方向、压力、流量，其性能优劣对***整体性能起着至关重要的作用。在静压造型机、模锻压机等设备压制动作过程中，***流量较大，且压力逐渐增高，主控阀门宜采用常闭式减压阀，能否稳定、精确、可控地控制油液压力成为决定***性能的关键所在。常规减压阀产品采用油压作用力直接与压缩弹簧或电磁执行元件相比较的技术方案，在超高压工况下，油压作用力很高，受驱动功率、自身结构等限制，不能直接进行超高压控制。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，能稳定、可控地对超高压工况出口压力进行调节和控制。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型所述的一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，包括减压阀体、减压阀芯、减压弹簧、端盖、锥阀弹簧、锥阀芯、电-机械转换器和控制阀，其中减压阀体内部开设有同心设置的P沉割槽、A沉割槽、T沉割槽和阀体环形槽，减压阀体与端盖之间开设有控制腔，所述P沉割槽与阀体环形槽之间的通路上安装控制阀，A沉割槽通过出口和控制通道与控制腔相联通，其中T沉割槽通过控制孔道与回油口相联通，阀体环形槽通过控制孔道与进油口相联通，出口通过控制孔道与出油口相联通，控制通道内安装先导阀阻尼塞。所述减压阀芯配合安装在P沉割槽、A沉割槽和控制腔内并能沿其轴向移动，减压阀芯呈阶梯型圆柱体结构，轴线上分别开设同心的轴向孔，小端开设径向小孔，边缘处形成溢流边，并与轴向孔相通，大端中部开设阀芯环形槽，槽底形成减压棱边，小端与大端交界处开设径向凹槽，并形成承压环形面，所述减压阀芯的大端一面与减压弹簧相接触，减压阀芯的小端一面与T沉割槽相联通。所述减压弹簧位于控制腔内，减压弹簧一侧与减压阀芯接触，减压弹簧另一侧与端盖相接触，端盖上开设有与控制腔相配合的圆柱凸台，圆柱凸台内开设有同心设置的短沉孔、粗短孔和细短孔，端盖内开设有与细短孔相联通的回油腔，回油腔内安装有能沿其轴向移动的锥阀芯，锥阀芯外周套装有锥阀弹簧，所述锥阀芯的小直径一端位于细短孔内，锥阀芯的大直径一端与电-机械转换器的推杆相接触，电-机械转换器启动能推动锥阀芯向小直径一端运动，其中回油腔通过控制孔道与回油口相联通。

所述控制阀是螺纹插装式电磁阀，减压阀体一侧开设有与螺纹插装式电磁阀相配合的插装阀安装孔，螺纹插装式电磁阀包括电磁阀套、电磁阀芯、涨丝、动铁、导磁套、电磁弹簧、电磁铁和锁紧螺母，其中电磁铁通过锁紧螺母安装在导磁套上，导磁套内配合安装有能沿其轴向移动的动铁，导磁套一端则固定安装有电磁阀套，电磁阀套内配合安装有电磁阀芯，动铁的一端与导磁套之间安装电磁弹簧，动铁的另一端与电磁阀芯可拆卸连接，其中电磁阀套呈阶梯型内中空圆柱体结构，其上开设阀套径向A孔、阀套径向B孔和阀套径向P孔，电磁阀芯呈中空型圆柱体结构，内部开设有与T沉割槽相联通的阀芯轴向大孔，电磁阀芯外周开设有阀芯径向小孔以及电磁阀芯环形槽，当电磁阀芯移动时，电磁阀芯环形槽能将阀套径向P孔和阀套径向B孔相联通。

所述减压阀体右侧密封沟槽内密封件为O型圈，端盖圆柱凸台上密封沟槽内密封件为O型圈。

所述减压弹簧原始长度等于短沉孔底面至减压阀芯大端短沉孔底面的距离。

本实用新型的积极效果在于：

超高压三通比例减压阀将传统减压阀所采用的阀芯全部承压面上出口油压作用力直接与压缩弹簧或电磁执行元件相比较的技术方案，变更为阀芯部分承压面上出口油压作用力与阀芯全部承压面上锥阀所调定的油压作用力相比较，一方面减小了阀芯上出口油压作用面积，另一方面采用锥阀式比例溢流阀油压作用力来替代压缩弹簧或电磁执行元件，从而降低驱动锥阀式比例溢流阀的电磁力和驱动功率，即实现小规格电磁执行元件来进行超高压控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是减压阀体的俯视图；

图3是图2中R-R剖视图；

图4是减压阀芯的剖视图；

图5是螺纹插装式电磁阀的结构示意图；

图6是图1中I的局部放大视图；

图7是减压阀芯的三维结构示意图；

图8是螺纹插装式电磁阀得电吸合时的状态示意图。

图中441圆柱凸台 44d短沉孔 44e粗短孔 44f细短孔

41减压阀体；41a-P沉割槽；41b-A沉割槽；41c-工艺孔；41g-A工艺孔；41h-工艺孔；41j-插装阀安装孔；41k-阀体环形槽；41l-工艺孔；41m-T沉割槽；41o-中心孔；41p-出口；41q-控制通道；41r-控制腔；41s-阀体P口；41t-阀体T口；41u-工艺孔；41v-工艺孔；41w-工艺孔；41x-减压棱边；41y-溢流棱边；41z-环形槽；42-减压阀芯；42a-径向小孔；42b-溢流棱边；42c-减压棱边；42d-轴向孔；42e-阀芯环形槽；42f-径向凹槽；42g-环形面；42h-轴向孔41d堵头 41f堵头 41i堵头 41n B口

43-减压弹簧；44-端盖；44a回油腔45-锥阀弹簧；46-锥阀芯；47-电-机械转换器；48-螺纹插装式电磁阀；481-电磁阀套；482-电磁阀芯；483-涨丝；484-动铁；485-导磁套；486-电磁弹簧；487-电磁铁；488-锁紧螺母；48a-阀芯轴向大孔；48b-阀芯径向小孔；48c-阀套径向A孔；48d-阀套径向B孔；48e-电磁阀芯环形槽；48f-阀套径向P孔；48g-阀芯径向通孔；48h-阀芯轴向小孔；48i-动铁中心孔；48j-控制弹簧腔；48k-环形腔

具体实施方式

本实用新型所述的一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，如图1所示，包括减压阀体41、减压阀芯42、减压弹簧43、端盖44、锥阀弹簧45、锥阀芯46、电-机械转换器47和控制阀，如图2和图3所示，其中减压阀体41内部开设有同心设置的P沉割槽41a、A沉割槽41b、T沉割槽41m和阀体环形槽41k，减压阀体41上与端盖44相连接处开设有控制腔41r，所述P沉割槽41a与阀体环形槽41k之间的通路上安装控制阀，控制阀开启能控制先导油从阀体环形槽41k进入到P沉割槽41a内。A沉割槽41b通过出口41p和控制通道41q与控制腔41r相联通，控制通道41q内安装先导阀阻尼塞32c，其中T沉割槽41m通过控制孔道与阀体T口41t相联通完成回油，阀体环形槽41k通过控制孔道与阀体P口41s相联通完成进油，出口41p作为出油口完成出油，在减压阀体41若干工艺孔处设置对应的堵头。

所述减压阀芯42配合安装在P沉割槽41a、A沉割槽41b和控制腔41r内并能沿其轴向移动，可以改变先导油流经减压阀芯42时的过流面积。如图4和图7所示，减压阀芯42呈阶梯型圆柱体结构，轴线上分别开设同心的轴向孔42h，小端开设径向小孔42a，并与轴向孔42h相通，小端径向均布有四个轴向铣平面，边缘处形成四个溢流棱边42b。大端中部开设阀芯环形槽42e，槽底形成减压棱边42c，小端与大端交界处开设四个径向凹槽42f，并形成承压环形面42g，所述减压阀芯42的大端一面位于控制腔41r内并与减压弹簧43相接触，减压阀芯42的小端一面与T沉割槽41m相联通。

所述减压弹簧43位于控制腔41r内，减压弹簧43一侧与减压阀芯42接触，减压弹簧43另一侧与端盖44之上的短沉孔44d相接触，端盖44上开设有与控制腔41r相配合的圆柱凸台441，如图6所示，圆柱凸台441内开设有同心设置的短沉孔44d、粗短孔44e和细短孔44f，端盖44内开设有与细短孔44f相联通的回油腔44a，回油腔44a内安装有能沿其轴向移动的锥阀芯46，锥阀芯46外周套装有锥阀弹簧45，所述锥阀芯46的小直径一端位于细短孔44f内，锥阀芯46的大直径一端与电-机械转换器47的推杆相接触，锥阀芯46的小直径一端与细短孔44f形成薄刃型的控制阀口，当电-机械转换器47接受电信号启动后，产生对应的电磁推力，作用在锥阀芯46上，进而能调节控制腔41r内的油压。

如图5所示，所述控制阀是螺纹插装式电磁阀48，减压阀体41一侧开设有与螺纹插装式电磁阀48相配合的插装阀安装孔41j，所述螺纹插装式电磁阀48位于插装阀安装孔41j内，螺纹插装式电磁阀48不仅能控制流经减压阀芯42的先导油路的通断，还可以使三通比例减压阀的整体结构更加紧凑，便于安装及使用。螺纹插装式电磁阀48包括电磁阀套481、电磁阀芯482、涨丝483、动铁484、导磁套485、电磁弹簧486、电磁铁487和锁紧螺母488，其中电磁铁487通过锁紧螺母488安装在导磁套485上，导磁套485内配合安装有能沿其轴向移动的动铁484，导磁套485一端则固定安装有电磁阀套481，电磁阀套481内配合安装有电磁阀芯482，动铁484的一端与导磁套485之间安装电磁弹簧486，动铁484的另一端与电磁阀芯482可拆卸连接，其中电磁阀套481呈阶梯型内中空圆柱体结构，内部开设有与T沉割槽41m相联通的阀芯轴向大孔48a，轴向孔48h和径向孔48g，电磁阀套481外周开设阀套径向A孔48c、阀套径向B孔48d和阀套径向P孔48f。电磁阀芯482外周开设有阀芯径向小孔48b以及电磁阀芯环形槽48e，当电磁阀芯482移动时，电磁阀芯环形槽48e能将阀套径向P孔48f和阀套径向B孔48d相联通，具体动作过程如下：如图8所示，当电磁铁487得电吸合动铁484时，动铁484带动电磁阀芯482在图5所示的方向上左移，电磁阀芯环形槽48e将阀套径向P孔48f和阀套径向B孔48d相联通，阀体环形槽41k内的先导油会依次经由阀套径向P孔48f、电磁阀芯环形槽48e、阀套径向B孔48d进入到环形腔48k，环形腔48k内的先导油会通过A工艺孔41g、工艺孔41h和41c进入到P沉割槽41a内；如图1所示，当电磁铁487失电时，电磁阀芯482在电磁弹簧486推力作用下右移，阀芯径向小孔48b与阀套径向A孔48c相联通，环形腔48k内的液压油经由阀套径向A孔48c、阀芯径向小孔48b进入到阀芯轴向大孔48a内，再接着进入到T沉割槽41m内。

进一步地，所述减压阀体41右侧密封沟槽内密封件为O型圈，端盖圆柱凸台441上密封沟槽内密封件为O型圈，导磁套485外螺纹密封沟槽内密封件为O型圈，电磁阀套481轴向密封沟槽内密封件为O型圈+挡圈。

所述减压弹簧43原始长度等于短沉孔44d底面至减压阀芯42大端短沉孔底面的距离，零位时减压弹簧43会限制减压阀芯42的右移，使之保持最大开口位置。所述锥阀弹簧45的原始长度大于回油腔44a底面至锥阀芯46圆柱端面的距离，即零位时锥阀弹簧45始终有使锥阀芯46远离圆柱凸台441的趋势，从而使细短孔44f联通控制腔41r与回油腔44a。

具体油路如下所述：

按以上连接关系完成装配之后，如图2所示，先导控制油自减压阀体41上的阀体P口41s、工艺孔41v和工艺孔41l到达环形槽41k和螺纹插装式电磁阀48之上的阀套径向P孔48f处。

如图1和图5所示，螺纹插装式电磁阀48之上的控制弹簧腔48j内的液压油则通过动铁中心孔48i、阀芯轴向小孔48h、阀芯轴向大孔48a到达减压阀体41之上的T沉割槽41m，之后如图2所示，T沉割槽41m内的液压油依次经过工艺孔41w、阀体T口41t完成回油。

环形槽41k和阀套径向P孔48f内先导油的流动情况由螺纹插装式电磁阀48得电与否所决定，其流动情况如下所述：当螺纹插装式电磁阀48失电时，如图1和图5所示，动铁484在电磁弹簧486作用下处于最右端未吸合位置，阀套径向P孔48f与电磁阀芯环形槽48e之间相隔断，先导油路停止流动，先导油无法进入到减压阀芯42位置处；

当螺纹插装式电磁阀48得电时，电磁铁487励磁，使动铁484处于最左端的吸合位置，动铁弹簧腔内油液经由动铁中心孔48i、阀芯轴向小孔48h、阀芯轴向大孔48a到达减压阀体41上T沉割槽41m处，经由工艺孔41w和阀体T口41t完成回油。如图8所示，动铁484带动电磁阀芯482左移，使得阀套径向P孔48f与电磁阀芯环形槽48e之间的通道打开，从而使得阀套径向P孔48f与阀套径向B孔48d之间通过电磁阀芯环形槽48e联通开启，阀套径向A孔48c则与阀芯径向小孔48b之间关闭，经由阀套径向B孔48d进入到环形腔48k内的先导油进一步经由A工艺孔41g、工艺孔41h、工艺孔41c到达P沉割槽41a处。P沉割槽41a内的先导油接着会经由减压阀芯42之上由阀芯环形槽42e和P沉割槽41a、A沉割槽41b之间环形凸台所构成的环形缝隙减压、减压之后的先导油到达A沉割槽41b，并通过减压阀芯42上的轴向凹槽42f，作用于减压阀芯42上由小端与大端所形成的环形面42g之上。减压后的先导油一部分到达出口41p；另一部分经由控制通道41q上的先导阀阻尼塞32c作用至减压弹簧42右侧和端盖44左侧所形成的控制腔41r内，并经由电-机械转换器47驱动的锥阀芯46和端盖44上细短孔44f所形成的控制阀口到达回油腔44a，进一步经由端盖44上工艺孔44b、工艺孔44c到达减压阀体41右侧的环形槽41z，之后如图2所示，经由工艺孔41u到达阀体T口41t完成回油。

控制腔41r内压力由电-机械转换器47驱动的锥阀芯46和端盖44上细短孔44f所形成控制阀口调定，即可以通过调节电-机械转换器47驱动锥阀芯46的电磁推力来调节控制腔41r内的油压。

分析减压阀芯42处于减压位置时的受力情况，减压位置即是P沉割槽41a和A沉割槽41b之间的凸台与阀芯环形槽42e之间所形成的减压缝隙有先导油流过时减压阀芯42所处的位置，先导油对减压阀芯42的径向力一般认为相互抵消，所受的轴向力包括左端承压环形面42g所受的压力，右侧减压弹簧43的弹力和控制腔41r处的控制压力，还有减压阀口处的液动力。A沉割槽41b与出口41p相联通，通常情况下认为承压环形面42g所受的压力与出口41p油压相同，阀芯液动力指向阀口关闭的方向，在不考虑减压阀芯摩擦力的情况下，四者处于平衡状态：

P_outA_par+F_Y＝P_conA_all+F_T

通常，阀芯液动力与油压作用力相比，数值较小可以忽略；减压弹簧43仅保持阀口初始开启位置，作用力较小也可以忽略，因此上式可由下式进行替代：

P_outA_par＝P_conA_ll

定义先导面积比：

α＝A_all/A_par

因此，出油口压力将由下式确定：

P_out＝P_conA_all/A_par＝P_conα

控制压力P_con跟锥阀芯46上作用的电磁推力有关，电磁推力则与控制信号成正比，因此，当成比例地改变控制信号时，作用在锥阀芯46上的电磁推力也随之成比例改变，因此控制压力P_con和出油口压力P_out也跟随成比例地改变，达到电比例放大控制的目的。通过电-机械转换器47驱动锥阀芯46移动来调节控制腔41r内的压力，进而可以成比例调节出油口处的油压。

在螺纹插装式电磁阀48得电条件下，减压阀芯42的动作过程主要有以下几种情况：

1、当控制腔41r压力低于电控制信号所设定的压力时，此时锥阀芯46处于关闭位置，控制腔41r与回油腔44a不再联通，由于控制腔41r内先导油无流动，则先导阀阻尼塞32c上无压降，减压阀芯42左侧环形面42g压力与右侧控制腔41r压力相等，此时在左右面积差及减压弹簧43共同作用下，减压阀芯42处于如图1所示的最左端最大开口位置。此时先导油流经减压阀芯42处的过流面积较大，油液自阀体P口41s几乎不减压到达出口41p处。

2、当控制腔41r压力达到电控制信号所设定的压力时，此时锥阀芯46处于开启位置，控制腔41r与回油腔44a相联通完成回油，此时由控制通道41q进入到控制腔41r内的先导油将会在先导阀阻尼塞32c上产生压降，使得控制腔41r压力低于减压阀芯42左侧环形面42g处压力，由于减压阀芯42左端环形面42g所受的压力大于右端控制腔41r内的压力，使得减压阀芯42在此压差下逐渐右移至减压工作位置，先导油流经减压阀芯42处的过流面积将减小，油液自阀体P口41s经减压到达出口41p处。

3、当出口41p处压力因故超过电控制信号所设定的压力时，作用在减压阀芯42左端承压环形面42g之上的作用力进一步增大，推动减压阀芯42进一步右移而处于溢流工作位置，即减压阀芯42上小端处溢流棱边42b与减压阀体41上的溢流棱边41y相对齐，此时将使得减压阀体41之上的A沉割槽41b通过减压阀芯42之上的溢流棱边42b瞬间接通回油使得压力降低，减压阀芯42随即会左移至减压位置，使得出油口压力不再升高。

本实用新型的技术方案并不限制于本实用新型所述的实施例的范围内。本实用新型未详尽描述的技术内容均为公知技术。

Claims (4)

1.一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，其特征在于：包括减压阀体(41)、减压阀芯(42)、减压弹簧(43)、端盖(44)、锥阀弹簧(45)、锥阀芯(46)、电-机械转换器(47)和控制阀，其中减压阀体(41)内部开设有同心设置的P沉割槽(41a)、A沉割槽(41b)、T沉割槽(41m)和阀体环形槽(41k)，减压阀体(41)与端盖(44)之间开设有控制腔(41r)，所述P沉割槽(41a)与阀体环形槽(41k)之间的通路上安装控制阀，A沉割槽(41b)通过出口(41p)和控制通道(41q)与控制腔(41r)相联通，其中T沉割槽(41m)通过控制孔道与回油口相联通，阀体环形槽(41k)通过控制孔道与进油口相联通，出口(41p)通过控制孔道与出油口相联通，控制通道(41q)内安装先导阀阻尼塞(32c)；

所述减压阀芯(42)配合安装在P沉割槽(41a)、A沉割槽(41b)和控制腔(41r)内并能沿其轴向移动，减压阀芯(42)呈阶梯型圆柱体结构，轴线上分别开设同心的轴向孔(42h)，小端开设径向小孔(42a)，边缘处形成溢流边(42b)，并与轴向孔(42h)相通，大端中部开设阀芯环形槽(42e)，槽底形成减压棱边(42c)，小端与大端交界处开设径向凹槽(42f)，并形成承压环形面(42g)，所述减压阀芯(42)的大端一面与减压弹簧(43)相接触，减压阀芯(42)的小端一面与T沉割槽(41m)相联通；

所述减压弹簧(43)位于控制腔(41r)内，减压弹簧(43)一侧与减压阀芯(42)接触，减压弹簧(43)另一侧与端盖(44)相接触，端盖(44)上开设有与控制腔(41r)相配合的圆柱凸台(441)，圆柱凸台(441)内开设有同心设置的短沉孔(44d)、粗短孔(44e)和细短孔(44f)，端盖(44)内开设有与细短孔(44f)相联通的回油腔(44a)，回油腔(44a)内安装有能沿其轴向移动的锥阀芯(46)，锥阀芯(46)外周套装有锥阀弹簧(45)，所述锥阀芯(46)的小直径一端位于细短孔(44f)内，锥阀芯(46)的大直径一端与电-机械转换器(47)的推杆相接触，电-机械转换器(47)启动能推动锥阀芯(46)向小直径一端运动，其中回油腔(44a)通过控制孔道与回油口相联通。

2.根据权利要求1所述的一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，其特征在于：所述控制阀是螺纹插装式电磁阀(48)，减压阀体(41)一侧开设有与螺纹插装式电磁阀(48)相配合的插装阀安装孔(41j)，螺纹插装式电磁阀(48)包括电磁阀套(481)、电磁阀芯(482)、涨丝(483)、动铁(484)、导磁套(485)、电磁弹簧(486)、电磁铁(487)和锁紧螺母(488)，其中电磁铁(487)通过锁紧螺母(488)安装在导磁套(485)上，导磁套(485)内配合安装有能沿其轴向移动的动铁(484)，导磁套(485)一端则固定安装有电磁阀套(481)，电磁阀套(481)内配合安装有电磁阀芯(482)，动铁(484)的一端与导磁套(485)之间安装电磁弹簧(486)，动铁(484)的另一端与电磁阀芯(482)可拆卸连接，其中电磁阀套(481)呈阶梯型内中空圆柱体结构，其上开设阀套径向A孔(48c)、阀套径向B孔(48d)和阀套径向P孔(48f)，电磁阀芯(482)呈中空型圆柱体结构，内部开设有与T沉割槽(41m)相联通的阀芯轴向大孔(48a)，电磁阀芯(482)外周开设有阀芯径向小孔(48b)以及电磁阀芯环形槽(48e)，当电磁阀芯(482)移动时，电磁阀芯环形槽(48e)能将阀套径向P孔(48f)和阀套径向B孔(48d)相联通。

3.根据权利要求1所述的一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，其特征在于：所述减压阀体(41)右侧密封沟槽内密封件为O型圈，端盖圆柱凸台(441)上密封沟槽内密封件为O型圈。

4.根据权利要求1所述的一种带有电磁隔离的超高压三通比例减压阀，其特征在于：所述减压弹簧(43)原始长度等于短沉孔(44d)底面至减压阀芯(42)大端短沉孔底面的距离。

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