专利名称：一种液控换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液控换向阀，它应用于液压系统，尤其是高压大流量液压系统，电 液控制液压系统，比例控制和伺服控制液压系统等。
背景技术：
目前在高压大流量系统中、在比例控制系统中、在伺服控制系统中广泛采用的电 液换向阀、液动换向阀、比例换向阀、伺服阀等，都是由先导阀将先导油路的压力油作用于 主阀芯的两端驱动主阀芯动作实现换向和其他相关控制。这种结构不具备压力补偿功能， 系统性能受到限制，且先导油路结构复杂，甚至需要一个单独的油泵为先导油路提供低压 油。例如，比例换向阀是以比例减压阀为先导级向主阀芯两端施加压力油和弹簧力平衡来 调节阀口开度(阀口开启面积大小)，在没有压力补偿功能的前提下，其流量受负载影响很 大，很难做到流量的比例控制。伺服阀以喷嘴挡板结构或射流管结构作为先导级将压力油 作用于主阀芯两端控制其开度。在工程机械中采用的多路换向系统，由手动先导级通过先 导油路控制主级阀，在没有压力补偿的前提下，各缸的速度受负载影响而不易控制，无法实 现多缸联动。现有技术中用调速阀实现压力补偿功能，它由一个定差减压阀和一个节流阀 串联而成，它和换向阀一起可构成压力补偿液压系统以实现换向和调速控制，但它和换向 阀是两个分立的液压元件，这种分立的结构给系统的控制带来很大的麻烦，很多功能无法 实现，功能单一。发明内容
针对上述情况，本发明之目的就是提供一种液控换向阀它具备双向压力补偿功 能，它作为液压系统的主级阀受控于先导阀并为先导阀提供恒低压先导接口(先导端)。
本发明的解决方案是甲阀芯和乙阀芯分别装在阀体内的两个阀芯孔中，甲阀芯 与阀芯孔形成两个阀口甲上阀口和甲下阀口，阀口开度随甲阀芯的轴向移动而同时增大 或减小，乙阀芯与阀芯孔形成两个阀口乙上阀口和乙下阀口，阀口开度随乙阀芯的轴向移 动而同时增大或减小，甲阀芯、乙阀芯的轴向分别装有甲弹簧、乙弹簧，作用在阀芯上的弹 簧力的方向是使阀口增大的方向；在进油口处设置了两个单向阀甲单向阀和乙单向阀； 内油路结构是输入压力油一分为二，其中一路经甲单向阀后再接甲上阀口的进口端，另一 路经乙单向阀后再接乙上阀口的进口端，甲上阀口的出口端和乙下阀口的进口端连通后形 成输出端B，乙上阀口的出口端和甲下阀口的进口端连通后形成输出端A，输出端A和输出 端B引出阀外接液压缸或其它液压执行机构的两腔，甲下阀口的出口端引出阀外形成甲回 油口 C，同时压力油通过甲油路通道连通甲阀芯上腔，液压力作用于甲上腔面，甲阀芯下腔 引出阀外形成甲补油口 D，乙下阀口出口端引出阀外形成乙回油口 E，同时压力油通过乙油 路通道连通乙阀芯上腔，液压力作用于乙上腔面，乙阀芯下腔引出阀外形成乙补油口 F，甲 上腔面、乙上腔面所承受的液压力使阀口减小，甲下腔面、乙下腔面所承受的液压力使阀口 增大，甲回油口 C一甲补油口 D、乙回油口 E—乙补油口 F构成两个先导端C一D端和E— F端，其间外接先导阀。以上所述构成了两个定差减压阀结构，起压力补偿作用，在补偿状态下，先导端 C一D和先导端E—F的压力维持一个恒定低压，这个压力称之为先导压力。先导端外接先 导阀，控制先导阀阀口的启闭和开度，即可实现换向和流量控制。
图1是本发明的一种实施例结构及其液压系统示意图。图2是本发明进油口复合单向阀结构示意图。图3是本发明一种进油口复合单向阀实施例主视图。图4是本发明图3的A— A视图。图5是本发明的流量特性曲线示意图。图6是本发明的另一种实施例主视图。图7是本发明图6的左视图。图8是本发明的一种二级先导阀结构示意图。图9是本发明的一种液压系统图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明由图1-图9给出，本发明的结构是甲阀芯1和乙阀芯2分别装在阀体17内的两 个阀芯孔中，甲阀芯1与阀芯孔形成两个阀口 甲上阀口 3和甲下阀口 4，阀口开度随甲阀 芯1的轴向移动而同时增大或减小，乙阀芯2与阀芯孔形成两个阀口乙上阀口 8和乙下阀 口 9，阀口开度随乙阀芯2的轴向移动而同时增大或减小，甲阀芯1、乙阀芯2的轴向分别装 有甲弹簧7、乙弹簧10，作用在阀芯上的弹簧力的方向是使阀口增大的方向；在进油口处设 置了两个单向阀甲单向阀15和乙单向阀16 ;内油路结构是输入压力油一分为二，其中 一路经甲单向阀15后再接甲上阀口 3的进口端，另一路经乙单向阀16后再接乙上阀口 8的 进口端，甲上阀口 3的出口端和乙下阀口 9的进口端连通后形成输出端B，乙上阀口 8的出 口端和甲下阀口 4的进口端连通后形成输出端A，输出端A和输出端B引出阀外接液压缸 或其它液压执行机构的两腔，甲下阀口 4的出口端引出阀外形成甲回油口 C，同时压力油通 过甲油路通道18连通甲阀芯上腔，液压力作用于甲上腔面5，甲阀芯下腔引出阀外形成甲 补油口 D，乙下阀口 9的出口端引出阀外形成乙回油口 E，同时压力油通过乙油路通道19连 通乙阀芯上腔，液压力作用于乙上腔面11，乙阀芯下腔引出阀外形成乙补油口 F，甲上腔面 5、乙上腔面11所承受的液压力使阀口减小，甲下腔面6、乙下腔面12所承受的液压力使阀 口增大，甲回油口 C一甲补油口 D、乙回油口 E—乙补油口 F构成两个先导端C一D端和E— F端，其间外接甲先导阀13、乙先导阀14。所述的阀体17是一体的或是分体的，甲阀芯1、乙阀芯2分布于一个阀体中或分 别分布于两个阀体中；所述的甲单向阀15、乙单向阀16置于甲阀芯1、乙阀芯2所在的阀体 17中或置于该阀体17以外部件中；所述的内油路置于甲阀芯1、乙阀芯2所在的阀体17内 或一部分置于该阀体17以外的部件中；所述的甲单向阀15、乙单向阀16或是两个复合单 向阀，复合单向阀的结构是，由一个开启压力小于先导压力的小通径的单向阀22、24串联一个节流小孔23、25后再和一个开启压力大于先导压力的主单向阀26、27并联构成；所述 的复合单向阀或是由小通径的单向阀34和串联在一起的节流小孔35 —同设置在主单向阀 阀芯36内构成；所述的甲上阀口 3、甲下阀口 4、乙上阀口 8、乙下阀口 9是锥阀结构或是滑 阀结构；所述的甲上阀口 3、甲下阀口 4、乙上阀口 8、乙下阀口 9是沿圆周连续分布的，或是 沿圆周间断分布的；所述的甲油路通道18、乙油路通道19是设置在阀芯心部的小通径的油 路或是设置在阀体上的小通径的油路；所述的甲阀芯1、乙阀芯2是阶梯轴结构或是整体等 径轴结构；所述的甲弹簧7、乙弹簧10是压缩弹簧或是拉伸弹簧，当是压缩弹簧时，安装在 甲阀芯I的下腔和乙阀芯2的下腔，当是拉伸弹簧时，安装在甲阀芯I的上腔和乙阀芯2的 上腔；所述的甲阀芯1、乙阀芯2的上、下腔之间分别设置一个小型的丙单向阀30、丁单向阀 31起限压作用，限制上腔压力不超过某一规定值。
由上述可知，图1是本发明一种实施例及其液压系统的结构示意图点画线方框 以内就是本发明所涉及的液控换向阀，以外部分为外部系统。该液控换向阀的结构是两个 结构基本相同的甲阀芯I和乙阀芯2装在阀体17内的两个阀芯孔中，阀芯孔内壁和阀芯外 圆表面上设有沟槽等与构成内油路和阀口有关的结构，阀芯与阀芯孔滑动配合，阀芯可相 对阀芯孔轴向移动。甲阀芯I与阀芯孔形成两个减压阀口 甲上阀口 3和甲下阀口 4，它们 的阀口开度随甲阀芯I的轴向移动而同时增大或减小。在甲阀芯I的两端面和轴肩处形成 甲上腔面5和甲下腔面6，甲下腔面6外侧与阀芯孔围成甲阀芯I下腔，甲上腔面5的外侧 与阀芯孔围成甲阀芯I上腔。乙阀芯2与阀芯孔也形成两个减压阀口 乙上阀口8和乙下 阀口 9，它们的阀口开度随乙阀芯2的轴向移动而同时增大或减小。在乙阀芯2的两端面和 轴肩处形成乙上腔面11和乙下腔面12，乙下腔面12外侧与阀芯孔围成乙阀芯2下腔，乙上 腔面11的外侧与阀芯孔围成乙阀芯2上腔。甲上腔面5、乙上腔面11所承受的液压力使阀 口减小，甲下腔面6、乙下腔面12所承受的液压力使阀口增大，甲阀芯1、乙阀芯2上分别安 装有甲弹簧7、乙弹簧10，作用在阀芯上的弹簧力使阀口增大。
该液控换向阀还包括两个设置在进油口处的单向阀甲单向阀15、乙单向阀16。
该液控换向阀的内油路结构为输入压力油一分为二，其中一路经甲单向阀15后 再接甲上阀口 3的进口端，另一路经乙单向阀16后再接乙上阀口 8的进口端，甲上阀口 3 的出口端和乙下阀口 9的进口端连通后形成输出端B，乙上阀口 8的出口端和甲下阀口 4的 进口端连通后形成输出端A，输出端A和输出端B引出阀外接液压缸或其它液压执行机构的 两腔，甲下阀口 4的出口端引出阀外形成甲回油口 C，其压力油通过甲阀芯心部的小通径的 甲油路通道18连通甲阀芯I上腔，其液压力作用于甲上腔面5上，甲阀芯I下腔引出阀外 形成甲补油口 D，乙下阀口 9的出口端引出阀外形成乙回油口 E，其压力油通过乙阀芯心部 的小通径的乙油路通道19连通乙阀芯2上腔，其液压力作用于乙上腔面11上，乙阀芯2下 腔引出阀外形成乙补油口 F。C一 D、E— F构成两个先导端，其间连接甲先导阀13、乙先导阀 14。
以上所述构成了两个定差减压阀结构，起压力补偿作用。在补偿状态下，C一 D端、 E— F端压力维持一个恒定低压，即先导压力(O. 4MPa)，甲阀芯I上的甲上阀口 3和甲下阀 口 4的启闭就受控于C一D端甲先导阀13，且流量只与甲先导阀13的阀口开度呈正比，与 负载和供油压力无关。乙阀芯2上的乙上阀口 8和乙下阀口 9的启闭受控于E— F端乙先 导阀14，且流量只与乙先导阀14的阀口开度呈正比，与负载和供油压力无关。这样控制甲先导阀13、乙先导阀14的阀口启闭和开度就可实现换向和流量控制。
为了结构或(和)工艺上的方便，所述的阀体17也可以是分体的，甲阀芯I和乙阀 芯2可分别装在两个阀体中；所述的甲单向阀15、乙单向阀16可置于阀体17以外的部件 中；所述的内油路的一部分结构可以设置在阀体17以外的部件中；所述的甲油路通道18、 乙油路通道19也可以是设置在阀体上的小通径油路。
该阀的四种工作状态
状态一，C一D端关闭，E-F端开启(即C-D端甲先导阀13关闭，E-F端乙先导阀14 开启)
当C-D端关闭时，C 口压力升高作用于甲上腔面5上，使甲阀芯I左移，同时关闭 甲上阀口 3和甲下阀口 4，进油口 Pl和回油口 C同时被阻断。这时E-F端开启，作用于乙上 腔面11的E 口压力减小，乙弹簧10推动乙阀芯2左移，使上阀口 8和下阀口 9同时开启。 压力油从P2 —A 口一液压缸左腔一推动活塞右移，液压缸右腔压力油一B 口一 E 口一乙先 导阀14—油池。在补偿状态下E 口压力和乙上阀口 8、乙下阀口 9存在一种负反馈关系使 E-F端基本为恒压假如某种原因使E 口压力升高，则压力作用于乙上腔面积11上它将克 服弹簧力使乙上阀口 8、乙下阀口 9的开度减小，阀口压降增加，E 口压力随之回落，反之亦 然。所以可以通过控制E—F端乙先导阀14的阀口开度来控制流量而与负载和供油压力无 关。
即C一D端关闭，E— F端开启，液压油从A 口流出，B 口流入，且可通过控制E— F 端乙先导阀14的阀口开度来控制流量。
状态二，E—F端关闭，C一D端开启
同理，当E— F端关闭，C一D端开启时，压力油从B 口流出，A 口流入。可通过控制 C一D端甲先导阀13的阀口开度控制流量，与负载和供油压力无关。
状态二，C一D端和E —F端都关闭
当C一D端和E— F端都关闭时，甲上阀口 3和甲下阀口 4、乙上阀口 8和乙下阀口 9都关闭。A 口和B 口、Pl 口和P2 口被截止，活塞处于闭锁状态。
状态四，C-D端和E— F端都全开启
当C一 D端和E— F端都开启足够大时，压力油从Pl 口一甲上阀口 3—乙下阀口 9 — E 口一乙先导阀14 —油池卸荷。压力油也从P2 —乙上阀口 8 —甲下阀口 4 — C 口一 甲先导阀13—油池卸荷。这时活塞处于自由状态。
为了阀的正常工作，在进油口处设置了甲单向阀15、乙单向阀16。该阀工作在状 态四时压力油处于卸荷状态，向状态一(C一D端关闭E—F端开启)转换后，甲阀芯I的甲上 腔面5承受的压力达不到先导压力而不能被关闭，压力油经P1、甲上阀口 3、乙下阀口 9、E 口、甲先导阀14到油池继续卸荷。要向状态一转换必须先过渡到状态三使甲阀芯I关闭后 再转换到状态一。为了克服这一缺点，所述的甲单向阀15、乙单向阀16可采用两个复合单 向阀来代替，图2是其结构示意图它们都是由一个开启压力低于先导压力的小通径的单 向阀22、24和一个节流小孔23、25串联后再和一个开启压力大于先导压力的主单向阀26、 27并联构成。这样由于C一D端关闭无流量通过，高于先导压力的P 口压力通过节流小孔 25、小通径的单向阀24、P2、乙上阀口 8、甲下阀口 4将压力传递到甲阀芯I的甲上腔面5上 使甲阀芯I关闭，使该阀从状态四直接转换到状态一，向状态二转换同理。图3是本发明一种进油口复合单向阀实施例主视图，图4是图3的A-A视图，所述的复合单向阀中，小通径的单向阀34、节流小孔35串联设置在主单向阀阀芯36内。
补偿区与非补偿区
在状态一和状态二下，该种液控换向阀可工作在补偿区和非补偿区。假设C-D端关闭E-F端开启，则通过其乙先导阀14的流量为
权利要求
1.一种液控换向阀，包括阀体、阀芯、阀芯孔和内油路，其特征在于 a)甲阀芯(I)和乙阀芯(2)分别装在阀体(17)内的两个阀芯孔中，甲阀芯(I)与阀芯孔形成两个阀口甲上阀口(3)和甲下阀口(4)，阀口开度随甲阀芯(I)的轴向移动而同时增大或减小，乙阀芯(2)与阀芯孔形成两个阀口乙上阀口(8)和乙下阀口(9)，阀口开度随乙阀芯(2)的轴向移动而同时增大或减小，甲阀芯(I)、乙阀芯(2)的轴向分别装有甲弹簧(7)、乙弹簧(10)，作用在阀芯上的弹簧力的方向是使阀口增大的方向； b)在进油口处设置了两个单向阀甲单向阀(15)和乙单向阀(16)； c)内油路结构是输入压力油一分为二，其中一路经甲单向阀(15)后再接甲上阀口(3)的进口端，另一路经乙单向阀(16)后再接乙上阀口(8)的进口端，甲上阀口(3)的出口端和乙下阀口(9)的进口端连通后形成输出端B，乙上阀口(8)的出口端和甲下阀口(4)的进口端连通后形成输出端A，输出端A和输出端B引出阀外接液压缸或其它液压执行机构的两腔，甲下阀口(4)的出口端引出阀外形成甲回油口 C，同时压力油通过甲油路通道(18)连通甲阀芯上腔，液压力作用于甲上腔面(5)，甲阀芯下腔引出阀外形成甲补油口 D，乙下阀口(9)出口端引出阀外形成乙回油口 E，同时压力油通过乙油路通道(19)连通乙阀芯上腔，液压力作用于乙上腔面(11)，乙阀芯下腔引出阀外形成乙补油口 F，甲上腔面(5)、乙上腔面(11)所承受液压力使阀口减小，甲下腔面(6)、乙下腔面(12)所承受液压力使阀口增大，甲回油口 C一甲补油口 D、乙回油口 E—乙补油口 F构成两个先导端C一D、E — F。
2.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的阀体(17)是一体的或是分体的，甲阀芯(I )、乙阀芯(2)分布于一个阀体中或分别分布于两个阀体中。
3.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲单向阀(15)、乙单向阀(16)置于甲阀芯(I)、乙阀芯(2)所在的阀体(17)中或置于该阀体(17)以外部件中，内油路置于甲阀芯(I)、乙阀芯(2)所在的阀体(17)内或一部分置于该阀体(17)以外的部件中。
4.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲单向阀(15)、乙单向阀(16)或是两个复合单向阀，复合单向阀的结构是，由一个开启压力小于先导压力的小通径的单向阀(22、24)串联一个节流小孔(23、25)后再和一个开启压力大于先导压力的主单向阀(26,27)并联构成。
5.如权利要求4所述的液控换向阀其特征在于所述的复合单向阀或是由小通径的单向阀(34)和串联在一起的节流小孔(35)设置在主单向阀阀芯(36)内构成。
6.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲上阀口(3)、甲下阀口(4)、乙上阀口(8)、乙下阀口(9)是锥阀结构或是滑阀结构，甲上阀口(3)、甲下阀口(4)、乙上阀口(8)、乙下阀口(9)沿圆周连续分布或是沿圆周间断分布。
7.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲油路通道(18)、乙油路通道(19)是设置在阀芯心部的小通径的油路或是设置在阀体上的小通径的油路。
8.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲弹簧(7)、乙弹簧(10)是压缩弹簧或是拉伸弹簧，当是压缩弹簧时，安装在甲阀芯(I)的下腔和乙阀芯(2)的下腔，当是拉伸弹簧时，安装在甲阀芯(I)的上腔和乙阀芯(2)的上腔。
9.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲阀芯(I)、乙阀芯(2)是阶梯轴结构或是整体等径轴结构。
10.如权利要求1所述的液控换向阀其特征在于所述的甲阀芯(I)、乙阀芯(2)的上、下腔 之间分别设置一个小型的丙单向阀(30)、丁单向阀(31)起限压作用。
全文摘要
本发明涉及一种液控换向阀，它应用于液压系统，尤其是高压大流量液压系统，电液控制液压系统，比例控制和伺服控制液压系统等。它是一种双阀芯结构的主级阀,两个阀芯1、2并排分布于阀体中，每个阀芯上设有上阀口3、8和下阀口4、9，它们和弹簧7、10一起构成定差减压阀结构，起压力补偿作用，可使C—D先导端和E—F先导端维持恒定低压。以上结构使该阀具备双向压力补偿功能。其阀芯的移动不需外加驱动油路，自动跟随两个先导阀13、14的开口大小来动作，从而实现换向和流量控制。该液控换向阀和各种功能的先导阀配套可获得丰富的应用功能。
文档编号F15B13/02GK103047212SQ20131000555
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者刘安民 申请人:刘安民