專利名稱：一種比例壓差控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓控制閥，尤其指一種適用于電液比例流量閥的先導(dǎo)控制或直接用于液壓系統(tǒng)中減壓，以獲得二次壓力的比例壓差控制閥。
背景技術(shù)：
在液壓傳動(dòng)及控制中，用于比例壓力流量閥，比例流量閥，比例方向流量閥的先導(dǎo)級(jí)，一般采用電液比例減壓閥或帶固定阻尼孔的先導(dǎo)控制滑閥，如公開(kāi)號(hào)為CN1337539A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)《壓差反饋型先導(dǎo)控制滑閥》就披露了這樣的一種設(shè)計(jì)方案，該控制滑閥包括閥體、滑閥芯、比例電磁鐵和位于閥體上的第一主油口、第二主油口及泄油口，閥體內(nèi)設(shè)有與所述的滑閥芯相匹配的水平布置的橫向通道，所述的滑閥芯上設(shè)有一柱體凸臺(tái)，該柱體凸臺(tái)能隨所述的滑閥芯而移動(dòng)，堵住或打開(kāi)柱體凸臺(tái)與閥體間形成的控制油口，滑閥芯的一端與所述的比例電磁鐵的頂桿同心相接觸，另一端與彈簧相抵，閥體的左側(cè)處設(shè)有連通第一主油口與橫向通通左端的左側(cè)通道，所述的閥體的中心處則設(shè)有一端與橫向通道相連通，另一端與第二主油口相連通的縱向通道，在所述的左側(cè)通道與所述的縱向通道之間設(shè)有帶阻尼孔的阻尼通道，所述的縱向通道的上端與所述的閥體的右上側(cè)通道的左端相溝通，所述的右上側(cè)通道的右端與所述的閥體的右端通道相溝通，所述的閥體的右下側(cè)設(shè)有一端與泄油口相連通，另一端與柱體凸臺(tái)右側(cè)處的橫向通道相溝通的右下側(cè)通道。工作時(shí)，由于液壓油流過(guò)阻尼孔時(shí)，在第一主油口與第二主油口之間產(chǎn)生的壓差同時(shí)會(huì)作用于滑閥芯的兩端，使得滑閥芯在電磁推力和壓差的作用下建立動(dòng)態(tài)平衡，使得控制油口具有一個(gè)與比例電磁鐵電信號(hào)相應(yīng)的開(kāi)口度，從而達(dá)到液壓控制的目的。但在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該控制滑閥用于大流量控制的場(chǎng)合時(shí)，由于受阻尼孔孔徑的限制，其流量較小，無(wú)法滿足這種大流量控制的要求；另外，當(dāng)其作為一個(gè)獨(dú)立的通斷閥進(jìn)行壓差控制時(shí)，例如用于控制內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)的單作用油缸，同樣，由于受阻尼孔孔徑的限制，使得油缸活塞的回程速度較慢，阻力大，以致須在第一主油口與第二主油口之間加設(shè)一個(gè)輔助閥，如液控單向閥來(lái)幫助活塞加快返回速度，但這樣往往使得系統(tǒng)復(fù)雜化且成本高，因而當(dāng)需用于這樣的場(chǎng)合時(shí)，上述先導(dǎo)控制滑閥仍需有待進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀而提供一種阻尼可變且流量大的比例壓差控制閥本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為該比例壓差控制閥包括閥體、閥芯和比例信號(hào)發(fā)生裝置，所述的閥體上設(shè)有壓力口、控制口和泄油口，所述閥芯位于閥體上與其相匹配的通道內(nèi)，其中，所述的壓力口通過(guò)第一油路與位于閥芯一端的通道形成的第一容腔相連通，而比例信號(hào)發(fā)生裝置與閥芯另一端的通道形成的第五容腔相連通并與閥芯該端的端面相抵，所述的控制口則與閥芯中部處的通道形成的第三容腔相連通，并通過(guò)第二油路與第五容腔相連通，其特征在于所述閥芯上分別設(shè)有鄰近第一容腔的第一臺(tái)肩和鄰近第五容腔的第二臺(tái)肩，與該兩臺(tái)肩相應(yīng)處的通道上分別開(kāi)有沉割槽以形成第二容腔和第四容腔，所述的泄油口和壓力口分別與第二容腔、第四容腔相連通，所述的第一臺(tái)肩和第二臺(tái)肩的相對(duì)側(cè)分別與各自容腔之間形成第一控制邊和第二控制邊，且所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，所述的第一控制邊為常閉狀態(tài)，而所述的第二控制邊為常開(kāi)狀態(tài)。
所述的第一控制邊可以由第一臺(tái)肩側(cè)邊與第二容腔側(cè)邊之間形成，也可以采用如下方式在所述的第一臺(tái)肩外側(cè)表面設(shè)有多個(gè)隨閥芯移動(dòng)連通第二容腔和第三容腔的軸向斜槽，該軸向斜槽與第二容腔側(cè)邊之間形成了上述第一控制邊，后者的設(shè)計(jì)可以使得第一控制邊的開(kāi)口度盡可能地小，以減小系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)功消耗流量。
在所述的第一容腔內(nèi)可以設(shè)有使閥芯始終具有向比例信號(hào)發(fā)生裝置側(cè)移動(dòng)趨勢(shì)的彈簧，該彈簧采用剛度較小，即相對(duì)較軟的彈簧，以便比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，第一控制邊處于可靠的關(guān)閉狀態(tài)。
所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置可以為比例電磁鐵，或?yàn)榱伛R達(dá)，也可以為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
所述的第一油路可以為位于閥芯上連通第一容腔和第四容腔的第一互連通道；也可以為位于閥體上連通第一容腔和壓力口的工藝孔，使得結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，加工方便；當(dāng)然也可以采用位于閥體外連通第一容腔和壓力口的第一管路。
而所述的第二油路可以為位于閥體上連通第三容腔和第五容腔的第二互連通道；也可以為位于閥體外連通第五容腔和控制口的第二管路。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于采用上述結(jié)構(gòu)后，隨著閥芯在通道內(nèi)的移動(dòng)，第二臺(tái)肩與第四容腔側(cè)邊之間形成了一個(gè)與比例信號(hào)發(fā)生裝置相對(duì)應(yīng)的可變阻尼孔，且其孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定阻尼孔的孔徑，因此，在同樣的電磁推力下，流過(guò)的流量也就增大，從而使得其可用于需要大流量的壓差控制或先導(dǎo)級(jí)控制，以滿足不同場(chǎng)合的控制需要。


圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例作為先導(dǎo)級(jí)與主閥配置后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)中單出桿油缸控制的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1所示，該比例壓差控制閥包括閥體1、閥芯2和比例信號(hào)發(fā)生裝置，其中比例信號(hào)發(fā)生裝置采用比例電磁鐵(圖中未視)，所述的閥體1上設(shè)有壓力口P、控制口A和泄油口T，而閥芯2位于閥體1上與其相匹配的通道內(nèi)，從而使位于閥芯2一端(即閥芯的左端)的通道形成的第一容腔11，位于閥芯2另一端(即閥芯的右端)的通道形成的第五容腔15，且該第五容腔15與比例電磁鐵的內(nèi)腔相通，比例電磁鐵的頂桿4則與閥芯2該端的端面相抵；而所述的第一容腔11內(nèi)設(shè)有比較軟的彈簧3，該彈簧3一端與閥芯2左端面相低，另一端與彈簧座相抵，而彈簧座與閥體1密封連接，使得閥芯2始終具有向電磁鐵側(cè)移動(dòng)的趨勢(shì)，從而保證工作過(guò)程中閥芯2與電磁鐵的頂桿4始終處于相接觸的狀態(tài)。
同時(shí)在閥芯2上還分別設(shè)有鄰近第一容腔11的第一臺(tái)肩21和鄰近第五容腔15的第二臺(tái)肩22，與該兩臺(tái)肩相應(yīng)處的通道上分別開(kāi)有沉割槽以形成第二容腔12和第四容腔14，并在第二容腔12與第四容腔14之間形成第三容腔13，即閥芯2中部處的通道形成第三容腔13。上述第一臺(tái)肩21、第二臺(tái)肩22的相對(duì)側(cè)分別與各自容腔側(cè)邊之間形成第一控制邊C1和第二控制邊C2，當(dāng)比例電磁鐵在自然狀態(tài)下，即無(wú)電信號(hào)的狀態(tài)下，在上述軟彈簧3及殘余壓差的作用下，所述的第一控制邊C1為常閉狀態(tài)，而第二控制邊C2為常開(kāi)狀態(tài)。
上述壓力口P與第四容腔14相連通，并通過(guò)第一油路與第一容腔11相連通，而所述的控制口A與第三容腔13相連通，并通過(guò)第二油路與第五容腔15相連通，在本實(shí)施例中，第一油路為位于閥芯2上或在閥體1內(nèi)連通第一容腔11和第四容腔14的第一互連通道23，而第二油路為位于閥體1上連通第三容腔13和第五容腔15的第二互連通道16，所述的泄油口T則直接與第二容腔12相連通。
當(dāng)該控制閥作為先導(dǎo)控制級(jí)使用時(shí)，如圖2所示，該控制閥裝配在型號(hào)為3BY2-G125B型比例壓力流量復(fù)合閥5上，通過(guò)螺釘與主閥閥體51相連接，使得控制閥的壓力口P與主閥的進(jìn)口腔C相連通，控制閥的控制口A與主閥的上腔D相連，控制閥的泄油口T與主閥的泄油腔L相通。
其工作原理如下開(kāi)始時(shí)，當(dāng)比例電磁鐵的電流為零時(shí)，即比例電磁鐵的推力F＝0，此時(shí)若控制閥閥芯2處于開(kāi)啟狀態(tài)，則引自液壓系統(tǒng)的壓力為P的壓力油經(jīng)過(guò)主閥的進(jìn)油腔C、控制閥的壓力口P進(jìn)入第四容腔14后分成二路，一路液壓油經(jīng)閥芯2上的第一互連通道23作用于閥芯2的一端；另一路液壓油通過(guò)第二控制邊C2、第三容腔13、第一控制邊C1后經(jīng)泄油口T、主閥的泄油腔L流向油箱，壓力油在經(jīng)過(guò)第二控制邊C2后，壓力由P降至P1，同時(shí)該降壓后的另一路液壓油通過(guò)第三容腔13、閥體上的第二互連通道16作用于閥芯的另一端，即第三容腔13、第二互連通道16及第五容腔15內(nèi)充滿壓力為P1的液壓油，該壓力P1作用于閥芯2的另一端面上，這樣壓差ΔP施加到閥芯的兩端，使閥芯帶動(dòng)其上的兩臺(tái)肩向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，直至第一臺(tái)肩21將第一控制邊C1關(guān)閉，液壓油停止流動(dòng)，控制閥內(nèi)的各處油的壓差為零，控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，也就是主閥芯上腔D油壓與進(jìn)口腔C之間的油壓相等，主閥在自身彈簧52回復(fù)力的作用下，主閥的進(jìn)口腔C與出口腔B之間關(guān)閉，即主閥也沒(méi)有流量輸出。
當(dāng)比例電磁鐵通以一定的電流時(shí)，產(chǎn)生與電流成正比的電磁推力F，該電磁推力F克服彈簧3的作用力，使閥芯2向第一容腔11側(cè)移動(dòng)，第一控制邊C1被打開(kāi)，與上述原理相同，壓力為P的液壓油一部分通過(guò)第一互連通道23作用于閥芯2的一端，另一部分壓力油在經(jīng)過(guò)第二控制邊C2后，壓力由P降至壓力P1，設(shè)ΔP＝P-P1，此時(shí)主閥芯的進(jìn)口腔C與上腔D的壓力分別為P和P1，在ΔP的作用下，壓縮主閥彈簧52，主閥芯53開(kāi)啟，主閥即有流量輸出。同時(shí)該壓力為P1的液壓油作用于閥芯2的另一端，即壓差ΔP也同時(shí)施加到閥芯兩端，產(chǎn)生向第五容腔15側(cè)的作用力，即對(duì)電磁鐵而言為反饋?zhàn)饔昧?，該作用力克服電磁鐵推力F，使閥芯帶動(dòng)兩臺(tái)肩向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，此時(shí)第一控制邊C1的開(kāi)口度減小，控制流量下降，ΔP也下降，閥芯很快地達(dá)到新的動(dòng)態(tài)平衡，該動(dòng)態(tài)平衡的條件如下ΔP×лd2/4+Fs＝F其中ΔP為壓力口與控制口之間的壓差；d為閥芯上臺(tái)肩的直徑；Fs為彈簧力；F為電磁推力；(公式中忽略閥芯的液動(dòng)力)由于彈簧力Fs比較小，因此可得到壓差與電磁推力成正比，也就是說(shuō)當(dāng)閥芯的兩端的油壓力與電磁鐵推力F相平衡時(shí)，閥芯達(dá)到一個(gè)與比例電磁鐵的電信號(hào)相對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)在壓力口P和控制口A之間得到了穩(wěn)定的壓差。該壓差可控制主閥芯53的開(kāi)口度，使主閥輸出穩(wěn)定的流量。
當(dāng)比例電磁鐵電流增大時(shí)，電磁推力F克服閥芯的兩端壓差ΔP，使閥芯2帶動(dòng)兩臺(tái)肩向第一容腔11側(cè)移動(dòng)，使第一控制邊C1的開(kāi)口增大，則壓力為P的液壓油經(jīng)過(guò)第二控制邊C2后的壓差ΔP也增大，即壓力口P和控制口A之間的壓差增大，使主閥芯的進(jìn)口腔C與上腔D間的壓差也增大，最終導(dǎo)致進(jìn)口腔C流向出口腔E的流量成比例增大。同時(shí)該壓差ΔP作用到閥芯的兩端，推動(dòng)閥芯2向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，最終與電磁推力F達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止。
反之，當(dāng)比例電磁鐵電流減小時(shí)，閥芯的兩端壓差ΔP克服電磁推力F，使閥芯及兩臺(tái)肩向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，使第一控制邊C1的開(kāi)口減小，則壓力為P的液壓油經(jīng)過(guò)第二控制邊C2后的壓差ΔP也減小，即壓力口P和控制口A間的壓差減小，主閥的進(jìn)口腔C與上腔D間的壓差減小，使進(jìn)口腔C流向出口腔E的流量成比例減小。同時(shí)該壓差ΔP作用到閥芯2的兩端，使閥芯2停止向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，最終與電磁推力F達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡為止。
當(dāng)該控制閥用于內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)中單出桿油缸控制時(shí)，如圖3所示，則其壓力口P、控制口A分別通過(guò)進(jìn)油管、出油管與油缸6的左、右腔相連，與上述同理，在第一控制邊C1上有流量流過(guò)時(shí)，在第二控制邊C2上將產(chǎn)生壓差，該壓差將直接施加到液壓缸6的左、右腔，若合力增大，則逐漸壓縮彈簧7，活塞8向右腔運(yùn)動(dòng)，通過(guò)活塞桿帶動(dòng)氣門(mén)頭9向右運(yùn)動(dòng)，直至合力與彈簧7的作用力相平衡；同理，若合力減小，則在彈簧7回復(fù)力的作用下，活塞8向左運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)氣門(mén)頭9向左運(yùn)動(dòng)，也直至合力與彈簧7的回復(fù)力相平衡；在上述兩種狀態(tài)下，活塞8靜止不動(dòng)，使得氣門(mén)頭9與氣門(mén)座之間得到一個(gè)與之相應(yīng)的間距。
當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到油缸6右腔的終點(diǎn)需要返回時(shí)，此時(shí)電磁推力F為零，流過(guò)控制閥的流量突然降至零，則ΔP＝0，油缸左、右腔的油壓相等，在彈簧7回復(fù)力的作用下，活塞快速左行，由于控制閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)活塞8壓迫油缸6左腔的油從壓力口P流向控制口A，將在第二節(jié)流邊C2產(chǎn)生壓差，該壓差通過(guò)第一互連通道23、第二互連通道16作用于閥芯2的兩端，使得閥芯2向第五容腔15側(cè)移動(dòng)，則第二控制邊C2增大，流量暢通，氣門(mén)返回迅速，因此，此時(shí)在液壓缸的左腔與液壓缸右腔之間無(wú)需設(shè)置如液控單向閥之類的輔助閥來(lái)加快氣門(mén)的返回速度，使得系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單、可靠，而仍能達(dá)到氣門(mén)快速回程的目的。
第二實(shí)施例，如圖4所示，其與第一實(shí)施例不同之處在于在第一臺(tái)肩21外側(cè)表面設(shè)有多個(gè)隨閥芯2移動(dòng)連通第二容腔12和第三容腔13的軸向斜槽24，該軸向斜槽24與第二容腔12側(cè)邊之間形成了所述第一控制邊C1。當(dāng)本實(shí)施例用于內(nèi)燃機(jī)氣門(mén)中單作用油缸控制時(shí)，工作油主要在壓力口P與控制口A之間相互流動(dòng)，而控制口A與泄流口T之間只需維持第二控制邊C2減壓所需的油流即可，因此，所述軸向斜槽24可以盡可能地減小第一控制邊C1的開(kāi)口度，以減小系統(tǒng)內(nèi)部無(wú)功消耗的流量，因此使用起來(lái)更加地節(jié)能。
權(quán)利要求
1.一種比例壓差控制閥，其包括閥體(1)、閥芯(2)和比例信號(hào)發(fā)生裝置，所述的閥體上設(shè)有壓力口(P)、控制口(A)和泄油口(T)，所述的閥芯位于閥體上與其相匹配的通道內(nèi)，其中，所述的壓力口(P)通過(guò)第一油路與位于閥芯一端的通道形成的第一容腔(11)相連通，而比例信號(hào)發(fā)生裝置與閥芯另一端的通道形成的第五容腔(15)相連通并與閥芯該端的端面相抵，所述的控制口(A)則與閥芯中部處的通道形成的第三容腔(13)相連通，并通過(guò)第二油路與第五容腔(15)相連通，其特征在于所述閥芯(2)上分別設(shè)有鄰近第一容腔(11)的第一臺(tái)肩(21)和鄰近第五容腔(15)的第二臺(tái)肩(22)，與該兩臺(tái)肩相應(yīng)處的通道上分別開(kāi)有沉割槽以形成第二容腔(12)和第四容腔(14)，所述的泄油口(T)和壓力口(P)分別與第二容腔(12)、第四容腔(14)相連通，所述的第一臺(tái)肩(21)和第二臺(tái)肩(22)的相對(duì)側(cè)分別與各自容腔之間形成第一控制邊(C1)和第二控制邊(C2)，且所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，所述的第一控制邊(C1)為常閉狀態(tài)，而所述的第二控制邊(C2)為常開(kāi)狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第一控制邊(C1)由第一臺(tái)肩(21)側(cè)邊與第二容腔(12)側(cè)邊之間形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第一臺(tái)肩(21)外側(cè)表面設(shè)有多個(gè)隨閥芯移動(dòng)連通第二容腔(12)和第三容腔(13)的軸向斜槽(24)，該軸向斜槽(24)與第二容腔(12)側(cè)邊之間形成了上述第一控制邊(C1)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于在所述的第一容腔(11)內(nèi)設(shè)有使閥芯(2)始終具有向比例信號(hào)發(fā)生裝置側(cè)移動(dòng)趨勢(shì)的彈簧(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的比例信號(hào)發(fā)生裝置為比例電磁鐵或力矩馬達(dá)或電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第一油路為位于閥芯上連通第一容腔(11)和第四容腔(14)的第一互連通道(23)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第一油路為位于閥體上連通第一容腔(11)和壓力口(P)的工藝孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第一油路為位于閥體外連通第一容腔(11)和壓力口(P)的第一管路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第二油路為位于閥體上連通第三容腔(13)和第五容腔(15)的第二互連通道(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的比例壓差控制閥，其特征在于所述的第二油路為位于閥體外連通第五容腔(15)和控制口(A)的第二管路。
全文摘要
一種比例壓差控制閥，其在原有的閥體、閥芯、比例信號(hào)發(fā)生裝置和壓力口、控制口及泄油口等基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，即閥芯上分別設(shè)有鄰近第一容腔的第一臺(tái)肩和鄰近第五容腔的第二臺(tái)肩，與該兩臺(tái)肩相應(yīng)處的通道上分別開(kāi)有沉割槽以形成第二容腔和第四容腔，泄油口和壓力口分別與第二、第四容腔相連通，第一、第二臺(tái)肩的相對(duì)側(cè)分別與各自容腔之間形成第一、第二控制邊，第一容腔與第四容腔之間，第三容腔與第五容腔之間通過(guò)工藝孔相通，且比例信號(hào)發(fā)生裝置在自然狀態(tài)下，第一控制邊為常閉狀態(tài)，而第二控制邊為常開(kāi)狀態(tài)。采用上述結(jié)構(gòu)后，隨著閥芯在通道內(nèi)的移動(dòng)，第二臺(tái)肩與第四容腔之間形成了一個(gè)可變阻尼孔，且其孔徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固定阻尼孔的孔徑，因此，在同樣的電磁推力下，流過(guò)的流量也就增大，從而使得其可用于大流量的壓差控制或先導(dǎo)級(jí)控制，以滿足不同場(chǎng)合的控制需要。
文檔編號(hào)F15B13/044GK1603635SQ20041006797
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者凌俊杰, 翁振濤, 金波, 謝英俊 申請(qǐng)人:寧波華液機(jī)器制造有限公司