一種機液節流調速控制閥的制作方法

本發明涉及一種閥門，具體涉及一種可通過機械結構改變閥芯位移從而控制流量和壓力的機液節流調速控制閥。

背景技術：

舉升液壓系統中，為適應不同旋轉角度、舉升位置下快速響應的流量、壓力需求，需要在旋轉角度、舉升位置變化的同時進行流量、壓力調節，以實現快速節流、建壓的目的。特別是對于大噸位快速旋轉液壓系統，在負載過質量重心之后，受液壓系統壓力、負載重力、運動慣性等綜合因素的影響，負載后傾速度非常快，速度可達3～4度/秒，此時液壓系統若不能快速節流、有效建壓，很容易造成大噸位負載速度失控、失速后傾，進而引發安全事故。現有液壓系統對流量、壓力進行控制的方式主要有數字控制、比例控制和機械控制。數字控制是通過數字控制閥件實現的，其響應時間一般需要3～8秒，存在響應速度慢的問題，無法保證快速節流、建壓。比例控制是通過比例控制閥實現的，雖然比例控制閥本身的動作響應時間較快，但需要進行采集位置信號、判斷動作趨勢、確定控制策略、發出控制信號等一系列電控閉環，受信號采樣頻率、判斷計算速度、控制信號頻率等電控因素影響，其全響應周期也在秒級以上，且存在控制難度大、運行不穩定的問題。機械控制是將閥件位移與執行結構機械連接，通過控制執行機構的位移迅速改變閥件的行程，進而改變流量和壓力，具有響應速度快的優點。但現有采用機械控制的閥件存在結構復雜、容易損壞、控制不準確的問題。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種機液節流調速控制閥，其具有結構簡單、使用方便、響應速度快、控制精度高、安全穩定的優點，將其應用在液壓系統中可實現快速節流、建壓的目的，特別適合大噸位快速旋轉、舉升液壓系統使用。

為解決現有技術中的液壓系統其流量壓力控制方式存在的響應速度慢、控制難度大、運行不穩定、結構復雜、準確度差的問題，本發明提供了一種機液節流調速控制閥，包括閥體、柱塞式閥芯、頂簧和頂桿，所述閥體中開設有柱塞腔，以及分別與柱塞腔連通的正腔油口和反腔油口，所述閥芯設置于閥體的柱塞腔中且使閥芯的周壁與柱塞腔的周壁之間滑動配合，閥芯的周壁中部沿周向開設有環槽，所述頂簧設置于閥芯的一端與閥體的柱塞腔一端壁之間，所述頂桿的一端固定于閥芯相對于頂簧的另一端，且使頂桿的另一端伸出閥體。

進一步的，本發明一種機液節流調速控制閥，其中，所述閥體中還開設有第一流道和第二流道，所述第一流道和第二流道的一端對應與正腔油口和反腔油口連通，第一流道和第二流道的另一端相互連通并在連通處設有從第二流道到第一流道開啟的單向閥。

進一步的，本發明一種機液節流調速控制閥，其中，所述閥體中還開設有連通第一流道和第二流道的節流孔。

進一步的，本發明一種機液節流調速控制閥，其中，所述環槽一端或兩端的側壁設為錐面。

本發明一種機液節流調速控制閥與現有技術相比，具有以下優點：(1)本發明通過設置閥體、柱塞式閥芯、頂簧和頂桿，并在閥體中開設柱塞腔，以及分別與柱塞腔連通的正腔油口和反腔油口，讓閥芯設置于閥體的柱塞腔中且使閥芯的周壁與柱塞腔的周壁之間滑動配合，在閥芯的周壁中部沿周向開設環槽，并讓頂簧設置于閥芯的一端與閥體的柱塞腔一端壁之間，讓頂桿的一端固定于閥芯相對于頂簧的另一端，且使頂桿的另一端伸出閥體。由此就構成了一種結構簡單、使用方便、響應速度快、控制精度高、安全穩定的機液節流調速控制閥，將其應用到液壓系統中，并使頂桿伸出的一端與位移控制機構機械連接，根據“閥芯位移——正腔節流面積——節流流量和壓差”的匹配設計，通過位移控制機構控制閥芯位移即可實現快速節流、建壓的目的。具體過程如下：應用在舉升液壓系統中，初始狀態下，閥芯處在預設位置并通過其周壁上的環槽使正腔油口與反腔油口連通。舉升時，液壓油液從正腔油口進入閥芯的環槽，并從反腔油口回油，當通過位移控制機構逐步驅使頂桿和閥芯向反腔油口的一側移動時，正腔油口的面積逐漸減小，反腔油口的面積逐漸增大，此時為進油節流形式。此時，通過閥芯的液壓油液流量逐漸減小，同時正反腔之間的壓差逐漸增大，從而實現節流、建壓的目的。通過本發明調節液壓缸通過的流量，同時提供一定的背壓，能減緩大噸位負載后傾的速度，尤其是在舉升機構過重心之后，提供的背壓能對負載起到支撐、平衡、減緩速度的作用，可有效防止負載失速和過快后傾。在回收時，位移控制機構逐步回位，頂桿和閥芯在頂簧復位力的作用下逐步向正腔油口的一側移動，液壓油液從反腔油口進入閥芯的環槽，并從正腔油口回油，反腔油口的面積逐漸減小，正腔油口的面積逐漸增大，直至閥芯和液壓系統回到初始狀態。(2)作為優化方案，本發明在閥體中還開設了第一流道和第二流道，并讓第一流道和第二流道的一端對應與正腔油口和反腔油口連通，讓第一流道和第二流道的另一端相互連通且在連通處設置從第二流道到第一流道開啟的單向閥。在舉升液壓系統回收初始時，當閥芯被推至行程末端并使正反腔之間完全關閉的情況下，反腔油口的液壓油液通常無法正常流至正腔油口進行回油，很容易導致憋壓過高，無法回收。而通過設置第一流道、第二流道和單向閥，在回收初始時，反腔油口的液壓油液壓力會推動單向閥的芯閥并開啟，從而導通反腔油口和正腔油口，實現回收時的快速啟動和正常回收的目的。而這一結構設置在舉升過程中，液壓油液是從正腔油口進油的，單向閥在其彈簧預緊力的作用下會保持閥口關閉，保證了舉升過程中節流、建壓控制的準確性。(3)作為進一步優化方案，本發明還在閥體中開設了連通第一流道和第二流道的節流孔。在舉升液壓系統舉升過程中，當閥芯被推至完全關閉或因故障卡滯在完全關閉的位置時，液壓油液是無法從正腔油口通過閥芯的環槽到達反腔油口的，此時很容易導至控制閥本身以及與正腔油口連接的液壓油缸異常憋壓，進而引發安全事故。而通過設置節流孔可使液壓油液在此狀態下通過，有效避免了因憋壓過大造成安全事故的問題，提高了安全性。

下面結合附圖所示具體實施方式對本發明一種機液節流調速控制閥作進一步詳細說明：

附圖說明

圖1為本發明一種機液節流調速控制閥的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1所示本發明一種機液節流調速控制閥的具體實施方式，包括閥體1、柱塞式閥芯2、頂簧3和頂桿4。在閥體1中開設柱塞腔11，以及分別與柱塞腔11連通的正腔油口12和反腔油口13。讓閥芯2設置于閥體1的柱塞腔11中且使閥芯2的周壁與柱塞腔11的周壁之間滑動配合，并在閥芯2的周壁中部沿周向開設環槽21，以便通過環槽21可連通正腔油口12和反腔油口13，環槽21的寬度應根據正腔油口12和反腔油口13的寬度以及兩者之間的距離匹配設計。讓頂簧3設置于閥芯2的一端與閥體1的柱塞腔11一端壁之間，讓頂桿4的一端固定于閥芯2相對于頂簧3的另一端，且使頂桿4的另一端伸出閥體1。

通過以上結構設置就構成了一種結構簡單、使用方便、響應速度快、控制精度高、安全穩定的機液節流調速控制閥。將其應用到液壓系統中，并使頂桿4伸出的一端與位移控制機構機械連接，根據“閥芯位移——正腔節流面積——節流流量和壓差”的匹配設計，通過位移控制機構控制閥芯2的位移即可實現快速節流、建壓的目的。具體過程如下：應用在舉升液壓系統中，初始狀態下，閥芯2處在預設位置并通過其周壁上的環槽21使正腔油口12與反腔油口13連通。舉升時，液壓油液從正腔油口12進入閥芯2的環槽21，并從反腔油口13回油，當通過位移控制機構逐步驅使頂桿4和閥芯2向反腔油口13的一側移動時，正腔油口12的面積121逐漸減小，反腔油口13的面積131逐漸增大，此時為進油節流形式。此時，通過閥芯2的液壓油液流量逐漸減小，同時正反腔之間的壓差逐漸增大，從而實現節流、建壓的目的。通過本發明調節液壓缸通過的流量，同時提供一定的背壓，能減緩大噸位負載后傾的速度，尤其是在舉升機構過重心之后，提供的背壓能對負載起到支撐、平衡、減緩速度的作用，可有效防止負載失速和過快后傾。在回收時，位移控制機構逐步回位，頂桿4和閥芯2在頂簧3的復位力作用下逐步向正腔油口12的一側移動，液壓油液從反腔油口13進入閥芯2的環槽21，并從正腔油口12回油，反腔油口13的面積131逐漸減小，正腔油口12的面積121逐漸增大，直至閥芯2和液壓系統回到初始狀態。需要說明的是，本發明一種機液節流調速控制閥不限于應用于舉升液壓系統中，應用于其他液壓系統中同樣可實現快速節流、建壓的技術目的。

作為優化方案，本具體實施方式還在閥體1中開設了第一流道14和第二流道15，并使第一流道14和第二流道15的一端對應與正腔油口12和反腔油口13連通，使第一流道14和第二流道15的另一端相互連通，并在連通處設置從第二流道15到第一流道14開啟的單向閥5。在舉升液壓系統回收初始時，當閥芯2被推至行程末端并使正反腔之間完全關閉的情況下，反腔油口13的液壓油液通常無法正常流至正腔油口12進行回油，很容易導致憋壓過高，無法回收。而通過設置第一流道14、第二流道15和單向閥5，在回收初始時，反腔油口13的液壓油液壓力會推動單向閥5的芯閥并開啟，從而導通反腔油口13和正腔油口14，實現了回收時的快速啟動和正常回收的目的。而這一結構設置在舉升過程中，液壓油液是從正腔油口12進油的，單向閥5在其彈簧預緊力的作用下會保持閥口關閉，保證了舉升過程中節流、建壓控制的準確性。

作為進一步優化方案，本具體實施方式在閥體1中還開設了連通第一流道14和第二流道15的節流孔16。在舉升液壓系統舉升過程中，當閥芯2被推至完全關閉或因故障卡滯在完全關閉的位置時，液壓油液是無法從正腔油口12通過閥芯2的環槽21到達反腔油口13的，此時很容易導至控制閥本身以及與正腔油口12連接的液壓油缸異常憋壓，進而引發安全事故。而通過設置節流孔16可使液壓油液在此狀態下通過，有效避免了因憋壓過大造成安全事故的問題，提高了安全性。

需要說明的是，本發明一種機液節流調速控制閥在制備時，應根據“閥芯位移——正腔節流面積——節流流量和壓差”的對應關系匹配設計，且可通過讓環槽21的一端或兩端的側壁設為錐面以使正腔油口或/和反腔油口形成異形閥口。在實際應用中，與頂桿4機械連接的位移控制機可采用凸輪機構等多種形式。

作為具體實施方式，為幫助本領域技術人員理解本發明，下面以凸輪機構作為位移控制機并以舉升液壓系統為例對本發明進行簡略說明，凸輪的輪廓曲線根據“凸輪的旋轉角度與閥芯位移的對應關系”匹配設計。

如圖1所示，在凸輪6圍繞其旋轉回轉中心轉動時，凸輪6的輪廓線就會隨著轉角變化而變化。假設舉升轉角增大時，凸輪6順時針轉動，設計輪廓曲面推動頂桿4和閥芯2向反腔油口13一側移動，并壓緊頂簧3；而舉升轉角減小時，凸輪6逆時針轉動，其輪廓曲面縮短，頂桿4、閥芯2在頂簧3的復位力作用下向正腔油口12一側移動，并使頂桿4保持壓緊在凸輪6上。

凸輪6在初始位置時，頂桿4在頂簧3的預緊力作用下壓緊在凸輪6上，并通過閥芯2的環槽21使正腔油口12與反腔油口13連通。舉升時，舉升角度逐漸增大，凸輪6順時針轉動，凸輪6推動頂桿4及閥芯2逐漸向反腔油口12一側移動，液壓油液從正腔油口12進入閥芯的環槽21，并從反腔油口13回油。正腔油口12的面積121逐漸減小，反腔油口13的面積131逐漸增大，此時為進油節流形式，通過閥芯2的液壓油液流量逐漸減小，同時正反腔之間的壓差逐漸增大，實現了節流、建壓的目的。直至舉升角度最大，閥芯被完全關閉，正腔油口12的面積121減小為零，而反腔油口13的面積131增到最大。在此過程中，通過本發明的機液節流調速控制閥調節舉升液壓缸通過的流量，同時提供一定的背壓，能減緩大噸位負載后傾的速度，尤其是在舉升機構過重心之后，提供的背壓可對負載起到支撐、平衡、減緩速度作用，有效防止了負載失速和過快后傾。回收時，舉升角度逐漸減小，凸輪6逆時針轉動，頂桿4和閥芯2在頂簧3的復位力作用下向正腔油口12一側移動，液壓油液從反腔油口13進入閥芯2的環槽21，并從正腔油口12回油，反腔油口13的面積131逐漸減小，而正腔油口12的面積121逐漸增大，直至閥芯2和液壓系統的舉升機構回到初始位置。

本發明一種機液節流調速控制閥具有流量壓力控制準確、運行穩定、重復精度高、滯環小的特點。應用于大噸位負載快速旋轉、舉升的液壓系統中，取得了良好的使用效果。通過節流流量、壓力與大噸位負載旋轉角度、舉升位置的匹配適應，實現了節流建壓迅速、穩定、準確。閥芯與位移控制機構通過機械連接，不需要電控信號即可實時調節液壓缸通過的流量，且具有響應速度快的優點，機械行程的改變會瞬時反應在控制閥的流量、壓力。其集成的單向閥和節流孔，還可起到反向通油和安全保護的作用，安全穩定性較強。

以上實施例僅是對本發明優選實施方式進行的描述，并非對本發明請求保護范圍進行的限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域工程技術人員依據本發明的技術方案做出的各種形式的變形，均應落入本發明的權利要求書確定的保護范圍內。