液壓閥裝置及包括該液壓閥裝置的液壓系統和機器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及液壓閥裝置，尤其是一種用在諸如裝載機之類的機器的液壓系統中的溢流閥組件。本發明還涉及包括該液壓閥裝置的液壓系統和機器。
【背景技術】
[0002]在諸如作業機械(例如，裝載機、自卸卡車等)的機器中通常采用液壓系統來執行各種操作，例如使工作機具作動、致動制動器、提供冷卻介質等。為了防止液壓流體的泄漏，液壓系統中設有多種密封件，這些密封件必須能夠經受得住液壓系統中的壓力波動而保持可靠的密封性能。
[0003]然而，在某些機器中，例如在作為一種非公路裝載機的礦用卡車中，作為工作機具的車斗通常利用多級(如兩級)液壓缸作為執行機構來實現舉升和下降。在多級液壓缸逐級伸展或回縮時，缸內液壓油的作用面積會發生突變，從而導致液壓系統中的壓力突然升高。如果在液壓系統中配備的是普通的溢流閥，可能來不及將這種突然升高的壓力釋放出去，由此損壞某些密封件，使得液壓系統及機器不能正常工作并耗費高昂的密封件更換成本。即便采用常規的先導式溢流閥，雖然可能滿足功能上的要求，但卻無法適應液壓系統中各油口的位置需求，同時，常規的先導式溢流閥以工作系統的高壓做先導控制，易導致先導壓力影響溢流閥的實際調定壓力。
[0004]本發明旨在解決現有技術中存在的上述一個或多個問題。
【發明內容】
[0005]一方面，本發明提供了一種液壓閥裝置，其包括:閥殼，所述閥殼限定有供液壓流體進入和流出的入口和出口 ；設置在所述閥殼內的閥芯，所述閥芯在所述閥殼的內部限定出與所述入口連通的入口腔室、與所述出口連通的出口腔室和一中間腔室，并且能在阻斷所述入口腔室與出口腔室的連通的常閉位置和允許所述入口腔室與出口腔室的連通的打開位置之間移動，所述入口腔室經所述閥芯內設置的阻尼通路與所述中間腔室連通；伸入所述閥殼內的閥體，所述閥體限定有與所述中間腔室連通的內腔，所述內腔具有與先導控制口連通的第一開口和與所述出口腔室連通的第二開口，所述第二開口和所述出口腔室之間的最小通流截面大于所述阻尼通路的最小通流截面；彼此同軸地順次相接的第一開閉構件、第一閥桿、中間彈簧、第二閥桿、第二開閉構件和調壓彈簧，所述第一和第二閥桿能在所述閥體的內腔中沿軸向被可移動地引導，其中，在所述先導控制口未加載先導控制壓力的情況下，所述閥體的內腔中的液壓流體和所述中間彈簧經所述第一閥桿將所述第一開閉構件偏壓成關閉所述第一開口，所述第二開閉構件在由所述入口流到所述閥體的內腔中的液壓流體的壓力小于預定值時被所述調壓彈簧偏壓成關閉所述第二開口，而在該液壓流體的壓力大于所述預定值時克服所述調壓彈簧的偏壓力從所述第二開口被推開，并且其中，在所述先導控制口加載有先導控制壓力的情況下，先導控制壓力將所述第一開閉構件從所述第一開口推開，并經由所述第一閥桿、中間彈簧和第二閥桿將所述第二開閉構件從所述第二開口推開。
[0006]另一方面，本發明提供了一種包括上述液壓閥裝置的液壓系統。
[0007]又一方面，本發明還提供了一種包括上述液壓系統的機器。
【附圖說明】
[0008]圖1是根據本發明一實施例的液壓閥裝置的剖視圖，示出第一和第二開閉構件都處于關閉位置的狀態。
[0009]圖2是圖1所示的液壓閥裝置的一部分的放大視圖。
[0010]圖3是與圖1對應的剖視圖，示出第一開閉構件處于關閉位置而第二開閉構件處于打開位置的狀態。
[0011]圖4是與圖1對應的剖視圖，示出第一和第二開閉構件都處于打開位置的狀態。
【具體實施方式】
[0012]下面參照附圖并結合一實施例詳細描述本發明。在下文中，諸如“上”、“下”等的方向用語是相對于附圖所示的狀態而言的，即指圖中的上側、下側等，而并非限制液壓閥裝置本身的安裝取向。
[0013]圖1-4以剖視圖示出了根據本發明一實施例的液壓閥裝置I的結構及其不同工作狀態。如圖所示，液壓閥裝置I包括閥殼10、設在閥殼10內的閥芯20和伸入閥殼10內的閥體30。閥殼10限定有供液壓流體流入的入口 11和供液壓流體流出的出口 12。閥芯20在閥殼10的內部至少限定出與入口 11連通的入口腔室13、與出口 12連通的出口腔室14和一中間腔室15，并且能在阻斷入口腔室13與出口腔室14的連通的常閉位置和允許入口腔室13與出口腔室14的連通的打開位置之間移動。
[0014]在本實施例中，閥殼10、閥芯20和閥體30都呈大體筒狀并且彼此同軸地順次嵌套設置，即，閥芯20包圍閥體30且閥殼10包圍閥芯20。閥體30在其上端裝配于(例如，旋抒于)閥殼10的上端,并向下伸入閥殼10內。在閥體30和閥殼10之間設置有密封圈18以防流體泄漏。閥芯20的下端封閉，而上端敞開以接納閥體30。閥芯20能在閥殼10和閥體30之間上下移動到如圖所示的常閉位置和未示出的打開位置。在常閉位置，閥芯20的封閉下端坐靠于在閥殼10內形成的臺肩16上，以阻斷入口腔室13與出口腔室14的連通。當閥芯20上移至打開位置時，入口腔室13與出口腔室14連通，使得從入口 11流入閥殼的液壓流體能繞過臺肩16直接流到出口 12并從閥殼流出。閥芯20可被例如設置在中間腔室15中的閥芯彈簧17偏壓在常閉位置。在本實施例中，一個入口 11形成在閥殼10的下端壁中，而多個開口 12形成在閥殼10的周壁中。當然，根據不同液壓系統中對各液壓油口的不同的位置和流量需求，也可相應地調整入口 11和出口 12的位置和數量。
[0015]入口腔室13經由閥芯20內設置的阻尼通路21與中間腔室15連通。在阻尼通路21與中間腔室15相連的端部設置有帶節流孔的擋塊22，使得從入口 11流到入口腔室13中的液壓流體經阻尼通路21以較小的流量流入中間腔室15中。擋塊22的節流孔具有阻尼通路21的最小通流截面。阻尼通路21在橫向上與設在閥芯外周上的凹槽23連通，該凹槽在充有液壓流體時能起到壓力密封和平衡閥芯的作用。此外，在閥芯20與閥體30之間設有密封圈24，以防中間腔室15內的液壓流體漏出。
[0016]閥體30限定有內腔31，內腔31經橫向通路32與中間腔室15連通，并且具有位于上端的第一開口 33和位于下端的第二開口 36。第一開口 33與先導控制口 41連通。先導控制口 41例如限定在裝配于閥體30內的單獨構件40中。當然，構件40也可以是閥體30的一體部分。先導控制口 41中可選擇性地加載一先導控制壓力。第二開口 36與出口腔室14連通。在本實施例中，閥體30伸入在閥芯20內并且閥芯20的下端封閉，故在閥芯20的壁內形成有通路39以使第二開口與出口腔室14連通。在從第二開口 36到出口腔室14的通路上在閥體30的下端固設有帶通孔的擋塊38，該通孔限定了該通路的最小通流截面，并且比阻尼通路21中的擋塊22的節流孔的通流截面大。
[0017]在閥體30中設置有彼此同軸地順次相接的第一開閉構件50、第一閥桿60、中間彈簧70、第二閥桿80、第二開閉構件90和調壓彈簧100，其中第一和第二閥桿例如能被閥體內壁引導著上下移動。第一閥桿60的下端和第二閥桿80的上端都與中間彈簧70作用相連。與第一閥桿60的上端相接的第一開閉構件50能上下移動以選擇性地打開或關閉第一開口 33，而與第二閥桿80的下端相接的第二開閉構件90能上下移動以選擇性地打開或關閉第二開口 36。在本實施例中，第一開閉構件與第一閥桿是分離的部件，第二開閉構件與第二閥桿是分離的部件，但是也可設想將它們分別形成為一體。另外，在本實施例中，第一和第二開閉構件都為球形件，且第一開閉構件50的直徑大于第二開閉構件90的直徑；相應地，在第一開口 33設有向上漸縮的錐形面34且在第二開口 36設有向上漸縮的錐形面37，以分別與球形的第一和第二開閉構件接合，從而關閉第一和第二開口。當然，也可設想開閉構件和相應開口的各種其它相配的形狀或構型以實現對開口的封閉。另外，在閥體30的內腔中還設置有止擋面35，在本實施例中為向下漸縮的錐形面，其在第一開閉構件50下移而打開第一開口 33時可與第一開閉構件接合，以防止第一開閉構件的過度下移并阻斷先導控制口 41經閥體的內腔31與中間腔室15和出口腔室14的連通。
[0018]中間彈簧70經由第一閥桿60向第一開閉構件50施加趨于使其關閉第一開口 33的偏壓力。調壓彈簧100的下端抵靠在擋塊38上，上端與第二開閉構件90相接，由此向第二開閉構件施加趨于使其關閉第二開口 36的向上的偏壓力。該偏壓力可例如通過調節擋塊38的高度而調節，以使得在通常狀態下足以將第二開閉構件90偏壓在關閉第二開口 36的位置。
[0019]工業實用性
[0020]根據本發明的液壓閥裝置可應用于各種液壓系統、尤其是可能發生壓力快速升高的液壓系統中，起到溢流、卸荷、穩壓和安全保護的作用。例如而不限于利用液壓系統來執行各種操作的機器，尤其是諸如裝載機、挖掘機之類的作業機械。
[0021]下面以將根據本發明的液壓閥裝置應用于作為一種非公路裝載機的礦用卡車為例描述其工作過程。在這類非公路裝載機中，通常利用多級(如兩級)液壓缸作為執行機構來實現作為工作機具的車斗的舉升和下降，執行機構中的液壓油在不工作時也被用于制動系統中來冷卻例如發熱的制動盤片，