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CN1041649C - 液压控制阀 - Google Patents

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CN1041649C CN94190620A CN94190620A CN1041649C CN 1041649 C CN1041649 C CN 1041649C CN 94190620 A CN94190620 A CN 94190620A CN 94190620 A CN94190620 A CN 94190620A CN 1041649 C CN1041649 C CN 1041649C
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Abstract

一种控制阀(10)，包括出口控制边(36)处的流动压力平衡装置(39)，其中的滑阀套筒(24)和与之相配的控制滑阀(11)具有简单的结构。滑阀套筒(24)上有互相隔开的控制孔(41)和出口孔(43)，它们位于一环状斜槽(42)的区域中，该斜槽使流体流过控制出口边(36)后在滑阀套筒内部发生折流，从而可把滑阀套筒(24)做成整体结构，因此无需对出口控制边(36)作内部机加工。

Description

液压控制阀
本发明的出发点为独立权利要求中总定义所述的一种液压控制阀。
直接操纵式液压控制阀的使用范围主要受制于流动压力与工作压力之比。若减小流动压力，就可扩大该使用范围或可降低工作压力。关于这类流动压力在液压阀控制边处的作用的起因、大小或方向，可参见有关文献，比方说，J．F．Blackburn、G．Reethof、J．L．Shaerer所著教科书的下列章节：流体动力控制I、II、III(Krausskopfverg，Mainz，1962)。减小这类流动压力的诸种可能方法已有人作了叙述，尽管这类已知方法只可应用于进口控制边或出口控制边，同时还造成很大的静压损耗，且一般导致很高成本。另一个因素是流动压力平衡在出口控制边处比在进口控制边处远更难实现。
在“1990年第九届亚琛流体技术学术讨论会”上由H．J．Feigel提交的一篇论文“液压滑动阀中的流动压力平衡”(p79-p97)中，提出了一种在出口控制边处具有流动压力平衡装置的同类液压控制阀。该控制阀为具有四对控制边的电磁操纵四通阀，每一出口控制边具有一个流动压力平衡装置，其中，一内装控制滑阀的滑阀套筒在出口控制区有一环状折流槽。为了避免高费用的内部机加工，该滑阀套筒由一中间套筒和两端的附加套筒构成。这样可用端面车削较简单且以精确尺寸加工出套筒上的出口控制边。但该解决方案的缺点是，为了避免出口控制边的内部机加工，必须把很高费用花在流动压力平衡方面。因而，该阀是在壳体内装一各段外径不同的三段式滑阀套筒。这就需对壳体进行精密的机加工，以避免滑阀与多段套筒卡死。而且，中间套筒上有起自出口控制边的纵向销钉，这一结构难于把流体路径做成所要求的几何形状。再有，多段套筒结构造成用于密封的成本提高，控制阀的制造和装配也更为困难。
此外，EP0030336B1提出一种降压阀，其结构为可插入式，具有流动压力平衡功能，它在进口控制边处构造有流动压力平衡装置，装在一套筒内的控制滑阀在压力介质流过的导管区设有活塞凸颈，该凸颈具有锥形斜面且产生平衡冲力。该阀在出口控制边处不提供流动压力平衡。
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种能在出口控制边处保持流动压力平衡的同时，成本降低，结构更简单的液压控制阀。
本发明提出这样一种在出口控制边处具有流动压力平衡装置的液压控制阀，它包括一装在阀的壳体内的滑阀套筒，该滑阀套筒内装有一控制滑阀，它可在该套筒内作纵向运动，并至少能控制从输入端经出口控制边到回流室的连通，该出口控制边由一位于滑阀套筒上并紧靠壳体的控制边以及一相关滑阀边构成，受出口控制边引导的压力介质流的至少一部分在形成在滑阀套筒内壁上的环状斜槽中--从流动方向来说在控制边的下游--在控制滑阀的方向上发生折流，所述阀还包括一出口孔，该出口孔位于所述环状槽区域且位于一沿套筒纵轴线的径向伸展的平面中，并且压力介质从滑阀套筒内部流过该出口孔到达回流室；所述阀还包括控制滑阀上的位于出口孔处的环状外槽，其特征在于：该滑阀套筒至少在与壳体紧靠的控制边以及环状斜槽处为整体式结构；而且所述与壳体紧靠的内部控制边由配置在滑阀套筒上的另外的径向控制穿孔形成，这些径向穿孔在轴向上与出口孔隔开一些距离；在滑阀套筒外壁上的所述控制孔至少实质上被阀的壳体盖住。
而且在所述的控制阀中，若干控制孔和若干出口孔可以等距分布在滑阀套筒的圆周上；这些控制孔在转动方向上与这些出口孔互相错开。
而且，在所述的控制阀中，该控制孔的形状大致可以为等腰梯形，其平行两边中的短边构成控制边。
而且，在所述的控制阀中，在任何情况下都可以设有四个控制孔和四个出口孔，出口孔为镗孔。
而且，在所述的控制阀中，滑阀套筒上的控制孔和出口孔可以配置成在它们之间留有连接板，这些连接板特别一直伸展到滑阀套筒的内壁。
而且，在所述的控制阀中，从滑阀套筒的轴向看，出口孔可以位于环状斜槽之内，控制孔实质上位于所述环状斜槽之内。
而且，在所述的控制阀中，控制滑阀上的环状外槽的起始位置从轴向看可以位于滑阀套筒上的环状斜槽之内。
而且，在所述的控制阀中，该阀可以为具有四对控制边和五室结构的连续作用四通控制阀，其中，每两个出口控制边配有一流动压力平衡装置，这些装置特别位于滑阀的两个外端。
而且，在所述的控制阀中，每个进口控制边可以另外配备一流动压力平衡装置，该装置特别是设置在控制滑阀上且具有锥形斜面的活塞凸颈的形式。
而且，在所述的控制阀中，该阀可以为具有电磁驱动装置的直接控制式控制阀。
而且，在所述的控制阀中，控制滑阀和滑阀套筒可以作为控制至少两个管路的可插入阀或盒式阀的构成部件。
相比之下，具有独立权利要求特征部分所述特征的本发明液压控制阀的优点在于：它在出口控制边处保持有利的流动压力平衡的同时，无需对该控制边作机加工，且成本降低，结构更简单。从而，与其它平衡过程比较，在出口控制边的该流动压力平衡是一种以低压力损耗工作的过程。特别是，在不对控制边进行内部机加工的情况下可把滑阀套筒做成一整体，从而无需附加套筒。这使诸部件的机加工显得经济。此外，整体式套筒使结构更牢固，更有利于套筒在壳体内的装配。控制孔本身可用电浸蚀法较经济且以精确尺寸制成。而且，分开形成的控制孔和出口孔为在出口控制边区域中最佳设计流动压力的平衡提供了更大的可能性。滑阀套筒上的控制孔的外部覆盖无需特别费用，因为这一功能可由总得提供的壳体完成。这样滑阀套筒中的环状斜槽中产生的冲力就能毫无困难地返回到控制滑阀上。
从属权利要求所指明的方法对独立权利要求所述的定向阀作出了有利的发展和改进。因此，在按权利要求2所述的结构中，在很有限空间内即能简单地获得大的控制截面。按权利要求3所述的结构也是有利的，在这种结构下，在出口控制边处可为流体路径提供不同几何形状，从而控制阀可应用于不同场合。套筒具有按权利要求5所述的结构也是很利的，它强度高、结构简单，为了不但能获得最佳流动压力平衡，又能获得结构紧凑的阀，阀最好具有权利要求6和7所述的结构。这种结构特别可按权利要求8所述而应用于四通控制阀。此外，可把本发明的流动压力平衡与在进口控制边处的流动压力平衡装置相结合，本发明流动压力平衡特别适合于进口控制边处的流动压力平衡装置，从而可进一步扩大直接控制式控制阀的使用范围。而且，该流动压力平衡装置可按权利要求11应用于设计成可插入阀或盒式阀的液压阀。此外，在其它权利要求、本说明和附图中可看到其它的有利发展。
下面结合附图详述本发明的一个例示性实施例。图1为一液压控制阀的纵向剖面图，该阀包括在出口控制边处的一流动压力平衡装置；图2为图1所示控制阀的纵向剖面图，其控制滑阀处于工作位置；图3为图1所示控制阀的滑阀套筒的立体图；图4为图3所示滑阀套筒的纵向剖视图。
图1为一液压控制阀的简化示意图，它表示出一单级、连续作用的控制阀10，其控制滑阀11可由一控制磁铁12克服复位弹簧13、14的弹力而致动。该电磁控制阀10为已知的五室结构，因此其壳体15有一纵向穿孔16，它穿过中间位置的输入室17、输入室17两边的机动室18、19以及位于外端的回流室21和22。输入室17与通常一样接至接头P、机动室18、19分别接至用户接头A和B、两回流室21和22由一横向导管相通并接至液罐接头R。
一滑阀套筒24插入在纵向穿孔16中，控制滑阀11密封且可滑动地插入在套筒24中。对于具有四对控制边的结构的控制阀10来说，在滑阀套筒24上开有切口，压力介质可穿过这些切口而在各室17-22之间流通而流入滑阀套筒24内部，反之亦然。因此滑阀套筒24在输入室17处形有进口孔25，这些进口孔25可被位于控制滑阀11中部的第一活塞凸颈26堵住。在这些进口孔25处形成第一进口控制边27和第二进口控制边28，这一对对控制边的每一均由滑阀套筒24上与壳体紧靠的一控制边和第一活塞凸颈26上的相关的滑阀边构成。第一进口控制边27用来从P连至A，而第二进口控制边28控制从P到B的连通。
滑阀套筒24在第一机动室18处具有穿孔29，而在第二机动室19处相应具有同样的穿孔31。当控制滑阀11处于图1所示中间位置时，活塞凸颈32和33分别位于穿孔29、31处，它们都做成在控制滑阀11上，且在它们面对进口控制边27、28的一端包括一锥形斜面34。这些活塞凸颈32、33不起控制作用，而只用作流动压力平衡，这一点下文详述。
第三和第四控制边分别位于滑阀套筒24的两机动室18、19与相邻回流室21和22之间区域中，它们分别形成第一出口控制边35和第二出口控制边36。这些出口控制边35、36也都由滑阀套筒24上与壳体紧靠的一控制边和分别形成在控制滑阀11的第四和第五活塞凸颈37和38上的一相关控制边构成。在这些控制边上都有一与出口控制边35、36相关的流动压力平衡装置，这些装置结构相同，因此下面只结合第二出口控制边36详述该装置39。
结合图1和图3的滑阀套筒24的立体图以及图4的该滑阀套筒的纵向剖视图，可清楚看到，在该流动压力平衡装置39中，出口控制边36形成在沿滑阀套筒24圆周等距分布的四个控制孔41上。每一个控制孔41大致为梯形，其横边等长，实际的出口控制边都由该梯形平行两边中的短边形成。所有的控制孔41都为滑阀套筒24上的径向穿孔，因此用电浸蚀工艺即可较简单地以精确尺寸制成，从而，出口控制边35、36的形成无需对滑阀套筒24作内部机加工。从图1中可看得最清楚，这些控制孔41伸入滑阀套筒24内部与环状斜槽42相通，环状斜槽42的长度为控制孔41的轴向长度的数倍。在该环状斜槽42的内部区域中，滑阀套筒24有四个沿径向向外指向的出口孔43，它们使滑阀套筒24的内部与相关的第二回流室22相连通。这些沿圆周等距分布的出口孔43在滑阀套筒24的纵向上与控制孔41相距一定距离而在相对控制孔41的转动方向上错开一定角度。控制孔41和出口孔43上相配合，从而在该区域中滑阀套筒24具有连续的连接板，从而具有足够强度。尽管出口孔43与第二回流室22相通，但在滑阀套筒中更靠里的控制孔41在外边被壳体的腹板44盖住。此外，控制滑阀11在这一流动压力平衡装置39的区域中有一位于第五活塞凸颈38与外凸颈45之间的环状外槽46，它当控制滑阀11位于附图所示中间位置时伸展在环状斜槽42之内。
对于用来降低出口控制边36处的流动压力的装置39的最佳设计来说，存在着几个可以互相配合的参数，这些参数特别包括控制滑阀11上的外槽46的外径及其轴向长度以及环状斜槽42的最大外径及其锥角47。此外，出口孔43的直径也可改变。
为了说明在出口控制边36处具有流动压力平衡装置39的液压控制阀10的工作方式，可参见图2，从图2中可见，控制滑阀11向右偏置到工作位置。这一流动压力平衡的基本作用可看作是已知的，比方说，上述Feigel所著著作中就对这一平衡过程作了详尽叙述，特别是在其图11和图13以及有关正文中，因此下面只在理解本发明所需范围内作一讨论。
当控制滑阀11处于图2所示位置时，压力介质从接头B经滑阀套筒24上的穿孔31流入该套筒内部并流过出口控制边36，并且，在压力介质经出口孔43流入第二回流室22然后流向接头R之前，其至少部分地在环状斜槽42中发生折流。这一流动路径部分地用装置39中的流动箭头表示。从滑阀套筒内部向外流过第二出口控制边36的压力介质，从而在控制滑阀11上产生一个冲力，把控制滑阀压向关闭位置。经过第二出口控制边36后该压力介质无法直接从滑阀套筒24流入壳体15，而是在滑阀套筒24中被环形斜槽42折流而回流到控制滑阀11。只有一小部分压力介质不发生很大折流而通过出口孔43直接流入第二回流室22。但流回控制滑阀11的那部分压力介质在控制滑阀11上产生一与在出口控制边36处的关闭冲力相平衡的冲力。从图2并结合图1可清楚看到，滑阀套筒24上的径向控制穿孔41由于被壳体腹板44完全或至少大部分盖住，以至该折流也出现在滑阀套筒24中。从而用整体式滑阀套筒24就可在出口控制边处形成流动压力平衡装置39，同时无需对出口控制边作内部机加工。此外，由于在轴向上互相偏置的控制孔41和出口孔43分开形成，因此更有可能实现流动压力平衡装置19的最佳化。
从图2中还可看到，在控制阀10中，也可在进口控制边27处构作流动压力平衡装置。压力介质从输入室17经该进口控制边27流过滑阀套筒24内部而到达第一机动室18，该流动方向用两流动箭头简示之。在进口控制边27处流入控制滑阀11的压力介质因而以已知方式在控制滑阀上施加一关闭冲力。同时该流体借助活塞凸颈32上的斜面34所生成的折流产生一方向相反的冲力，从而在进口控制边27处实现流动压力平衡。
由于控制滑阀11和滑阀套筒24的结构对称，因此若控制滑阀17偏移至图2所示相反的工作位置，也可在出口控制边处和进口控制边处同时实现这一流动压力平衡。
只要不背离本发明的原理，当然可对上述实施例作出种种修正。尽管把这一流动压力平衡应用于直接控制式四通控制阀特别有利，但它也可应用于其它控制阀或导阀。该装置还可用于可插入阀。

Claims (11)

1、在出口控制边处具有流动压力平衡装置的液压控制阀，包括一装在阀的壳体内的滑阀套筒，该滑阀套筒内装有一控制滑阀，它可在该套筒内作纵向运动，并至少能控制从输入端经出口控制边到回流室的连通，该出口控制边由一紧靠壳体的一控制边以及一相关滑阀边构成，受出口控制边引导的压力介质流的至少一部分在形成在滑阀套筒内壁上的环状斜槽中--从流动方向来说在控制边的下游--在控制滑阀的方向上发生折流，所述阀还包括一出口孔，该出口孔位于所述环状槽区域且位于一沿套筒纵轴线的径向伸展的平面中，并且压力介质从滑阀套筒内部流过该出口孔到达回流室；所述阀还包括控制滑阀上的位于出口孔处的环状外槽，其特征在于：该滑阀套筒(24)至少在与壳体紧靠的控制边(36)以及环状斜槽(42)处为整体式结构；而且其内部控制边(36)由配置在滑阀套筒(24)上的另外的径向控制穿孔(41)形成，这些径向穿孔(41)在轴向上与出口孔(43)隔开一些距离；在滑阀套筒外壁上的所述控制孔(41)至少实质上被阀的壳体(15)盖住。
2、按权利要求1所述的控制阀，其特征在于，若干控制孔(41)和若干出口孔(43)等距分布在滑阀套筒(24)的圆周上；这些控制孔(41)在转动方向上与这些出口孔(43)互相错开。
3、按权利要求1或2所述的控制阀，其特征在于，该控制孔(41)的形状大致为等腰梯形，其平行两边中的短边构成控制边(36)。
4、按权利要求2所述的控制阀，其特征在于，在任何情况下都设有四个控制孔(41)和四个出口孔(43)，出口孔为镗孔。
5、按权利要求4所述的控制阀，其特征在于，滑阀套筒(24)上的控制孔(41)和出口孔(43)配置成在它们之间留有连接板，这些连接板特别一直伸展到滑阀套筒(24)的内壁。
6、按权利要求2所述的控制阀，其特征在于，从滑阀套筒的轴向看，出口孔(43)位于环状斜槽(42)之内，控制孔(41)实质上位于所述环状斜槽(42)之内。
7、按权利要求6所述的控制阀，其特征在于，控制滑阀(11)上的环状外槽(46)的起始位置从轴向看位于滑阀套筒(24)上的环状斜槽(42)之内。
8、按权利要求7所述的控制阀，其特征在于，该阀为具有四对控制边和五室结构的连续作用四通控制阀，其中，每两个出口控制边(35，36)配有一流动压力平衡装置(39)，这些装置特别位于滑阀的两个外端(38、45)。
9、按权利要求8所述的控制阀，其特征在于，每个进口控制边(27、28)另外配备一流动压力平衡装置(32、34)，该装置特别是设置在控制滑阀(11)上且具有锥形斜面(34)的活塞凸颈(32、33)的形式。
10、按权利要求9所述的控制阀，其特征在于，该阀为具有电磁驱动装置(12)的直接控制式控制阀(10)。
11、按权利要求7所述的控制阀，其特征在于，控制滑阀和滑阀套筒作为控制至少两个管路的可插入阀或盒式阀的构成部件。
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