本發(fā)明涉及溢流閥領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種穩(wěn)壓先導(dǎo)式溢流閥。

背景技術(shù)：

溢流閥是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，在防止系統(tǒng)過載、保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定等方面具有舉足輕重的作用。

常用的直動(dòng)式溢流閥，由于彈簧剛度和通流量的限制，因此流量一般不能很大，且調(diào)壓偏差大，抗流量變動(dòng)能力差。

先導(dǎo)式溢流閥由于先導(dǎo)級(jí)的調(diào)壓作用，調(diào)壓偏差較直動(dòng)式溢流閥為小，但仍不可避免的存在調(diào)壓偏差，以及隨入口壓力和流量的波動(dòng)而變化的弊端，從而影響系統(tǒng)工作時(shí)的壓力穩(wěn)定性。

而且，一般溢流閥由于加工誤差和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題易產(chǎn)生嘯叫現(xiàn)象，使液壓系統(tǒng)的壓力產(chǎn)生波動(dòng)，進(jìn)而引起系統(tǒng)管路的振動(dòng)及其它液壓元件的流量脈動(dòng)，產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，影響液壓系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，并降低液壓系統(tǒng)周圍環(huán)境的舒適性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種保證在流量和壓力波動(dòng)的情況下，均能保證溢流閥入口壓力的穩(wěn)定，且能有效降低溢流閥的嘯叫現(xiàn)象的穩(wěn)壓先導(dǎo)式溢流閥。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種穩(wěn)壓先導(dǎo)式溢流閥，包括主閥、先導(dǎo)閥、比較器，系統(tǒng)液壓源分別作用于主閥、先導(dǎo)閥、比較器的閥芯，比較器與先導(dǎo)閥相連，比較器根據(jù)溢流閥入口壓力或流量的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使作用于主閥的入口壓力在允許的誤差內(nèi)視為穩(wěn)定不變。

作為優(yōu)選，比較器與先導(dǎo)閥之間設(shè)置反饋彈簧，保持主閥的主閥閥芯上下兩側(cè)的壓力不變。

作為優(yōu)選，系統(tǒng)液壓源流入主閥進(jìn)油口，作用在主閥閥芯的下側(cè)，流入主閥的上腔，作用在主閥閥芯的上側(cè)；系統(tǒng)液壓源還流入比較器，作用在比較器上，還經(jīng)先導(dǎo)閥進(jìn)油口流入先導(dǎo)閥，并經(jīng)先導(dǎo)閥控制閥口流回先導(dǎo)閥油箱。

作為優(yōu)選，比較器包括比較器閥體、比較器閥芯、比較器彈簧，比較器閥芯的一側(cè)與比較器閥體之間形成比較器閥口，比較器彈簧安裝在比較器閥芯另一側(cè)和比較器閥體之間。

作為優(yōu)選，先導(dǎo)閥包括先導(dǎo)閥閥體、先導(dǎo)閥閥芯，先導(dǎo)閥閥芯為兩凸肩結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥芯與先導(dǎo)閥閥座之間形成先導(dǎo)閥進(jìn)油口、先導(dǎo)閥控制閥口，先導(dǎo)閥控制閥口的開度大小根據(jù)先導(dǎo)閥閥芯的位置而改變，先導(dǎo)閥控制閥口與先導(dǎo)閥油箱相通。

作為優(yōu)選，先導(dǎo)閥閥芯與比較器閥芯之間安裝有先導(dǎo)閥彈簧，先導(dǎo)閥閥芯的另一側(cè)通過推桿驅(qū)動(dòng)。

作為優(yōu)選，先導(dǎo)閥閥芯與比例電磁鐵的推桿連接，比例電磁鐵對(duì)先導(dǎo)閥閥芯進(jìn)行比例驅(qū)動(dòng)。

作為優(yōu)選，主閥包括主閥閥體、主閥閥芯、主閥彈簧，主閥閥芯為滑錐閥，主閥閥芯的一側(cè)與主閥閥體之間形成主閥閥口；主閥彈簧安裝在主閥閥芯另一側(cè)與主閥閥體之間。

作為優(yōu)選，系統(tǒng)液壓源分別經(jīng)阻尼流入比較器、先導(dǎo)閥；系統(tǒng)液壓源先經(jīng)阻尼，再經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼流入主閥的上腔。

作為優(yōu)選，比較器閥芯采用滑錐閥結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥芯采用滑閥結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明所述的穩(wěn)壓先導(dǎo)式溢流閥，設(shè)置有比較器，在溢流閥入口壓力和流量發(fā)生變化時(shí)，通過比較器的反饋，將流量或壓力的變化轉(zhuǎn)化為比較器閥芯的位移，并通過先導(dǎo)閥彈簧轉(zhuǎn)化為先導(dǎo)閥閥芯的位移，從而改變先導(dǎo)閥控制閥口開度，進(jìn)而調(diào)整主閥閥芯上腔的壓力，引起主閥閥口的變動(dòng)，從而使主閥適應(yīng)入口壓力或流量的波動(dòng)。

另外，比較器閥芯采用滑錐閥結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥芯采用滑閥結(jié)構(gòu)，均具有很好的導(dǎo)向性，因此，在溢流閥入口壓力或流量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，比較器閥芯和先導(dǎo)閥閥芯均能穩(wěn)定的隨之移動(dòng)，且由于比較器彈簧和先導(dǎo)閥彈簧的存在，也使得比較器閥芯和先導(dǎo)閥閥芯不會(huì)與閥體產(chǎn)生機(jī)械碰撞，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了溢流閥發(fā)生嘯叫的概率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的原理示意圖；

圖中：10是主閥，11是主閥進(jìn)油口，12是主閥油箱，13是主閥閥口，14是主閥閥芯，15是主閥閥體，16是主閥彈簧，20是比較器，21是比較器油箱，22是比較器閥口，23是比較器閥芯，24是比較器彈簧，30是先導(dǎo)閥，31是先導(dǎo)閥彈簧，32是先導(dǎo)閥進(jìn)油口，33是先導(dǎo)閥控制閥口，34是先導(dǎo)閥油箱，35是先導(dǎo)閥閥芯，40是比較電磁鐵，50是系統(tǒng)液壓源，51是動(dòng)態(tài)阻尼，52是阻尼。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)的先導(dǎo)式溢流閥存在的壓力不穩(wěn)、嘯叫的不足，提供一種穩(wěn)壓先導(dǎo)式溢流閥，如圖1所示，包括主閥10、先導(dǎo)閥30、比較器20，系統(tǒng)液壓源50分別作用于主閥10、先導(dǎo)閥30、比較器20的閥芯，比較器20與先導(dǎo)閥30相連，比較器20根據(jù)溢流閥入口壓力或流量的變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，使作用于主閥10的入口壓力在允許的誤差內(nèi)視為穩(wěn)定不變。其中，比較器20與先導(dǎo)閥30之間設(shè)置反饋彈簧，保持主閥10的主閥閥芯14上下兩側(cè)的壓力不變。

主閥10包括主閥10閥體、主閥閥芯14、主閥彈簧15，主閥閥芯14為滑錐閥，主閥閥芯14的一側(cè)與主閥10閥體之間形成主閥閥口13；主閥彈簧15安裝在主閥閥芯14另一側(cè)與主閥10閥體之間。其中，主閥彈簧15剛度較軟，使主閥閥芯14在彈力作用下能壓在主閥10閥體上。

比較器20包括比較器20閥體、比較器閥芯23、比較器彈簧24，比較器閥芯23的一側(cè)與比較器20閥體之間形成比較器閥口22，比較器彈簧24安裝在比較器閥芯23另一側(cè)和比較器20閥體之間，并連接有比較器油箱21。

先導(dǎo)閥30包括先導(dǎo)閥30閥體、先導(dǎo)閥閥芯35，先導(dǎo)閥閥芯35為兩凸肩結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥芯35與先導(dǎo)閥30閥座之間形成先導(dǎo)閥進(jìn)油口32、先導(dǎo)閥控制閥口33，先導(dǎo)閥控制閥口33的開度大小根據(jù)先導(dǎo)閥閥芯35的位置而改變，先導(dǎo)閥控制閥口33與先導(dǎo)閥油箱34相通。先導(dǎo)閥閥芯35與比較器閥芯23之間安裝有先導(dǎo)閥彈簧31，先導(dǎo)閥閥芯35的另一側(cè)通過推桿驅(qū)動(dòng)。先導(dǎo)閥閥芯35與比例電磁鐵40的推桿連接，比例電磁鐵40對(duì)先導(dǎo)閥閥芯35進(jìn)行比例驅(qū)動(dòng)。

系統(tǒng)液壓源50流入主閥進(jìn)油口11，作用在主閥閥芯14的下側(cè)，流入主閥10的上腔，作用在主閥閥芯14的上側(cè)；系統(tǒng)液壓源50還流入比較器20，作用在比較器20上，還經(jīng)先導(dǎo)閥進(jìn)油口32流入先導(dǎo)閥30，并經(jīng)先導(dǎo)閥控制閥口33流回先導(dǎo)閥油箱34。系統(tǒng)液壓源50分別經(jīng)阻尼52流入比較器20、先導(dǎo)閥30；系統(tǒng)液壓源50先經(jīng)阻尼52，再經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼51流入主閥10的上腔。即，如圖1所示，系統(tǒng)液壓源50分為兩路，一路流入溢流閥的主閥進(jìn)油口11，作用在主閥閥芯14的下側(cè)，另一路流經(jīng)阻尼52后又分為三路，第一路流入比較器20，作用在比較器閥芯23上，第二路經(jīng)先導(dǎo)閥進(jìn)油口32流入先導(dǎo)閥30，并經(jīng)先導(dǎo)閥控制閥口33流回先導(dǎo)閥油箱34，第三路經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼51流入主閥10上腔，作用在主閥閥芯14的上側(cè)。

在溢流閥入口壓力和流量發(fā)生變化時(shí)，通過比較器20的反饋，將流量或壓力的變化轉(zhuǎn)化為比較器閥芯23的位移，并通過先導(dǎo)閥彈簧31轉(zhuǎn)化為先導(dǎo)閥閥芯35的位移，從而改變先導(dǎo)閥控制閥口33開度，進(jìn)而調(diào)整主閥閥芯14上腔的壓力，引起主閥閥口13的變動(dòng)，從而使主閥10適應(yīng)入口壓力或流量的波動(dòng)。在此過程中，由于比例電磁鐵40輸出的電磁力恒定，因此通過所述的反饋過程，雖然先導(dǎo)閥控制閥口33和主閥閥口13的開度均會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，但是主閥閥芯14上下兩側(cè)的壓力基本保持不變，從而保證了溢流閥入口壓力的恒定，起到了穩(wěn)壓的目的。

本發(fā)明中，比較器閥芯23采用滑錐閥結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥閥芯35采用滑閥結(jié)構(gòu)，均具有很好的導(dǎo)向性，因此，在溢流閥入口壓力或流量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35均能穩(wěn)定的隨之移動(dòng)，且由于比較器彈簧24和先導(dǎo)閥彈簧31的存在，也使得比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35不會(huì)與閥體產(chǎn)生機(jī)械碰撞，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了溢流閥發(fā)生嘯叫的概率。

以下對(duì)本發(fā)明在不同工作狀態(tài)的工作原理進(jìn)行說明。

(1)卸荷工況：

當(dāng)比例電磁鐵40不通電時(shí)，比例電磁鐵40無輸出力，此時(shí)比例先導(dǎo)閥30的先導(dǎo)閥閥芯35在先導(dǎo)閥彈簧31的作用下處于最右端，則先導(dǎo)閥控制閥口33處于全開狀態(tài)，先導(dǎo)閥控制閥口33與先導(dǎo)閥進(jìn)油口32之間處于連通狀態(tài)；比較器20的比較器閥芯23在比較器彈簧24的作用下處于最左端，壓在比較器20的比較器20閥體上，將比較器閥口22堵死。系統(tǒng)液壓源50的油路分為兩路，一路直接與主閥10的主閥進(jìn)油口11相連，作用在主閥閥芯14的下側(cè)，一路經(jīng)阻尼52后又分為三路，一路與比較器20的比較器20進(jìn)油口相通，一路與先導(dǎo)閥進(jìn)油口32連通，一路經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼51進(jìn)入主閥10的上腔，作用在主閥閥芯14的上側(cè)。此時(shí)，從系統(tǒng)液壓源50引入的液壓油經(jīng)阻尼52流經(jīng)先導(dǎo)閥進(jìn)油口32和先導(dǎo)閥控制閥口33后流入先導(dǎo)閥油箱34，因此先導(dǎo)閥進(jìn)油口32的壓力p₃處于低壓狀態(tài)，壓力p₃經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼51后的主閥10的上腔的壓力降低為p₂，即p₂<p₃<<p₁，p₁為溢流閥入口的壓力。因此，主閥閥芯14的下側(cè)作用力遠(yuǎn)大于上側(cè)作用力和彈簧的合力，主閥閥芯14處于最上端，主閥閥口13處于全開狀態(tài)，系統(tǒng)液壓源50經(jīng)主閥閥口13回主閥油箱12。此時(shí)溢流閥處于卸荷狀態(tài)。

(2)正常溢流工況：

當(dāng)按照系統(tǒng)要求輸出與要求壓力相適應(yīng)的電流給比例電磁鐵40后，比例電磁鐵40通電并輸出與輸入電流相適應(yīng)的電磁力推動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯35克服先導(dǎo)閥彈簧31向左運(yùn)動(dòng)，先導(dǎo)控制閥口的開口處于某一開口下，液壓油流過時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的壓力降。

系統(tǒng)液壓源50的一小部分液壓油經(jīng)阻尼52、先導(dǎo)閥進(jìn)油口32后進(jìn)入先導(dǎo)閥30內(nèi)，并經(jīng)先導(dǎo)閥控制閥口33流入先導(dǎo)閥油箱34。由于先導(dǎo)閥控制閥口33處于非全開狀態(tài)，液壓油經(jīng)過時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的壓降，因此壓力p₃高于先導(dǎo)閥油箱34壓力，經(jīng)動(dòng)態(tài)阻尼51作用在主閥閥芯14的上側(cè)；當(dāng)p₁A₁＞p₂A₂+k₁₆x₁₆時(shí)，主閥閥芯14向上運(yùn)動(dòng)，打開主閥閥口13使其處于某一開口，此時(shí)系統(tǒng)液壓源50的液壓油經(jīng)主閥閥口13溢流回主閥油箱12。此時(shí)溢流閥處于正常的溢流工況。

此時(shí)，k₃₁x₃₁＝F_m，k₃₁x₃₁+k₂₄x₂₄＝p₃A₃；即

由于比較電磁鐵40的電磁力F_m保持不變，而比較器彈簧24的壓縮變動(dòng)量較小，因此比較器彈簧24的彈簧力變化較小，壓力p₃基本保持不變。

主閥閥芯14上的力平衡方程為：p₁A₁＝p₂A₂+k₁₆x₁₆＝p₃A₂+k₁₆x₁₆，則

由于壓力p₃基本不變，主閥彈簧15較軟，因此溢流閥的入口的壓力p₁基本保持不變，因此實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)壓溢流。

其中，A₁、A₂、A₃分別為主閥閥芯14下側(cè)、主閥閥芯14上側(cè)、比較器閥芯23的承受壓力的面積，k₁₆、k₂₄、k₃₁分別為主閥彈簧16、比較器彈簧24、先導(dǎo)閥彈簧31的彈簧剛度，x₁₆、x₂₄、x₃₁分別為主閥彈簧16、比較器彈簧24、先導(dǎo)閥彈簧31的壓縮量。

(3)入口壓力波動(dòng)工況：

當(dāng)溢流閥入口壓力即p₁波動(dòng)時(shí)，按一般性原則，假設(shè)壓力p₁由于某種原因升高，此時(shí)壓力p₃也隨之升高，從而推動(dòng)比較器閥芯23向右運(yùn)動(dòng)，壓縮先導(dǎo)閥彈簧31，先導(dǎo)閥彈簧31同時(shí)推動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯35向右運(yùn)動(dòng)，使先導(dǎo)閥控制閥口33的開度變大，從而使液壓油流經(jīng)先導(dǎo)閥控制閥口33的壓降減小，即壓力p₃減小。因此比較器閥芯23向左運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯35向左運(yùn)動(dòng)，使先導(dǎo)控制閥口開度減小，最終達(dá)到新的平衡。由于比例電磁鐵40的輸出力在此過程中保持不變，先導(dǎo)閥閥芯35處于力平衡狀態(tài)。

k₃₁x₃₁＝F_m，k₃₁x₃₁+k₂₄x₂₄＝p₃A₃；即

由于電磁力F_m不變，先導(dǎo)閥彈簧31的壓縮量x₃₁基本不變，比較器彈簧24的壓縮量x₂₄也基本不變，因此壓力p₃基本保持不變，穩(wěn)態(tài)時(shí)p₂＝p₃，主閥閥芯14上的力平衡方程為：p₁A₁＝p₂A₂+k₁₆x₁₆＝p₃A₂+k₁₆x₁₆，

由于主閥彈簧15較軟，因此彈簧力變化不大，而壓力p₃基本保持不變，即主閥進(jìn)油口11的壓力p₁基本保持不變，從而達(dá)到了穩(wěn)定主閥進(jìn)油口11的壓力的目的。

同理，當(dāng)主閥進(jìn)油口11的壓力減小時(shí)，本發(fā)明的溢流閥通過自身調(diào)整，仍能保證主閥進(jìn)油口11壓力的恒定。

(4)系統(tǒng)流量波動(dòng)工況：

當(dāng)系統(tǒng)液壓源50提供的流量發(fā)生變動(dòng)時(shí)，按一般性原則，假設(shè)流量由于某種原因增大，則流入主閥10的流量q₁和流向先導(dǎo)油路的流量q₂均增大；流量q₂一部分流入比較器20，流量為q₂₁和流入先導(dǎo)閥30的流量q₂₂均增大。由于先導(dǎo)閥閥芯35和比較器閥芯23均具有慣性，因此在流入流量增大瞬間，閥芯保持不動(dòng)，閥口開口面積不變，根據(jù)流經(jīng)閥口的流量公式：q＝C_dA_vΔpⁿ，則閥口前后的壓差增大，即壓力p₃增大。其中，q為經(jīng)過閥口的流量，C_d為閥口流量系數(shù)，A_v為閥口的截面積，Δp為閥口前后壓差，n是0.5～1之間的常數(shù)。

比較器閥芯23的受力平衡方程為：k₃₁x₃₁+k₂₄x₂₄＝p₃A₃。

由于壓力p₃增大，推動(dòng)比較器閥芯23向右運(yùn)動(dòng)，比較器閥口22增大；同時(shí)，壓縮先導(dǎo)閥彈簧31和比較器彈簧24使其彈簧力增大。

在先導(dǎo)閥30的先導(dǎo)閥彈簧31的彈簧力作用下，先導(dǎo)閥閥芯35向右運(yùn)動(dòng)，先導(dǎo)閥控制閥口33的開度增大，液壓油流經(jīng)先導(dǎo)閥進(jìn)油口32的阻力減小，即壓力p₃減小。經(jīng)過上述調(diào)整過程，保證了壓力p₃在流量變動(dòng)過程中基本保持不變。

此時(shí)主閥閥芯14的受力平衡方程為：k₃₁x₃₁+k₂₄x₂₄＝p₃A₃，

由于壓力p₃基本保持不變，而主閥彈簧15很軟，其產(chǎn)生的彈簧力基本可以忽略，因此主閥進(jìn)油口11的壓力p₁基本保持不變，從而避免了一般溢流閥設(shè)定壓力隨著輸入流量的增大而增大的弊端。

(5)嘯叫消除

由于比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35分別為滑錐閥結(jié)構(gòu)和滑閥結(jié)構(gòu)，具有良好的導(dǎo)向性，因此當(dāng)主閥進(jìn)油口11的壓力或流量發(fā)生波動(dòng)時(shí)，比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35在移動(dòng)過程中不會(huì)產(chǎn)生偏振現(xiàn)象，能夠很好在閥體內(nèi)移動(dòng)，而不隨液體的流動(dòng)而發(fā)生振動(dòng)；且由于比較器閥芯23與閥體之間及與先導(dǎo)閥閥芯35之間具有比較器彈簧24和先導(dǎo)閥彈簧31，增加了比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35的運(yùn)動(dòng)阻力，這在一定程度上也起到了穩(wěn)定閥芯運(yùn)動(dòng)的作用；另外，由于比較器彈簧24和先導(dǎo)閥彈簧31的存在，當(dāng)溢流閥由于較高的突變壓力而推動(dòng)比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35運(yùn)動(dòng)時(shí)，能夠避免比較器閥芯23和先導(dǎo)閥閥芯35與閥體的碰撞，降低機(jī)械振動(dòng)和噪聲。從而避免了溢流閥發(fā)生嘯叫現(xiàn)象的概率，提高了溢流閥工作的穩(wěn)定性和安全性，也使得液壓系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定，無壓力脈動(dòng)和噪聲污染。

上述實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定。只要是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、變型等都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。