本發(fā)明涉及一種液壓控制系統(tǒng)中用到的液流控制閥，具體涉及一種先導(dǎo)式、大流量的高速開(kāi)關(guān)閥。
背景技術(shù)：
高速開(kāi)關(guān)閥具有能夠快速切換、價(jià)格低廉、抗污染性強(qiáng)、重復(fù)精度高等特點(diǎn)，且能夠利用脈沖信號(hào)直接控制，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和液壓流體技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。
高速開(kāi)關(guān)閥是開(kāi)關(guān)型液壓與源的關(guān)鍵元件之一，通過(guò)調(diào)制開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)閉時(shí)間占空比來(lái)決定系統(tǒng)輸出壓力的大小，其有兩大關(guān)鍵的影響因素：通油能力和頻響。增大高速開(kāi)關(guān)閥的通油能力可以降低系統(tǒng)的節(jié)流損耗，而其頻響則決定了開(kāi)關(guān)液壓源的工作頻率，提高開(kāi)關(guān)液壓源的工作頻率可以降低液感元件的儲(chǔ)能要求，減小元件的結(jié)構(gòu)尺寸，從而可以減小系統(tǒng)的高頻容腔，降低了每次切換時(shí)的瞬態(tài)損耗。利用大流量高速開(kāi)關(guān)閥和pwm控制技術(shù)，理論上可以實(shí)現(xiàn)無(wú)節(jié)流損失。但是，高速開(kāi)關(guān)閥的高響應(yīng)與大流量是一個(gè)矛盾，目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有100l/min的高壓大流量高速開(kāi)關(guān)閥。而當(dāng)前的高速開(kāi)關(guān)閥的流量相對(duì)較小，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有技術(shù)中的高速開(kāi)關(guān)閥流量小、不足以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器工作的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種先導(dǎo)式大流量高速開(kāi)關(guān)閥，將高速開(kāi)關(guān)閥作為先導(dǎo)閥使用，這種二級(jí)先導(dǎo)控制的方式既有效的利用了高速開(kāi)關(guān)閥的高頻特性又避開(kāi)了通流量小的局限性，使得執(zhí)行器大流量高頻換向成為可能。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種先導(dǎo)式大流量高速開(kāi)關(guān)閥，包括閥體，閥體上開(kāi)設(shè)有縱向槽和橫向槽，所述的縱向槽中安裝有先導(dǎo)閥，橫向槽中安裝有主閥；所述的主閥包括依次且同軸設(shè)置的左端蓋、回油腔、球閥腔以及右端蓋，其中：球閥腔的一端設(shè)置有回油閥座，另一端通過(guò)所述的右端蓋密封，回油閥座和右端蓋之間設(shè)置有支撐座，穿過(guò)支撐座活動(dòng)式設(shè)置有主閥分離銷，主閥分離銷的一端設(shè)置有主閥回油球閥，另一端設(shè)置有主閥進(jìn)油球閥；所述的左端蓋的一端開(kāi)設(shè)有主閥控制口，主閥控制口與先導(dǎo)閥的先導(dǎo)閥控制口連通；左端蓋的另一端開(kāi)設(shè)有與主閥控制口連通的控制腔，控制腔中通過(guò)連桿裝配有活塞，連桿的一端依次穿過(guò)回油腔、回油閥座并與所述的主閥回油球閥連接；所述的球閥腔上連接有穿出閥體的主閥出油口，回油腔上連接有穿出閥體的主閥回油口，所述的右端蓋上開(kāi)設(shè)有與球閥腔連通的主閥進(jìn)油口。
進(jìn)一步地，所述的先導(dǎo)閥控制口、主閥控制口、控制腔、連桿、主閥分離銷以及主閥進(jìn)油口同軸設(shè)置。
進(jìn)一步地，所述的回油閥座上開(kāi)設(shè)有通孔，通孔的孔徑與主閥進(jìn)油口的孔徑大小相同，且大于連桿的直徑，使連桿與通孔之間存在間隙。
進(jìn)一步地，所述的主閥回油口的軸線與主閥出油口的軸線平行，主閥回油口的軸向長(zhǎng)度小于回油腔的軸向長(zhǎng)度。
進(jìn)一步地，所述的回油閥座、右端蓋的端面上均開(kāi)設(shè)有球面狀的凹槽。
進(jìn)一步地，所述的右端蓋通過(guò)螺釘安裝在主閥上，在主閥和右端蓋之間設(shè)置有閥芯位移調(diào)整墊片，用以調(diào)節(jié)主閥分離銷的軸向最大移動(dòng)距離。
進(jìn)一步地，所述的主閥分離銷的軸向最大移動(dòng)距離小于控制腔的軸向長(zhǎng)度。
進(jìn)一步地，所述的主閥進(jìn)油口的橫截面的面積為控制腔橫截面面積的1/2。
進(jìn)一步地，所述的主閥的一端開(kāi)設(shè)有軸向截面呈t形結(jié)構(gòu)的凹口，所述的左端蓋裝配在凹口中，左端蓋與凹口之間為過(guò)渡配合。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下技術(shù)特點(diǎn)：
1.本發(fā)明中的先導(dǎo)閥采用脈沖驅(qū)動(dòng)方式，在閥動(dòng)作的瞬間通強(qiáng)電流，一旦閥動(dòng)作完畢，閥芯自動(dòng)處于定位狀態(tài)，這種結(jié)構(gòu)的閥具有雙穩(wěn)的工作特性即具有記憶功能，且減少發(fā)熱，響應(yīng)速度快；
2.本發(fā)明的主閥閥芯采用球閥形式，球閥式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單密封可靠，工藝性好，行程短，動(dòng)作靈敏，具有較大的面積梯度和較小的運(yùn)動(dòng)摩擦力，因而動(dòng)態(tài)特性也較好，是一種普遍使用的閥芯結(jié)構(gòu)。與普通滑閥相比，具有閥芯質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、便于加工等優(yōu)點(diǎn)。其小質(zhì)量球閥為提高響應(yīng)速度創(chuàng)造了條件，與普通滑閥相比，該閥具有較強(qiáng)的抗污染能力，并且該閥借助供油口與控制口間的壓差作用使球閥回位，取代了普通閥中回位彈簧，使閥的壽命大幅度提高；
3.本發(fā)明具有閥芯質(zhì)量小、換向迅速、過(guò)流量大的特點(diǎn)，由于液控閥的通流量比開(kāi)關(guān)閥的大得多，而液控閥的控制腔油液則由小流量的高速開(kāi)關(guān)閥來(lái)提供。這種先導(dǎo)控制的方案既有效利用了高速開(kāi)關(guān)閥的高頻性能又避開(kāi)了其通流能力小的局限性，大大減小驅(qū)動(dòng)器的響應(yīng)時(shí)間，從而使得執(zhí)行器的大流量高頻換向成為可能。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的軸向截面示意圖；
圖中標(biāo)號(hào)代表：1-先導(dǎo)閥2-銜鐵3-線圈4-極靴5-先導(dǎo)閥閥體6-先導(dǎo)閥回油口7-先導(dǎo)閥回油球閥8-先導(dǎo)閥分離銷9-先導(dǎo)閥供油球閥10-先導(dǎo)閥供油口11-先導(dǎo)閥控制口12-主閥13-螺釘14-彈簧墊15-平墊16-墊片17-主閥控制口18-左端蓋19-控制腔20-凹口21-活塞22-連桿23-回油腔24-主閥回油口25-回油閥座26-主閥回油球閥27-主閥分離銷28-支撐座29-球閥腔30-主閥出油口31-主閥進(jìn)油球閥32-凹槽33-閥芯位移調(diào)整墊片34-密封圈35-閥體36-縱向槽37-橫向槽38-右端蓋39-主閥進(jìn)油口
具體實(shí)施方式
遵從上述技術(shù)方案，如圖1所示，本發(fā)明公開(kāi)了一種先導(dǎo)式大流量高速開(kāi)關(guān)閥，包括閥體35，閥體35上開(kāi)設(shè)有縱向槽36和橫向槽37，所述的縱向槽36中安裝有先導(dǎo)閥1，橫向槽37中安裝有主閥12；所述的主閥12包括依次且同軸設(shè)置的左端蓋18、回油腔23、球閥腔29以及右端蓋38，其中：球閥腔29的一端設(shè)置有回油閥座25，另一端通過(guò)所述的右端蓋38密封，回油閥座25和右端蓋38之間設(shè)置有支撐座28，穿過(guò)支撐座28活動(dòng)式設(shè)置有主閥分離銷27，主閥分離銷27的一端設(shè)置有主閥回油球閥26，另一端設(shè)置有主閥進(jìn)油球閥31；所述的左端蓋18的一端開(kāi)設(shè)有主閥控制口17，主閥控制口17與先導(dǎo)閥1的先導(dǎo)閥控制口11連通；左端蓋18的另一端開(kāi)設(shè)有與主閥控制口17連通的控制腔19，控制腔19中通過(guò)連桿22裝配有活塞21，連桿22的一端依次穿過(guò)回油腔23、回油閥座25并與所述的主閥回油球閥26連接；所述的球閥腔29上連接有穿出閥體35的主閥出油口30，回油腔23上連接有穿出閥體35的主閥回油口24，所述的右端蓋38上開(kāi)設(shè)有與球閥腔29連通的主閥進(jìn)油口39。
本發(fā)明的閥體35上開(kāi)設(shè)了縱向槽36和橫向槽37，縱向槽36中安裝有先導(dǎo)閥1，這里的先導(dǎo)閥1采用現(xiàn)有技術(shù)中的hsv系列常閉式二位三通液控閥，如圖所示，該先導(dǎo)閥1包括銜鐵2、線圈3、極靴4、先導(dǎo)閥閥體355、先導(dǎo)閥回油球閥7、先導(dǎo)閥分離銷8、先導(dǎo)閥供油球閥9、先導(dǎo)閥供油口10以及先導(dǎo)閥控制口11等結(jié)構(gòu)。其中，先導(dǎo)閥控制口11與主閥12連通，控制主閥12的啟閉。由于先導(dǎo)閥1的啟閉對(duì)主閥12的啟閉進(jìn)行了控制，因而使得主閥12也具有了先導(dǎo)閥1的高速啟閉特性。主閥12為單控制球閥式液控閥，具有通流量大的特點(diǎn)，這使得整個(gè)高速開(kāi)關(guān)閥既有快速啟閉特性，又有過(guò)流量大的特點(diǎn)。
主閥12整體為圓柱形結(jié)構(gòu)，安裝在閥體35的橫向槽37中；主閥12的軸向與先導(dǎo)閥1的軸向垂直。主閥12的一端開(kāi)設(shè)有軸向截面呈t形結(jié)構(gòu)的凹口20，所述的左端蓋18通過(guò)螺釘13、彈簧墊14和平墊15裝配在凹口20中，左端蓋18與凹口20之間為過(guò)渡配合。左端蓋18的端面緊貼在凹口20底部，防止液壓油從左端蓋18的端面處泄露而造成的流量損失和環(huán)境污染。左端蓋18和主閥12的螺紋連接處設(shè)置有墊片16，保證主閥12與左端蓋18之間的密封性。左端蓋18的一個(gè)端面中部開(kāi)設(shè)有主閥控制口17，另一端開(kāi)設(shè)有控制腔19，二者通過(guò)通道連通；在工作時(shí)，先導(dǎo)閥1的控制油壓通過(guò)主閥控制口17進(jìn)入到控制腔19中，從而控制主閥12的啟閉。
主閥12的右端蓋38通過(guò)螺釘13、彈簧墊14和平墊15與主閥12右端面的螺紋孔連接在一起，固定在主閥12上，在右端蓋38與主閥12之間有閥芯位移調(diào)整墊片33，可以調(diào)整主閥12與右端蓋38的間隙大小，從而調(diào)整主閥分離銷27的軸向移動(dòng)范圍，也即主閥進(jìn)油球閥31和主閥回油球閥26的移動(dòng)距離，從而控制相應(yīng)時(shí)間。右端蓋38與主閥12之間為過(guò)盈配合，二者之間有密封圈34，防止油液泄露。右端蓋38的中心處開(kāi)設(shè)有主閥進(jìn)油口39，主閥進(jìn)油口39的橫截面(徑向截面)的面積為控制腔19橫截面面積的1/2，從而保證在控制腔19中通入高壓油時(shí)，控制腔19中活塞21受到的力為主閥進(jìn)油球閥31受力的二倍，這樣可以使主閥12的開(kāi)啟與閉合的響應(yīng)時(shí)間一致。右端蓋38的端面上開(kāi)設(shè)有球面狀的凹槽，該凹槽的形狀與主閥進(jìn)油球閥31的外形相適應(yīng)，主閥進(jìn)油球閥31可緊密貼合在凹槽中，形成環(huán)形密封，封住主閥進(jìn)油口39，以使得主閥進(jìn)油口39與主閥出油口30之間的油路斷開(kāi)。
在主閥12的左端蓋18中部的控制腔19內(nèi)裝配有活塞21，活塞21為圓柱形結(jié)構(gòu)，直徑與控制腔19的內(nèi)徑相同，活塞21通過(guò)螺紋配合的方式與連桿22連接，當(dāng)活塞21受到油液的壓力而移動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)連桿22移動(dòng)。連桿22的一端穿過(guò)回油閥座25中部的通孔與主閥回油球閥26連接，連桿22軸向移動(dòng)時(shí)，將帶動(dòng)主閥回油球閥26打開(kāi)或封堵住回油閥座25上的通孔，從而控制著主閥回油口24的啟閉。在回油閥座25的端面上也開(kāi)設(shè)有球面狀凹槽。
主閥12的閥芯采用球閥，球閥式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且密封可靠，工藝性好，行程短，動(dòng)作靈敏，具有較大的面積梯度和較小的運(yùn)動(dòng)摩擦力的特點(diǎn)。主閥回油球閥26和主閥進(jìn)油球閥31通過(guò)主閥分離銷27連接在一起，如圖1所示，向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，主閥回油球閥26貼在回油閥座25上，將回油閥座25上的通孔封閉，形成線密封；向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，主閥進(jìn)油球閥31可緊貼在右端蓋38上，將主閥進(jìn)油口39封閉，形成線密封。主閥分離銷27穿過(guò)支撐座28設(shè)置，與支撐座28之間為活動(dòng)式配合結(jié)構(gòu)，主閥分離銷27的軸向最大移動(dòng)距離小于控制腔19的軸向長(zhǎng)度，以保證活塞21可以在控制腔19中自由移動(dòng)。
回油閥座25位于球閥腔29的左端，并緊貼左端設(shè)置，防止液壓油泄露；回油閥座25的中部開(kāi)設(shè)有通孔，其孔徑大小與右端蓋38中部的主閥進(jìn)油口39的孔徑大小相同，且直徑大于連桿22的直徑，即連桿22與通孔之間存在間隙，使油液能經(jīng)過(guò)回油腔23、連桿22與回油閥座25上通孔的間隙、球閥腔29進(jìn)入到主閥出油口30中。先導(dǎo)閥控制口11、主閥控制口17、控制腔19、連桿22、主閥分離銷27以及主閥進(jìn)油口39同軸設(shè)置。
球閥腔29的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有主閥出油口30，主閥出油口30穿出閥體35；右端蓋38上的主閥進(jìn)油口39可以與主閥出油口30形成油路連通。球閥腔29的左端為回油腔23，回油腔23的孔徑較球閥腔29小，回油腔23側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有主閥回油口24，主閥回油口24穿出閥體35。主閥回油口24的直徑與主閥出油口30的直徑相同，且二者的軸線在同一平面內(nèi)，主閥回油口24的軸向長(zhǎng)度比回油腔23的軸向長(zhǎng)度稍小，主閥回油口24通過(guò)回油腔23，再通過(guò)回油閥座25中部的通孔與球閥腔29側(cè)壁上的主閥出油口30導(dǎo)通形成低壓回路。回油腔23的左端面是主閥12的左壁，左壁上有通孔，連桿22可在該通孔內(nèi)滑動(dòng)。
工作原理：
當(dāng)先導(dǎo)閥1不通電時(shí)，先導(dǎo)閥供油口10在壓力油的作用下處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)先導(dǎo)閥回油口6與先導(dǎo)閥控制口11相連，進(jìn)而與主閥控制口17相連，控制腔19內(nèi)為低壓油，而主閥進(jìn)油口39內(nèi)為高壓油，在壓力差的作用下主閥進(jìn)油球閥31被高壓油擠壓向左運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)時(shí)通過(guò)主閥分離銷27帶動(dòng)主閥回油球閥26向左運(yùn)動(dòng)，主閥回油球閥26將回油閥座25中部的通孔封閉，此時(shí)主閥回油口24關(guān)閉，主閥進(jìn)油口39與主閥出油口30導(dǎo)通。
當(dāng)先導(dǎo)閥1通電后，先導(dǎo)閥供油球閥9向下移動(dòng)，先導(dǎo)閥供油口10處于開(kāi)啟狀態(tài)，此時(shí)先導(dǎo)閥供油口10與先導(dǎo)閥控制口11相連，進(jìn)而與主閥控制口17相連，控制腔19內(nèi)為高壓油。由于主閥12中控制腔19橫截面的面積比主閥進(jìn)油口39橫截面的面積大，在壓力差的作用下活塞21向右運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連桿22帶動(dòng)主閥回油球閥26移動(dòng)，此時(shí)主閥回油口24被打開(kāi)，主閥回油口24與主閥出油口30導(dǎo)通；主閥回油球閥26的移動(dòng)帶動(dòng)主閥分離銷27的移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)主閥進(jìn)油球閥31的移動(dòng)，主閥進(jìn)油球閥31將主閥進(jìn)油口39封閉。