一種穩壓先導式溢流閥的製作方法

2023-09-19 16:59:40

本發明涉及溢流閥領域，更具體地說，涉及一種穩壓先導式溢流閥。

背景技術：

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

常用的直動式溢流閥，由於彈簧剛度和通流量的限制，因此流量一般不能很大，且調壓偏差大，抗流量變動能力差。

先導式溢流閥由於先導級的調壓作用，調壓偏差較直動式溢流閥為小，但仍不可避免的存在調壓偏差，以及隨入口壓力和流量的波動而變化的弊端，從而影響系統工作時的壓力穩定性。

而且，一般溢流閥由於加工誤差和結構設計問題易產生嘯叫現象，使液壓系統的壓力產生波動，進而引起系統管路的振動及其它液壓元件的流量脈動，產生振動噪聲，影響液壓系統的工作穩定性，並降低液壓系統周圍環境的舒適性。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種保證在流量和壓力波動的情況下，均能保證溢流閥入口壓力的穩定，且能有效降低溢流閥的嘯叫現象的穩壓先導式溢流閥。

本發明的技術方案如下：

一種穩壓先導式溢流閥，包括主閥、先導閥、比較器，系統液壓源分別作用於主閥、先導閥、比較器的閥芯，比較器與先導閥相連，比較器根據溢流閥入口壓力或流量的變化進行動態調整，使作用於主閥的入口壓力在允許的誤差內視為穩定不變。

作為優選，比較器與先導閥之間設置反饋彈簧，保持主閥的主閥閥芯上下兩側的壓力不變。

作為優選，系統液壓源流入主閥進油口，作用在主閥閥芯的下側，流入主閥的上腔，作用在主閥閥芯的上側；系統液壓源還流入比較器，作用在比較器上，還經先導閥進油口流入先導閥，並經先導閥控制閥口流回先導閥油箱。

作為優選，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和比較器閥體之間。

作為優選，先導閥包括先導閥閥體、先導閥閥芯，先導閥閥芯為兩凸肩結構，先導閥閥芯與先導閥閥座之間形成先導閥進油口、先導閥控制閥口，先導閥控制閥口的開度大小根據先導閥閥芯的位置而改變，先導閥控制閥口與先導閥油箱相通。

作為優選，先導閥閥芯與比較器閥芯之間安裝有先導閥彈簧，先導閥閥芯的另一側通過推桿驅動。

作為優選，先導閥閥芯與比例電磁鐵的推桿連接，比例電磁鐵對先導閥閥芯進行比例驅動。

作為優選，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與主閥閥體之間。

作為優選，系統液壓源分別經阻尼流入比較器、先導閥；系統液壓源先經阻尼，再經動態阻尼流入主閥的上腔。

作為優選，比較器閥芯採用滑錐閥結構，先導閥閥芯採用滑閥結構。

本發明的有益效果如下：

本發明所述的穩壓先導式溢流閥，設置有比較器，在溢流閥入口壓力和流量發生變化時，通過比較器的反饋，將流量或壓力的變化轉化為比較器閥芯的位移，並通過先導閥彈簧轉化為先導閥閥芯的位移，從而改變先導閥控制閥口開度，進而調整主閥閥芯上腔的壓力，引起主閥閥口的變動，從而使主閥適應入口壓力或流量的波動。

另外，比較器閥芯採用滑錐閥結構，先導閥閥芯採用滑閥結構，均具有很好的導向性，因此，在溢流閥入口壓力或流量發生波動時，比較器閥芯和先導閥閥芯均能穩定的隨之移動，且由於比較器彈簧和先導閥彈簧的存在，也使得比較器閥芯和先導閥閥芯不會與閥體產生機械碰撞，增加了系統的穩定性，降低了溢流閥發生嘯叫的概率。

附圖說明

圖1是本發明的原理示意圖；

圖中：10是主閥，11是主閥進油口，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是先導閥，31是先導閥彈簧，32是先導閥進油口，33是先導閥控制閥口，34是先導閥油箱，35是先導閥閥芯，40是比較電磁鐵，50是系統液壓源，51是動態阻尼，52是阻尼。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發明進行進一步的詳細說明。

本發明為了解決現有技術的先導式溢流閥存在的壓力不穩、嘯叫的不足，提供一種穩壓先導式溢流閥，如圖1所示，包括主閥10、先導閥30、比較器20，系統液壓源50分別作用於主閥10、先導閥30、比較器20的閥芯，比較器20與先導閥30相連，比較器20根據溢流閥入口壓力或流量的變化進行動態調整，使作用於主閥10的入口壓力在允許的誤差內視為穩定不變。其中，比較器20與先導閥30之間設置反饋彈簧，保持主閥10的主閥閥芯14上下兩側的壓力不變。

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另一側和比較器20閥體之間，並連接有比較器油箱21。

先導閥30包括先導閥30閥體、先導閥閥芯35，先導閥閥芯35為兩凸肩結構，先導閥閥芯35與先導閥30閥座之間形成先導閥進油口32、先導閥控制閥口33，先導閥控制閥口33的開度大小根據先導閥閥芯35的位置而改變，先導閥控制閥口33與先導閥油箱34相通。先導閥閥芯35與比較器閥芯23之間安裝有先導閥彈簧31，先導閥閥芯35的另一側通過推桿驅動。先導閥閥芯35與比例電磁鐵40的推桿連接，比例電磁鐵40對先導閥閥芯35進行比例驅動。

系統液壓源50流入主閥進油口11，作用在主閥閥芯14的下側，流入主閥10的上腔，作用在主閥閥芯14的上側；系統液壓源50還流入比較器20，作用在比較器20上，還經先導閥進油口32流入先導閥30，並經先導閥控制閥口33流回先導閥油箱34。系統液壓源50分別經阻尼52流入比較器20、先導閥30；系統液壓源50先經阻尼52，再經動態阻尼51流入主閥10的上腔。即，如圖1所示，系統液壓源50分為兩路，一路流入溢流閥的主閥進油口11，作用在主閥閥芯14的下側，另一路流經阻尼52後又分為三路，第一路流入比較器20，作用在比較器閥芯23上，第二路經先導閥進油口32流入先導閥30，並經先導閥控制閥口33流回先導閥油箱34，第三路經動態阻尼51流入主閥10上腔，作用在主閥閥芯14的上側。

在溢流閥入口壓力和流量發生變化時，通過比較器20的反饋，將流量或壓力的變化轉化為比較器閥芯23的位移，並通過先導閥彈簧31轉化為先導閥閥芯35的位移，從而改變先導閥控制閥口33開度，進而調整主閥閥芯14上腔的壓力，引起主閥閥口13的變動，從而使主閥10適應入口壓力或流量的波動。在此過程中，由於比例電磁鐵40輸出的電磁力恆定，因此通過所述的反饋過程，雖然先導閥控制閥口33和主閥閥口13的開度均會發生相應的變化，但是主閥閥芯14上下兩側的壓力基本保持不變，從而保證了溢流閥入口壓力的恆定，起到了穩壓的目的。

本發明中，比較器閥芯23採用滑錐閥結構，先導閥閥芯35採用滑閥結構，均具有很好的導向性，因此，在溢流閥入口壓力或流量發生波動時，比較器閥芯23和先導閥閥芯35均能穩定的隨之移動，且由於比較器彈簧24和先導閥彈簧31的存在，也使得比較器閥芯23和先導閥閥芯35不會與閥體產生機械碰撞，增加了系統的穩定性，降低了溢流閥發生嘯叫的概率。

以下對本發明在不同工作狀態的工作原理進行說明。

(1)卸荷工況：

當比例電磁鐵40不通電時，比例電磁鐵40無輸出力，此時比例先導閥30的先導閥閥芯35在先導閥彈簧31的作用下處於最右端，則先導閥控制閥口33處於全開狀態，先導閥控制閥口33與先導閥進油口32之間處於連通狀態；比較器20的比較器閥芯23在比較器彈簧24的作用下處於最左端，壓在比較器20的比較器20閥體上，將比較器閥口22堵死。系統液壓源50的油路分為兩路，一路直接與主閥10的主閥進油口11相連，作用在主閥閥芯14的下側，一路經阻尼52後又分為三路，一路與比較器20的比較器20進油口相通，一路與先導閥進油口32連通，一路經動態阻尼51進入主閥10的上腔，作用在主閥閥芯14的上側。此時，從系統液壓源50引入的液壓油經阻尼52流經先導閥進油口32和先導閥控制閥口33後流入先導閥油箱34，因此先導閥進油口32的壓力p3處於低壓狀態，壓力p3經動態阻尼51後的主閥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的下側作用力遠大於上側作用力和彈簧的合力，主閥閥芯14處於最上端，主閥閥口13處於全開狀態，系統液壓源50經主閥閥口13回主閥油箱12。此時溢流閥處於卸荷狀態。

(2)正常溢流工況：

當按照系統要求輸出與要求壓力相適應的電流給比例電磁鐵40後，比例電磁鐵40通電並輸出與輸入電流相適應的電磁力推動先導閥閥芯35克服先導閥彈簧31向左運動，先導控制閥口的開口處於某一開口下，液壓油流過時會產生一定的壓力降。

系統液壓源50的一小部分液壓油經阻尼52、先導閥進油口32後進入先導閥30內，並經先導閥控制閥口33流入先導閥油箱34。由於先導閥控制閥口33處於非全開狀態，液壓油經過時會產生一定的壓降，因此壓力p3高於先導閥油箱34壓力，經動態阻尼51作用在主閥閥芯14的上側；當p1A1＞p2A2+k16x16時，主閥閥芯14向上運動，打開主閥閥口13使其處於某一開口，此時系統液壓源50的液壓油經主閥閥口13溢流回主閥油箱12。此時溢流閥處於正常的溢流工況。

此時，k31x31＝Fm，k31x31+k24x24＝p3A3；即

由於比較電磁鐵40的電磁力Fm保持不變，而比較器彈簧24的壓縮變動量較小，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

由於壓力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，因此實現了穩壓溢流。

其中，A1、A2、A3分別為主閥閥芯14下側、主閥閥芯14上側、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、先導閥彈簧31的壓縮量。

(3)入口壓力波動工況：

當溢流閥入口壓力即p1波動時，按一般性原則，假設壓力p1由於某種原因升高，此時壓力p3也隨之升高，從而推動比較器閥芯23向右運動，壓縮先導閥彈簧31，先導閥彈簧31同時推動先導閥閥芯35向右運動，使先導閥控制閥口33的開度變大，從而使液壓油流經先導閥控制閥口33的壓降減小，即壓力p3減小。因此比較器閥芯23向左運動，帶動先導閥閥芯35向左運動，使先導控制閥口開度減小，最終達到新的平衡。由於比例電磁鐵40的輸出力在此過程中保持不變，先導閥閥芯35處於力平衡狀態。

k31x31＝Fm，k31x31+k24x24＝p3A3；即

由於電磁力Fm不變，先導閥彈簧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，穩態時p2＝p3，主閥閥芯14上的力平衡方程為：p1A1＝p2A2+k16x16＝p3A2+k16x16，

由於主閥彈簧15較軟，因此彈簧力變化不大，而壓力p3基本保持不變，即主閥進油口11的壓力p1基本保持不變，從而達到了穩定主閥進油口11的壓力的目的。

同理，當主閥進油口11的壓力減小時，本發明的溢流閥通過自身調整，仍能保證主閥進油口11壓力的恆定。

(4)系統流量波動工況：

當系統液壓源50提供的流量發生變動時，按一般性原則，假設流量由於某種原因增大，則流入主閥10的流量q1和流向先導油路的流量q2均增大；流量q2一部分流入比較器20，流量為q21和流入先導閥30的流量q22均增大。由於先導閥閥芯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，閥口開口面積不變，根據流經閥口的流量公式：q＝CdAvΔpn，則閥口前後的壓差增大，即壓力p3增大。其中，q為經過閥口的流量，Cd為閥口流量係數，Av為閥口的截面積，Δp為閥口前後壓差，n是0.5～1之間的常數。

比較器閥芯23的受力平衡方程為：k31x31+k24x24＝p3A3。

由於壓力p3增大，推動比較器閥芯23向右運動，比較器閥口22增大；同時，壓縮先導閥彈簧31和比較器彈簧24使其彈簧力增大。

在先導閥30的先導閥彈簧31的彈簧力作用下，先導閥閥芯35向右運動，先導閥控制閥口33的開度增大，液壓油流經先導閥進油口32的阻力減小，即壓力p3減小。經過上述調整過程，保證了壓力p3在流量變動過程中基本保持不變。

此時主閥閥芯14的受力平衡方程為：k31x31+k24x24＝p3A3，

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

(5)嘯叫消除

由於比較器閥芯23和先導閥閥芯35分別為滑錐閥結構和滑閥結構，具有良好的導向性，因此當主閥進油口11的壓力或流量發生波動時，比較器閥芯23和先導閥閥芯35在移動過程中不會產生偏振現象，能夠很好在閥體內移動，而不隨液體的流動而發生振動；且由於比較器閥芯23與閥體之間及與先導閥閥芯35之間具有比較器彈簧24和先導閥彈簧31，增加了比較器閥芯23和先導閥閥芯35的運動阻力，這在一定程度上也起到了穩定閥芯運動的作用；另外，由於比較器彈簧24和先導閥彈簧31的存在，當溢流閥由於較高的突變壓力而推動比較器閥芯23和先導閥閥芯35運動時，能夠避免比較器閥芯23和先導閥閥芯35與閥體的碰撞，降低機械振動和噪聲。從而避免了溢流閥發生嘯叫現象的概率，提高了溢流閥工作的穩定性和安全性，也使得液壓系統的壓力穩定，無壓力脈動和噪聲汙染。

上述實施例僅是用來說明本發明，而並非用作對本發明的限定。只要是依據本發明的技術實質，對上述實施例進行變化、變型等都將落在本發明的權利要求的範圍內。