液压阀装置及包括该液压阀装置的液压系统和机器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液压阀装置，尤其是一种用在诸如装载机之类的机器的液压系统中的溢流阀组件。本发明还涉及包括该液压阀装置的液压系统和机器。
【背景技术】
[0002]在诸如作业机械(例如，装载机、自卸卡车等)的机器中通常采用液压系统来执行各种操作，例如使工作机具作动、致动制动器、提供冷却介质等。为了防止液压流体的泄漏，液压系统中设有多种密封件，这些密封件必须能够经受得住液压系统中的压力波动而保持可靠的密封性能。
[0003]然而，在某些机器中，例如在作为一种非公路装载机的矿用卡车中，作为工作机具的车斗通常利用多级(如两级)液压缸作为执行机构来实现举升和下降。在多级液压缸逐级伸展或回缩时，缸内液压油的作用面积会发生突变，从而导致液压系统中的压力突然升高。如果在液压系统中配备的是普通的溢流阀，可能来不及将这种突然升高的压力释放出去，由此损坏某些密封件，使得液压系统及机器不能正常工作并耗费高昂的密封件更换成本。即便采用常规的先导式溢流阀，虽然可能满足功能上的要求，但却无法适应液压系统中各油口的位置需求，同时，常规的先导式溢流阀以工作系统的高压做先导控制，易导致先导压力影响溢流阀的实际调定压力。
[0004]本发明旨在解决现有技术中存在的上述一个或多个问题。
【发明内容】
[0005]一方面，本发明提供了一种液压阀装置，其包括:阀壳，所述阀壳限定有供液压流体进入和流出的入口和出口 ；设置在所述阀壳内的阀芯，所述阀芯在所述阀壳的内部限定出与所述入口连通的入口腔室、与所述出口连通的出口腔室和一中间腔室，并且能在阻断所述入口腔室与出口腔室的连通的常闭位置和允许所述入口腔室与出口腔室的连通的打开位置之间移动，所述入口腔室经所述阀芯内设置的阻尼通路与所述中间腔室连通；伸入所述阀壳内的阀体，所述阀体限定有与所述中间腔室连通的内腔，所述内腔具有与先导控制口连通的第一开口和与所述出口腔室连通的第二开口，所述第二开口和所述出口腔室之间的最小通流截面大于所述阻尼通路的最小通流截面；彼此同轴地顺次相接的第一开闭构件、第一阀杆、中间弹簧、第二阀杆、第二开闭构件和调压弹簧，所述第一和第二阀杆能在所述阀体的内腔中沿轴向被可移动地引导，其中，在所述先导控制口未加载先导控制压力的情况下，所述阀体的内腔中的液压流体和所述中间弹簧经所述第一阀杆将所述第一开闭构件偏压成关闭所述第一开口，所述第二开闭构件在由所述入口流到所述阀体的内腔中的液压流体的压力小于预定值时被所述调压弹簧偏压成关闭所述第二开口，而在该液压流体的压力大于所述预定值时克服所述调压弹簧的偏压力从所述第二开口被推开，并且其中，在所述先导控制口加载有先导控制压力的情况下，先导控制压力将所述第一开闭构件从所述第一开口推开，并经由所述第一阀杆、中间弹簧和第二阀杆将所述第二开闭构件从所述第二开口推开。
[0006]另一方面，本发明提供了一种包括上述液压阀装置的液压系统。
[0007]又一方面，本发明还提供了一种包括上述液压系统的机器。
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明一实施例的液压阀装置的剖视图，示出第一和第二开闭构件都处于关闭位置的状态。
[0009]图2是图1所示的液压阀装置的一部分的放大视图。
[0010]图3是与图1对应的剖视图，示出第一开闭构件处于关闭位置而第二开闭构件处于打开位置的状态。
[0011]图4是与图1对应的剖视图，示出第一和第二开闭构件都处于打开位置的状态。
【具体实施方式】
[0012]下面参照附图并结合一实施例详细描述本发明。在下文中，诸如“上”、“下”等的方向用语是相对于附图所示的状态而言的，即指图中的上侧、下侧等，而并非限制液压阀装置本身的安装取向。
[0013]图1-4以剖视图示出了根据本发明一实施例的液压阀装置I的结构及其不同工作状态。如图所示，液压阀装置I包括阀壳10、设在阀壳10内的阀芯20和伸入阀壳10内的阀体30。阀壳10限定有供液压流体流入的入口 11和供液压流体流出的出口 12。阀芯20在阀壳10的内部至少限定出与入口 11连通的入口腔室13、与出口 12连通的出口腔室14和一中间腔室15，并且能在阻断入口腔室13与出口腔室14的连通的常闭位置和允许入口腔室13与出口腔室14的连通的打开位置之间移动。
[0014]在本实施例中，阀壳10、阀芯20和阀体30都呈大体筒状并且彼此同轴地顺次嵌套设置，即，阀芯20包围阀体30且阀壳10包围阀芯20。阀体30在其上端装配于(例如，旋抒于)阀壳10的上端,并向下伸入阀壳10内。在阀体30和阀壳10之间设置有密封圈18以防流体泄漏。阀芯20的下端封闭，而上端敞开以接纳阀体30。阀芯20能在阀壳10和阀体30之间上下移动到如图所示的常闭位置和未示出的打开位置。在常闭位置，阀芯20的封闭下端坐靠于在阀壳10内形成的台肩16上，以阻断入口腔室13与出口腔室14的连通。当阀芯20上移至打开位置时，入口腔室13与出口腔室14连通，使得从入口 11流入阀壳的液压流体能绕过台肩16直接流到出口 12并从阀壳流出。阀芯20可被例如设置在中间腔室15中的阀芯弹簧17偏压在常闭位置。在本实施例中，一个入口 11形成在阀壳10的下端壁中，而多个开口 12形成在阀壳10的周壁中。当然，根据不同液压系统中对各液压油口的不同的位置和流量需求，也可相应地调整入口 11和出口 12的位置和数量。
[0015]入口腔室13经由阀芯20内设置的阻尼通路21与中间腔室15连通。在阻尼通路21与中间腔室15相连的端部设置有带节流孔的挡块22，使得从入口 11流到入口腔室13中的液压流体经阻尼通路21以较小的流量流入中间腔室15中。挡块22的节流孔具有阻尼通路21的最小通流截面。阻尼通路21在横向上与设在阀芯外周上的凹槽23连通，该凹槽在充有液压流体时能起到压力密封和平衡阀芯的作用。此外，在阀芯20与阀体30之间设有密封圈24，以防中间腔室15内的液压流体漏出。
[0016]阀体30限定有内腔31，内腔31经横向通路32与中间腔室15连通，并且具有位于上端的第一开口 33和位于下端的第二开口 36。第一开口 33与先导控制口 41连通。先导控制口 41例如限定在装配于阀体30内的单独构件40中。当然，构件40也可以是阀体30的一体部分。先导控制口 41中可选择性地加载一先导控制压力。第二开口 36与出口腔室14连通。在本实施例中，阀体30伸入在阀芯20内并且阀芯20的下端封闭，故在阀芯20的壁内形成有通路39以使第二开口与出口腔室14连通。在从第二开口 36到出口腔室14的通路上在阀体30的下端固设有带通孔的挡块38，该通孔限定了该通路的最小通流截面，并且比阻尼通路21中的挡块22的节流孔的通流截面大。
[0017]在阀体30中设置有彼此同轴地顺次相接的第一开闭构件50、第一阀杆60、中间弹簧70、第二阀杆80、第二开闭构件90和调压弹簧100，其中第一和第二阀杆例如能被阀体内壁引导着上下移动。第一阀杆60的下端和第二阀杆80的上端都与中间弹簧70作用相连。与第一阀杆60的上端相接的第一开闭构件50能上下移动以选择性地打开或关闭第一开口 33，而与第二阀杆80的下端相接的第二开闭构件90能上下移动以选择性地打开或关闭第二开口 36。在本实施例中，第一开闭构件与第一阀杆是分离的部件，第二开闭构件与第二阀杆是分离的部件，但是也可设想将它们分别形成为一体。另外，在本实施例中，第一和第二开闭构件都为球形件，且第一开闭构件50的直径大于第二开闭构件90的直径；相应地，在第一开口 33设有向上渐缩的锥形面34且在第二开口 36设有向上渐缩的锥形面37，以分别与球形的第一和第二开闭构件接合，从而关闭第一和第二开口。当然，也可设想开闭构件和相应开口的各种其它相配的形状或构型以实现对开口的封闭。另外，在阀体30的内腔中还设置有止挡面35，在本实施例中为向下渐缩的锥形面，其在第一开闭构件50下移而打开第一开口 33时可与第一开闭构件接合，以防止第一开闭构件的过度下移并阻断先导控制口 41经阀体的内腔31与中间腔室15和出口腔室14的连通。
[0018]中间弹簧70经由第一阀杆60向第一开闭构件50施加趋于使其关闭第一开口 33的偏压力。调压弹簧100的下端抵靠在挡块38上，上端与第二开闭构件90相接，由此向第二开闭构件施加趋于使其关闭第二开口 36的向上的偏压力。该偏压力可例如通过调节挡块38的高度而调节，以使得在通常状态下足以将第二开闭构件90偏压在关闭第二开口 36的位置。
[0019]工业实用性
[0020]根据本发明的液压阀装置可应用于各种液压系统、尤其是可能发生压力快速升高的液压系统中，起到溢流、卸荷、稳压和安全保护的作用。例如而不限于利用液压系统来执行各种操作的机器，尤其是诸如装载机、挖掘机之类的作业机械。
[0021]下面以将根据本发明的液压阀装置应用于作为一种非公路装载机的矿用卡车为例描述其工作过程。在这类非公路装载机中，通常利用多级(如两级)液压缸作为执行机构来实现作为工作机具的车斗的举升和下降，执行机构中的液压油在不工作时也被用于制动系统中来冷却例如发热的制动盘片，