专利名称：压力跟踪阀的制作方法
技术领域：
本发明属于流体传动与控制领域，涉及液压阀，适用于液压系统中连接有柔性元
件的执行器需要刚柔切换的场合，尤其适用于需要无压力冲击切换的场合。
背景技术：
在工程机械、航空航天、船舶、军事等应用领域的液压系统中，经常使用弹性元件 如蓄能器等对系统起到缓冲减振的作用，但当执行器需要运动时，又常常需要切断蓄能器 以保证运动过程中不受蓄能器等柔性元件的影响，使执行器的运动可控，以保证执行器能 够正常运动，当切断蓄能器使执行器运动后，由于运动过程前后负载的改变，会造成蓄能器 与执行器内压力不同，而常态工况下又需要接入蓄能器，此时再将蓄能器连通时会出现强 烈的振荡易引发事故。传统方法即在液压系统中加入压力传感器检测蓄能器与执行器内压 力，检测压力值进入控制器通过一定的算法后将计算结果输出给相应液压元件进行闭环控 制，实现柔性元件如蓄能器与执行器如液压缸内压力相等，再接通实现无冲击切换，但此种 系统具有几个缺陷一是结构复杂、造价较高，不仅需要压力传感器、控制器，还需要相应的 比例元件对系统进行控制，且需要编制一定的控制算法；二是由于大多应用场合环境恶劣， 此系统采用电控且元器件较多，可靠性差，容易出现事故。
发明内容
本发明的目的是针对上述缺陷，提供一种结构简单、性价比高的能够实现良好压 力跟踪性能的压力跟踪阀。 为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是该压力跟踪阀主要包括阀套和置 于阀套内的阀芯、第一阻尼器、第二阻尼器和螺堵，第二阻尼器和螺堵分别在阀套的两端与 该阀套形成螺纹联接；阀芯位于第二阻尼器和螺堵之间并与阀套形成滑动配合，阀芯内设 有盲孔，该盲孔与螺堵相对，第一阻尼器在该盲孔的入口处与阀芯螺纹联接使得第一阻尼 器与螺堵之间形成第一控制容腔并在阀芯的盲孔内形成工作容腔；第二阻尼器与阀芯之间 形成第二控制容腔；第一阻尼器设有分别与第一控制容腔和工作容腔连通的第一阻尼孔， 第二阻尼器设有与第二控制容腔连通的第二阻尼孔；阀芯的工作容腔的壁上自第一阻尼孔 至盲孔的底部方向依次设有第一工作油口和第一进油口 ，阀套的壁上相应地依次设有第二 工作油口和第二进油口 ，第一工作油口和第二工作油口连通，第一进油口与第二进油口相 邻。 进一步地，本发明所述阀芯的工作容腔的壁上设有第一回油口，阀套的壁上相应
地设有第二回油口，第一回油口与第二回油口相邻，所述第一工作油口位于第一回油口和
第一进油口之间，所述第二工作油口位于第二回油口和第二进油口之间。 进一步地，本发明所述阀套的内壁上分别沿圆周方向设有相互间隔开的工作环形
槽和进油环形槽，所述工作环形槽与第二工作油口连通，进油环形槽与第二进油口连通。 进一步地，本发明所述阀套的内壁上分别沿圆周方向设有相互间隔开的回油环形
3槽、工作环形槽和进油环形槽，所述回油环形槽与第二回油口连通，工作环形槽与第二工作 油口连通，进油环形槽与第二进油口连通。 进一步地，本发明所述螺堵在其与第一阻尼器相对的一端开有第一沉孔，所述第 二阻尼器在其与阀芯相对的一端开有第二沉孔。 进一步地，本发明在所述第二阻尼器的第二阻尼孔内设有调节装置，该调节装置
与第二阻尼孔形成螺纹配合，所述调节装置的内部设有第三阻尼孔。 与现有技术相比，本发明的优点是 (1)完全采用机液方式控制，易于实现一液压元件内压力实时跟踪另一液压元件
内压力，响应频率高，系统工作稳定，可靠性高。
(2)采用的零部件少，节约安装空间，性价比高。 (3)当接入压力跟踪阀工作油口的液压元件出现反向压力冲击时，可有效消除压 力尖峰实现良好跟踪性能。
(4)调整阻尼器可以调整压力跟踪的动态特性，调节简单方便。
图1为本发明第一种实施方式的压力跟踪阀的结构剖视示意图。
图2为本发明压力跟踪阀的工作原理图； 图3为本发明第二种实施方式的压力跟踪阀的结构剖视示意图。
图4为本发明第三种实施方式的压力跟踪阀的结构剖视示意图。
具体实施例方式
如图l所示，本发明压力跟踪阀主要由阀套4和置于阀套4内的阀芯1、第一阻尼 器2、第二阻尼器12和螺堵3，第二阻尼器12和螺堵3分别在阀套4的两端与该阀套4形 成螺纹联接；阀芯1位于第二阻尼器12和螺堵3之间并与阀套4形成滑动配合，阀芯1为 运动部件，可在阀套4内做轴向的往复运动；阀芯1内设有盲孔，该盲孔的入口与螺堵3相 对，第一阻尼器2在该盲孔的入口处与阀芯1螺纹联接使得第一阻尼器2与螺堵3之间形 成第一控制容腔23并在阀芯1的盲孔内形成工作容腔13 ;第二阻尼器12与阀芯1之间形 成第二控制容腔20 ;第一阻尼器2设有与第一控制容腔23和工作容腔13连通的第一阻尼 孔28，第二阻尼器12设有与第二控制容腔20连通的第二阻尼孔29 ;阀芯1的工作容腔13 的壁上自第一阻尼孔28至盲孔的底部方向依次设有第一工作油口 31和第一进油口 32，第 一工作油口 31和第一进油口 32贯穿工作容腔13的壁；同样，在阀套4的壁上相应地依次 设有第二工作油口 26和第二进油口 27，第二工作油口 26和第二进油口 27贯穿阀套4的 壁；第一工作油口 31和第二工作油口 26连通，第一进油口 32与第二进油口 27相邻。为了 让压力跟踪阀有更好的压力跟踪性能，消除接入压力跟踪阀工作油口的液压元件出现的反 向压力冲击，可在阀芯1的工作容腔13的壁上设有第一回油口 30，阀套4的壁上相应地设 有第二回油口 25，第一回油口 30与第二回油口 25相邻，第一工作油口 31位于第一回油口 30和第一进油口 32之间，第二工作油口 26位于第二回油口 25和第二进油口 27之间。由 于阀芯1在阀套4内工作时会出现圆周方向旋转，为了保证阀芯1上的上述各油口和阀套4 上相应的各油口贯通，可以分别沿阀芯1和阀套4上的圆周方向设有多个均匀分布的第一回油口 30、第一工作油口 31、第一进油口 32、第二回油口 25、第二工作油口 26、第二进油口 27，以保证即使出现阀芯l在阀套4内沿圆周方向旋转的情况，相应的油口之间也能正常贯 通。而工业实现中通常是在阀套4的内壁上分别沿圆周方向设有相互间隔开的回油环形槽 33、工作环形槽34和进油环形槽35来实现，其中，回油环形槽33与第二回油口 25连通，工 作环形槽34与第二工作油口 26连通，进油环形槽35与第二进油口 27连通，这样即使阀芯 1在阀套4内沿圆周方向旋转也能保证阀芯1和阀套4上相应油口的正常贯通。使用本发 明压力跟踪阀时，将阀套4与阀块14密封安装在一起，为此可如图1所示在阀套4上分别 加装密封圈5、6、8、10和挡圈7、9、11。通过阀套4与阀块14的配合，将阀套4上的第二回 油口 25与外界隔开、第二工作油口 26与第二回油口 25和第二进油口 27隔开、第二进油口 27与第二阻尼孔29隔开。 本发明压力跟踪阀应用到实际使用的液压系统中以实现相同压力的压力跟踪时， 其工作原理图可如图2所示，此时，阀芯1的两端端面的面积相同。该液压系统可实现常态 时承载重物17并缓解由重物17运动带来的冲击，当重物17停止运动且需要顶升重物17 时，控制油缸18按某速度曲线顶升。当油缸18的无杆腔和蓄能器16相连顶升重物17时， 由于重物17在运动过程中因姿态的变化会导致油缸18所受负载变化，而由于弹性元件蓄 能器16的存在，会跟踪负载的变化进行充放油，即使通过比例流量阀22精确控制进入油缸 18的流量，由于油缸18所受负载变化引起蓄能器16充放油，会使得油缸18速度无法控制， 此时若切断蓄能器16消除其影响，即可很容易对油缸18实现精确控制，但当油缸18运动 到位需要再次接入蓄能器16时，由于油缸18所受负载在运动前后的变化，此时油缸18无 杆腔内压力和蓄能器16内压力不相等，将蓄能器16接入油缸18时会发生振荡，引起严重 事故，此时应用压力跟踪阀即可很好解决此问题。当电磁换向阀15、19、23处于失电位且泵 源关闭时，蓄能器16接入油缸18起到相应的缓冲减振的作用，当需要顶升重物17使油缸 18运动时，即可将泵源和电磁换向阀15、19、23打开，此时蓄能器16通过电磁换向阀19与 油缸18断开，此时可以通过对比例流量阀22的控制有效实现对油缸18的控制，当油缸18 运动到位关闭泵源和电磁换向阀15、19、23时，由于压力跟踪阀的存在可使蓄能器16的压 力始终跟踪油缸18无杆腔内的压力，此时接入蓄能器16可实现无冲击切换。压力跟踪阀 工作原理如下当泵源与电磁换向阀15、19、23打开时，蓄能器16通过电磁换向阀15接往 阀块14上的第三工作油口 40，油缸18无杆腔也通过电磁换向阀15接往阀块14上的控制 油口 43，而蓄能器16与油缸18无杆腔之间的油路通过电磁换向阀19切断，此时泵源高压 油通过阀块14上的第三进油口 42、阀套4上的第二进油口 27、阀芯1上的第一进油口 32 进入阀芯1内的工作容腔13，油液再通过阀芯l上的第一工作油口 31、阀套4上的第二工 作油口 26、阀块14上的第三工作油口 40进入蓄能器16内，而当蓄能器16内压力高于油缸 18无杆腔内压力时，由于工作容腔13内油液会通过第一阻尼器2的第一阻尼孔28进入第 一控制容腔23，而油缸18无杆腔内的油液会通过第二阻尼器12上第二阻尼孔29进入第 二控制容腔20，此时由于蓄能器16内的压力高于油缸18无杆腔内压力，则第一控制容腔 23的压力也要高于第二控制容腔20的压力，在液压力的作用下阀芯1会向第二阻尼器12 的方向移动，此时即会将阀芯l上的第一工作油口 32与阀套4形成的阀口关小，随着阀口 的关小，泵源的高压油进入工作容腔13时，通过该阀口的压降会增大，导致工作容腔13的 压力降低，进而使得第一控制容腔23的压力降低，当此压力降低到与控制容腔24压力相等时，阀芯1停止移动，行成动态平衡，以使蓄能器16内压力与油缸18无杆腔内压力相等；当
蓄能器16内压力低于油缸18无杆腔内压力时，由于工作容腔13内油液会通过第一阻尼器 2的第一阻尼孔28进入第一控制容腔23，而油缸18无杆腔内的油液会通过第二阻尼器12 上的第二阻尼孔29进入第二控制容腔20，此时由于蓄能器16内的压力低于油缸18无杆 腔内压力，则第一控制容腔23的压力也要低于第二控制容腔20的压力，在液压力的作用下 阀芯1会向螺堵3的方向移动，此时即会将阀芯1上的第一工作油口 32与阀套4形成阀口 开大，随着阀口的开大，泵源的高压油进入工作容腔13时，通过该阀口的压降会减小，导致 工作容腔13的压力升高，进而使得第一控制容腔23的压力升高，当此压力升高到与控制容 腔24压力相等时，阀芯1停止移动，行成动态平衡，以使蓄能器16内压力与油缸18无杆腔 内压力相等；当蓄能器16或者接入阀块14上第三工作油口 40的其它元器件出现压力尖峰 时，会使得阀块14上的第三工作油口 40的压力突然升高，进而使得工作容腔13的压力突 然升高，此时为了也能使蓄能器16内的压力很好的跟踪油缸18无杆腔内压力，在压力跟踪 阀的阀芯1和阀套4上分别设置了第一回油口 30和第二回油口 25，当出现压力尖峰时，工 作容腔13内突然升高的高压油会通过第一阻尼器2内的第一阻尼孔28进入第一控制容腔 23，此时第一控制容腔23出现高压，阀芯1两端出现很大压差，液压力推动阀芯1快速向第 二阻尼器12方向移动，使得阀芯1上的第一回油口 30和阀套4上的第二回油口 25相通， 再通过阀块14上的第三回油口 41回到油箱，使工作容腔13内的压力迅速卸载，消除压力 尖峰，提高压力跟踪性能。 为了保证压力跟踪阀能正常工作，设置阀芯1和阀套4上各油口的相对位置如下 当阀芯1运动到最靠近螺堵3的位置时，阀芯1上的第一回油口 30与阀套4上的第二回油 口 25不相通，阀芯1上的第一进油口 32与阀套4上的第二进油口 27相通；当阀芯l运动 到最靠近第二阻尼器12的位置时，阀芯1上的第一回油口 30与阀套4上的第二回油口 25 相通，阀芯1上的第一进油口 32与阀套上的第二进油口 27不相通。螺堵3的与第一阻尼 器2相对的一端开有第一沉孔36，第二阻尼器12的与阀芯1相对的一端开有第二沉孔37， 这样可以保证阀芯1在阀套4内运动到极限位置时第一控制容腔23和第二控制容腔20依 然存在。 本发明压力跟踪阀的另一种结构如图3所示。它与图1结构的不同在于在第二阻 尼器12的内部安装了一个调节装置38，第二阻尼器12的第二阻尼孔29与调节装置38之 间通过螺纹配合，调节装置38为一个内部设有第三阻尼孔39的外螺纹连接件，例如螺钉、 螺柱等。根据实际工况所需压力跟踪快慢的要求，只要通过更换调节装置38就可方便地满 足压力跟踪快慢的需求，并且勿需更换整个第二阻尼器12。很多情况下工业现场的压力跟 踪快慢都需要来回反复试验确定，本发明通过更换调节装置38可以简化调试过程，具有显 著提高作业效率、易于维护的优点。 本发明如果要实现不同压力的压力跟踪，则可以通过使阀芯1的两端端面面积不 同来实现。例如，可以将压力跟踪阀的结构改为如图4所示，将阀芯1的一端做成阶梯状以 形成凸肩44使阀芯1该端的端面面积是另一端的若干倍，第一控制容腔23和第二控制容 腔20的压力比即可以根据阀芯1的两端的端面面积比算得，此时若在液压系统中使用时， 即可以实现不同压力的压力跟踪。
权利要求
一种压力跟踪阀，其特征在于它包括阀套(4)和置于阀套(4)内的阀芯(1)、第一阻尼器(2)、第二阻尼器(12)和螺堵(3)，第二阻尼器(12)和螺堵(3)分别在阀套(4)的两端与该阀套(4)形成螺纹联接；阀芯(1)位于第二阻尼器(12)和螺堵(3)之间并与阀套(4)形成滑动配合，阀芯(1)内设有盲孔，该盲孔与螺堵(3)相对，第一阻尼器(2)在该盲孔的入口处与阀芯(1)螺纹联接使得第一阻尼器(2)与螺堵(3)之间形成第一控制容腔(23)并在阀芯(1)的盲孔内形成工作容腔(13)；第二阻尼器(12)与阀芯(1)之间形成第二控制容腔(20)；第一阻尼器(2)设有分别与第一控制容腔(23)和工作容腔(13)连通的第一阻尼孔(28)，第二阻尼器(12)设有与第二控制容腔(20)连通的第二阻尼孔(29)；阀芯(1)的工作容腔(13)的壁上自第一阻尼孔(28)至盲孔的底部方向依次设有第一工作油口(31)和第一进油口(32)，阀套(4)的壁上相应地依次设有第二工作油口(26)和第二进油口(27)，第一工作油口(31)和第二工作油口(26)连通，第一进油口(32)与第二进油口(27)相邻。
2. 根据权利要求1所述的压力跟踪阀，其特征在于所述阀芯(1)的工作容腔(13)的 壁上设有第一回油口 (30)，阀套(4)的壁上相应地设有第二回油口 (25)，第一回油口 (30) 与第二回油口 (25)相邻，所述第一工作油口 (31)位于第一回油口 (30)和第一进油口 (32) 之间，所述第二工作油口 (26)位于第二回油口 (25)和第二进油口 (27)之间。
3. 根据权利要求1所述的压力跟踪阀，其特征在于所述阀套(4)的内壁上分别沿圆 周方向设有相互间隔开的工作环形槽(34)和进油环形槽(35)，所述工作环形槽(34)与第 二工作油口 (26)连通，进油环形槽(35)与第二进油口 (27)连通。
4. 根据权利要求2所述的压力跟踪阀，其特征在于所述阀套(4)的内壁上分别沿圆 周方向设有相互间隔开的回油环形槽(33)、工作环形槽(34)和进油环形槽(35)，所述回油 环形槽(33)与第二回油口 (25)连通，工作环形槽(34)与第二工作油口 (26)连通，进油环 形槽(35)与第二进油口 (27)连通。
5. 根据权利要求1所述的压力跟踪阀，其特征在于所述螺堵(3)在其与第一阻尼器 (2)相对的一端开有第一沉孔(36)，所述第二阻尼器(12)在其与阀芯(1)相对的一端开有 第二沉孔(37)。
6. 根据权利要求l所述的压力跟踪阀，其特征在于在所述第二阻尼器(12)的第二阻 尼孔(29)内设有调节装置(38)，该调节装置(38)与第二阻尼孔(29)形成螺纹配合，所述 调节装置(38)的内部设有第三阻尼孔(39)。
全文摘要
本发明公开了一种压力跟踪阀，在阀套内，第二阻尼器和螺堵分别在阀套的两端与该阀套形成螺纹联接，阀芯位于第二阻尼器和螺堵之间并与阀套滑动配合；阀芯内有与螺堵相对的盲孔，第一阻尼器在盲孔的入口处与阀芯螺纹联接使得第一阻尼器与螺堵之间形成第一控制容腔并在阀芯的盲孔内形成工作容腔；第二阻尼器与阀芯之间形成第二控制容腔；第一阻尼器的第一阻尼孔与第一控制容腔和工作容腔连通，第二阻尼器的第二阻尼孔与第二控制容腔连通；阀芯的工作容腔的壁上自第一阻尼孔至盲孔的底部方向依次有第一工作油口和第一进油口，阀套的壁上相应地依次有第二工作油口和第二进油口，第一工作油口和第二工作油口连通，第一进油口与第二进油口相邻。
文档编号F15B13/02GK101769273SQ200910155400
公开日2010年7月7日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者杜恒, 魏建华 申请人:浙江大学