管路控制装置、阀体、用于打桩锤的液路控制系统的制作方法

本发明涉及用于开闭高压管路的管路控制装置领域，具体涉及一种管路控制装置，一种阀体，以及一种用于打桩锤的液路控制系统。

背景技术：

液压打桩锤打击频次30～70次/分钟，提锤过程中最高工作压力可达35mpa,需在0.7～0.8s内完成，液压回路流量巨大。这要求液压系统必须满足高压大流量快速切换的工作特性，因此在回路切换过程中，阀芯必须快速开启和关闭。为实现大流量液压系统的快速切换，采用先导液阻控制回路。

公开于2008年11月14日的专利文献cn101403217a记载了一种可无级调节冲击能和频率的液压打桩锤气液控制驱动系统，包括冲击重锤、冲击油缸、冲击点信号采集阀、主进油锥阀、第一无桩和低气压停止冲击控制阀、低气压信号采集阀、冲击油缸过载保护阀、回程吸空补油阀、主回油锥阀、第二无桩和低气压停止冲击控制阀、回油蓄能器、高压蓄能器、主控阀、高频低冲击能调压阀、低频大冲击能调压阀、冲击能冲击频率切换阀、控制油路蓄能器、无桩信号采集阀、桩帽，p、o、pk和t分别是主油路高压油入口、主油路回油口、控制油入口和泄漏回油口，冲击油缸下腔与主进油锥阀及主回油锥阀连通，冲击油缸上腔充氮气并与主控阀的ak3控制口相通；主控阀的输出k2口和k1口分别连通主进油锥阀及主回油锥阀的控制腔，主控阀的控制口ak2与k2口相通、控制口ak接控制油入口pk、控制口ak1接冲击点信号采集阀。该技术方案中，通过主控阀控制进油锥阀，实现进油管路的开通与截断目的。该技术方案中的主控阀的ak1通过冲击点信号采集阀与p油路相通，ak3通冲击油缸氮气腔，也就是说，其使主控阀与冲击油缸的位置操控主控阀的油路开通方向。

技术实现要素：

本发明的第一目的是提供一种管路控制装置，以满足液压系统高压大流量快速切换的工作特性。

本发明的第二目的是提供一种阀体，以在实现先导方向控制的功能的条件下缩小阀体体积。

本发明的第三目的是提供一种用于打桩锤的液路控制系统，以满足液压打桩锤的工作特性。

本发明的技术方案是：

一种管路控制装置，包括先导管路模块和高压管路模块；所述高压管路模块包括先导式截止阀，所述先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x；所述先导管路模块包括主动式方向控制阀和先导式方向控制阀，所述主动式方向控制阀具有泄压口①、动力口②和导压口③，所述先导式方向控制阀具有动力口a、泄压口t、高压口p、先导压力口y、a腔和c腔，a腔和c腔的截面受力差用于驱动所述先导式方向控制阀的阀芯双向运动，所述a腔、所述高压口p和高压进口b管道连通，所述c腔与所述导压口③管道连通，所述动力口②与所述先导压力口y管道连通，所述泄压口①与所述泄压口t管道连通，所述先导压力口x与所述动力口a管道连通。

优选的，所述先导式截止阀为主动控制式方向控制插装阀。

优选的，所述主动式方向控制阀为二位三通电磁阀，其用于开通所述泄压口①和所述动力口②之间的管路，以及用于开通所述动力口②和所述导压口③之间的管路。

优选的，所述先导式方向控制阀为液压控制式二位三通换向阀，其用于开通所述动力口a和所述泄压口t之间的管路，以及用于开通所述高压口p和所述动力口a之间的管路。

优选的，所述高压管路模块还包括泄压阀，所述泄压阀的进口与所述先导压力口x管道连通。

一种阀体，包括第一阀体和第一阀芯，所述第一阀体上设有动力口a、泄压口t和高压口p，所述第一阀芯在z向上与所述第一阀体动密封式滑动连接形成两位三通阀，所述两位三通阀在z向上顺次具有与泄压口t管道连通的d腔、与动力口a管道连通的e腔、与高压口p管道连通的f腔；所述第一阀体内设有开关腔、用于设置所述第一阀芯的阀芯容腔，所述开关腔的内壁上设有泄压口①、动力口②和导压口③，所述泄压口①通过设置在所述第一阀体内的泄压管道与所述泄压口t管道连通，所述导压口③通过设置在所述第一阀体内的导压管道与所述高压口p管道连通；所述第一阀芯包括首端导引部和尾端导引部，所述首端导引部与所述阀芯容腔的内壁动密封连接形成与所述动力口②管道连通的a腔，所述尾端导引部与所述阀芯容腔的内壁动密封连接形成与所述f腔管道连通的c腔，所述c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜所述a腔在z向法平面上的孔口最大截面积。

优选的，所述首端导引部为导引杆，所述尾端导引部为导引槽。

优选的，还包括设置在开关容腔内的主动式方向控制阀，所述主动式方向控制阀的执行部用于在截断所述动力口②和所述导压口③之间的管路的同时管道连通所述泄压口①和所述动力口②，以及，在截断所述泄压口①和所述动力口②之间的管路的同时管道连通所述动力口②和所述导压口③。

优选的，还包括先导式截止阀，所述先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x，所述高压口p和高压进口b管道连通，所述先导压力口x与所述动力口a管道连通。

一种用于打桩锤的液路控制系统，包括油箱、加压泵、液压式锤体、锤体位置检测装置、控制模块，以及前述的阀体和先导式截止阀，所述加压泵的吸油口设置在所述油箱内，所述液压式锤体包括锤体壳和配重锤，所述锤体壳与所述配重锤动密封连接形成液压腔，在所述锤体壳上设有与所述液压腔管道连通的进油口；所述主动式方向控制阀具有执行部控制端，所述控制模块的输出端与所述主动式方向控制阀的执行部控制端耦合连接，所述锤体位置检测装置的输出端与所述控制模块的输入端耦合连接，所述先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x，所述高压口p、高压进口b和所述加压泵的输出口管道连通，所述先导压力口x与所述动力口a管道连通，所述高压出口c与所述进油口管道连通。

本发明的有益效果是：

1.本发明的管路控制装置中，存在：主动式方向控制阀、先导式方向控制阀的先导管路构成低压控制管路，先导式方向控制阀的主管路、先导式截止阀的先导管路构成高压控制管路，先导式截止阀的主管路构成高压从控管路，如此，可以减小先导式截止阀的体积，实现快速开、闭高压大流量管路。

2.通过二位三通式电磁阀驱动先导式方向控制阀，开闭先导式方向控制阀的过渡时间小，进而缩短调控先导式截止阀的关闭间隔时长。

3.本发明的阀体中，第一阀体和第一阀芯构成一个压差双向驱动式先导方向控制阀，其中，a腔设置在第一阀芯的首端导引部一侧，c腔设置在第一阀芯的尾端导引部一侧，c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜a腔在z向法平面上的孔口最大截面积，高压口p同时与c腔和导压口③通过管道连通，a腔与动力口②通过管道连通，泄压口①与泄压口t管道连通。在连通导压口③与动力口②时，第一阀芯的首端侧压力＞第一阀芯的尾端侧压力，液压推动第一阀芯向尾端侧运动，高压口p和动力口a之间的管路连通；在连通泄压口①与动力口②时，第一阀芯的尾端侧压力＞第一阀芯的首端侧压力，液压推动第一阀芯向首端侧运动，泄压口t和动力口a之间的管路连通；从而实现了压差双向驱动先导方向控制。本发明的阀体中，连通导压口③与动力口②时，高压口p同时与a腔、c腔连通，借助c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜a腔在z向法平面上的孔口最大截面积，c腔和a腔之间的压力差可以驱动先导式方向控制阀的阀芯运动，使用简单的结构实现先导方向控制阀的功能，占用空间小。此外，阀体内的先导控制液路长度短，也有助于缩短其用于控制的先导式截止阀开通与截止的过渡时长。

4.本发明的用于打桩锤的液路控制系统中，可以将阀体和先导式截止阀装在最接近锤体壳的位置(比如装在锤体壳上)，这样，可以缩短先导式截止阀与液压腔的距离，从而缩短向液压腔供油及停止供油的过渡时间。此外，阀体内的先导控制液路长度短，也有助于缩短控制先导式截止阀开通与截止的过渡时长，从而有助于提高打桩效率。

附图说明

图1为一种管路控制装置的一种使用状态图；

图2为一种管路控制装置的又一种使用状态图。

图3为一种先导式截止阀的结构图。

图4为一种阀体的立体图；

图5为图4的主视图；

图6为一种使用状态下图5中的旋转后的a-a剖视图；

图7为一种使用状态下图5中的b-b剖视图；

图8为又一种使用状态下图5中的旋转后的a-a剖视图；

图9为又一种使用状态下图5中的b-b剖视图。

图10为图4示出的阀体的第一阀芯的剖视图。

附图标记说明，1-高压管路模块，10-主阀阀体，11-主阀阀芯，12-弹簧座，13-弹簧，14-盖板，15-放油阀，2-先导管路模块，20-外阀体，21-中阀套，22-大径阀芯，221-第一分隔瓣，222-第一连通槽，223-第二分隔瓣，224-第二连通槽，225-尾端导引部，226-c腔f腔连通管，23-小径阀芯，24-首端导引部套座，25-主动式方向控制阀，26-密封圈，27-密封圈，28-尾端导引部插座，29-尾盖。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

实施例1：一种管路控制装置，参见图1-2，包括先导管路模块2和高压管路模块1。

高压管路模块1包括先导式截止阀，先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x。《gb/t786.1-2009流体传动系统及元件图形符事情和回路图》第6.1.9.7示出了一种主动控制的方向控制插装阀插件，它就具有先导压力口x，第6.1.9.8示出了又一种主动控制插件，它也具有先导压力口x，可以作为本发明的先导式截止阀使用。

为实现对先导式截止阀的手动控制，本实施例中，高压管路模块还包括泄压阀，泄压阀的进口与先导压力口x管道连通。

先导管路模块2包括主动式方向控制阀25和先导式方向控制阀。

其中，主动式方向控制阀25具有泄压口①、动力口②和导压口③，使用时，需要仅连通动力口②和导压口③之间的管路，或仅连通泄压口①和动力口②之间的管路。基于此需求，主动式方向控制阀25一般选择两位三通方向控制阀。为实现自动控制目的，一般选择两位三通电磁方向控制阀、液压式两位三通方向控制阀、气动式两位三通方向控制阀。

其中，先导式方向控制阀具有动力口a、泄压口t、高压口p、先导压力口y、a腔和c腔，a腔和c腔的截面受力差用于驱动先导式方向控制阀的阀芯双向运动，使用时，需要仅连通动力口a和泄压口t之间的管路，或仅连通动力口a与高压口p之间的管路。通过使动力口②的压力作用于先导压力口y，实现切换动力口a与泄压口t或与高压口p之间的连通。基于此需求，先导式方向控制阀一般选择液压控制式二位三通换向阀、气动控制式二位三通换向阀。

其中，a腔、高压口p和高压进口b管道连通，c腔与导压口③管道连通，动力口②与所述先导压力口y管道连通，泄压口①与泄压口t管道连通，先导压力口x与动力口a管道连通。

实施例2：一种阀体，参见图4-9，该阀体用于实现实施例1中的先导管路模块2的部分功能，具体是实现先导式方向控制的。

一种阀体，包括第一阀体和第一阀芯，第一阀芯在z向上与第一阀体动密封式滑动连接。

其中，第一阀体上设有动力口a、泄压口t和高压口p，第一阀体内设有开关腔、用于设置第一阀芯的阀芯容腔。

其中，开关腔的内壁上设有泄压口①、动力口②和导压口③，泄压口①通过设置在第一阀体内的泄压管道与泄压口t管道连通，导压口③通过设置在第一阀体内的导压管道与高压口p管道连通。开关腔用于安装主动式方向控制阀25。主动式方向控制阀25用于仅连通动力口②和导压口③之间的管路，或仅连通泄压口①和动力口②之间的管路。

其中，第一阀芯包括首端导引部、阀芯主体和尾端导引部。首端导引部与阀芯容腔的内壁动密封连接形成与动力口②管道连通的a腔，阀芯主体与阀芯容腔的内壁动密封连接形成两位三通阀，两位三通阀在z向上顺次具有与泄压口t管道连通的d腔、与动力口a管道连通的e腔、与高压口p管道连通的f腔，尾端导引部与阀芯容腔的内壁动密封连接形成与f腔管道连通的c腔。

其中，c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜a腔在z向法平面上的孔口最大截面积。

图3示出了一种与本实施例的阀体配合的先导式截止阀，先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x，其先导压力口x还管道连通有泄压阀15。使用时，参见图1-2，先导压力口x与动力口a管道连通，高压油管输出口与高压口p、高压进口b管道连通，通过控制主动式方向控制阀25的开通方向，实现对高压进口b和高压出口c之间管路的截止或开通控制。

具体的，记：pc为c腔压强，fc为c腔压强在z向方向上作用于第一阀芯向a腔侧运动的推力，pa为a腔压强，fa为a腔压强在z向方向上作用于第一阀芯向c腔侧运动的推力。

欲开通高压进口b和高压出口c之间的管路时，参见图1，操作主动式方向控制阀25连通泄压口①和动力口②之间的管路，参见图6-7，a腔内的油液通过管道顺次经动力口②、泄压口①、泄压管道从泄压口t泄出，由于此过程中，pc与pa的压强差扩大，在fc＞fa阶段，高压口p进入的部分高压油推动第一阀芯向a腔运动，并最终使第一阀芯的首端侧与第一阀体连接。此时，第一阀体与第一阀芯的相对位置可以参考图8-9。在fc＞fa阶段期间，且在第二分隔瓣223分隔f腔和e腔之后，先导式截止阀内的控制油经先导压力口x、动力口a、e腔、第二连通槽224、d腔从泄压口t泄出，先导式截止阀动作，高压进口b和高压出口c之间的管路开通。在高压进口b和高压出口c之间的管路开通后，需要控制主动式方向控制阀25维持连通泄压口①和动力口②之间的管路的状态。

欲截止高压进口b和高压出口c之间的管路时，参见图2，操作主动式方向控制阀25连通导压口③和动力口②之间的管路，参见图8-9，高压口p进入的部分高压油经导压管道、导压口③、动力口②灌入a腔，同时，高压口p进入的又一部分高压油经c腔f腔连通管226灌入c腔，由于c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜a腔在z向法平面上的孔口最大截面积，在fa＞fc阶段，灌入a腔内的高压油推动第一阀芯向c腔运动，并最终使第一阀芯的尾端侧与第一阀体连接。此时，第一阀体与第一阀芯的相对位置可以参考图6-7。此过程中，a腔内高压油推动第一阀芯向c腔运动的压力部分被c腔内高压油推动第一阀芯向a腔运动的压力抵消，a腔与c腔的压力差驱动第一阀芯运动。在fa＞fc阶段，且在第二分隔瓣223分隔d腔和e腔之后，高压口p进入的又一部分高压油经f腔、第一连通槽222、e腔、动力口a流入先导压力口x，先导式截止阀动作，高压进口b和高压出口c之间的管路截止。高压进口b和高压出口c之间的管路截止后，需要控制主动式方向控制阀25维持连通导压口③和动力口②之间的管路的状态。

参见图4-9，第一阀体由外阀体20、中阀套21、首端导引部套座24、尾端导引部插座28、尾盖29构成，中阀套21、首端导引部套座24、尾端导引部插座28均与第一阀芯动密封连接，因此其对材料规格要求高于外阀体20及尾盖29的材料规格要求。参见图4-9，外阀体20上设有动力口a、泄压口t、高压口p。外阀体20内设有开关安装槽和用于设置第一阀芯的阀芯安装槽。开关安装槽的内壁上设有泄压口①、动力口②和导压口③。对于安装主动式方向控制阀来说，开关安装槽与开关容腔为等同特征。尾盖29封闭阀芯安装槽的槽口后，就可以形成阀芯容腔。外阀体20上还设有用于连通高压口p和导压口③的导压管道和用于连通泄压口t和泄压口①的泄压管道。中阀套21的对应于z向方向上设有用于形成部分d腔的第一环形槽、用于形成部分e腔的第二环形槽、用于形成部分f腔的第三环形槽。中阀套21的对应于z向方向上设有用于形成部分d腔的第一径向连通孔、用于形成部分e腔的第二径向连通孔、用于形成部分f腔的第三径向连通孔。首端导引套座24内设有首端导引槽，首端导引槽的槽底与动力口②管道连通。尾端导引部插座28与尾盖29固定连接，且尾端导引部插座28的导引中心线与首端导引槽的导引中心线共线设置。

参见图4-10，第一阀芯由大径阀芯22和小径阀芯23组成。大径阀芯22的侧面从第一阀芯首端至尾端顺次设有用于连通e腔和f腔的第一连通槽222、用于连通e腔和d腔的第二连通槽224，第一连通槽222和第二连通槽224之间形成第二分隔瓣223。第二分隔瓣223用于在第一连通槽222连通e腔和f腔时分隔d腔和e腔，以及在第一连通槽222连通e腔和d腔时分隔f腔和e腔。大径阀芯22的尾端设有尾端导引部225，尾端导引部225为开口槽，尾端导引部225的内壁与尾端导引部插座28动密封连接形成c腔。在第一连通槽222内还设有用于连通c腔和f腔的c腔f腔连通管226。小径阀芯与首端导引槽的内壁动密封连接形成a腔。c腔在z向法平面上的孔口最大截面积＜a腔在z向法平面上的孔口最大截面积。由于a腔、c腔分别设置在第一阀芯的两端，故而大径阀芯22与小径阀芯23并不需要固定连接就可以实现相应的功能。

参见图4-9，根据维护需要，可以在任一管道的适宜位置开设维护口或加工工艺孔，并使用密封堵头封堵维护口及加工工艺孔。

实施例3：一种阀体，参见图4-9，该阀体用于实现实施例1中的液路控制装置，为此，它在实施例2中的阀体外附加了主动式方向控制阀25和先导式截止阀。

主动式方向控制阀25安装在开关安装槽内，主动式方向控制阀25的执行部与开关安装槽密封连接。主动式方向控制阀的执行部用于在截断所述动力口②和所述导压口③之间的管路的同时管道连通所述泄压口①和所述动力口②，以及，在截断所述泄压口①和所述动力口②之间的管路的同时管道连通所述动力口②和所述导压口③。

先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x，高压口p和高压进口b管道连通，先导压力口x与所述动力口a管道连通。

实施例4：一种用于打桩锤的液路控制系统，包括油箱、加压泵、液压式锤体、锤体位置检测装置、控制模块，以及实施例3的阀体。

其中，加压泵的吸油口设置在油箱内，使用时，加压泵的吸油口需要全部没入油箱的油液中。

其中，液压式锤体包括锤体壳和配重锤，锤体壳与配重锤动密封连接形成液压腔，在锤体壳上设有与液压腔管道连通的进油口。

其中，控制模块可以选择工控机、单片机或等效电路，锤体位置检测装置可以选择接近开关、行程开关。

其中，主动式方向控制阀25具有执行部控制端，控制模块的输出端与主动式方向控制阀的执行部控制端耦合连接，锤体位置检测装置的输出端与控制模块的输入端耦合连接。主动式方向控制阀25选择二位三通电磁阀时，执行部控制端就对应于接电端，控制模块的输出端与主动式方向控制阀的执行部控制端通过电连接就可以实现耦合连接了。主动式方向控制阀25选择液压控制式二位三通阀或气压控制式二位三通阀时，执行部控制端就对应于先导压力口。此时，还需要一个二位三通电磁阀实现电控至压力控制的转换，实现控制模块的输出端与主动式方向控制阀的执行部控制的耦合连接。

其中，先导式截止阀具有高压进口b、高压出口c和先导压力口x，高压口p、高压进口b和加压泵的输出口管道连通，先导压力口x与动力口a管道连通，高压出口c与进油口管道连通。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。