单向阀、流量过载保护液压系统及作业机械

技术领域

本发明涉及液压技术领域，尤其涉及一种单向阀、过载保护液压系统及作业机械。

背景技术

作业机械的液压油在工作过程中会产生高温，为了对高温液压油进行快速降温，现有技术中，通常设置有液压油散热器。但是，液压油具有较高的压力，为了避免高压状态的液压油对液压油散热器造成损伤，现有技术中设置了液压油散热器流量过载保护装置。

现有技术的液压油散热器流量过载保护装置包括两个并联的液压单向阀组成，两个单向阀开启压力不同，开启压力较小的第一单向阀与液压油散热器串联，开启压力较大的第二单向阀设置在回油路上，该回油路直接接回油箱。工作时，当回油压力超过第一单向阀的开启压力时，第一单向阀开启，回油经过散热器，当回油压力渐渐增大，此时第二单向阀开启，回油直接进入油箱，从而防止散热器因流量过载而开裂。

但是当挖掘机处于破碎等工况时，回油流量呈脉冲变化，第一单向阀开启，回油经过散热器，因为回油流量急速增大，而且是瞬间达到最大，第二单向阀未及时开启，此时流经第一单向阀的瞬时流量较大，可能超过功能部件(液压油散热器)所能承受的最大流量，导致功能部件损坏开裂。

因此，如何避免因油压瞬时增大，而导致功能部件损坏的问题，成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。

发明内容

本发明提供一种单向阀、流量过载保护液压系统及作业机械，其能够有效避免因油压瞬时增大，而导致功能部件损坏的问题。

本发明的第一方面提供一种单向阀，包括：

阀体；

阀芯，设置在所述阀体内，并且所述阀芯能够在闭合位和全开位之间切换；

弹性组件，设置在所述阀体内，并且作用于所述阀芯上，以使所述阀芯能够产生由所述全开位向所述闭合位运动的趋势；其中，

所述阀芯位于所述闭合位和所述第一位置之间时，所述弹性组件的弹性系数为K

所述阀芯位于所述第一位置和所述全开位之间时，所述弹性组件的弹性系数为K

根据本发明提供的单向阀，所述弹性组件包括第一弹性件和第二弹性件，所述阀芯位于所述闭合位和所述第一位置之间时，所述第一弹性件作用于所述阀芯；所述阀芯位于所述第一位置和所述全开位之间时，所述第一弹性件和所述第二弹性件共同作用于所述阀芯。

根据本发明提供的单向阀，所述第二弹性件设置为压缩弹性件，所述阀芯位于所述第一位置和所述全开位之间时，所述第二弹性件能够产生使所述阀芯产生向所述闭合位运动趋势的压缩形变。

根据本发明提供的单向阀，所述第一弹性件设置为压缩弹性件，所述阀芯位于所述全开位和所述闭合位之间时，所述第一弹性件能够产生使所述阀芯产生向所述闭合位运动趋势的压缩形变。

根据本发明提供的单向阀，所述第一弹性件设置为拉伸弹性件，所述阀芯位于所述全开位和所述闭合位之间时，所述第一弹性件能够产生使所述阀芯产生向所述闭合位运动趋势的拉伸形变。

根据本发明提供的单向阀，所述第一弹性件和所述第二弹性件为压缩弹簧，所述第二弹性件容纳于所述第一弹性件的空腔内，当所述阀芯处于第一位置和全开位之间时，所述第一弹性件和所述第二弹性件构成并联设置。

本发明的第二方面提供一种流量过载保护液压系统，包括第一油路，所述第一油路上设置有功能部件和第一单向阀，所述第一单向阀的出油口与所述功能部件的进油口相连通，所述第一单向阀为如上任一项所述的单向阀。

根据本发明提供的流量过载保护液压系统，还包括第二油路，所述第二油路的进油端与所述第一油路的进油端相连通，所述第二油路的出油端与所述第一油路的出油端相连通；其中，

所述第二油路设置有第二单向阀，所述第二单向阀的导通方向与所述第二油路的进油端至出油端的方向相一致，所述第二单向阀的开启压力大于所述第一单向阀的开启压力。

根据本发明提供的流量过载保护液压系统，所述第一单向阀和/或所述第二单向阀设置有能够调节自身的弹性组件弹力的调节装置，所述流量过载保护液压系统还包括：

压力传感器，用于感应所述功能部件的进油口压力；

控制器，根据所述功能部件的进油口压力控制所述调节装置。

根据本发明提供的流量过载保护液压系统，所述第一单向阀和所述第二单向阀都设置为液控单向阀，所述流量过载保护液压系统还包括：

第一液控油路，所述第一液控油路与所述第一单向阀的液控输入端相连通，并且所述第一液控油路与所述功能部件的进油口相连通，所述第一液控油路能够根据所述功能部件的进油口压力控制所述第一单向阀的弹性组件的弹力；和/或，

第二液控油路，所述第二液控油路与所述第二单向阀的液控输入端相连通，并且所述第二液控油路与所述功能部件的进油口相连通，所述第二液控油路能够根据所述功能部件的进油口压力控制所述第二单向阀的弹性组件弹力。

本发明的第三方面提供一种作业机械，包括如上任一项所述的流量过载保护液压系统。

一、本发明提供的单向阀，包括阀体、阀芯和弹性组件，其中阀芯设置在阀体内，阀芯能够在闭合位和全开位之间切换，当阀芯处于闭合位时，单向阀处于关闭状态，当阀芯处于全开位时，单向阀处于最大开度状态，弹性组件支撑在阀芯上。当单向阀的进液压力小于弹性组件的支撑力时，阀芯处于闭合位，当单向阀的进液压力大于弹性组件的支撑力时，阀芯随进液压力的增加逐渐向全开位方向位移，进而使得单向阀的开度逐渐增加。

需要说明的是，本发明提供的技术方案，阀芯位于闭合位和第一位置之间时，弹性组件的弹性系数为K

如此设置，当单向阀存在进液压力，并且进液压力大于阀芯的开启压力时，阀芯由闭合位向第一位置方向位移打开，第一位置与闭合位之间的距离为L，阀芯由闭合位向第一位置方向位移的过程中，阀芯受到的弹性组件的支撑力F＝K

二、在本发明提供的进一步方案中，弹性组件包括第一弹性件和第二弹性件，阀芯位于闭合位和第一位置之间时，第一弹性件作用于阀芯上；阀芯位于第一位置和全开位之间时，第一弹性件和第二弹性件共同作用于阀芯上。

如此设置，当单向阀在进液压力的作用下，阀芯由闭合位向全开位方向位移，当单向阀的进液压力在正常范围之内时，阀芯位于闭合位和第一位置之间，阀芯依靠第一弹性件的支撑作用。当单向阀的进液压力瞬时增加时，在进液压力的作用下，阀芯位移至第一位置和全开位之间，此时，阀芯受到第一弹性件和第二弹性件的共同支撑作用，能够有效阻止阀芯受到进液压力瞬时增大的作用而完全打开，进而导致下游的功能部件受损的问题。本设置方式，设置有两个弹性件，结构简单可靠。

三、本发明还提供了一种流量过载保护液压系统，包括第一油路，第一油路上设置有功能部件和第一单向阀，第一单向阀的出油口与功能部件的进油口相连通，第一单向阀为如上的单向阀。

如此设置，本发明提供的流量过载保护液压系统，单向阀能够对其下游的功能部件形成有效保护，防止液压流量瞬时增加而导致功能部件损坏的问题。该有益效果的推导过程与上述单向阀所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

四、在进一步的技术方案中，还包括第二油路，第二油路的进油端与第一油路的进油端相连通，第二油路的出油端与第一油路的出油端相连通，即第一油路和第二油路形成并联油路。此外，第二油路设置有第二单向阀，第二单向阀的导通方向与第二油路的进油端至出油端的方向相一致，并且第二单向阀的开启压力大于第一单向阀的开启压力。

需要说明的是，上述第二油路为泄压油路，当液压油的压力在正常范围内时，第一单向阀导通，液压油流经功能部件。而且当液压油的压力瞬时增加时，由于第一单向阀内部设置有如上所述的弹性组件，能够避免第一单向阀完全打开而导致流量突增对下游功能部件造成损伤的问题。而且，当液压油的压力较大时，第二单向阀会打开，通过第二油路进行泄压。

五、本发明还提供了一种作业机械，包括如上所述的流量过载保护液压系统。如此设置，本发明提供的作业机械，其能够有效避免因油压瞬时增大，而导致功能部件损坏的问题。该有益效果的推导过程与上述流量过载保护液压系统的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中的单向阀结构示意图；

图2是本发明实施例中的流量过载保护液压系统结构示意图；

图3是本发明实施例中弹性组件的弹力与形变量关系示意图；

图4是本发明实施例中另一种流量过载保护液压系统结构示意图；

11：阀体； 12：阀芯； 13：第一弹性件；

14：第二弹性件； 15：弹性组件； 16：第一单向阀；

17：第二单向阀； 18：第一油路； 19：第二油路；

20：液压油散热器； 21：回油箱； 22：第一液控油路；

23：第二液控油路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1-图3描述本发明实施例中的一种单向阀、流量过载保护液压系统及作业机械。

请参考图1，本实施例提供的单向阀，包括阀体11、阀芯12和弹性组件15，其中阀芯12设置在阀体11内，阀芯12能够在闭合位和全开位之间切换，当阀芯12处于闭合位时，单向阀处于关闭状态，当阀芯12处于全开位时，单向阀处于最大开度状态，弹性组件15支撑在阀芯12上。当单向阀的进液压力小于弹性组件15的支撑力时，阀芯12处于闭合位，当单向阀的进液压力大于弹性组件15的支撑力时，阀芯12随进液压力的增加逐渐向全开位方向位移，进而使得单向阀的开度逐渐增加。

需要说明的是，本实施例提供的技术方案，阀芯12位于闭合位和第一位置之间时，弹性组件15的弹性系数为K

如此设置，当单向阀存在进液压力，并且进液压力大于阀芯12的开启压力时，阀芯12由闭合位向第一位置方向位移打开，第一位置与闭合位之间的距离为L，阀芯12由闭合位向第一位置方向位移的过程中，阀芯12受到的弹性组件15的支撑力F＝K

在进一步的实施例中，弹性组件15包括第一弹性件13和第二弹性件14，阀芯12位于闭合位和第一位置之间时，第一弹性件13作用于阀芯12上；阀芯12位于第一位置和全开位之间时，第一弹性件13和第二弹性件14共同作用于阀芯12上。

具体地，上述第一弹性件13的长度大于第二弹性件14的长度，当阀芯12处于闭合位时，第一弹性件13作用在阀芯12上，而第二弹性件14没有作用在阀芯12上。当阀芯12由闭合位向第一位置移动时，阀芯12受第一弹性件13的弹性作用力，并且第一弹性件13随着阀芯12的移动形变量逐渐增加。当阀芯12运动至第一位置时，第一弹性件13和第二弹性件14共同作用在阀芯12上，并且随着阀芯12由第一位置向全开位方向位移，第一弹性件13和第二弹性件14的形变量逐渐增加。

如此设置，当单向阀在进液压力的作用下，阀芯12由闭合位向全开位方向位移，当单向阀的进液压力在正常范围之内时，阀芯12位于闭合位和第一位置之间，阀芯12受第一弹性件13的支撑作用。当单向阀的进液压力瞬时增加时，在进液压力的作用下，阀芯12位移至第一位置和全开位之间，此时，阀芯12受到第一弹性件13和第二弹性件14的共同支撑作用，能够有效阻止阀芯12因进液压力瞬时增大而完全打开，进而导致下游的功能部件受损的问题。本实施例中设置有两个弹性件，结构简单可靠。

在一些实施例中，第二弹性件14可以设置压缩弹性件，阀芯12位于第一位置和全开位之间时，第二弹性件14能够产生使阀芯12产生向闭合位运动趋势的压缩形变。

第一弹性件13也可以设置为压缩弹性件，阀芯12位于全开位和闭合位之间时，第一弹性件13能够产生使阀芯12产生向闭合位运动趋势的压缩形变。当然，在其它实施例中，第一弹性件13也可以设置为拉伸弹性件，阀芯12位于全开位和闭合位之间时，第一弹性件13能够产生使阀芯12产生向闭合位运动趋势的拉伸形变。具体的，拉伸弹性件设置于阀芯12远离第二弹性件14的一端；拉伸弹性件一端连接阀芯12，另一端连接阀体，通过拉伸力来拉动阀芯12。

当第一弹性件13和第二弹性件14都设置为压缩弹性件时，并且当阀芯12处于第一位置和全开位之间时，二者构成并联设置。即，第一弹性件13的一端弹性作用于阀体上，另一端弹性作用于阀芯12背向阀体11的阀口的一端；第二弹性件14可以容纳于第一弹性件13的空腔内，且阀芯12位于第一位置和全开位之间时，第二弹性件14产生使阀芯12向闭合位运动的压缩形变。

第一弹性件13的弹性系数为K

进一步的实施例中，第一弹性件13设置为第一压缩弹簧，第二弹性件14设置为第二压缩弹簧。

在一些实施例中，参考图1，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧的第一端都连接在阀体11的安装部上，安装部可具体设置为能够卡接弹簧端部的卡槽。第一压缩弹簧和第二压缩弹簧的第二端与阀芯12相对应，并且第一压缩弹簧的第二端始终作用在阀芯12上，在第一压缩弹簧的支撑作用下，阀芯12在无外部压力时处于闭合位；第二压缩弹簧的第二端设置在上述第一位置处。具体的，为了避免第一弹性件13和第二弹性件14碰撞，保证第二弹性件14的位置不会偏位并起到弹性推压作用。第二弹性件14的直径小于第一弹性件13，第二弹性件14的远离阀芯12的一端固连到阀体11的安装部上，另一端处于自由状态并正对阀芯12的端部。

在进一步的实施例中，第一压缩弹簧的螺旋直径大于第二压缩弹簧的螺旋直径，且第二压缩弹簧套在第一压缩弹簧的内部。

如此设置，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧为套接关系，结构紧凑。进一步的，第一压缩弹簧和第二压缩弹簧形成的合力方向与阀芯12的中心相重合，如此设置，能够保证阀芯12运动过程具有较好的稳定性。

本发明实施例中还提供了一种流量过载保护液压系统，包括第一油路18，第一油路18上设置有功能部件和第一单向阀16，第一单向阀16的出油口与功能部件的进油口相连通，第一单向阀16为上述任一实施例中的单向阀。

如此设置，本实施例提供的流量过载保护液压系统，单向阀能够对其下游的功能部件形成有效保护，防止液压流量瞬时增加而导致功能部件损坏的问题。需要说明的是，上述“下游”是指沿液压油流过的方向，首先经过的为上游、其次经过的为下游。该有益效果的推导过程与上述单向阀所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

在进一步的实施例中，流量过载保护液压系统还包括第二油路19，第二油路19的进油端与第一油路18的进油端相连通，第二油路19的出油端与第一油路18的出油端相连通，即第一油路18和第二油路19形成并联油路。此外，第二油路19设置有第二单向阀17，第二单向阀17的导通方向与第二油路19的进油端至出油端的方向相一致，并且第二单向阀17的开启压力大于第一单向阀16的开启压力。

需要说明的是，上述第二油路19为泄压油路，当液压油的压力在正常范围内时，第一单向阀16导通，液压油流经功能部件。而且当液压油的压力瞬时增加时，由于第一单向阀16内部设置有如上所述的弹性组件15，能够避免第一单向阀16完全打开而导致流量突增对下游功能部件造成损伤的问题。而且，当液压油的压力较大时，第二单向阀17会打开，通过第二油路19进行泄压。

在进一步的实施例中，第一单向阀16和/或第二单向阀17都设置有能够调节其弹性组件弹力的调节装置。该调解装置可以调节第一单向阀和第二单向阀内部的弹性组件的位置，进而实现弹性组件的弹力调节。

该实施例中，流量过载保护液压系统还包括：

压力传感器(图中未示出)，用于感应功能部件的进油口压力；

控制器(图中未示出)，根据功能部件的进油口压力控制调节装置。

当功能部件的进油口压力增大时，控制器可通过调节装置调节第一单向阀16的弹性组件位移，使弹性组件的弹力增加，减小第一单向阀16的开度；和/或，控制器可通过调节装置调节第二单向阀17的弹性件位移，使弹性件的弹力减小，增大第二单向阀17的开度，进而通过第二单向阀17进行泄压，起到保护功能部件的作用。

控制器既可以单独控制第一单向阀16和第二单向阀17的开度，也可以同时协调控制第一单向阀16和第二单向阀17。通过协同配合控制，能够更加灵活的保护功能部件，且保证流量过载保护液压系统整体液压油的合理流通。

在进一步的实施例中，第一单向阀16和第二单向阀17都设置为液控单向阀，即，第一单向阀16和第二单向阀17的内部弹性件位置可通过液压控制，进而可通过液压实现对第一单向阀16和第二单向阀17开度大小的控制。

如图4所示，流量过载保护液压系统还包括第一液控油路22和第二液控油路23，其中，第一液控油路22与第一单向阀16的液控输入端相连通，并且第一液控油路22与功能部件的进油口相连通，第一液控油路22能够根据功能部件的进油口压力控制弹性组件的弹力。第二液控油路23与第二单向阀17的液控输入端相连通，并且第二液控油路23与功能部件的进油口相连通，第二液控油路23能够根据功能部件的进油口压力控制第二单向阀17的开启压力。

如此设置，当功能部件的进油口压力增大时，第一液控油路22可通过液压控制向第一单向阀16的液控输入端输送驱动液压，进而增大第一单向阀16内开设的液控腔体内的液压，然后推动弹性组件位移，使弹性组件的弹力增加，减小第一单向阀16的开度。同时，第二液控油路23控制第二单向阀17的弹性件位移，使弹性件的弹力减小，增大第二单向阀17的开度，进而通过第二单向阀17进行泄压，起到保护功能部件的作用。

需要说明的是，单向阀通过液压驱动弹性组件位移的具体结构，可参考现有技术中的液控单向阀，此处不再赘述。

在一些实施例中，上述设置在第一油路18上的功能部件为液压油散热器20，通过设置第一油路18上的第一单向阀16、第二油路19、以及第二油路19上的第二单向阀17，能够对液压油散热器20形成有效保护，避免液压油压力过大或瞬时增加对散热器造成的损伤问题。

而且，当液压油的温度较低时，由于液压油的粘度较大，液压油散热器20的进油口压力较大时，通过降低液压油散热器20的流量，能够减少热量损失，使整机尽快达到最佳工作温度。

在进一步的实施例中，第一油路18和第二油路19的出油端均与回油箱21相连通，如此设置，第一油路18和第二油路19流出的液压油都能够回流至回油箱21中。

本发明的实施例中还提供了一种作业机械，包括如上所述的流量过载保护液压系统，在一些实施例中，该作业机械可以为挖掘机。

如此设置，当挖掘机处于破碎等工况时，由于回油流量呈脉冲变化，通过本实施例提供的流量过载保护液压系统，能够有效防止流经散热器的流量急速上升，对散热器造成损伤的问题。该有益效果的推导过程与上述流量过载保护液压系统所带来的有益效果的推导过程大体类似，此处不再赘述。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。