整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀

技术领域

本发明涉及一种单向节流阀，尤其涉及一种整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀。

背景技术

当前，由传统液压元件组组成的回路中，由于节流阀、换向阀、溢流阀等环节都存在较大泄漏问题、响应问题、冲击问题等，且阀组连接点多，油路复杂，可靠性差，安装不方便，占用空间较大，成本较高。不同的应用场合对密封结构、响应速度等存在差异，模块化、柔性化、高性能的集成化阀组的需求就非常明显，但目前还没有相关技术可以很好地解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种密封性能好且采用模块化设计的整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀，包括整体螺纹插装式阀体，所述阀体内设置有阀腔，所述阀腔内安装有轴向延伸的先导阀芯，所述先导阀芯的一端连接有阀芯驱动装置，所述先导阀芯的另一端套装有主阀芯，所述先导阀芯外端的所述主阀芯上安装有螺堵，所述先导阀芯的外端与所述螺堵之间设置有先导移动腔，所述螺堵与所述主阀芯的外端设置有稳态关闭油腔；所述阀体的近驱动端设置有多个周向分布的回油孔，所述阀体的远驱动端设置有多个周向分布的进油孔，所述主阀芯与所述阀体之间设置有位于所述回油孔和所述进油孔之间的第一逻辑配合面和第二逻辑配合面，所述先导阀芯和所述主阀芯之间设置有比例节流控制逻辑配合面，所述先导阀芯与所述主阀芯之间设置有连通所述回油孔和所述稳态关闭油腔的泄压装置。

作为一种优选的技术方案，所述阀芯驱动装置包括安装在所述阀体驱动端的比例电磁铁，所述比例电磁铁的一端伸入所述阀体内并与所述阀体螺纹连接，所述先导阀芯的一端伸入所述比例电磁铁内部并与所述比例电磁铁的动力输出轴抵靠连接，所述先导阀芯与所述阀体之间安装有先导回位装置。

作为一种优选的技术方案，所述先导回位装置包括套装在所述先导阀芯上的回位弹簧，所述先导阀芯上固定安装有第一弹簧座，所述阀体的内壁上设置有第二弹簧座，所述回位弹簧的一端抵靠在所述第一弹簧座上，所述回位弹簧的另一端抵靠在第二弹簧座上。

作为一种优选的技术方案，所述第一逻辑配合面靠近所述回油孔设置，所述第二逻辑配合面靠近所述进油孔设置。

作为一种优选的技术方案，所述先导阀芯上设置有连通所述先导阀芯内腔与所述回油孔的泄油孔。

作为一种优选的技术方案，所述泄压装置包括设置在所述主阀芯上的泄压长孔，所述先导阀芯与所述主阀芯之间设置有泄压逻辑油道，所述泄压长孔的一端连通所述稳态关闭油腔，所述泄压长孔的另一端连通所述泄油逻辑油道，所述泄油逻辑油道的另一端与所述比例节流控制逻辑配合面连接。

作为一种优选的技术方案，所述泄压逻辑油道包括设置在所述主阀芯上且与所述泄压长孔连通的第一环槽，还包括设置在所述先导阀芯上且与所述比例节流控制逻辑配合面连接的第二环槽，所述先导阀芯和所述主阀芯设置有泄压逻辑配合面，所述泄压逻辑配合面的轴向距离要小于所述先导阀芯的轴向先导移动距离。

作为一种优选的技术方案，所述先导阀芯和所述主阀芯之间设置有靠近所述螺堵的轴向密封装置。

作为一种优选的技术方案，所述轴向密封装置包括设置在所述先导阀芯外周壁上的密封槽，所述密封槽内安装有低阻尼密封圈。

作为一种优选的技术方案，所述低阻尼密封圈远离所述螺堵一侧的所述密封槽内安装有限位挡圈。

由于采用了上述技术方案，整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀，包括整体螺纹插装式阀体，所述阀体内设置有阀腔，所述阀腔内安装有轴向延伸的先导阀芯，所述先导阀芯的一端连接有阀芯驱动装置，所述先导阀芯的另一端套装有主阀芯，所述先导阀芯外端的所述主阀芯上安装有螺堵，所述先导阀芯的外端与所述螺堵之间设置有先导移动腔，所述螺堵与所述主阀芯的外端设置有稳态关闭油腔；所述阀体的近驱动端设置有多个周向分布的回油孔，所述阀体的远驱动端设置有多个周向分布的进油孔，所述主阀芯与所述阀体之间设置有位于所述回油孔和所述进油孔之间的第一逻辑配合面和第二逻辑配合面，所述先导阀芯和所述主阀芯之间设置有比例节流控制逻辑配合面，所述先导阀芯与所述主阀芯之间设置有连通所述回油孔和所述稳态关闭油腔的泄压装置；采用整体螺纹插装式结构，安装方便；在节流阀不工作时，能够实现稳态关闭；需要工作时，能够实现快速响应。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例关闭状态的结构示意图；

图2是本发明实施例开启状态的结构示意图；

图3是图1中的I处放大图；

图中：11-阀体；12-阀腔；13-先导阀芯；14-主阀芯；15-螺堵；16-先导移动腔；17-稳态关闭油腔；21-第一逻辑配合面；22-第二逻辑配合面；23-比例节流控制逻辑配合面；31-比例电磁铁；32-回位弹簧；33-第一弹簧座；34-第二弹簧座；41-泄压长孔；42-第一环槽；43-第二环槽；44-泄压逻辑配合面；5-泄油孔；T-回油孔；P-进油孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1和图2所示，整体螺纹插装式低能位稳态关闭比例先导单向节流阀，包括整体螺纹插装式阀体11，所述阀体11内设置有阀腔12，所述阀腔12内安装有轴向延伸的先导阀芯13，所述先导阀芯13的一端连接有阀芯驱动装置，所述先导阀芯13的另一端套装有主阀芯14，所述先导阀芯13外端的所述主阀芯14上安装有螺堵15，所述先导阀芯13的外端与所述螺堵15之间设置有先导移动腔16，所述螺堵15与所述主阀芯14的外端设置有稳态关闭油腔17，当节流阀插装入阀组主阀体后，所述螺堵15、所述主阀芯14、所述阀体11和所述阀组主阀体之间密封围成的油腔即为稳态关闭油腔17；所述阀体11的近驱动端设置有多个周向分布的回油孔T，所述阀体11的远驱动端设置有多个周向分布的进油孔P，所述主阀芯14与所述阀体11之间设置有位于所述回油孔T和所述进油孔P之间的第一逻辑配合面21和第二逻辑配合面22，所述第一逻辑配合面21靠近所述回油孔T设置，所述第一逻辑配合面21为圆柱面逻辑配合面；所述第二逻辑配合面22靠近所述进油孔P设置，所述第二逻辑配合面22为双锥面逻辑配合面；所述先导阀芯13和所述主阀芯14之间设置有比例节流控制逻辑配合面23，所述比例节流控制逻辑配合面23为双锥面逻辑配合面，所述先导阀芯13与所述主阀芯14之间设置有连通所述回油孔T和所述稳态关闭油腔17的泄压装置。

所述阀芯驱动装置包括安装在所述阀体11驱动端的比例电磁铁31，所述比例电磁铁31的一端伸入所述阀体11内并与所述阀体11螺纹连接，所述电磁铁与所述阀体11之间的螺纹连接段形成阀体11该端部的螺纹密封，所述先导阀芯13的一端伸入所述比例电磁铁31内部并与所述比例电磁铁31的动力输出轴抵靠连接，所述先导阀芯13与所述阀体11之间安装有先导回位装置，所述先导回位装置包括套装在所述先导阀芯13上的回位弹簧32，所述先导阀芯13上固定安装有第一弹簧座33，所述阀体11的内壁上设置有第二弹簧座34，所述回位弹簧32的一端抵靠在所述第一弹簧座33上，所述回位弹簧32的另一端抵靠在第二弹簧座34上。

所述泄压装置包括设置在所述主阀芯14上的泄压长孔41，所述先导阀芯13与所述主阀芯14之间设置有泄压逻辑油道，所述泄压长孔41的一端连通所述稳态关闭油腔17，所述泄压长孔41的另一端连通所述泄油逻辑油道，所述泄油逻辑油道的另一端与所述比例节流控制逻辑配合面23连接。如图3所示，所述泄压逻辑油道包括设置在所述主阀芯14上且与所述泄压长孔41连通的第一环槽42，还包括设置在所述先导阀芯13上且与所述比例节流控制逻辑配合面23连接的第二环槽43，所述先导阀芯13和所述主阀芯14设置有泄压逻辑配合面44，所述泄压逻辑配合面44的轴向距离要小于所述先导阀芯13的轴向先导移动距离。

所述先导阀芯13上设置有连通所述先导阀芯13内腔与所述回油孔T的泄油孔5；泄油孔5的数量可以根据需要设置一到两个；工作时，螺堵15外侧稳态关闭油腔17内的液压油会通过螺堵15与先导阀芯13之间的缝隙进入到先导移动腔16和先导阀芯13的内腔中，这部分液压油通过所述先导阀芯13上的泄油孔5与回油孔T连通，多余的油压会通过回油孔T排走，保证工作状态的稳定性。

所述先导阀芯13和所述主阀芯14之间设置有靠近所述螺堵15的轴向密封装置。所述轴向密封装置包括设置在所述先导阀芯13外周壁上的密封槽，所述密封槽内安装有低阻尼密封圈。所述低阻尼密封圈远离所述螺堵15一侧的所述密封槽内安装有限位挡圈，所述限位挡圈为聚四氟乙烯挡圈。

所述轴向密封装置也可以采用在所述密封槽内安装O型密封圈来实现；所述先导阀芯13和所述主阀芯14之间的轴向密封也可以通过设置两者之间的配合度来实现密封效果。

上述三种形式轴向密封结构，可以使节流阀具有不同的性能：

1)使用低阻尼密封圈，可实现较高的响应，近乎零泄露；

2)采用O型圈密封，阻尼较大，线性度较差，可以实现近乎零泄漏，可以用于线性度要求不高的先导比例控制阀或先导式开关阀；

3)使用先导阀芯13和主阀芯14之间的配合面(无密封圈)来密封的先导式微泄漏比例阀，可以使节流阀实现高响应。

本技术方案具有下述特点：

1.整体式螺纹插装设计,阀体11外壳为一个整体式的复杂筒形零件,外侧靠近电磁铁的外端部有O型圈槽，O型圈槽内安装有O型密封圈，电磁铁的外螺纹与阀体11的内螺纹连接，O型密封圈和螺纹连接构成本端的密封结构。阀体11外圆柱面有两排周向均布的圆孔,近阀体11前端部的一排孔为进油孔P近阀体11后端面的一排孔为回油孔T。

2.回油孔T右侧为三段同轴的主阀结构，先导阀芯13、主阀芯14和阀体11同轴设计，采用二级密封，可实现完全零泄漏，依次为:

1)先导控制级柱面密封，即第一逻辑配合面21，实现控制级的零泄露。

2)先导次级锥面/球面密封结构，即第二逻辑配合面22，实现先导末端零泄漏保护。

主阀芯14和阀体11之间具有三段同轴的逻辑配合面：

①最左端靠近回油口T的具有比例节流口的第一逻辑面，即第一逻辑配合面21；

②中间位置的锥面/球面开关面，即第二逻辑配合面22，阀体11上的面为锥面，主阀芯14上的面为球面；

③最右端的圆柱导向配合面，阀体11与主阀芯14之间的圆柱配合面在所述主阀芯14动作时具有导向作用。

主阀芯14和先导阀芯13之间也具有三段同轴的逻辑配合面：

①大直径区左端为双锥面无泄漏逻辑面，即前面所述的比例节流控制逻辑配合面23。

②中间端为比例节流逻辑部分，即前面所述的泄压逻辑配合面44。

③最右端为先导阀芯13与主阀芯14之间的圆柱形逻辑配合面，主要起到导向和机械密封的作用。

3.主阀芯14中心部位装有先导阀芯13,先导阀芯13与主阀芯14之间设置有双锥面逻辑配合面(即比例节流控制逻辑配合面23)和圆柱面逻辑配合面，先导阀芯13与主阀芯14的圆柱配合部位的近尾部设置有轴向密封装置，所述轴向密封装置可以采用前述的三种密封结构，可以实现近乎零泄漏。先导阀芯13由左面的复位弹簧和右边的螺堵15轴向约束，先导阀芯13、主阀芯14、阀体11、比例电磁铁31呈同轴布局。

4.采用模块化设计:比例先导节流阀为独立模块结构，采用模块化接口结构设计，无须调整，直接装到阀组阀体内即可。

工作原理：先导阀芯13与主阀芯14的圆柱配合部位的靠近螺堵15的一端带有低阻尼密封圈,可以实现近乎零泄漏，不带密封圈时为微泄漏。比例电磁铁31电流为零时，先导阀芯13与主阀芯14之间的比例节流控制逻辑配合面23(双锥面)处于关闭状态，进油孔P有压力油时，进油孔P处对主阀芯14产生向右(向螺堵15方向)的作用力，同时压力油通过进油孔P外侧主阀芯14与阀体11之间的缝隙进入主阀芯14右侧螺堵15外侧的稳态关闭油腔17，稳态关闭油腔17的液压油对主阀芯14产生向左的作用力；由于进油孔P处受力面积小于螺堵15处受力面积，所以对主阀芯14向左的作用力大于向右的作用力，进油孔P处压力油对主阀芯14整体产生向左的作用力，主阀芯14与阀体11之间的第一逻辑配合面21和第二逻辑配合面22均处于稳态关闭状态，先导阀芯13和主阀芯14之间的比例节流控制逻辑配合面23也处于稳态关闭状态。进油孔P处的压力油不能和回油孔T导通。

电磁铁产生电流时，电磁力推动先导阀芯13向右运动，先导阀芯13与主阀芯14之间的比例节流控制逻辑配合面23和泄压逻辑配合面44均处于开启状态，泄压装置开启，螺堵15外侧稳态关闭油腔17内的液压油依次经过泄压长孔41、第一环槽42、泄压逻辑配合面44、第二环槽43和比例节流控制逻辑配合面23进入到回油孔T内，使主阀芯14右侧的螺堵15处压力减小，此时进油孔P处对主阀芯14产生向右的作用力大于螺堵15处向左的作用力，推动主阀芯14向右运动，主阀芯14与阀体11之间的第一逻辑配合面21和第二逻辑配合面22均处于开启状态。进油孔P的压力油与回油孔T导通。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。