液壓閥裝置及包括該液壓閥裝置的液壓系統(tǒng)和機(jī)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及液壓閥裝置及包括該液壓閥裝置的液壓系統(tǒng)和機(jī)器。該液壓閥裝置包括閥殼及設(shè)置在閥殼內(nèi)部的主閥芯和控制閥，主閥芯能在允許限定于閥殼中的兩個(gè)開口之間的流體連通的打開位置和阻斷該流體連通的關(guān)閉位置之間移動(dòng)，控制閥包括固定于閥殼的控制閥體和能在控制閥體的內(nèi)腔中移動(dòng)的控制閥芯，在閥殼、主閥芯和控制閥體之間限定有僅與所述兩個(gè)開口之一連通的第一液壓腔，在閥殼和控制閥體之間還限定有與液壓流體貯存器連通的第二液壓腔，控制閥芯能在經(jīng)形成在閥殼中的先導(dǎo)控制口施加的先導(dǎo)壓力的控制下在第一和第二位置之間移動(dòng)，在第一和第二位置控制閥芯分別通過(guò)其自身阻止和允許第一和第二液壓腔經(jīng)由控制閥體的內(nèi)腔連通。
【專利說(shuō)明】
液壓閥裝置及包括該液壓閥裝置的液壓系統(tǒng)和機(jī)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種液壓閥裝置，尤其涉及用在諸如裝載機(jī)之類的機(jī)器的液壓系統(tǒng)中的防沉降閥。本發(fā)明還涉及包括該液壓閥裝置的液壓系統(tǒng)和機(jī)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在各種機(jī)器、尤其是作業(yè)機(jī)械如裝載機(jī)中通常會(huì)使用液壓系統(tǒng)，操作員通過(guò)操控液壓系統(tǒng)中的液壓閥的動(dòng)作來(lái)控制相關(guān)液壓油路的打開和關(guān)閉，從而使得機(jī)器的工作裝置執(zhí)行期望的各種動(dòng)作。常見的工作裝置例如包括動(dòng)臂和鏟斗，液壓系統(tǒng)分別向與動(dòng)臂和鏟斗相關(guān)聯(lián)的液壓工作缸(提升缸和鏟斗缸)供給液壓流體，以實(shí)現(xiàn)不同的動(dòng)作，包括鏟挖、動(dòng)臂舉升和下降、鏟斗傾翻卸料等等。在裝載機(jī)的某些工況下人們希望將動(dòng)臂或鏟斗保持在特定的位置處，為此在裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)中普遍采用防沉降閥，防沉降閥在關(guān)閉時(shí)即使是在負(fù)載的作用下也能阻止工作缸中的液壓油流回油箱，這樣就能夠?qū)?dòng)臂和鏟斗保持在特定位置處而不會(huì)發(fā)生沉降。
[0003]現(xiàn)有的防沉降閥通常為接觸式，其中一滑柱可在先導(dǎo)壓力的控制下在閥殼中移動(dòng)以接觸并推動(dòng)一提動(dòng)閥芯，以便打開提升缸或鏟斗缸與液壓油箱之間的流路。在反復(fù)地打開和關(guān)閉該流路的工作過(guò)程期間，滑柱反復(fù)地接觸提動(dòng)閥芯，從而導(dǎo)致磨損，降低了疲勞壽命，難以確保可靠的防沉降功能。
[0004]本發(fā)明旨在對(duì)現(xiàn)有的上述接觸式防沉降閥進(jìn)行改進(jìn)，克服其存在的一個(gè)或多個(gè)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一方面提供了一種液壓閥裝置，包括閥殼以及設(shè)置在所述閥殼內(nèi)部的主閥芯和控制閥，所述主閥芯能在允許限定于所述閥殼中的兩個(gè)開口之間的流體連通的打開位置和阻斷該流體連通的關(guān)閉位置之間移動(dòng)，所述控制閥包括固定于所述閥殼的控制閥體和構(gòu)造成能在所述控制閥體的內(nèi)腔中移動(dòng)的控制閥芯，在所述閥殼、所述主閥芯和所述控制閥體之間限定有僅與所述兩個(gè)開口中的一者連通的第一液壓腔，在所述閥殼和所述控制閥體之間還限定有與液壓流體貯存器連通的第二液壓腔，其中，所述控制閥芯構(gòu)造成能在經(jīng)形成在所述閥殼中的先導(dǎo)控制口施加的先導(dǎo)壓力的控制下在第一和第二位置之間移動(dòng)以控制所述主閥芯的移動(dòng)，在所述第一位置所述控制閥芯通過(guò)其自身阻止所述第一和第二液壓腔經(jīng)由所述控制閥體的內(nèi)腔連通，在所述第二位置所述控制閥芯允許所述第一和第二液壓腔經(jīng)由所述控制閥體的內(nèi)腔連通。
[0006]本發(fā)明的第二方面提供了一種包括上述液壓閥裝置的液壓系統(tǒng)。
[0007]本發(fā)明的第三方面提供了一種包括上述液壓系統(tǒng)的機(jī)器。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的液壓閥裝置所應(yīng)用的一種示例性機(jī)器的立體圖。
[0009]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的液壓閥裝置在處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的剖視圖。
[0010]圖3示出圖2所示的液壓閥裝置在處于打開狀態(tài)時(shí)的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]圖1顯示了一種示例性的機(jī)器100。機(jī)器100可例如為作業(yè)機(jī)械，如輪式裝載機(jī)。機(jī)器100也可以是執(zhí)行與特定行業(yè)(例如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸?shù)?相關(guān)的操作并在各種作業(yè)環(huán)境(例如礦場(chǎng)、建筑工地、農(nóng)場(chǎng)和道路等)中工作的任何其它類型的機(jī)器，例如挖掘機(jī)等。
[0012]機(jī)器100可包括主機(jī)架30、操作人員容納空間如駕駛室35、和工作裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，工作裝置例如包括應(yīng)用于裝載機(jī)的鏟斗36和與該鏟斗連接的動(dòng)臂。機(jī)器100可包括至少一個(gè)與工作裝置操作連接并用來(lái)控制工作裝置的動(dòng)作的液壓工作缸37，例如為與動(dòng)臂連接的提升缸和與鏟斗36連接的鏟斗缸。在機(jī)器100的下部布置有行走裝置40，用來(lái)支撐和移動(dòng)機(jī)器100。行走裝置40例如包括車輪41。
[0013]圖2和3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的液壓閥裝置的一種示例性構(gòu)型，該液壓閥裝置10可安裝在機(jī)器100的液壓系統(tǒng)內(nèi)。液壓閥裝置10包括閥殼I以及設(shè)置在閥殼I內(nèi)部的主閥芯2和控制閥3。在閥殼I中限定有供液壓流體通過(guò)的第一開口 11和第二開口
12。這兩個(gè)開口可分別連接至液壓系統(tǒng)的其它裝置、部件或部位。在本實(shí)施例中，第一開口11可連接至機(jī)器100的液壓工作缸37，而第二開口 12可連接至液壓系統(tǒng)的主液壓回路，以如便后文所述的那樣實(shí)現(xiàn)液壓閥裝置10對(duì)液壓工作缸的控制。
[0014]主閥芯2能在允許第一和第二開口之間的流體連通的打開位置(如圖2所示)與阻斷該流體連通的關(guān)閉位置(如圖3所示)之間移動(dòng)。在通常狀態(tài)下，主閥芯2被彈簧21朝關(guān)閉位置偏壓。
[0015]控制閥3能夠控制主閥芯2在打開位置和關(guān)閉位置之間的移動(dòng)?？刂崎y3包括固定于閥殼I的控制閥體4和構(gòu)造成能在控制閥體4的內(nèi)腔6中移動(dòng)的控制閥芯5。在本實(shí)施例中，控制閥體4的內(nèi)腔6和控制閥芯5均呈長(zhǎng)形。內(nèi)腔6的兩端可分別由堵頭61和62封堵?？刂崎y芯5呈柱狀并且能沿其軸向移動(dòng)。
[0016]在閥殼1、主閥芯2和控制閥體4之間限定有僅與第一和第二開口 11、12中的一者連通的第一液壓腔7。在本實(shí)施例中，控制閥體4的面朝主閥芯2的端部相對(duì)較細(xì)并且可伸入主閥芯2所設(shè)的對(duì)應(yīng)凹腔中，彈簧21設(shè)置在控制閥體4和主閥芯2之間，亦即設(shè)置在第一液壓腔7中。主閥芯2可相對(duì)于閥殼I的內(nèi)腔壁流體密封地滑動(dòng)設(shè)置在閥殼I的內(nèi)腔中，且第一液壓腔7可僅經(jīng)由設(shè)置在主閥芯2中的孔口 22與第一或第二開口連通。在本實(shí)施例中，第一液壓腔7經(jīng)由孔口 22與連接至液壓工作缸37的第一開口 11連通，并且孔口22為如后面所述的通流面積較小的節(jié)流孔。
[0017]在閥殼I和控制閥體4之間還限定有與液壓流體貯存器(未示出)連通的第二液壓腔8。第二液壓腔8僅能經(jīng)由控制閥體4的內(nèi)腔6與第一液壓腔7連通。
[0018]在控制閥體4中限定有使第一液壓腔7與控制閥體4的內(nèi)腔6連通的第一通路13和使第二液壓腔8與所述內(nèi)腔6連通的第二通路14。第一和第二通路13、14各自都可包括例如沿控制閥體4的內(nèi)腔6的或控制閥芯5的徑向延伸的一條或多條通路。
[0019]控制閥芯5構(gòu)造成能在先導(dǎo)壓力的控制下在第一和第二位置之間移動(dòng)，在所述第一位置控制閥芯5通過(guò)其自身阻止第一和第二液壓腔7、8經(jīng)由控制閥體4的內(nèi)腔6連通，在所述第二位置控制閥芯5允許第一和第二液壓腔7、8經(jīng)由所述內(nèi)腔6連通。在控制閥芯5未加載先導(dǎo)壓力的情況下，控制閥芯在彈簧27的偏壓下處于所述第一位置，而在控制閥芯5加載有先導(dǎo)壓力的情況下先導(dǎo)壓力克服彈簧27的作用力而使控制閥芯5移動(dòng)到所述第二位置。根據(jù)一種示例性構(gòu)型，柱狀的控制閥芯5可具有與控制閥體4的內(nèi)腔壁滑動(dòng)接觸的大徑部52和橫截面比大徑部52小的小徑部51，在所述第一位置大徑部52將控制閥體4的內(nèi)腔6阻塞成阻止第一和第二液壓腔7、8之間的連通，在所述第二位置在小徑部51與控制閥體4的內(nèi)腔壁之間形成有使第一和第二液壓腔7、8連通的流動(dòng)通道15。應(yīng)注意，從第一液壓腔7經(jīng)流動(dòng)通道15到第二液壓腔8的最小通流面積優(yōu)選設(shè)定成大于主閥芯2中形成的孔口 22的通流面積?？刂崎y體4的內(nèi)腔6和控制閥芯5的大徑部52的橫截面形狀不受特別限制，可為圓形、橢圓形、甚至多邊形，只要大徑部52能阻塞內(nèi)腔6而阻止液壓流體通過(guò)即可?？刂崎y芯5的小徑部51的橫截面也可呈包括圓形、橢圓形等在內(nèi)的各種形狀，只要能在它與控制閥體4的內(nèi)腔壁之間形成使第一和第二液壓腔7、8連通的流動(dòng)通道即可。
[0020]在本實(shí)施例中，例如，在所述第一位置，控制閥芯5的大徑部52可直接阻塞第一通路13 (見圖2);在所述第二位置，大徑部52移開而不再阻塞第一通路13，并且流動(dòng)通道15使第一通路13與第二通路14連通(見圖3)，顯然，在這種情況下小徑部51或流動(dòng)通道15的長(zhǎng)度應(yīng)等于或大于第一和第二通路13、14之間的距離。應(yīng)當(dāng)理解，在所述第一位置大徑部52不限于阻塞第一通路13，而是也可阻塞第二通路14或阻塞在第一與第二通路之間的任意其它位置，只要它能阻止第一和第二液壓腔7、8經(jīng)控制閥體4的內(nèi)腔6連通即可。
[0021]對(duì)控制閥芯5的移動(dòng)進(jìn)行控制的先導(dǎo)壓力可經(jīng)形成在閥殼I中的先導(dǎo)控制口 16或20施加。在本實(shí)施例中，在控制閥芯5的背離主閥芯2的端部17與控制閥體4之間形成有第三液壓腔18，第三液壓腔18分別經(jīng)由形成在控制閥體4中的通道19、26與先導(dǎo)控制口 16、20連接，而對(duì)控制閥芯5施加偏壓力的彈簧27可設(shè)置在第三液壓腔18中。先導(dǎo)控制口 16可與液壓系統(tǒng)的主液壓回路連接，而先導(dǎo)控制口 20可與外部液壓源連接。優(yōu)選地，僅使用先導(dǎo)控制口 16加載先導(dǎo)壓力，而先導(dǎo)控制口 20可用堵頭23封堵，這樣可免除對(duì)附加的外部液壓源的需求。當(dāng)然，在必要時(shí)可移除堵頭23隨時(shí)啟用先導(dǎo)控制口 20。
[0022]控制閥芯5在兩端分別設(shè)置有內(nèi)部通道24和25，當(dāng)控制閥芯5在先導(dǎo)壓力的控制下在所述第一和第二位置之間移動(dòng)時(shí)，位于控制閥芯的兩端附近的液壓流體在受到推擠時(shí)可相應(yīng)地通過(guò)內(nèi)部通道24和25回流，以免阻礙控制閥芯5朝相應(yīng)方向的移動(dòng)。
[0023]工業(yè)實(shí)用性
[0024]根據(jù)本發(fā)明的液壓閥裝置可應(yīng)用于諸如裝載機(jī)、挖掘機(jī)之類的利用液壓系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行工作任務(wù)的機(jī)器。在這樣的機(jī)器中，通常需要布置用于將由液壓工作缸(如提升缸和鏟斗缸)驅(qū)動(dòng)的工作裝置保持在當(dāng)前位置的防沉降閥，以防止相應(yīng)的工作缸中的液壓流體由于作用在機(jī)器上的負(fù)載而流回到液壓貯存器中使工作裝置發(fā)生沉降。
[0025]下面將描述根據(jù)本發(fā)明的上述液壓閥裝置10例如應(yīng)用于裝載機(jī)100的液壓系統(tǒng)作為液壓工作缸37的防沉降閥的工作過(guò)程。
[0026]在通常狀態(tài)下，液壓閥裝置10的主閥芯2在彈簧21的偏壓力作用下處于關(guān)閉位置，而控制閥芯5不加載先導(dǎo)壓力并在彈簧27的偏壓下處于所述第一位置，其中大徑部52阻塞第一通路13 (見圖2)。當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)液壓工作缸37使裝載機(jī)100的工作裝置(鏟斗36和動(dòng)臂)上升時(shí)，操作員控制液壓系統(tǒng)從液壓主回路向液壓工作缸37栗送液壓流體。來(lái)自液壓主回路的加壓的液壓流體經(jīng)由液壓閥裝置10的第二開口 12進(jìn)入閥殼1，克服彈簧21的作用力推開主閥芯2而到達(dá)第一開口 11，并經(jīng)由第一開口 11流入液壓工作缸而推動(dòng)其活塞桿進(jìn)行動(dòng)臂和鏟斗的舉升動(dòng)作。
[0027]待工作裝置舉升到位后，停止栗送加壓的液壓流體，于是主閥芯2被彈簧21推回關(guān)閉位置，由此阻止液壓工作缸中的液壓流體經(jīng)主閥芯2回流而有效地防止工作裝置沉降。在此期間，液壓流體會(huì)從第一開口 11經(jīng)由主閥芯2中的孔口 22進(jìn)入第一液壓腔7，但由于控制閥芯5在所述第一位置處的阻塞而保持在第一液壓腔7中，并也向主閥芯2施加趨于使其關(guān)閉的液壓力。此時(shí)，作用在主閥芯2兩側(cè)的彈簧力、液壓力和閥座支承力保持平衡。
[0028]當(dāng)工作裝置需要下降時(shí)，操作員控制液壓系統(tǒng)向先導(dǎo)控制口 16注入液壓流體而施加先導(dǎo)壓力。液壓流體經(jīng)通道19進(jìn)入第三液壓腔18，并流到控制閥芯5的端部17的端面處而對(duì)控制閥芯5施加克服彈簧27的作用力朝向主閥芯2移動(dòng)的力。由此，控制閥芯5移動(dòng)到圖3所示的第二位置，其中大徑部52移開而不再阻塞第一通路13，并且在小徑部51與控制閥體4的內(nèi)腔壁之間形成的流動(dòng)通道15使第一通路13與第二通路14連通。這樣，第一液壓腔7中的流體經(jīng)第一通路13、流動(dòng)通道15、第二通路14流到第二液壓腔8并進(jìn)而流回液壓流體貯存器。由于液壓流體的這種流動(dòng)，在主閥芯2中的節(jié)流孔22左右兩端產(chǎn)生壓差，進(jìn)而在主閥芯2的兩側(cè)產(chǎn)生壓差。于是，主閥芯2又被第一開口 11中作用的液壓力推向打開位置，使得液壓工作缸中的流體能經(jīng)由第一開口 11、第二開口 12和主液壓回路流回液壓流體貯存器，從而實(shí)現(xiàn)工作裝置的下降。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的液壓閥裝置10與現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的接觸式防沉降閥相比，僅通過(guò)控制一個(gè)控制閥芯5的移動(dòng)便能以其自身來(lái)打開和關(guān)閉液壓工作缸與液壓流體貯存器之間的流路，減少了滑柱這樣一個(gè)部件，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，更易于加工制造，節(jié)省成本，并且由于控制閥芯5不會(huì)與其它部件發(fā)生機(jī)械碰撞，故減少了其機(jī)械磨損，大大提高了防沉降閥的疲勞壽命和使用性能。
[0030]在上述實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的液壓閥裝置10用作裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)中的防沉降閥。然而，本發(fā)明不限于此，液壓閥裝置10也可應(yīng)用于通過(guò)先導(dǎo)壓力控制其主閥芯開閉的任何其它液壓系統(tǒng)。
[0031 ] 上面借助具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的液壓閥裝置進(jìn)行了描述。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可對(duì)上文所公開的實(shí)施例作出各種修改和變型。本說(shuō)明書及其公開的示例應(yīng)被認(rèn)為只是示例性的，本發(fā)明的真正范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種液壓閥裝置(10)，包括閥殼⑴以及設(shè)置在所述閥殼內(nèi)部的主閥芯(2)和控制閥(3)，所述主閥芯⑵能在允許限定于所述閥殼⑴中的兩個(gè)開口(11，12)之間的流體連通的打開位置和阻斷該流體連通的關(guān)閉位置之間移動(dòng)，所述控制閥(3)包括固定于所述閥殼⑴的控制閥體⑷和構(gòu)造成能在所述控制閥體的內(nèi)腔(6)中移動(dòng)的控制閥芯(5)，在所述閥殼(I)、所述主閥芯(2)和所述控制閥體(4)之間限定有僅與所述兩個(gè)開口中的一者(11)連通的第一液壓腔(7)，在所述閥殼⑴和所述控制閥體⑷之間還限定有與液壓流體貯存器連通的第二液壓腔(8)，其中，所述控制閥芯(5)構(gòu)造成能在經(jīng)形成在所述閥殼(I)中的先導(dǎo)控制口(16，20)施加的先導(dǎo)壓力的控制下在第一和第二位置之間移動(dòng)以控制所述主閥芯(2)的移動(dòng)，在所述第一位置所述控制閥芯(5)通過(guò)其自身阻止所述第一和第二液壓腔(7，8)經(jīng)由所述控制閥體的內(nèi)腔(6)連通，在所述第二位置所述控制閥芯(5)允許所述第一和第二液壓腔(7，8)經(jīng)由所述控制閥體的內(nèi)腔(6)連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓閥裝置(10)，其特征在于，所述控制閥芯(5)呈柱狀，并具有與所述控制閥體(4)的內(nèi)腔壁滑動(dòng)接觸的大徑部(52)和橫截面比所述大徑部小的小徑部(51)，在所述第一位置所述大徑部將所述控制閥體(4)的內(nèi)腔￠)阻塞成阻止所述第一和第二液壓腔(7，8)之間的連通，在所述第二位置在所述小徑部(51)與所述控制閥體(4)的內(nèi)腔壁之間形成有使所述第一和第二液壓腔(7，8)連通的流動(dòng)通道(15)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓閥裝置(10)，其特征在于，在所述控制閥體(4)中限定有使所述第一液壓腔(7)與所述控制閥體的內(nèi)腔(6)連通的第一通路(13)和使所述第二液壓腔(8)與所述控制閥體的內(nèi)腔(6)連通的第二通路(14)，在所述第一位置所述控制閥芯(5)的大徑部(52)阻塞所述第一或第二通路，在所述第二位置所述第一和第二通路經(jīng)所述流動(dòng)通道(15)連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液壓閥裝置(10)，其特征在于，在所述控制閥芯(5)未加載先導(dǎo)壓力的情況下所述控制閥芯在彈簧作用力的偏壓下處于所述第一位置，在所述控制閥芯(5)加載有先導(dǎo)壓力的情況下先導(dǎo)壓力克服所述彈簧作用力而使所述控制閥芯移動(dòng)到所述第二位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液壓閥裝置(10)，其特征在于，所述第一液壓腔(7)經(jīng)設(shè)置在所述主閥芯(2)中的孔口(22)與所述第兩個(gè)開口(11，12)中的所述一者(II)連通。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的液壓閥裝置(10)，其特征在于，所述主閥芯(2)被設(shè)置于所述第一液壓腔(7)中的彈簧(21)朝所述關(guān)閉位置偏壓。7.一種液壓系統(tǒng)，其包括根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的液壓閥裝置。8.—種機(jī)器(100)，其包括根據(jù)權(quán)利要求7所述的液壓系統(tǒng)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器，其特征在于，該機(jī)器為裝載機(jī)，所述液壓閥裝置(10)的閥殼(I)中的所述兩個(gè)開口(11，12)分別連接至液壓工作缸(37)和所述液壓系統(tǒng)的主液壓回路而使所述液壓閥裝置用作防沉降閥。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機(jī)器，其特征在于，所述先導(dǎo)控制口(16)與所述液壓系統(tǒng)的主液壓回路連接。
【文檔編號(hào)】F15B13/01GK105987035SQ201510090033
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月27日
【發(fā)明人】陳衛(wèi)東, 吳海峰, 黃長(zhǎng)發(fā)
【申請(qǐng)人】卡特彼勒公司