專利名稱：一種雙液流自動控制閥塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液壓控制領(lǐng)域，具體的講是涉及一種用于各種起重機用的液壓抓斗，以及用于工程機械、礦山及港口設(shè)備使用的液壓裝置，還有用于石油及地質(zhì)鉆探設(shè)備等液壓裝置中的雙液流自動控制閥塊。
背景技術(shù)：
目前的液壓抓斗采用一根動力電纜使電機正反轉(zhuǎn)來驅(qū)動一個雙向液壓泵，用兩個方向的液壓油源(雙液流)完成了液壓抓斗的液壓動力供應(yīng)與交替控制抓斗打開和閉合的問題，減少了外部控制給設(shè)備使用中帶來的附件多及控制部分故障率高等難題，該雙向液壓泵自動控制的原理如圖1所示，主要元件包括DV1先導(dǎo)型卸荷溢流閥，DV2先導(dǎo)型溢流閥，RV1、RV2單向閥，SV1、SV2液控單向閥，油口P1、P2分別為抓斗閉合與打開的液壓泵壓力油源口，油口A接到工作油缸的無桿腔，進油時使抓斗閉合，用液壓產(chǎn)生的力來平衡抓斗內(nèi)物料的重力或產(chǎn)生抓取物料的力。油口B接到工作油缸的有桿腔，進油時，使抓斗打開，打開時由于抓斗本身的重量等原因，始終會使工作油缸的有桿腔中產(chǎn)生一個液體壓力。油口R是回油口，MP1、MP2、MA、MB分別為測量各油口壓力用的油口。DV1的作用是，當(dāng)抓斗閉合時提供不超過設(shè)定的最高壓力以下的液體壓力，超過最高壓力時產(chǎn)生溢流，防止工作機構(gòu)損壞、液壓泵及電動機超壓過載等原因造成的損壞。當(dāng)油口A達到最高設(shè)定壓力值時，DV1便卸荷，使P1口的油流以極低的壓力流向R口，停止了向A油口供油，大大降低了電機消耗功率與流體的發(fā)熱量。由于RV1的原因，油口A的壓力得到保持。當(dāng)油口A中壓力由于工作油缸的內(nèi)部泄漏或物料松動變化等原因，降低到一個DV1設(shè)定的最低壓力時，DV1停止卸荷，重新向A油口中補充油液以提高A油口的壓力，直到達到DV1設(shè)定的最高壓力值后再次卸荷。在油口P1的壓力通過油道ST2控制，，SV2單向閥打開，工作油缸有桿腔內(nèi)的油可以回油箱，否則關(guān)閉，保持抓斗的形態(tài)不變。油口P2進油的工作原理與油口P1進油時相似，只是閥DV2是一個普通的溢流閥，由于抓斗打開時需要的壓力較低，故該閥的設(shè)定壓力較DV1低，抓斗爪子打開到極限位置時DV2溢流，維持工作油路內(nèi)的壓力為DV2的設(shè)定壓力不再上升，防止元件的超載損壞。
該控制閥塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2、3所示，采用了由分列元件組成的插裝閥，設(shè)計比較靈活，但存在著液壓元件數(shù)量多、密封件多、控制油腔體積大、動作速度慢、控制靈敏度低、加工要求高、故障率也高，并且不能預(yù)先組裝調(diào)節(jié)，維修時更換不方便，發(fā)熱量大，工作油缸在受到外部力量沖擊時不能得到保護等缺點，如由先導(dǎo)壓力閥芯DV1、主閥芯DV1a和卸荷控制活塞DV1b三個分列的元件組成了先導(dǎo)式卸荷溢流閥DV1，為實現(xiàn)相互之間配合完成一個整體閥的功能，加工時相互位置精度要求嚴格，不易加工，還需要鉆若干個控制油道，才能傳遞控制壓力，每個分列的閥芯與閥塊本體的結(jié)合部位都需要有密封材料進行密封，才不致于產(chǎn)生控制壓力的損失和防止液壓油的為泄漏，因此使用的密封件數(shù)量比較多。再如SV1、SV1a兩部分閥芯組成了液控單向閥SV1，且每個部分都還有數(shù)個獨立的元件組成，由于SV1a中的頂桿只能向SV1的主閥芯傳遞壓力，不能傳遞拉力，為解決加工及安裝誤差，還需要留有一定的空行程，當(dāng)該閥的控制壓力突然變小時，不能幫助主閥芯立即關(guān)閉，只能靠主閥芯的回位彈簧力將其關(guān)閉，因此動作速度慢，有時出現(xiàn)液壓顫振現(xiàn)象，為防止這一現(xiàn)象的發(fā)生，用了調(diào)節(jié)螺釘，采取調(diào)節(jié)主閥芯開啟度(節(jié)流)的方法予以解決，但增加了正常工作時的液體阻力，也增加了發(fā)熱量。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種雙液流自動控制閥塊，該閥塊采用整體式具有獨立功能的插裝閥替代了現(xiàn)有技術(shù)中的分列式插裝閥，同時采用負荷保持閥來平衡工作油缸中因外部負載而產(chǎn)生的液體壓力，從根本上解決了現(xiàn)有技術(shù)中缺陷。
本實用新型目的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成一種雙液流自動控制閥塊，包括閥體、控制閥件，各閥件相應(yīng)連接與泵和油箱的供油或回油回路中，其特征在于所述的控制閥件均為整體式插裝閥，且所述的控制閥件至少包括一組控制閥件，該組閥件包括溢流閥、單向閥、液控單向閥，閥體上的主要油口包括進油口、工作油口和回油口，進油口分別與單向閥和溢流閥連通，且單向閥出口又與工作油口和液控單向閥連通，所有閥的回油都與回油口連通。
上述的控制閥件可以包括二組控制閥件，兩組之間通過相應(yīng)的管路連通，即包括兩個溢流閥、兩個單向閥、兩個液控單向閥，閥體上的主要油口包括兩個進油口、兩個工作油口和一個回油口，其中一個方向的進油口與一個單向閥和溢流閥連通，且單向閥出口又與該方向的工作油口以及液控單向閥連通，另一個方向的進油口和一個單向閥和溢流閥連通，該單向閥出口又與該方向的工作油口以及液控單向閥連通，所有閥的回油都與回油口連通。其中至少有一個方向上的液控單向閥可以采用壓力平衡閥替代，該壓力平衡閥可以為負荷保持閥。其中至少有一個方向上的溢流閥可以選用卸荷溢流閥。
所述的整體式插裝閥與閥體之間螺紋連接。
本實用新型的優(yōu)點是，由于采用的整體的具有獨立功能的插裝閥為標準化閥件，其質(zhì)量可靠、技術(shù)性能參數(shù)可選擇，便于組織大批量生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)上，所有需要更換的閥件都外露在閥體的表面，不用拆卸任何其他元件，每個插裝閥均可直接拆出并更換，安裝維修、更換很方便，控制油路簡單，密封件數(shù)量少，減少了泄漏故障的發(fā)生頻率。
由于使用了負荷保持閥，能夠平衡工作油缸中因外部負載而產(chǎn)生的液體壓力，當(dāng)受到外部負載的沖擊，工作油缸的內(nèi)部壓力超過調(diào)定的壓力時，能夠自動卸荷，保證工作油缸的負荷不超過規(guī)定值。當(dāng)工作油缸的兩個油腔都將會受到外部負荷的沖擊時，使用兩個負荷保持閥，能使工作油缸的兩個油腔均得到保護。負荷保持閥是一種壓力自動控制閥，由工作油缸進油側(cè)的壓力來操縱工作油缸回油側(cè)的流量，無進油壓力時，另一側(cè)也無回油。當(dāng)工作油缸進油側(cè)的壓力的K倍小于負荷保持閥調(diào)定壓力值與回油側(cè)重力負載等產(chǎn)生的壓力的差值時，負荷保持閥處于將要開啟的狀態(tài)，但也無回油(K為負荷保持閥的控制壓力比值，大于1)，起到平衡重力負載不致下滑的作用，當(dāng)繼續(xù)升高進油側(cè)壓力時，負荷保持閥的開啟度逐步增大。在回油側(cè)無負載壓力并且進口側(cè)壓力的K倍等于或大于負荷保持閥的設(shè)定壓力時，負荷保持閥全部開啟，閥的回油阻力最小。負荷保持閥的流量(或回油阻力)的調(diào)節(jié)是由進油壓力、回油側(cè)負載壓力兩個參數(shù)的，聯(lián)合作用下自動進行的，不會產(chǎn)生回油閥開啟過大，負載自動下落，再關(guān)閉回油閥而產(chǎn)生的液壓顫振現(xiàn)象，也不存在調(diào)小回油閥(節(jié)流原理)的開啟度以防止負載自行下落的工況下回造成阻力大、油液發(fā)熱的缺點，調(diào)節(jié)過程中不受油溫影響，調(diào)節(jié)效果穩(wěn)定可靠。


附圖1為現(xiàn)有技術(shù)液壓抓斗液壓控制原理圖；附圖2為本實用新型液壓控制原理圖；附圖3為本實用新型控制閥塊結(jié)構(gòu)圖；附圖4為本實用新型采用的先導(dǎo)型卸荷溢流閥結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5為本實用新型采用的先導(dǎo)型溢流閥結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6為本實用新型采用的單向閥結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7為本實用新型采用的液控單向閥結(jié)構(gòu)示意圖；附圖8為本實用新型采用的負荷保持閥結(jié)構(gòu)示意圖；附圖9為本實用新型實施例一液壓控制原理圖；附圖10為本實用新型實施例二液壓控制原理圖；附圖11為本實用新型實施例三液壓控制原理圖；具體實施方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解如圖1-11所示，標號1-25分別表示電動機1、雙向液壓泵2、吸油單向閥3、回油濾油器4、本實用新型控制閥塊5、工作油缸6、液壓馬達7、棱閥8、卷筒、鋼絲繩及重物9、制動器10、閥體11、先導(dǎo)型卸荷溢流閥的進油口12、回油口13、控制油口14、先導(dǎo)型溢流閥的壓力油口15、主回油口16、控制油回油口17、單向閥的進油口18、出油口19、液控單向閥的工作油口20、回油口21、控制油口22、負荷保持閥的工作油口23、泄漏油口24、控制油口25。
現(xiàn)有技術(shù)控制閥塊中的閥件包括先導(dǎo)型卸荷溢流閥DV1，先導(dǎo)型溢流閥DV2，單向閥RV1、RV2，液控單向閥SV1、SV2。
本實用新型控制閥塊中的閥件包括先導(dǎo)型卸荷溢流閥CT1，先導(dǎo)型溢流閥CT2，單向閥CT3、CT4，液控單向閥CT5，負荷保持閥CT6。
實施例一本實用新型控制閥塊5應(yīng)用在液壓抓斗上。
如圖9所示，液壓抓斗一般由一臺電動機1、一個雙向液壓泵2、兩個直接裝在雙向液壓泵吸油口上的吸油單向閥3、一個回油濾油器4、一個本實用新型控制閥塊5、至少一個油缸6(油缸的數(shù)量與爪子的數(shù)量相同)，以及連接用的油管、接頭、油箱等液壓元件組成。液壓控制原理如圖10所示。
控制閥塊5由閥體11以及一個先導(dǎo)型卸荷溢流閥CT1、一個先導(dǎo)型溢流閥CT2、兩個單向閥CT3和CT4、一個液控單向閥CT5、一個負荷保持閥CT6共計六個閥件構(gòu)成，閥體11上共有五個外接的主要油口，分別為兩個進油口P1和P2、兩個工作油口A和B、一個回油口T，還有四個測壓油口MP1、MP2、MA、MB，分別測量除回油口以外的各個油口的壓力。其中進油口P1與單向閥CT3和先導(dǎo)型卸荷溢流閥CT1連通，單向閥CT3的出口又與工作油口A及液控單向閥CT5連通；進油口P2與單向閥CT4和先導(dǎo)型溢流閥CT2相連通，單向閥CT4的出口又與工作油口B以及負荷保持閥CT6連通，所有閥件的回油與回油口T連通。
本實施例在工作時，抓斗需要關(guān)閉時，電動機1正轉(zhuǎn)，油箱內(nèi)的液壓油從左側(cè)的吸油單向閥3吸入，經(jīng)過液壓泵加壓后，由P1口進入閥塊5內(nèi)，通過單向閥CT3、油口A進入工作油缸6的無桿腔，由于P1口壓力的控制，使負荷保持閥CT6開啟，工作油缸有桿腔內(nèi)的液壓油通過油口B、負荷保持閥CT6、油口T、過濾器4回到油箱，使抓斗的爪子閉合。負荷保持閥CT6的最小開啟壓力P1是與工作油缸承受的負載壓力、負荷保持閥CT6的設(shè)定壓力有關(guān)。由于CT6未開啟前，工作油缸處于封閉狀態(tài)，此時P1的壓力會自動上升，工作油缸無桿腔壓力P1的上升，會導(dǎo)致有桿腔壓力的上升，就提高了CT6的負荷壓力值，會使CT6需要的開啟控制壓力降低，當(dāng)兩者達到平衡CT6開啟時為止。
抓斗關(guān)閉過程中，當(dāng)爪子遇到物料等阻力時，P1的壓力會繼續(xù)升高，當(dāng)物料抓滿或爪子到達行程終點時，會升高到先導(dǎo)型卸荷溢流閥CT1的設(shè)定壓力，此時工作油泵P1口的油流停止向工作油缸供油，CT3也立即關(guān)閉，工作油泵的油流通過CT1、油口T、回油過濾器4回到油箱，即開始卸荷。此時卸荷閥CT1的阻力甚小。液壓抓斗物料夾持的力是靠工作油缸無桿腔中各油口的封閉來維持的。卸荷溢流閥CT1的卸荷動作的繼續(xù)是靠油口A的壓力通過控制油道以及閥CT1中的卸荷控制活塞的作用力來實現(xiàn)的。由于工作油缸的內(nèi)泄漏、物料的灑落等原因，油口P1的壓力會不斷下降，當(dāng)降低到卸荷溢流閥CT1規(guī)定的最低壓力(一般為調(diào)定壓力的85-90％)時，CT1停止卸荷，油泵的油流向油口A及工作油缸的無桿腔。當(dāng)油口A的壓力達到閥CT1的設(shè)定壓力時，再次進行卸荷。一般在物料抓取的過程中，不停止電動機，以保證抓斗能始終保持足夠的夾持力。
當(dāng)抓斗需要卸料(開啟)時，電動機1反轉(zhuǎn)。油箱內(nèi)的液壓油從右側(cè)的吸油單向閥3吸入，經(jīng)過液壓泵加壓后，由P2口進入控制閥5內(nèi)，通過單向閥CT4、油口B進入工作油缸6的有桿腔，由于P2口壓力的控制，使液控單向閥CT5開啟，工作油缸無桿腔內(nèi)的液壓油通過油口A、液控單向閥CT5、油口T、過濾器4回到油箱，使抓斗的爪子打開，卸落物料。液控單向閥CT5的最小開啟壓力P2是與工作油缸A油口壓力和液控單向閥的控制壓力比值有關(guān)。雙向液壓泵P2油口的最高壓力是由先導(dǎo)型溢流閥CT2決定的。當(dāng)油口P2的壓力高于CT2閥的設(shè)定壓力時，CT2產(chǎn)生溢流，液壓泵的油經(jīng)油口P2、閥CT2、油口T、回油過濾器4回到油箱。
由于控制閥塊具有卸荷保證、大大降低液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量，自動保持與壓力自動調(diào)節(jié)運動的作用，通過電機正反轉(zhuǎn)便可控制不同工況下各種壓力的需要，特別適用于液壓抓斗等移動設(shè)備上使用。
實施例二本實用新型控制閥塊5還可以應(yīng)用在港口吊具的開閉裝置上、港口及內(nèi)河水閘的啟動裝置上其控制的方法與液壓抓斗相似，只是對象由爪子變成了閘門等其他裝置，液壓控制原理如圖9所示，同液壓抓斗一致，不在贅述。
實施例三本實用新型控制閥塊5應(yīng)用在鉆探機械上，用以驅(qū)動鉆頭，應(yīng)用在工程機械底盤等回轉(zhuǎn)機械上，液壓控制原理如圖10所示。
鉆探機械上用于驅(qū)動鉆頭的液壓動力供應(yīng)與控制方法，基本上都采用單向液壓泵與換向閥的方法。采用如圖10所示的液壓控制原理后，便可以用改變電機方向來達到鉆頭鉆進和反向更換鉆桿等工作過程控制的目的?？刂崎y塊5內(nèi)部的控制原理如圖9所示。與上不同的是，油口B作為正常鉆孔的動力油口，提供較低的工作保護壓力，油口A作為拆卸鉆桿用的動力油源口，可以提供高于正常工作壓力的油源，以解決拆卸鉆具時需要的較高的壓力油源，還可以提供卸荷保壓的功能，為一些較難拆卸的鉆桿在最大拆卸力的前提下，提供逐漸變形的時間并且不至于發(fā)生液壓油過熱的現(xiàn)象。當(dāng)然也可以不用電動機1、液壓泵2、單向閥3、濾油器4等元件，將P1、P2油口直接接到主機現(xiàn)有的換向閥上使用，同樣具備上述的性能。
實施例四本實用新型控制閥塊5應(yīng)用在起重機上，用以驅(qū)動鋼絲繩卷筒，液壓控制原理圖如圖11所示。
應(yīng)用控制閥塊5有效地解決了起重機平穩(wěn)升降中的液壓控制問題。該裝置主要由電動機1、雙向液壓泵2、吸油單向閥3、回油濾油器4、控制閥塊5、液壓馬達7、棱閥8、液壓制動器10、工作機構(gòu)9(卷筒、鋼絲繩及重物)等組成。使用中，由起吊的重物產(chǎn)生的液壓馬達有壓力的一側(cè)油管，接到控制閥塊5的B油口，即控制閥塊5中A油口向外供油時，重物下降，B油口向外供油時，重物提升。
原理是當(dāng)泵2正轉(zhuǎn)，油口P1有壓力時，通過棱閥8將制動器10打開，液壓泵2的油經(jīng)CT3、油口A驅(qū)動馬達7正轉(zhuǎn)，重物下降，此時由于P1的壓力控制，使負荷保持閥CT6打開，馬達7的回油經(jīng)油口B、閥CT6、回油口T、濾油器4回到油箱。當(dāng)泵2停止時，由于油口P1、P2均無壓力，因此棱閥8的輸出口也無壓力，制動器10自動閉合，卷筒停止運轉(zhuǎn)。當(dāng)泵2反轉(zhuǎn)，油口P2有壓力時，壓力油由P2經(jīng)棱閥8控制制動器10打開，液壓油經(jīng)閥CT4、油口B流入液壓馬達7，驅(qū)動卷筒，使重物上升。
當(dāng)然本裝置的動力源也可與主機合用，省去元件1-4，將油口P1、P2直接連接到主機的換向閥上，同樣可進行工作。
權(quán)利要求1.一種雙液流自動控制閥塊，包括閥體、控制閥件，各閥件相應(yīng)連接與泵和油箱的供油或回油回路中，其特征在于所述的控制閥件均為整體式插裝閥，且所述的控制閥件至少包括一組控制閥件，該組閥件包括溢流閥、單向閥、液控單向閥，閥體上的主要油口包括進油口、工作油口和回油口，進油口分別與單向閥和溢流閥連通，且單向閥出口又與工作油口和液控單向閥連通，所有閥的回油都與回油口連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙液流自動控制閥塊，其特征在于所述的控制閥件包括二組控制閥件，兩組之間通過相應(yīng)的管路連通，即包括兩個溢流閥、兩個單向閥、兩個液控單向閥，閥體上的主要油口包括兩個進油口、兩個工作油口和一個回油口，其中一個方向的進油口與一個單向閥和溢流閥連通，且單向閥出口又與該方向的工作油口以及液控單向閥連通，另一個方向的進油口和一個單向閥和溢流閥連通，該單向閥出口又與該方向的工作油口以及液控單向閥連通，所有閥的回油都與回油口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙液流自動控制閥塊，其特征在于至少有一個方向上的液控單向閥可以采用壓力平衡閥替代。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種雙液流自動控制閥塊，其特征在于所述的壓力平衡閥為負荷保持閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種雙液流自動控制閥塊，其特征在于至少有一個方向上的溢流閥為卸荷溢流閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙液流自動控制閥塊，其特征在于所述的整體式插裝閥與閥體之間螺紋連接。
專利摘要本實用新型涉及液壓控制領(lǐng)域，具體的講是涉及一種雙液流自動控制閥塊，該閥塊包括閥體、控制閥件，其中的控制閥件均為整體式插裝閥，且所述的控制閥件至少包括一組控制閥件，該組閥件包括溢流閥、單向閥、液控單向閥，閥體上的主要油口包括進油口、工作油口和回油口，進油口分別與單向閥和溢流閥連通，且單向閥出口又與工作油口和液控單向閥連通，所有閥的回油都與回油口連通，其優(yōu)點是質(zhì)量可靠、技術(shù)性能參數(shù)可選擇，便于組織大批量生產(chǎn)，每個插裝閥均可直接拆出并更換，安裝維修、更換很方便，控制油路簡單，密封件數(shù)量少，減少了泄漏故障的發(fā)生頻率。
文檔編號B66C3/00GK2864184SQ20052004348
公開日2007年1月31日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者錢鳴, 朱宏敏 申請人:上海昂豐礦機科技有限公司