一种小型钻机集成阀

摘要

本发明公开一种小型钻机集成阀，包括阀体，其特征是：在阀体内设有换向阀、过载阀和平衡式单向节流阀，过载阀阀腔和平衡式单向节流阀阀腔分别通过铸造流道与换向阀阀腔连通；在阀体上设有第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和压力表接口。本发明所集成的控制阀采用插装方式，与换向功能有机融合并集成为一体，具有结构精巧、使用压力高、流道压力损失小、反馈灵敏、操纵轻便、外形美观、维护便捷的优点。适用于煤层钻探机械、地质勘探用小型钻探机械，也适用于小型工程机械、公路机械、环卫机械、农业机械等。

权利要求

1.一种小型钻机集成阀，包括阀体(3)，其特征是：在阀体内设有换向阀、过载阀和平衡式单向节流阀，过载阀阀腔和平衡式单向节流阀阀腔分别通过铸造流道与换向阀阀腔连通；在阀体(3)上设有第一油口(41)、第二油口(42)、第三油口(43)、第四油口(44)和压力表接口(45)；

所述的换向阀包括与换向阀阀腔配合的滑阀(1)、与滑阀的左端部配合并与阀体(3)紧贴的支架(2)、与滑阀的右端部配合并与阀体(3)紧贴的挡板(4)、套在滑阀右端部上的第一弹簧座(5)、一端与滑阀的右端连接另一端套有第二弹簧座(7)的定位柱(9)、设在第一弹簧座和第二弹簧座之间的复位弹簧(8)、罩在定位柱和滑阀右端部外面的端盖(6)，还包括与滑阀左端配合连接的手柄架(36)；在换向阀阀腔内设有第一通道(51)、第二通道(52)、第三通道(53)、第四通道(54)、第五通道(55)、第六通道(56)、第七通道(57)和第八通道(58)；在滑阀上设有三道环槽，左部的一道环槽与第二通道(52)对应相通，中部的一道环槽与第四通道(54)和第五通道(55)对应相通，右部的一道环槽与第七通道(57)对应相通；第八通道与第一油口(41)相通，第三通道(53)、第五通道(55)和第六通道(56)通过第九通道(59)与第二油口(42)相通；第四通道(54)通过第十六通道(66)与第一通道(51)和第八通道(58)相通。

2.根据权利要求1所述的一种小型钻机集成阀，其特征是：所述的过载阀包括与过载阀阀腔配合的主阀套(10)、与主阀套内壁配合的主阀芯(11)和提动阀座(14)、与主阀芯(11)和提动阀座(14)的中心孔配合的阻尼杆(22)、套在阻尼杆中部一端与主阀芯紧靠另一端与提动阀座紧靠的阻尼弹簧(13)、一端部内壁与主阀套外壁配合的螺纹阀套(12)、与螺纹阀套另一端配合连接的调压螺套(21)、设在调压螺套内且一端的圆锥与提动阀座(14)的中心孔对应配合的提动阀(20)和调压柱(17)、设在提动阀和调压柱之间的调压弹簧(19)、与调压螺套右部配合连接的锁紧螺母(18)和调压螺母(16)，调压螺母通过止动螺钉(15)定位；过载阀阀腔通过第十二通道(62)与换向阀阀腔的第六通道(56)相通，过载阀阀腔还通过第十四通道(64)与换向阀阀腔的第八通道(58)相通；第十二通道(62)还与设在阀体(3)上的压力表接口(45)相通。

3.根据权利要求1所述的一种小型钻机集成阀，其特征是：所述的平衡式单向节流阀包括与平衡式单向节流阀阀腔右部配合的节流阀芯(24)，设在节流阀芯内孔端壁与平衡式单向节流阀阀腔右端端壁之间的节流弹簧(23)，与平衡式单向节流阀阀腔左部配合且右端与节流阀芯左端接触的平衡活塞(25)，设在平衡式单向节流阀阀腔左端口部的挡圈(26)、压盘(27)和压盖(28)，一端依次穿过压盖、压盘和挡圈并与平衡活塞的左端接触的调节螺杆(29)、与调节螺杆配合并与压盖紧贴的节流螺母(30)、通过紧定螺钉(32)配合连接在调节螺杆左端的手轮(31)；单向节流阀阀腔通过设在平衡活塞(25)和节流阀芯(24)之间的第十通道(60)与换向阀阀腔的第二通道(52)相通；在节流阀芯(24)的外壁与单向节流阀阀腔的内壁之间设有第十一通道(61)，单向节流阀阀腔右部的腔室通过设在节流阀芯左端部的第十七通道(67)与第十一通道(61)相通；第十一通道与设在阀体(3)上的第三油口(43)相通。

4.根据权利要求1所述的一种小型钻机集成阀，其特征是：设在阀体(3)上的第十三通道(63)的一端与第三油口(43)相通、另一端与平衡活塞(25)和挡圈(26)之间的单向节流阀阀腔相通；

5.根据权利要求1所述的一种小型钻机集成阀，其特征是：设在阀体(3)上的第十五通道(65)的一端与换向阀阀腔的第七通道(57)相通、另一端与设在阀体(3)上的第四油口(44)相通。

说明书

一种小型钻机集成阀

技术领域

[0001] 本发明属于液压控制装置部件，具体涉及一种小型钻机集成阀。它是应用液压技术对油液运动方向的变换，运动速度的调节，系统压力等可进行分别控制的液压组合阀，主要应用于煤层钻探、地质勘探用小型钻探机械，也适用于小型工程机械、道路机械、环卫机械、农业机械等。

背景技术

[0002] 现有的煤层钻探、地质勘探小型钻机所使用的油路控制方式为；

[0003] (1)采用多路换向阀来实现油液运动方向的转换和压力控制，并在液压系统中外接单向节流阀来实现对执行元件运动速度的控制要求，造成管路连接复杂、体积大、操纵不便，使外泄漏可能性增大。多路换向阀大部份采用直动式溢流阀或先导式溢流阀来调整和控制工作压力，采用直动式溢流阀由于启闭特性差，功率损耗大，系统发热严重。采用常规先导式溢流阀则由于固定阻尼孔只有Φ0.8mm，极易造成堵塞使系统失效，抗污染能力差，系统可靠性降低。

[0004] (2)采用手动阀外接溢流阀、单向节流阀控制方式，其外接管路比上述第一种方式更多，可靠度低。

[0005] (3)现有采用的多路换向阀或手动阀工作压力均在21Mpa以下。且为多年前设计的老式结构(如ZS系列多路阀和34S-L※H系列手动阀)，换向操纵困难，滑阀处密封设计不周，漏油时有发生。

[0006] 鉴于上述原因，迫切需要为小型钻机研制一种结构精巧、集成度高、性能有显著提高的新型的多功能集成阀。

发明内容

[0007] 本发明针对现有技术存在的上述问题，提出一种小型钻机集成阀，它集换向阀、过载阀、平衡式单向节流阀为一体，能满足小型钻机功能要求，带压调速和换向操纵轻便，能实现对小型钻机液压机构的有效控制。

[0008] 本发明所述的一种小型钻机集成阀，包括阀体，其特征是：在阀体内设有换向阀、过载阀和平衡式单向节流阀，过载阀阀腔和平衡式单向节流阀阀腔分别通过铸造流道与换向阀阀腔连通；在阀体上设有第一油口、第二油口、第三油口、第四油口和压力表接口。

[0009] 所述的一种小型钻机集成阀，其所述的换向阀包括与换向阀阀腔配合的滑阀、与滑阀的左端部配合并与阀体紧贴的支架、与滑阀的右端部配合并与阀体紧贴的挡板、套在滑阀右端部上的第一弹簧座、一端与滑阀的右端连接另一端套有第二弹簧座的定位柱、设在第一弹簧座和第二弹簧座之间的复位弹簧、罩在定位柱和滑阀右端部外面的端盖，还包括与滑阀左端配合连接的手柄架；在换向阀阀腔内设有第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第五通道、第六通道、第七通道和第八通道；在滑阀上设有三道环槽，左部的一道环槽与第二通道对应相通，中部的一道环槽与第四通道和第五通道对应相通，右部的一道环槽与第七通道对应相通；第八通道与第一油口相通，第三通道、第五通道和第六通道通过第九通道与第二油口相通；第四通道通过第十六通道与第一通道和第八通道相通。

[0010] 所述的一种小型钻机集成阀，其所述的过载阀包括与过载阀阀腔配合的主阀套、与主阀套内壁配合的主阀芯和提动阀座、与主阀芯和提动阀座的中心孔配合的阻尼杆、套在阻尼杆中部一端与主阀芯紧靠另一端与提动阀座紧靠的阻尼弹簧、一端部内壁与主阀套外壁配合的螺纹阀套、与螺纹阀套另一端配合连接的调压螺套、设在调压螺套内且一端的圆锥与提动阀座的中心孔对应配合的提动阀和调压柱、设在提动阀和调压柱之间的调压弹簧、与调压螺套右部配合连接的锁紧螺母和调压螺母，调压螺母通过止动螺钉定位；过载阀阀腔通过第十二通道与换向阀阀腔的第六通道相通，过载阀阀腔还通过第十四通道与换向阀阀腔的第八通道相通；第十二通道还与设在阀体上的压力表接口相通。

[0011] 所述的一种小型钻机集成阀，其所述的平衡式单向节流阀包括与平衡式单向节流阀阀腔右部配合的节流阀芯，设在节流阀芯内孔端壁与平衡式单向节流阀阀腔右端端壁之间的节流弹簧，与平衡式单向节流阀阀腔左部配合且右端与节流阀芯左端接触的平衡活塞，设在平衡式单向节流阀阀腔左端口部的挡圈、压盘和压盖，一端依次穿过压盖、压盘和挡圈并与平衡活塞的左端接触的调节螺杆、与调节螺杆配合并与压盖紧贴的节流螺母、通过紧定螺钉配合连接在调节螺杆左端的手轮；单向节流阀阀腔通过设在平衡活塞和节流阀芯之间的第十通道与换向阀阀腔的第二通道相通；在节流阀芯的外壁与单向节流阀阀腔的内壁之间设有第十一通道，单向节流阀阀腔右部的腔室通过设在节流阀芯左端部的第十七通道与第十一通道相通；第十一通道与设在设在阀体上的第三油口相通；设在阀体上的第十三通道的一端与第三油口相通、另一端与平衡活塞和挡圈之间的单向节流阀阀腔相通；

[0012] 设在阀体上的第十五通道的一端与换向阀阀腔的第七通道相通、另一端与设在阀体上的第四油口相通。

[0013] 本发明根据需要还可叠加一组换向阀组，构成并联型双路换向油路并，实现对多种小型钻机液压机构的有效控制。具有以下特点：

[0014] (1)工作压力高31.5Mpa，流量范围大：8mm通径、40L/min；15mm通径、100L/min；

[0015] (2)改变了外加节流阀所带来的不便及体积大，管路连接可靠性差，反馈灵敏度滞后，安装条件受限等缺陷；

[0016] (3)采用了平衡式的节流调速方式，在许用压力下手轮调节轻便；

[0017] (4)本发明的换向阀组采用滑阀零外泄漏设计，将主阀孔两端设计为低压区，采用特殊密封结构形成两道密封线；滑阀表面采用镀硬鉻工艺，提高了表面光滑度，减小了摩擦力；改变了原有换向阀因结构设计不合理或密封早期失效，外泄漏时有发生的缺陷；

[0018] (5)由于过载阀采用动阻尼结构，抗污染能力强，并且只在超过额定工作压力下卸荷，启闭频度降低，使关键零件寿命延长，可靠度提高；中立位置压力卸荷则通过滑阀与阀体之间流道构成卸荷通道，具有压力损失小，抗污染力强的特点。

[0019] (6)由于集成度高，结构精巧，使主机配置更灵活。本发明与同使用条件下的原配置油路比较，体积减小1/2，重量减轻40％，性能显著提高并降低了生产成本。

[0020] 本发明所集成的控制阀采用插装方式，与换向功能有机融合并集成为一体，具有结构精巧、使用压力高、流道压力损失小、反馈灵敏、操纵轻便、外形美观、维护便捷的优点。适用于煤层钻探机械、地质勘探用小型钻探机械，也适用于小型工程机械、公路机械、环卫机械、农业机械等。

附图说明

[0021] 图1是本发明的外形图。

[0022] 图2是图1的俯视图。

[0023] 图3是图1的左视图。

[0024] 图4是图3的K-K阶梯旋转剖面视图。

[0025] 图5是图4的D-D剖面视图。

[0026] 图6是图1的C-C剖面视图。

[0027] 图7是图1的B-B剖面视图。

具体实施方式

[0028] 参见图1、图2和图3所示的一种小型钻机集成阀，包括设在阀体3内的换向阀、过载阀和平衡式单向节流阀，过载阀阀腔和平衡式单向节流阀阀腔分别通过铸造流道与换向阀阀腔连通；在阀体3上设有第一油口41、第二油口42、第三油口43、第四油口44和压力表接口45；

[0029] 参见图4、图5和图6，换向阀包括与换向阀阀腔配合的滑阀1、与滑阀的左端部配合并与阀体3紧贴的支架2、与滑阀的右端部配合并与阀体3紧贴的挡板4、套在滑阀右端部上的第一弹簧座5、一端与滑阀的右端连接另一端套有第二弹簧座7的定位柱9、设在第一弹簧座和第二弹簧座之间的复位弹簧8、罩在定位柱和滑阀右端部外面的端盖6，还包括与滑阀左端配合连接的手柄架36；在换向阀阀腔内设有第一通道51、第二通道52、第三通道53、第四通道54、第五通道55、第六通道56、第七通道57和第八通道58；在滑阀上设有三道环槽，左部的一道环槽与第二通道52对应相通，中部的一道环槽与第四通道54和第五通道55对应相通，右部的一道环槽与第七通道57对应相通；第八通道与第一油口41相通，第三通道53、第五通道55和第六通道56通过第九通道59与第二油口42相通；第四通道54通过第十六通道66与第一通道51和第八通道58相通；

[0030] 参见图4和图7，过载阀包括与过载阀阀腔配合的主阀套10、与主阀套内壁配合的主阀芯11和提动阀座14、与主阀芯11和提动阀座14的中心孔配合的阻尼杆22、套在阻尼杆中部一端与主阀芯紧靠另一端与提动阀座紧靠的阻尼弹簧13、一端部内壁与主阀套外壁配合的螺纹阀套12、与螺纹阀套另一端配合连接的调压螺套21、设在调压螺套内且一端的圆锥与提动阀座14的中心孔对应配合的提动阀20和调压柱17、设在提动阀和调压柱之间的调压弹簧19、与调压螺套右部配合连接的锁紧螺母18和调压螺母16，调压螺母通过止动螺钉15定位；过载阀阀腔通过第十二通道62与换向阀阀腔的第六通道56相通，过载阀阀腔还通过第十四通道64与换向阀阀腔的第八通道58相通；第十二通道62还与设在阀体3上的压力表接口45相通；

[0031] 参见图4和图7，平衡式单向节流阀包括与平衡式单向节流阀阀腔右部配合的节流阀芯24，设在节流阀芯内孔端壁与平衡式单向节流阀阀腔右端端壁之间的节流弹簧23，与平衡式单向节流阀阀腔左部配合且右端与节流阀芯左端接触的平衡活塞25，设在平衡式单向节流阀阀腔左端口部的挡圈26、压盘27和压盖28，一端依次穿过压盖、压盘和挡圈并与平衡活塞的左端接触的调节螺杆29、与调节螺杆配合并与压盖紧贴的节流螺母30、通过紧定螺钉32配合连接在调节螺杆左端的手轮31；单向节流阀阀腔通过设在平衡活塞25和节流阀芯24之间的第十通道60与换向阀阀腔的第二通道52相通；在节流阀芯24的外壁与单向节流阀阀腔的内壁之间设有第十一通道61，单向节流阀阀腔右部的腔室通过设在节流阀芯左端部的第十七通道67与第十一通道61相通；第十一通道与设在设在阀体3上的第三油口43相通；设在阀体3上的第十三通道63的一端与第三油口43相通、另一端与平衡活塞25和挡圈26之间的单向节流阀阀腔相通；设在阀体3上的第十五通道65的一端与换向阀阀腔的第七通道57相通、另一端与设在阀体3上的第四油口44相通。

[0032] 参见图4和图6，部装换向阀：利用定位柱9一端的外螺纹将第一弹簧座5和第二弹簧座7、复位弹簧8与滑阀1的右端的内螺纹连接为一体，装入阀体3的换向阀阀腔中，在滑阀1的右端部装上挡板4、端盖6，在滑阀1的左端部装上支架2，并在左右两端部与阀体配合的部位分别装入密封件。滑阀1与支架2装上手柄架36装入第一销轴33和第二销轴37、第一垫圈34和第二垫圈38、第一开口销35和第二开口销39；

[0033] 参见图4和图7，部装过载阀：将主阀套10内装入主阀芯11、阻尼杆22、阻尼弹簧13、提动阀座14，将锁紧螺母18、调压螺母16旋入调压螺套21的外螺纹上，将调压柱17、调压弹簧19、提动阀20装入调压螺套21的内孔中，将调压螺套21旋入螺纹阀套12的内螺纹中，注意提动阀20的锥尖处要插入提动阀座14的孔内，形成密合。将已完成部装的过载阀旋入阀体3的右端盲孔的内螺纹中；

[0034] 参见图4和图7，部装平衡式单向节流阀：将节流弹簧23装入节流阀芯24的孔中，再装入阀体3左端盲孔中，装入平衡活塞25、挡圈26、压盘27、将调节螺杆29从压盖28的沉孔内螺纹中旋入，用螺钉将压盖28固定在阀体3上，将节流螺母30旋入调节螺杆29的外螺纹上，在调节螺杆29的外露端头装上手轮31、紧定螺钉32。当产品试验完毕后，将止动螺钉15旋入调压螺母16的内螺纹中拧紧防松。

[0035] 本发明的工作原理：压力油经油口42进入阀体3内，经第九通道59同时与第三通道53、第五通道55、第六通道56沟通，并通过铸造流道与第十二通道62和压力表接口45沟通。

[0036] 当操纵手柄架36向左运动时，带动滑阀1压缩复位弹簧8向右运动到位，滑阀1的工作区段将第四通道54与第五通道55之间封闭，切断卸荷油路。压力油从第三通道53进入第二通道52，并由于第二通道52与第十通道60经铸造流道沟通，压力油作用在节流阀芯24的锥面端压缩节流弹簧23向右运动到底，压力油经第十通道60进入第十一通道61并经油口43进入油缸有杆腔。同时油缸无杆腔的回油经油口44从第十五通道45经铸造流道与第七通道57沟通经第八通道58从回油口41返回油箱，实现油缸的收缩运动；

[0037] 当操纵手柄架36向右运动时，带动滑阀1压缩复位弹簧8向左运动到位，滑阀1工作区段将第四通道54与第五通道55之间封闭，切断卸荷油路。压力油从第六通道56进入第七57通道，并由于第七通道57与第十五通道65经铸造流道沟通进入油口44再进入油缸无杆腔。同时油缸有杆腔的回油经油口43从第十一通道61通过节流阀芯24的圆周小孔第十七通道67作用在阀后的有效面积上，与节流弹簧23一道推动节流阀芯24将平衡活塞25推动至调节螺杆29的端部，油缸有杆腔的回油经节流阀芯24的锥面与阀体3节流口之间的间隙开口回油，从第十通道60经铸造流道沟通第二通道52进入第一通道51经第十六通道66连通第八通道58再经油口41返回油箱，油缸实现伸出运动。同时油口43的回油通过第十三通道63作用在平衡活塞25的左端面上，平衡活塞25的有效作用面积略小于节流阀芯24后端有效作用面积，由于两腔压力相等，使其既能保证节流阀芯24可靠运动将平衡活塞25抵住调节螺杆29的端部，又能大部消除作用于节流阀芯24后端的推力和节流弹簧23的压缩力而形成的合力，使手轮31调节螺杆29轻松自如。

[0038] 通过调节螺杆29可以改变节流阀芯24的锥面与阀体3节流口之间的开口大小，控制回油量，实现对油缸伸出运动速度的控制。由于采用了回油路节流方式，使油缸的伸出运动更加平稳。在放松操纵手柄架36时，滑阀1在复位弹簧8的作用下处于图示中立位置，进回油口与工作油口之间处于封闭状况，压力油从油口42经第五通道55进入第四通道54再经铸造流道与第八通道58沟通经回油口41返回油箱，系统处于卸荷状态。

[0039] 过载阀工作原理：压力油从第六通道56经铸造流道进入第十二通道62并作用在主阀芯11前端，当油液达到过载阀调定压力时或受到负载冲击产生瞬间超压状态时，通过主阀芯11与阻尼杆22之间的间隙进入主阀芯11后端的压力油作用在提动阀20的有效面积上和作用在阻尼杆22有效面积上的合力，迅速压缩作用在提动阀20上的调压弹簧19，使提动阀20与提动阀座14之间的密合处形成开口，使主阀芯11后端的压力油瞬间释放而卸荷，前腔压力油来不及通过阻尼间隙补油而造成前后压差陡然增大，使作用在主阀芯11前端的油压推力迅速打开主阀芯11与螺纹阀套12之间的密合处形成开口，油液通过此开口溢流从第十四通道64经铸造流道与第八通道58沟通经油口41回油，使系统压力保持在调定压力范围内。当第十二通道62油液压力低于过载阀调定压力时，提动阀20在调压弹簧19的推力下关闭与提动阀座14的开口。通过阻尼间隙进入主阀芯11后端的油液压力升高与阀前压力平衡，并作用在主阀芯11的有效面积上与阻尼弹簧13形成合力推动主阀芯11关闭，此时系统在过载阀的调定压力下运行。调整调压螺母16将改变过载阀的调定压力，从而使系统压力发生改变。由于液压油源固有的压力周期性的波动，使阻尼杆22随压力波动产生轻微的高频颤动，使油液中所含颗粒污染物不易进入和停留在主阀芯11与阻尼杆
22之间的间隙中，从而保持控制油路的通畅。