再生阀、多联阀、液压系统和工程机械的制作方法

1.本发明涉及工程设备领域，具体而言，涉及一种再生阀、多联阀、液压系统和工程机械。


背景技术：

2.液压挖掘机是一种应用广泛的工程机械，挖掘机结构主要包括下车、回转装置和工作装置，液压挖掘机的工作装置包括动臂阀芯、斗杆阀芯、铲斗阀芯以及相应的执行机构。由于液压挖掘机在每一次工作循环中执行机构都要经历一次往复运动，且动臂及斗杆动作时需要高压大流量，因此动臂和铲斗消耗了液压挖掘机大部分的能量，两者所消耗的系统能量之和超过主泵总输出能量的50％。普通的液压挖掘机并没有对动臂下落及斗杆内收时的能量加以利用，致使这部分能量在主阀芯节流口处以热能的形式耗散，导致系统油液温度升高，引发气穴，损害液压挖掘机的液压系统，降低液压挖掘机的使用寿命。
3.目前，国内外一些工程机械企业已在液压挖掘机流量再生及能量回收方面做了相关的研究，有一种液压挖掘机通过加大节流口宽度及阀芯直径，增大油液的过流面积，以达到减小压力损失降低能耗的目的，但该方案只是对液压挖掘机主阀进行了一般性优化，动臂下落及斗杆内收时的能量并没有得到合理利用；还有一种液压挖掘机主阀通过在主阀内部或阀芯内部增设再生油道实现阀内再生或阀芯内再生。但这种设计会增加主阀的加工难度和加工成本，并且再生量并不乐观，工况适应性较差。
4.现有技术的技术方案中，针对挖掘机主阀流量再生及能量回收的问题，现有技术通常通过在主阀内部或阀芯内部增设再生油道实现阀内再生或阀芯内再生。
5.现有技术的技术方案存在一下的缺点或不足：
6.1、在主阀内增设再生油道会造成主阀结构复杂，增加加工难度；
7.2、在主阀内增设再生油道会增加主阀体积，限制主阀安装空间，增大制造成本；
8.3、在阀芯内再生中，由于再生油道在阀芯内部，会降低阀芯刚度；
9.4、在阀芯内再生中，由于阀芯刚度降低，会影响阀芯与阀芯孔的配合精度，增加动臂阀芯的加工难度与加工成本；
10.5、在阀内与阀芯内再生中，由于油道直径已经设定，再生量低，并且无法独立控制调节，工况适应性较差；
11.6、阀芯内再生，由于需要在阀芯开设再生油道，会影响阀芯台肩设置，降低阀芯的通流能力；
12.7、在阀内及阀芯内再生中，由于再生油道设置受到空间限制，势必会使再生压损增大，降低再生量。


技术实现要素：

13.本发明旨在提供一种再生阀、多联阀、液压系统和工程机械，以改善相关技术中存在的液压系统的控制主液压执行元件的主控制阀的结构复杂的问题。
14.根据本发明实施例的一个方面，提供了一种再生阀，再生阀包括：
15.再生阀体；
16.负载保持阀，包括第一单向阀、与第一单向阀的出口端连通且设在再生阀体上的保持阀进口和用于引入使第一单向阀反向导通的液压流体的保持阀控制流体口，第一单向阀包括设在再生阀体上的第一单向阀腔和设在第一单向阀腔内的第一单向阀芯；
17.第一控制阀，包括设在再生阀体上的第一控制阀腔、设在第一控制阀腔内的第一控制阀芯、与第一单向阀的进口端连通的第一控制阀进口、用于输出液压流体的第一控制阀出口和用于引入使第一控制阀进口和第一控制阀出口导通的液压流体的第一控制阀控制流体进口；以及
18.第一电磁阀，包括第一电磁阀进口和第一电磁阀出口，第一电磁阀出口与第一控制阀控制流体进口和保持阀控制流体进口分别连通，以使第一单向阀反向导通的同时第一控制阀进口和第一控制阀出口导通；
19.第一单向阀腔由再生阀体的第一表面朝内部延伸，第一控制阀腔由再生阀体的第二表面朝内部延伸，第一表面与第二表面相交。
20.在一些实施例中，再生阀还包括被配置成连通第一单向阀的进口端和第一控制阀进口的第一流道，第一流道设在再生阀体上，并连通第一控制阀腔和第一单向阀腔。
21.在一些实施例中，再生阀还包括第二单向阀，第二单向阀的进口端与第一控制阀出口连通，第二单向阀的出口端被配置成输出第一单向阀反向导通时输出的液压流体，第二单向阀包括由再生阀体的第二表面朝内部延伸的第二单向阀腔，再生阀还包括连通第二单向阀的进口端和第一控制阀出口的第二流道，第二流道位于第一控制阀腔和第二单向阀腔之间，并连通第一控制阀腔和第二单向阀腔。
22.在一些实施例中，第二单向阀腔与第一控制阀腔平行。
23.在一些实施例中，负载保持阀还包括被配置成使第一单向阀反向导通的状态控制阀，状态控制阀包括：
24.状态控制阀体，其上设有阀腔和保持阀控制流体口；
25.第一孔道，连通第一单向阀腔和状态控制阀的阀腔；
26.回流口，被配置成排出液压流体；
27.状态控制阀芯，设在状态控制阀的阀腔内，并被配置成在保持阀控制流体口引入的液压流体的驱动下移动，以使回流口和第一孔道导通。
28.在一些实施例中，状态控制阀安装在再生阀体的第一表面上。
29.在一些实施例中，再生阀体为矩形板状结构，第一表面和第二表面中的一个位于再生阀体的长度方向的一端，另一个位于再生阀体的宽度方向的一端。
30.在一些实施例中，第一控制阀还包括盖设在第一控制阀腔在第二表面上的开口上的第一控制阀端盖，第一电磁阀安装在第一控制阀端盖外，端盖上设有连通第一电磁阀出口和第一控制阀控制流体进口的通道。
31.在一些实施例中，再生阀还包括：
32.第二控制阀，包括设在再生阀体的背对第二表面的第三表面上的第二控制阀腔、设在第二控制阀腔中的第二控制阀芯、与第一单向阀的进口端连通的第二控制阀进口、用于输出液压流体的第二控制阀出口和用于引入使第二控制阀进口和第二控制阀出口导通
的液压流体的第二控制阀控制流体进口；以及
33.第二电磁阀，包括第二电磁阀进口和第二电磁阀出口，第二电磁阀出口与第二控制阀控制流体进口和保持阀控制流体进口分别连通，以使第一单向阀反向导通的同时第二控制阀进口和第二控制阀出口导通。
34.在一些实施例中，再生阀还包括被配置成连通第一单向阀的进口端和第二控制阀进口的第三流道，第三流道设在再生阀体上，并连通第二控制阀腔和第一单向阀腔。
35.在一些实施例中，再生阀还包括第三单向阀，第三单向阀的进口端与第二控制阀出口连通，第三单向阀的出口端被配置成输出第一单向阀反向导通时输出的液压流体，第三单向阀包括由再生阀体的第三表面朝内部延伸的第三单向阀腔，再生阀还包括连通第三单向阀的进口端和第二控制阀出口的第四流道，第四流道位于第二控制阀腔和第一单向阀腔之间，并连通第二控制阀腔和第一单向阀腔。
36.在一些实施例中，
37.第二控制阀和第一控制阀对称地布置在第一单向阀腔的两侧。
38.根据本技术的另一方面，还提供了一种多联阀，多联阀包括权利上述的再生阀，再生阀为多联阀中的一个工作联。
39.根据本技术的另一方面，还提供了一种液压系统，液压系统包括：
40.上述的再生阀；
41.第一液压执行机构，包括与保持阀进口的出口；
42.第二液压执行机构或储能器，与第一控制阀出口连通。
43.在一些实施例中，液压系统还包括用于控制第一液压执行机构的换向阀，换向阀与再生阀分体设置。
44.根据本技术的另一方面，还提供了一种工程机械，在一些实施例中，工程机械包括上述的液压系统。
45.应用本发明的技术方案，再生阀独立于液压系统的控制主液压执行元件的主控制阀，相对于在主控制阀上增加流路的方式，有利于简化主控制阀的结构，进一步的由于本实施例的再生阀的结构相对简单，有利于简化阀内的流路，从而降低再生阀对液压流体产生的阻滞作用，减小液压流体产生的压降。
46.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
47.为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
48.图1示出了本发明的实施例的再生阀的原理示意图；
49.图2示出了本发明的实施例的再生阀的结构示意图；
50.图3示出了本发明的实施例的液压系统的原理示意图；以及
51.图4示出了本发明的实施例的工程机械的系统示意图。
具体实施方式
52.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
53.结合图1和图2所示，本实施例中在生阀包括再生阀体12、负载保持阀3、第一控制阀4和第一电磁阀1。
54.其中，负载保持阀3包括第一单向阀301、与第一单向阀301的出口端连通且设在再生阀体12上的保持阀进口303和用于引入使第一单向阀301反向导通的液压流体的保持阀控制流体口308，第一单向阀301包括设在再生阀体12上的第一单向阀腔和设在第一单向阀腔内的第一单向阀芯
55.第一控制阀4包括设在再生阀体12上的第一控制阀腔、设在第一控制阀腔内的第一控制阀芯、与第一单向阀301的进口端连通的第一控制阀进口403、用于输出液压流体的第一控制阀出口404和用于引入使第一控制阀进口403和第一控制阀出口404导通的液压流体的第一控制阀控制流体进口402。
56.第一电磁阀1包括第一电磁阀进口101和第一电磁阀出口102，第一电磁阀出口102与第一控制阀控制流体进口402和保持阀控制流体进口308分别连通，以使第一单向阀301反向导通的同时第一控制阀进口403和第一控制阀出口404导通。
57.第一单向阀腔由再生阀体12的第一表面朝内部延伸，第一控制阀腔由再生阀体12的第二表面朝内部延伸，第一表面与第二表面相交。
58.在本实施例中，再生阀独立于液压系统的控制主液压执行元件的主控制阀，相对于在主控制阀上增加流路的方式，有利于简化主控制阀的结构，进一步的由于本实施例的再生阀的结构相对简单，有利于简化阀内的流路，从而降低再生阀对液压流体产生的阻滞作用，减小液压流体产生的压降。
59.以液压执行元件为液压缸为例介绍本实施例的再生阀的工作原理如下：
60.液压缸的无杆腔与保持阀进口303。在需将液压缸的活塞杆限定在固定位置时，第一电磁阀1不得电，液压缸的无杆腔中的液压流体无法经第一单向阀301的出口端流向进口端，因此，液压缸的无杆腔中液压流体无法排出，从而将活塞杆保持在固定位置。
61.在液压缸的活塞杆向液压缸的缸体内回缩时，可使第一电磁阀1得电，第一电磁阀进口101和第一电磁阀出口102导通，第一电磁阀进口101引入的液压流体流向第一控制阀控制流体进口402和保持阀控制流体进口308，以使第一单向阀301反向导通的同时第一控制阀进口403和第一控制阀出口404导通，液压缸的无杆腔排出的液压流体经第一单向阀的出口端流向进口端，然后经第一控制阀进口403和第一控制阀出口404，第一控制阀4输出的液压流体可用于向其它液压执行元件提供液压流体或向储能器提供液压流体。
62.第一单向阀301还包括设在第一单向阀腔内的第一单向阀弹簧302，第一单向阀弹簧302用于将第一单向阀芯朝封闭第一单向阀的进口端和出口端之间的孔道的位置推压。在第一单向阀301的进口端有液压流体输入时，该液压流体推动第一单向阀移动，以使第一单向阀301的进口端至出口端导通。
63.在保持阀控制流体进口308有液压流体输入时，该液压流体可使第一单向阀301反向导通，也即液压流体可从第一单向阀301的出口端流向进口端。
64.再生阀还包括被配置成连通第一单向阀301的进口端和第一控制阀进口403的第一流道9，第一流道9设在再生阀体12上，并连通第一控制阀腔和第一单向阀腔。由于第一单向阀腔由再生阀体12的第一表面朝内部延伸，第一控制阀腔由再生阀体12的第二表面朝内部延伸，因此连通连通第一控制阀腔和第一单向阀腔的第一流道9的结构简单、对液压流体产生的阻滞作用小，因此，有利于降低再生阀对液压流体产生的压降。
65.在一些实施例中，第一流道9为弧形流道。在另一些实施例中，第一流道9为直线型流道。
66.再生阀还包括第二单向阀6，第二单向阀6的进口端601与第一控制阀出口404连通，第二单向阀6的出口端602被配置成输出第一单向阀301反向导通时输出的液压流体，第二单向阀6包括由再生阀体12的第二表面朝内部延伸的第二单向阀腔，再生阀还包括连通第二单向阀6的进口端601和第一控制阀出口404的第二流道8，第二流道8位于第一控制阀腔和第二单向阀腔之间，并连通第一控制阀腔和第二单向阀腔。
67.第二单向阀6的出口端用于向其它的液压执行元件或储能器提供液压流体。
68.第二流道8直接将第一控制阀腔和第二单向阀腔有利于降低再生阀对液压流体的阻滞作用，降低液压流体在再生阀内产生的压降。
69.在一些实施例中，第二流道8为直线型流道.在另一些实施例中，第二流道8为弧形流道。
70.第二单向阀6还包括设在第二单向阀腔外的第二单向阀堵头10，第二单向阀6还包括设在第二单向阀腔内的第二单向阀弹簧603，第二单向阀弹簧603用于将第二单向阀芯朝封闭第二单向阀的进口端601和出口端602之间的孔道的位置推压。在第二单向阀6的进口端601由液压流体输入时，该液压流体推动第二单向阀移动，以使第二单向阀6的进口端601至出口端602导通。
71.在一些实施例中，第二单向阀腔与第一控制阀腔平行，以简化再生阀内的流路的结构，降低液压流体在流经再生阀时的压降。
72.负载保持阀3还包括被配置成使第一单向阀301反向导通的状态控制阀，状态控制阀包括状态控制阀体311、第一孔道307和回流口dr3。
73.状态控制阀体311上设有阀腔和保持阀控制流体口308；第一孔道307连通第一单向阀腔和状态控制阀的阀腔；回流口dr3，被配置成排出液压流体；
74.状态控制阀芯304设在状态控制阀的阀腔内，并被配置成在保持阀控制流体口308引入的液压流体的驱动下移动，以使回流口dr3和第一孔道307导通。
75.状态控制阀体311还包括状态控制阀弹簧309，状态控制阀309被配置呈将状态控制阀芯304朝关闭第一孔道307和回流口dr3的位置推压。
76.当第一电磁阀1得电，经电磁减压阀出口102输出的液压流体中的一路进入负载保持阀3的保持阀控制流体口308，并克服状态控制阀弹簧309的弹性力，推动状态控制阀芯304运动，切断负载保持阀3的第二孔道306与第一孔道307之间的流路，使负载保持阀3的第一单向阀301的弹簧腔中的油液经油道ⅲ、第一孔道307进入回流口dr3卸荷，负载保持阀3的执行机构锁止功能解除。
77.状态控制阀311安装在再生阀体12的第一表面上，状态控制阀可与安装在第一表面内的第一单向阀301通过流路连通，由于简化结构、缩短流路、降低液压流体产生的压降。
78.再生阀体12为矩形板状结构，第一表面和第二表面中的一个位于再生阀体12的长度方向的一端，另一个位于再生阀体12的宽度方向的一端。
79.第一控制阀4还包括盖设在第一控制阀腔在第二表面上的开口上的第一控制阀端盖401，第一电磁阀1安装在第一控制阀端盖401外，端盖401上设有连通第一电磁阀出口102和第一控制阀控制流体进口402的通道。
80.第一控制阀端盖401内设置有弹簧腔，该弹簧腔内设有第一控制阀弹簧406，第一控制阀弹簧406被配置成将第一控制阀芯朝关闭第一控制阀进口403和第一控制阀出口404之间的通道的位置推压，第一控制阀控制流体进口402用于引入使第一控制阀进口403和第一控制阀出口404导通的液压流体。
81.在一些实施例中再生阀还包括第二控制阀5和第二电磁阀2。
82.第二控制阀5包括设在再生阀体12的背对第二表面的第三表面上的第二控制阀腔、设在第二控制阀腔中的第二控制阀芯、与第一单向阀301的进口端连通的第二控制阀进口503、用于输出液压流体的第二控制阀出口504和用于引入使第二控制阀进口503和第二控制阀出口504导通的液压流体的第二控制阀控制流体进口502；以及
83.第二电磁阀2包括第二电磁阀进口201和第二电磁阀出口202，第二电磁阀出口202与第二控制阀控制流体进口502和保持阀控制流体进口308分别连通，以使第一单向阀301反向导通的同时第二控制阀进口503和第二控制阀出口504导通。
84.第二控制阀5还包括盖设在第二控制阀腔在第三表面上的开口上的第二控制阀端盖501，第二电磁阀2安装在第二控制阀端盖501外，端盖501上设有连通第二电磁阀出口202和第二控制阀控制流体进口502的通道。
85.第二控制阀端盖501内设置有弹簧腔，该弹簧腔内设有第二控制阀弹簧506，第二控制阀弹簧506被配置呈将第二控制阀芯朝关闭第二控制阀进口503和第二控制阀出口504之间的通道的位置推压，第二控制阀控制流体进口502用于引入使第二控制阀进口503和第二控制阀出口504导通的液压流体。
86.第二控制阀5还包括被配置成连通第一单向阀301的进口端和第二控制阀进口503的第三流道13，第三流道13设在再生阀体12上，并连通第二控制阀腔和第一单向阀腔。
87.再生阀还包括第三单向阀7，第三单向阀7的进口端701与第二控制阀出口504连通，第三单向阀7的出口端702被配置成输出第一单向阀301反向导通时输出的液压流体，第三单向阀7包括由再生阀体12的第三表面朝内部延伸的第三单向阀腔，再生阀还包括连通第三单向阀7的进口端701和第二控制阀出口504的第四流道14，第四流道14位于第二控制阀腔和第一单向阀腔之间，并连通第二控制阀腔和第一单向阀腔。
88.第三单向阀7还包括设在第二单向阀腔外的第三单向阀堵头11，第三单向阀7还包括设在第二单向阀腔内的第三单向阀弹簧703，第三单向阀弹簧703用于将第三单向阀芯朝封闭第三单向阀的进口端701和出口端702之间的孔道的位置推压。在第三单向阀7的进口端701有液压流体输入时，该液压流体推动第三单向阀移动，以使第三单向阀7的进口端701至出口端702导通。
89.第三单向阀7、第二控制阀5和负载保持阀3的配合关系与第二单向阀6、第一控制
阀4和负载保持阀3的配合关系基本相同，其工作原理在此不再赘述。
90.第二控制阀5和第一控制阀4对称地布置在第一单向阀腔的两侧。通过合理布置各个阀的位置简化再生阀的内部机构、缩短各个阀之间的流路或使各个阀之间的流路变的平滑，有利于降低液压流体流过再生阀时的压降。
91.根据本技术的另一方面，还提供了一种多联阀，该多联阀包括上述的再生阀100，再生阀为多联阀中的一个工作联。
92.根据本技术的另一方面，还提供了一种液压系统，结合图3和图4所示，液压系统包括再生阀100和第一液压执行机构200。液压系统还包括第二液压执行机构400或储能器500。第一液压执行机构200包括与保持阀进口303的出口；第二液压执行机构400或储能器500与第一控制阀出口404连通。
93.在一些实施例中，第二液压执行机构400和储能器500中的一个与第二单向阀6的出口端602连通，另一个与第三单向阀7的出口端702连通。
94.液压系统包括用于控制第一液压执行机构200的换向阀300，换向阀300与再生阀100分体设置。
95.根据本技术的另一方面，还提供了一种工程机械，工程机械包括上述的液压系统。
96.结合图4所示，工程机械包括可摆动的动臂和驱动动臂摆动的动力装置600。工程机械还包括液压系统的多联阀，多联阀包括控制驱动动臂的液压缸的动臂工作联700，动臂工作联与再生阀连通。
97.以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。