CN103857925A - 具有压力补偿的电比例先导型提升阀 - Google Patents

Abstract

一种常闭的电磁线圈致动的压力补偿的比例液压流动控制阀（4），包括流体流动控制提升阀（5）、先导操作器（6）、电磁线圈操作器（7）和压力补偿器（8）。提升阀（5）包括提升阀芯（31）和底座（32）。先导操作器（6）包括导向器（36）和导向器底座（37）。电磁线圈操作器（7）包括电磁线圈管（42）和电枢（44）。压力补偿器（8）包括压力平衡的压力补偿器阀芯（58）、较小直径的压差补偿器控制活塞（64）以及平衡作用在补偿器控制活塞（64）上的力的弹簧（61）。补偿器控制活塞（64）移动补偿器阀芯（58），以维持穿过提升阀（5）的大体恒定的压差。阀（4）可用于许多液压系统。还公开了类似的常开阀（104）。

Description

具有压力补偿的电比例先导型提升阀

相关申请的交叉引用

本申请主张2011年3月22日提交的美国临时申请第61/466,163号的递交日权益，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及液压控制阀的领域。更具体地，本发明涉及具有压力补偿的液压流量控制阀。仍然更具体地，本发明涉及具有整体低泄漏和最佳流动压力补偿特征、具有常开或常闭的构造的盒式提升型电比例阀（cartridge stylepoppet type electro-proportional vlave）。

背景技术

液压控制阀是众所周知的并且适于多种应用。电磁致动的液压控制阀典型地具有围绕电枢和端盖或塞子的线圈。电枢和盖由铁磁性材料制成并且同轴地设置成在电枢与盖之间具有气隙。阀构件从电枢延伸。当线圈被激励时，电枢以及因此阀构件因磁通力而移动通过气隙。对于比例电磁致动液压控制阀而言，阀构件的运动与电磁线圈的输入电流成比例。

一种比例电磁控制阀是先导型阀（pilot-operated valve），即具有先导阀构件和主阀构件的阀。这种阀中的电磁线圈控制电枢的位置，以将先导阀移动到致动位置，由此允许主阀构件的运动。先导型阀大部分典型地用于必须平稳控制流动的高压情形。

电比例先导型提升式阀用来控制许多应用中的流动。它们基于所施加的电量提供流动开口。这些能够是常开或常闭式阀，流动根据所施加的电流增大或减小。提升阀的优点是当完全关闭时提供低泄漏。这与短管阀（spoolvalve，柱形阀）相比，其可用于节流但是其可倾向于允许泄漏，这可允许保持在高位的载荷随时间漂移。

在提升阀基于施加到电磁线圈的电流而控制流动时，穿过提升阀的压差的任何变化会改变提升阀的任一指定大小的开口的流量。一种补救方法是使用具有维持穿过提升阀开口的恒定压降的单独的传统压力补偿阀芯的电比例提升阀。该方法的问题是补偿器阀芯本身泄漏并允许载荷漂移。在补偿器阀芯上添加密封件能够帮助控制泄漏，但是会增大阀的性能的磁滞现象。

另外，期望将补偿器阀芯的直径选择为使得穿过补偿器阀芯的流量最大但压力损失最小。这意味着补偿器阀芯的直径应选择为与提升阀允许的尺寸一样大。而且，为了使补偿器阀芯维持穿过提升阀的恒定高压降以便提供穿过提升阀的高流速，直径相对大的传统补偿器阀芯需要相对高的预载荷补偿器弹簧。这是因为穿过提升阀的压降也存在于补偿器阀芯上，补偿器弹簧必须平衡由该压差引起的传统的补偿器阀芯上的反作用力。当提升阀用于盒式液压阀组件时，因至少部分地考虑到传统的补偿器阀芯的这些典型的设计，由盒式设计强加的固有空间限制可限制或排除使用高压降的传统压力补偿器阀芯以及与盒一体的补偿器弹簧。

发明内容

本发明提供一种允许补偿器弹簧的尺寸减小同时维持高压降和高流速的压力补偿器。进一步，本发明的压力补偿器最小化通过压力补偿器的泄漏以最小化载荷的漂移。压力补偿器包括压力平衡的补偿器阀芯以及压力不平衡或存在压差的补偿器控制活塞。补偿器控制活塞作用于补偿器阀芯，补偿器弹簧作用于补偿器阀芯并抵靠补偿器控制活塞。补偿器控制活塞包括提升阀，当穿过提升阀无流动并且载荷保持在固定位置时，该提升阀关闭并最小化通过补偿器的泄漏。

更具体地，压力补偿器控制穿过阀区域的压差。压力补偿器包括补偿器阀芯和补偿器控制活塞。补偿器阀芯限定可变的流体流动孔口，流体流动区域由补偿器阀芯的位置确定。补偿器控制活塞作用于补偿器阀芯，以移动补偿器阀芯并改变补偿器阀芯的位置，从而控制穿过阀区域的压差。

补偿器阀芯是压力平衡的，补偿器控制活塞是压力不平衡的。补偿器控制活塞具有暴露于阀区域一侧的流体压力的第一侧向横截区域和暴露于在阀区域另一侧的流体压力的相对面向的第二侧向横截区域。补偿器控制活塞的第一侧向横截区域和第二侧向横截区域基本上相等。补偿器阀芯具有暴露于阀区域的一侧的流体压力的第一和第二相对面向的侧向横截区域，补偿器阀芯的第一和第二侧向横截区域基本上相等。补偿器控制活塞的每个第一和第二侧向横截区域小于补偿器阀芯的每个第一和第二侧向横截区域。

补偿器控制活塞沿一个纵向方向作用于补偿器阀芯。补偿器还包括弹簧，弹簧沿着与所述一个纵向方向相反的纵向方向作用于补偿器阀芯或补偿器控制活塞。补偿器阀芯具有暴露于来自阀区域的下游侧的流体压力的相对面向的侧向横截区域，从而设置压力平衡补偿器阀芯。补偿器控制活塞具有相对面向的侧向横截区域，其区域中的一个暴露于来自阀区域的上游侧的流体压力，其区域中的另一个暴露于来自阀区域的下游侧的流体压力，从而形成压差控制活塞。因作用在控制活塞上的压差所产生的不平衡力由弹簧平衡。

位于上游侧与下游侧之间的控制活塞周围存在泄漏流路。补偿器控制活塞包括阀表面，当补偿器控制活塞沿一个纵向方向移动时，所述阀表面基本上完全关闭补偿器控制活塞周围的泄漏流体流路。

阀区域由提升阀和阀底座限定。补偿器包括弹簧，该弹簧沿着与控制活塞作用于补偿器阀芯的方向相反的纵向方向作用于补偿器阀芯。补偿器阀芯的侧向横截区域包括相对面向的基本上相等的侧向横截区域，其暴露于来自阀区域的上游侧的基本上相等的流体压力。补偿器控制活塞的侧向横截区域包括基本上相等的相对面向的侧向横截区域，其区域中的一个暴露于来自阀区域的上游侧的流体压力，其区域中的另一个暴露于来自阀区域的下游侧的流体压力。补偿器控制活塞包括阀表面，当补偿器控制活塞沿一个纵向方向移动时，所述阀表面基本上完全关闭补偿器控制活塞的位于相对面向的侧向横截区域之间的补偿器控制活塞周围的流体泄漏通路。

补偿器阀芯和补偿器控制活塞同轴地布置在阶梯孔中。阶梯孔具有布置补偿器阀芯的较大直径部和布置补偿器控制活塞的较小直径部。弹簧将补偿器阀芯推靠于补偿器控制活塞。弹簧布置在补偿器阀芯的与补偿器控制活塞相对的一侧的阶梯孔中。销侧向延伸到孔中，而且弹簧作用在销与补偿器阀芯之间。

阀区域与补偿器是一体的并布置在阀盒罩中。阀盒罩具有入口、出口和位于入口与出口之间的中间室。阀区域打开并关闭位于入口与中间室之间的流体压力连通。补偿器阀芯打开并关闭中间室与出口之间的流体压力连通。补偿器维持穿过入口与中间室之间的阀区域的基本上恒定的压差。

弹簧作用于补偿器阀芯的力等于中间室的压力对补偿器控制活塞的一个侧向横截区域产生的力与入口压力对补偿器控制活塞的另一侧向横截区域产生的力之差。先导操作器可操作地连接至提升阀，电磁线圈电枢可操作地连接至先导操作器。提升阀相对于阀底座的位置与供应到电磁线圈操作器的电力成比例，入口与中间室之间的穿过阀区域的压差基本上恒定。

补偿器控制活塞可操作为感测穿过阀区域的压差。补偿器控制活塞的一端暴露于阀区域的上游的入口压力，作用在补偿器控制活塞上的入口压力迫使补偿器控制活塞表面密封地接合补偿器控制活塞底座。

外壳具有孔，补偿器构件布置在孔中，在孔与构件之间限定泄漏流路。补偿器包括阀，当阀区域处于基本上关闭的位置时，该阀基本上关闭控制活塞的上游侧向横截区域与下游侧向横截区域之间的泄漏流路。

本发明还单独或组合地提供以下提出的权利要求书中描述的各种特征、结构和方法之一，权利要求书以引用方式并入发明内容。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的优选实施例的具有压力补偿的盒式常闭的电比例的先导型提升阀在没有施加入口压力的情况下的纵向剖视图；

图2是图1的阀的位于施加入口压力的静止操作位置的纵向剖视图；

图3是安装有图1的阀的阀组（valve block）在图1的阀被提升的情况下的纵向剖视图；

图4是图1的阀的电路原理图；

图5是可使用图1的阀的液压回路的第一示例的电路原理图；

图6是可使用图1的阀的液压回路的第二示例的电路原理图；以及

图7是根据本发明的另一优选实施例的具有压力补偿的盒式常开的电比例的先导型提升阀位于施加入口压力的静止操作位置的纵向剖视图。

具体实施方式

现在更详细地参照附图，本发明的原理、实施例与操作在附图中被示出并在本文被具体地描述。这些附图和描述并非解释为限制所公开的本发明的特定示例形式。因此对本领域技术人员明显的是，在不背离本发明的精神或范围的情况下，能够对本文中的实施例进行各种更改。

图1-4示出根据本发明构造的常闭的阀4的优选实施例。图5和6示意性示出组装在各种液压回路中的阀4。图7和8示出根据本发明构造的常闭的阀104的优选实施例。阀4和104的所有部件是根据压力、温度、流体类型和使用阀4和104的应用的其它要求而选择的合适的材料制成，在所示实施例中，金属部件可以是视情况而定的表面硬化的碳钢。O形密封环可以是其它合适的材料，例如碳氟化合物材料，备份环可以是非橡胶的热塑性物质。阀4和104是称为插装阀的通用类型。更具体地，阀4和104是整体压力补偿的盒式电比例先导型提升阀。液压插装阀是包括没有整体外壳的阀的内部整体活动元件的液压流动控制装置。插装阀插入具有适当的流动通道的外壳的空腔，例如歧管，所产生的组合体如同传统的液压阀那样工作。术语整体的意思是组装两个或两个以上功能不同的协作部件，不外露流体连接并用作整体，使得至少一个部件是完成另一个的必需部分。例如，整体的插装阀可包括提升阀、阀底座和相对于阀底座控制提升阀的致动器。术语压力补偿或压力补偿器包括后补偿和预补偿。关于可移动液压构件的术语平衡指的是在相对面向的侧向横截区域上受到沿反方向作用的基本上相等的液压的装置。关于可移动液压构件的术语不平衡或不同的压力指的是在相对面向的侧向横截区域上受到沿反方向作用的不均液压的装置。

首先参照图1-图4，图1示出未施加入口压力的阀4，图2示出施加入口压力的阀4。图3中示出阀4组装在阀组或歧管中，图4示意性示出施加入口压力的阀4。阀4包括主流体流动控制阀5、先导操作器6、电磁线圈致动器7和压力补偿器8。流体流动控制阀5通过阀4控制液压流体的流速。先导操作器6控制流体流动控制阀5的位置，电磁线圈致动器7控制导向器6的位置。压力补偿器8维持穿过主控制阀5的基本上恒定的压降或压差。电源（图中未示）连接至电磁线圈致动器7。如以下进一步描述的，主控制阀5的开口和通过阀4的流速都与电源供应到电磁线圈致动器7的电流成比例。这些部件彼此一体，并沿纵轴线11同轴布置。

阀4包括液压流体入口12和液压流体出口13。入口12和出口13各自是阀罩14中的多个在周向上分隔开的径向钻孔的通路。阀罩14的外表面包括Ｏ型环和备用环封组件15。阀4的部件被组装为一体的盒，其被组装到在歧管17中加工出的直径呈阶梯状的开口16（图3），密封组件15将入口12与出口13分隔开。阀4通过螺口接合器18固定在开口16中，螺口接合器18通过其内表面上的螺纹19支承罩14，并通过其外径上的螺纹20连接到开口16。O型密封圈21密封接合器18的外表面与歧管17之间。阶梯孔或中央通路22沿纵向方向从端部到端部地延伸通过罩14。流体从歧管17的入口端口30进入罩14的横向钻出的入口孔12。主阀5包括大体柱形的提升阀芯31和支承在罩14的内表面上的关联的环状阀底座32。当阀4处于其常闭位置时，来自主阀5的上游的入口孔12和入口端口30的入口流体被接合阀底座32的提升阀芯31阻挡。

阀4的先导操作器6包括延伸通过提升阀芯31的一侧的纵向通路33。通路33允许流体从入口孔12向上（如图1中观察的）行进到提升阀芯31的顶侧34。来自提升阀的顶侧34的流体随后通过柱形的导向器36中的中央纵向延伸通路35向下行进。通路35的下端终止在径向通路，该径向通路将中央通路35连接到导向器36的外部。通过通路35向下行进的流体被导向器36的与提升阀芯31的背侧的导向器底座37接合的底端阻挡。提升阀芯31与阀底座32的接合以及导向器36与导向器底座37的接合防止流体从入口孔12和入口端口30向下游输送到出口孔13和出口端口38。弹簧39在导向器36与提升阀芯31之间发挥作用。

仍然参照图1-图4，接合器18的上部支承电磁线圈致动器7。电磁线圈致动器7包括电磁线圈管42。电磁线圈管42的外螺纹部靠近其底部区域，即连接至接合器18的内螺纹部的区域。电磁线圈塞或盖43通过盖43上的外螺纹固定到管42，该盖43的外螺纹啮合管42的顶部区域的内螺纹。电枢44可滑动地布置在管42内以进行纵向运动，气隙45设置在电枢44与盖43之间。孔46沿纵向方向从端部到端部地延伸通过盖43，孔47沿纵向方向从端部到端部地延伸通过电枢44。杆48可滑动地布置在孔46与47中，孔46的顶端由定位螺钉49与防拆卸螺钉50封闭。弹簧51在杆48的底端与导向器36之间发挥作用，以使导向器36朝向其底座37向下偏置。定位螺钉49调整沿向下方向作用于导向器36的弹簧载荷。径向延伸的销52提供电枢44与导向器36之间的万向接头连接，这允许电枢44与导向器36之间存在不对齐，同时固定它们以一起纵向运动。

电磁线圈53（图1和图3中未示但图2中示出）围绕盖43和电枢44。当电磁线圈被供电时，电枢44向上移动以与所施加的电流成比例地封闭气隙45。电枢44的向上移动使导向器36提升而离开导向器底座37，这允许流体从入口孔12通过通路33并到达提升阀芯31与底座32的下游侧。提升阀芯31的侧面中的允许流动到导向器36的通路33通过孔口33a连接至入口12，该孔口33a从通路33径向延伸到提升阀芯31的外围表面。当导向器36到导向器底座37的开口面积因为给予的入口压力而增大时，提升阀芯31之后的压力（如图1看到的提升阀芯31的顶部34的压力）减小。来自入口孔12的作用在提升阀芯31的底部的不同区域（即，提升阀芯31的底部的位于提升阀芯31的外径与提升阀芯31接合底座32处的底座直径之间的环形区域）的入口压力提供提升力，以沿向上或开口方向移动提升阀芯31。以此方式，提升阀芯31移动以平衡作用于其上的力，提升阀芯31的位置与导向器36的位置成比例并与施加于电磁线圈53的电流成比例。

阀4的压力补偿器8包括大体柱状的构件，也就是压力补偿器阀芯58。补偿器阀芯58可滑动地布置在罩14的中央开口22中。补偿器阀芯58和出口通路13限定可变的孔口，补偿器阀芯58设置成覆盖并暴露出口通路13，以增大和减小孔口的大小。当压力补偿器阀芯58在图1所示的位置时，出口通路13被压力补偿器阀芯58暴露。侧向延伸的销59被设置在罩14的横向钻孔中，弹簧保持件60接合销59以保持弹簧保持件60抵制相对于罩14的纵向运动。同心的弹簧61作用在销59（穿过弹簧保持件60）与压力补偿器阀芯58之间。通过导向器36、然后通过提升阀底座32的流体接着暴露于弹簧侧或补偿器阀芯的顶部。纵向延伸的中央通路62延伸通过阀芯58。流体经过阀芯58的中心的通路62和位于阀芯58的底端上的径向凹槽。以这种方式，流体与压力补偿器阀芯58的两侧开放连通。流体压力在阀芯58的相对侧58a和58b上相等，相对两侧具有相同的侧向横截区域，以平衡沿反方向作用在阀芯58上的力。

纵向通路63在入口通路12、歧管阶梯孔16的底端与中央通路22的底端之间延伸。另一大体柱形的压力补偿器构件是压力补偿器控制活塞64，其可滑动地布置在中央通路22的底端。通路63形成入口通路12与补偿器控制活塞64的底端64b之间的开放或无限制的液压连通。压力补偿器控制活塞64沿向上方向作用于压力补偿器阀芯58的底端。补偿器阀芯58的相对侧或顶侧上的弹簧61沿向下方向作用于阀芯58并将补偿器阀芯58与控制活塞64推压在一起。罩14的中央通路22的底端和控制活塞64的底端64b通过开放通路63暴露于入口通路12的入口压力。歧管17的端口65（图3）被螺纹塞（图中未示）阻塞。端口65未用作入口或出口，而是通过通路63暴露于入口流体压力的压力补偿控制端口。可选地，通过歧管17中的纵向通路被加工为盲孔而不是通孔的设计（图中未示），所描述的螺纹塞可以省略。

罩14中的中央通路22呈阶梯状，并包括布置有较大直径的压力补偿器阀芯58的较大直径部和布置有较小直径的压力补偿器控制活塞64的减小或较小直径部。控制活塞64的顶部侧向端面64a提供侧向横截区域，侧向横截区域通过通路62暴露于提升阀芯31与底座32的下游的液压。控制活塞64的顶部侧向端面64b提供相对面向的侧向横截区域，该侧向横截区域通过通路63暴露于提升阀芯31与底座32的上游的较高液压。由此，控制活塞64受到作用在其相对且相等的侧向端表面区域的压差。控制活塞64的底端具有扩大直径头部66，罩14中的中央阶梯通路22包括环状阀底座67。

当阀4未将液压流体压力施加于入口端口30和入口通路12时，阀4处于图1示出的位置。在此位置，弹簧61向下偏置压力补偿器阀芯58和控制活塞64，直到控制活塞64接合定位环68。压力补偿器阀芯58打开出口通路13。在此位置的弹簧51和39使提升阀芯31偏置到其抵靠底座32的常闭位置。

当没有致动电流通到电磁线圈53而液压流体压力被施加于入口通路12时，阀4保持第一操作位置或图2所示的静止操作位置。在此位置，提升阀芯31保持抵靠其底座32而关闭。入口通路12中的流体入口压力通过通路63连通到压力补偿器控制活塞64的底部。补偿器控制活塞64的顶部64a位于出口处或通过通路62向下游排出压力，更大的入口压力克服弹簧61的偏置力而向上移动补偿器控制活塞64和压力补偿器阀芯58，直到压力补偿器控制活塞64的头部66接合底座67。端口65的入口压力使活塞64保持在该位置，其头部66的圆锥形安置面接合底座67。补偿器控制活塞64的外表面与阶梯孔67之间以及补偿器阀芯58的外表面与阶梯孔67之间具有正常泄漏流路。补偿器控制活塞64的头部66与底座67的接合基本上封闭了该泄漏流路。补偿器阀芯58覆盖或封闭出口通路13，而且穿过补偿器阀芯58和活塞64没有压降，因为活塞头部66与其底座67的接合造成没有流动。由于在该位置下穿过补偿器控制活塞64和提升阀芯31基本上没有流体泄漏，所以连接成接收来自出口通路13和出口端口38的出口流动或连接到入口通路12和入口端口30的例如液压缸（图1-3中未示）等液压马达将基本上固定不动并且基本上不会倾向于漂移或移动。由此，在这样的运转方式期间，由阀4控制的载荷将基本上不会向下泄漏。在图4中，补偿器8被示出处于如果施加入口压力并保持阀4的常闭式的载荷的转移位置。

阀4的稳定状态下的常闭的第一位置或情形或方式继续，直到提升阀芯31因电流施加到电磁线圈53而打开，从而如图2中看到的那样使导向器36向上移动远离底座37，以降低提升阀芯31的顶部的流体压力。然后流体开始从提升阀芯31和底座32的上游侧向下游侧流动。这使得在室69处的提升阀芯31和底座32的下游的压力增大，该增大的压力通过通路62连通到补偿器控制活塞64的顶端64a。作用在补偿器控制活塞64的顶端的该增大的压力所产生的力会添加到弹簧61的力，该合力向下移动补偿器控制活塞64和补偿器阀芯58，以打开通路13并允许流经阀4。随着补偿器控制活塞64和补偿器阀芯58作为一个单元移动而打开通路13，补偿器控制活塞64和补偿器阀芯58作为正常压力补偿装置而操作，以维持穿过提升阀芯31到底座32的开口的恒定压降。该恒定压降由作为一个单元操作的补偿器阀芯58和控制活塞64实现，以平衡沿反方向作用于该单元上的力。补偿器8提供了中间室69中的提升阀芯31的出口侧与出口通路13之间的可变压降，以维持穿过提升阀芯31到底座32的开口的基本上恒定的压降。

作为一个单元的补偿器阀芯58和补偿器控制活塞64的力平衡于是表示为：

P1A1=P2A2+F；而且

弹簧弹力表示为：

P1A1-P2A2=F，

其中：

P1是提升阀芯31的上游到底座32的开口的流体压力；

A1是补偿器控制活塞64的暴露于压力P1的区域64a；

P2是提升阀芯31的下游到底座32的开口的流体压力；

A2是补偿器控制活塞64的暴露于压力P2的区域64b（在本示例中等于A1）；以及

F是弹簧61的力。

充当一个单元的压力补偿器阀芯58和较小直径的压力补偿器控制活塞64的这种配置允许较小的弹簧弹力（因此弹簧小）和较大的阀芯58（其是应对较高流量所必需的）结合使用。这样有助于减小阀4的尺寸，当阀4是可用空间有限的插装阀时尤其如此。这使得阀4能够提供在一体式插装阀中同轴对齐的主阀5和一体式压力补偿器8，同时通过相对小的弹簧力来适应穿过主阀5的高压降和高流速。虽然阀4可选择任何压力和尺寸，但是补偿器阀芯58的直径可选择为允许最大流量以最小压力损耗通过阀芯室。换言之，可选择阀芯58的直径与阀4允许的尺寸一样大。

图1-图4中所示的实施例提供了一种补偿器单元8，其包括压力平衡的补偿器阀芯58和直径较小的单独的不平衡的补偿器控制活塞64，该补偿器控制活塞64用以感测压差。补偿器控制活塞64的直径能够像期望的那样小（也就是，以上描述的区域A1和A2能够像期望的那样小），使得根据上面描述的公式，相对较小的弹簧将适应相对较大的压差。而且，虽然传统的压力补偿阀芯可允许一定量的泄漏流动，除非它们设有弹性密封件（这会提供不期望的磁滞现象效果），但是附图中示出的补偿器阀芯和控制活塞阻止了补偿器构件周围的任何实质流动并最小化或基本上消除了载荷漂移。进一步，附图中示出的单独件的补偿器阀芯和补偿器控制活塞最小化制造期间的同心问题。在图1-图4所示的实施例中，为了力F使用了不止一个弹簧（使用了两个同心的弹簧61）。使用同心弹簧能够进一步减小弹簧的尺寸，这是提供穿过提升阀芯31和底座32的期望的大压降以提供期望的大流量所必需的。

现在参照图5，示出液压回路中的阀4，液压回路可以例如是叉车的用来提升的工程车辆（图中未示）的载荷75的提升机构的回路。液压泵76在压力下将液压流体供应到液压缸或其它液压马达77以提升载荷75。当控制阀78使泵76连接到排放设备或槽79时，逻辑止回阀80关闭，来自缸77的流体被指引到阀4。如果载荷75保持基本上固定，则不向电磁线圈53供电。于是阀4处于图1-4示出以及以上描述的其常闭位置，压力补偿器阀芯58和控制活塞64使从缸77到排放设备79的泄漏流动基本上消除或基本上减小到零，以基本上消除载荷75的漂移。当载荷75下降时，向电磁线圈53供电以开始使提升阀芯31移动离开底座32与所施加的电流成比例的距离。在该运转方式期间，压力补偿器阀芯58和压力补偿器控制活塞64维持穿过提升阀芯31和底座32的恒定压降，使得通过阀4的流动跟提升阀芯31与底座32之间的开口成比例，而且跟供应到电磁线圈53的电流成比例。由此，载荷75的下降速度由供应到电磁线圈53的电流控制并与该电流成比例，而基本上与载荷75的重量无关。

现在参照图6，其示出示意性液压回路图，其中多个阀4a-4d被用来控制进入和离开液压马达77的两侧的流体流动。液压马达77可以例如是任何类型的线性或旋转式液压执行机构，而且例如是图6示意性示出的液压缸。阀4a-4d与以上描述的阀4基本上相同。当流体从泵76供应到马达77的活塞侧（即图5中观察的左侧）时，电流被施加于阀4a的电磁线圈53，流体以阀4a确定的流速流经逻辑止回阀80a而到达马达77的活塞侧。从马达77的杆侧（即马达77的右侧）返回槽79的流体流动由阀4d控制。该运转模式期间的阀4b和4c保持在它们的常闭位置，没有电流供应到它们的电磁线圈。当液压马达77的行进方向反转时，电流只供应到阀4c和4b，阀4a和4d保持在它们的常闭位置。在该运转模式下，来自泵76的流体流经阀4c和逻辑止回阀80b而到达液压马达77的杆侧，来自液压马达77的活塞侧的流体流经阀4b而到达排放设备79。

现在参照图7，示出根据本发明构造的常开阀104的优选实施例。图7示出施加了入口压力的处于静止操作位置的阀104。图7示出的结构或功能类似于图1-4示出和以上描述的部件的结构或功能的那些部件使用与图1-图4相同但是数量增大100的附图标记来指示。图7示出的实施例与图1-图4示出的不同之处在于，图1-图4的实施例中是常闭阀，而图7的实施例是常开阀。术语常闭和常开指的是当施加入口压力但是没有施加电来移动导向器36、136时提升阀芯31、131相对于其各自的底座32、132的构造。除了如下所述或对本领域普通技术人员明显的之外，图7的实施例示出的流体控制阀105、先导操作器106、电磁线圈操作器107和压力补偿器108以类似于图1-图4的实施例中示出的其对应的部件的方式操作。

当阀104处于图7和图8示出的静止常开位置时，入口压力被施加于入口通路112。作用在提升阀131的底部的入口压力使提升阀131保持在其相对于其底座132的开口位置。弹簧139维持导向器136相对于其导向器底座137的打开位置，以降低通过通路133连通的提升阀131的顶侧的压力。在该位置，电磁线圈致动器107未通电，阀104处于其常开位置。当电磁线圈致动器107通电时，电枢144开始向下移动以封闭气隙145。电枢144的该向下运动向下按压杆148，以相对于其底座137关闭导向器136。提升阀131的顶部的压力增大，从而导致提升阀131朝向其底座132向下运动，以与施加于电磁线圈致动器107的电流成比例地封闭提升阀131与底座132之间的距离。阀104可用在例如图3示出的歧管17等歧管中。

如上所述，本发明的一个方案使用常闭或常开的先导型电比例提升阀4或104并组合独特的压力补偿器，该压力补偿器在先导型提升阀芯31、131处于关闭位置时，提供低泄漏。这样被组合成单个插装阀4、104。发明人已知的当前市场上的比例提升阀不包括一体式的压力补偿。补偿器8、108由两个元件而非通常的单阀芯制成。第一元件是阀芯58、158，其用在调节模式中，以维持穿过先导型提升阀芯31、131和底座32、132的恒定压降。处于静止位置的阀芯58、158具有关闭的计量通路13、113。阀芯58、158移动以打开套管14、114中的横向钻孔13、113，从而维持流速。阀芯58、158相对于孔13、113的位置与阀入口12、112到出口13、113的压差成比例。第二元件是活塞64、164。活塞64、164用来感测提升阀芯31、131的下游压力和提升阀芯31、131之前入口到阀的压力。阀芯/活塞的组合体的一个独有的特征在于，较小直径的活塞64、164允许弹簧61、161保持小于通过较高流速所需的较大的阀芯58、158。这允许更紧凑的设计。活塞64、164的附加特征在于，活塞的暴露于作用在活塞上的入口压力的一端将活塞提升阀端推靠于内置到套管14、114中的底座67、167。底座的设计提供低泄漏，并允许阀比滑阀更长时间地将载荷保持就位。

以上示出并详细描述了本发明的当前优选实施例。然而，本发明不限于这些具体实施例。在不背离其教导内容的情况下，能够进行各种改变和更改，本发明的范围由以下提出的权利要求书限定。而且，虽然使用术语第一和第二、一个和另一个、左和右来更清楚地描述所示的实施例，但是应理解这些术语是用于明确的目的并可视情况互换。而且，根据上下文，术语打开或打开的以及关闭或关闭的可包括部分或完全地打开或关闭。进一步，附图中示出的单独的部件可组合成单个部件，单个部件可设置为多个部件。

Claims (25)

1.一种用于控制穿过阀区域（31，32；131，132）的压差的压力补偿器（4），所述压力补偿器包括：

纵向可移动的补偿器阀芯（58，158）和纵向可移动的补偿器控制活塞（64，164），所述补偿器阀芯限定具有由所述补偿器阀芯的位置确定的流体流动区域的可变的流体流动孔口（58，13；158，113），而且所述补偿器控制活塞作用于所述补偿器阀芯以移动所述补偿器阀芯，并改变所述补偿器阀芯的位置以控制穿过所述阀区域的压差。

2.如权利要求1所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯是压力平衡的，而且所述补偿器控制活塞是压力不平衡的。

3.如权利要求1所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞具有暴露于所述阀区域的一侧的流体压力的第一侧向横截区域（64a，164a）和暴露于所述阀区域的另一侧的流体压力的相对面向的第二侧向横截区域（64b，164b）。

4.如权利要求3所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞的第一侧向横截区域和第二侧向横截区域基本上相等。

5.如权利要求4所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯具有暴露于所述阀区域的一侧的流体压力的相对面向的第一侧向横截区域和第二侧向横截区域（58a，58b；158a，158b），而且所述补偿器阀芯的所述第一侧向横截区域和第二侧向横截区域基本上相等。

6.如权利要求5所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞的第一侧向横截区域和第二侧向横截区域中的每一个小于所述补偿器阀芯的第一侧向横截区域和第二侧向横截区域中的每一个。

7.如权利要求1所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯和所述补偿器控制活塞各自具有相对面向的相等尺寸的侧向横截区域（58a，58b；158a，158b；64a，64b；164a，164b），而且所述补偿器活塞的侧向横截区域小于所述补偿器阀芯的侧向横截区域。

8.如权利要求7所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞沿一个纵向方向作用于所述补偿器阀芯，所述补偿器还包括弹簧（61，161），而且所述弹簧沿着与所述一个纵向方向相反的纵向方向作用于所述补偿器阀芯或所述补偿器控制活塞。

9.如权利要求8所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯具有暴露于来自所述阀区域的一侧的流体压力的相对面向的侧向横截区域（58a，58b；158a，158b），所述补偿器控制活塞具有相对面向的侧向横截区域（64a，64b；164a，164b），所述区域中的一个区域暴露于来自所述阀区域的一侧的流体压力，所述区域中的另一个区域暴露于来自所述阀区域的另一侧的流体压力。

10.如前述权利要求1-9中任一项所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞包括阀表面（66，166），当所述补偿器控制活塞沿一个纵向方向移动时，所述阀表面基本上完全关闭位于所述补偿器控制活塞的相对面向的侧向横截区域之间的所述补偿器控制活塞周围的泄漏流体流动。

11.如权利要求1所述的压力补偿器，其中所述阀区域由提升阀（31，131）和阀底座（32，132）限定，所述补偿器控制活塞沿一个纵向方向作用于所述补偿器阀芯，所述补偿器包括弹簧，所述弹簧沿着与所述一个纵向方向相反的纵向方向作用于所述补偿器阀芯，所述补偿器阀芯的侧向横截区域包括暴露于来自所述阀区域的一侧的基本上相等的流体压力的相对面向的基本上相等的侧向横截区域，所述补偿器控制活塞的侧向横截区域包括基本上相等的相对面向的侧向横截区域，所述区域中的一个区域暴露于来自所述阀区域的一侧的流体压力，所述区域中的另一个区域暴露于来自所述阀区域的另一侧的流体压力，所述补偿器控制活塞包括阀表面，当所述补偿器控制活塞沿一个纵向方向移动时，所述阀表面基本上完全关闭所述补偿器控制活塞的相对面向的侧向横截区域之间的流体泄漏。

12.如权利要求11所述的压力补偿器，其中所述阀区域的一侧是所述阀区域的上游侧，所述阀区域的另一侧是所述阀区域的下游侧。

13.如权利要求12所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯和所述补偿器控制活塞被同轴地布置在阶梯孔（67，167）中，所述阶梯孔具有布置所述补偿器阀芯的较大直径部和布置所述补偿器控制活塞的较小直径部。

14.如权利要求13所述的压力补偿器，其中所述弹簧将所述补偿器阀芯推靠于所述补偿器控制活塞。

15.如权利要求14所述的压力补偿器，其中所述弹簧被布置在所述补偿器阀芯的与所述补偿器控制活塞相对的侧面上的阶梯孔中，销（59，159）侧向地延伸到所述孔中，而且所述弹簧作用在所述销与所述补偿器阀芯之间。

16.如前述权利要求11-15中任一项所述的压力补偿器，包括阀盒罩（14，114），所述阀区域与所述补偿器是一体的并被布置在所述阀盒罩中，所述阀盒罩具有入口（12，112）和出口（13，113）以及位于所述入口与所述出口之间的中间室（59，159），所述阀区域打开和关闭所述入口与所述中间室之间的流体压力连通，所述补偿器阀芯打开和关闭所述中间室与所述出口之间的流体压力连通，而且所述补偿器维持所述入口与所述中间室之间的基本上恒定的压差。

17.如权利要求16所述的压力补偿器，其中所述弹簧的作用于所述补偿器阀芯的力等于因所述中间室的压力抵抗所述补偿器控制活塞的一个侧向横截区域（64a，164a）而产生的力与因入口压力作用于所述补偿器控制活塞的另一侧向横截区域（64b，164b）而产生的力之间的差值。

18.如前述权利要求11-15中任一项所述的压力补偿器，包括可操作地连接至所述提升阀的先导操作器（7，107）。

19.如前述权利要求11-15中任一项所述的压力补偿器，包括可操作地连接至所述提升阀的先导操作器和可操作地连接至所述先导操作器的电磁线圈电枢（44，144），由此所述提升阀相对于阀底座的位置与供应到电磁线圈操作器的电力成比例，而且所述入口与所述中间室之间的穿过所述阀区域的压差基本上恒定。

20.如前述权利要求1-9中任一项所述的压力补偿器，其中所述补偿器阀芯能够选择性地操作为通过外壳套管成比例打开及关闭计量通路（58，13；158，113），所述补偿器阀芯阻塞所述计量通路的位置与所述入口到所述出口的压差成比例，所述补偿器控制活塞能够操作为感测穿过所述阀区域的压差，所述补偿器控制活塞的一端暴露于入口压力，并且作用在所述补偿器控制活塞上的入口压力迫使补偿器控制活塞表面密封地接合补偿器控制活塞底座。

21.如权利要求20所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞包括圆锥形的密封表面（66，166）。

22.如前述权利要求1-9中任一项所述的压力补偿器，其中所述补偿器控制活塞的侧向横截区域包括暴露于所述阀区域的上游的流体压力的一个侧向横截区域和暴露于所述阀区域的下游的流体压力的另一侧向横截区域，所述侧向横截区域的上游与下游之间的泄漏流路由所述补偿器控制活塞限定，而且所述补偿器控制活塞包括阀，当所述补偿器控制活塞处于当所述阀区域在基本上关闭位置时移动所述补偿器阀芯以基本上关闭其可变的流体流动孔口的位置时，所述阀基本上关闭所述泄漏流路。

23.一种用于控制穿过阀区域的压差的压力补偿器，所述阀区域具有上游侧和下游侧，所述压力补偿器包括大体柱状的构件（58或64；158或164），其具有暴露于来自所述阀区域的上游侧的流体压力的一个侧向横截区域和暴露于来自所述阀区域的下游侧的流体压力的另一侧向横截区域，所述侧向横截区域的上游与下游之间的泄漏流路由所述构件的外表面限定，而且所述构件包括当所述阀区域处于基本上关闭位置时基本上关闭所述泄漏流路的阀（66，166）。

24.如权利要求23所述的压力补偿器，包括外壳（14），所述外壳具有孔（67），所述构件被布置在所述孔中，而且所述泄漏流路被限定在所述孔与所述构件之间。

25.如前述权利要求23和24中任一项所述的压力补偿器，包括补偿器阀芯，所述补偿器阀芯具有由所述补偿器阀芯的位置确定的流体流动区域的可变的流体流动孔口，所述构件是控制活塞，所述控制活塞作用于补偿器阀芯以移动。

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