插装阀又叫逻辑阀,是一种新型开关阀。用各种普通阀作为先导控制阀来控制插装阀的开启和闭合,即可实现多种控制机能(可以是压力控制,也可以是流量控制、方向控制或复合控制)。
优点:重量轻、体积小、功率损失小、切换时响应快、冲击小、泄露量小、稳定性好、制造工艺性好等。
插装阀的典型结构见下图。它由锥阀组件和控制盖板组成。锥阀组件包括弹簧2、阀套3、阀芯4以及若干密封件。另外控制油路中还可能有一些阻尼孔(改善阀的动态性能)。
插装阀有两个主要油口
和
,锥面的开闭决定
、
口的通断,所以这是一个二通插装阀。阀芯下部有两个承压面积
和
,分别与
口与
口连通。弹簧腔(
腔)的压力由盖板1及安装在其上面的先导阀控制。
腔油压作用于阀芯上部,其面积为
。设
、
、
分别为
、
、
口的油压力,
为上腔弹簧预紧力,则当
时,锥面闭合,,
口不通。当
时,锥面打开,,
口导通。所以在
时阀闭合;而
口或
口有压力时都有可能使阀打开。在
、
已定的情况下,改变
可以控制锥面的启闭,即控制
、
口的通断。如果
,在
或
作用下均可使阀打开,这种状态下使阀打开的最小压力称为锥阀开启压力。开启压力与承压面积(
或
)和弹簧预紧力有关,根据需要,其大小可在
MPa之间变化。
与
之比可以做成1:1.5(或1:1.1、2:1等)以适用阀的不同功能。液流方向可以从
流向
,也可以从
流向
。当
时,阀芯上不再有锥面,并且
腔油液常由
腔经阀芯中间的阻尼小孔进入。此时油液只能由
流向
,主要用于压力控制阀。
插装阀用作方向阀时一般要求能双向导通,常取(或1.5)。
1.插装阀用作单向阀
(1)用作普通单向阀
将X腔与A口或B口连通,即成为单向阀。连通方向不同,其导通方向也不同,见图4-47a和图4-47b。
(2)用作液控单向阀
在控制盖板上加接一个二位三通液动阀,就成为液控单向阀,见图4-48。
2.插装阀用作换向阀
用插装阀组合,用不同换向阀控制,可组成不同位数、通数的插装换向阀。
(1)用作二位二通阀
用一个电磁先导阀控制X腔的压力,就可以使插装阀成为一个二位二通电液阀,见图4-49a。阀在图示“断开”位置上只能阻断流向
而不能阻断
流向
。为此可在辅助油路中增加一个梭阀,见图4-49b。梭阀的原理见图4-49c,它的作用相当于两个单向阀。由于梭阀的存在,A口和B口中压力较高者经过梭阀和电磁先导阀进入X腔,使锥阀保持压紧状态。所以这种阀能双向阻断油流。如果供给电磁阀的控制压力油独立于A,B口且其压力大于A,B口的压力,则可不必安装梭阀。
(2)用作三通阀
两个插装阀再加上一个电磁先导阀可组成一个三位(或二位)三通电液阀,见图4-50。
图中采用P型机能的电磁阀,以便中位时能同时压紧两个插装阀。为了阻止中位时液流由口向
口(当
口压力高于
口时)倒流,图中也增加了一个梭阀。
口和
口中的压力较高者通过梭阀和电磁阀进入插装阀的
腔,这样,即使
口压力降为零,也能保证插装阀处于压紧状态。
3. 用作四通阀
执行元件一般需要用四通阀来实现换向。用四个插装阀以及相应的先导阀才能组成一个四通阀。如果采用两个先导阀来控制四个插装阀,则成为四位四通阀,见图4-51。
如果采用四个先导阀分别控制四个插装阀的启闭,按理应有十六()种可能的组合状态。但是其中五种状态都具有“
”机能,故实际上只能得到十二种不同状态,见图4-52。可见采用插装阀换向时具有较一般四通阀更多的机能可选择。但一个四通阀需要四个插装阀及若干个先导阀组成,从外形尺寸及经济性方面考虑,在大流量时选用插装阀比较合理。
图4-53为插装阀用作溢流阀时的原理图。口的压力经小孔3(内控式时此小孔在锥阀阀芯内部)进入
腔并与先导压力阀2的入口相通,这样插装阀1的开启压力可先导阀2调整,其原理和一般先导式溢流阀完全相同。实际上,这是图4-4所示二节同心式溢流阀的原理。当
口不接油箱而接负载时,此阀亦可作顺序阀使用。当用作压力控制阀时,为了减少
口压力对调整压力的影响,常取
(或
)。
在方向控制插装阀的盖板上安装阀芯行程调节器,调节阀芯的开度后,这一插装阀就兼有节流阀的作用(图4-54图中阀芯上带有三角槽,以便于调节其开口大小。各种流量控制阀,包括电液比例流量阀,都可以采用插装阀结构。