CN106051185B - 一种缓冲功能内置的平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓冲功能内置的平衡阀，包括主阀体、主阀芯、第一阀座、第二阀座、第一弹性件、第二弹性件和插装阀体，第一阀座固定设在主阀体内，主阀芯与第一阀座及主阀体滑动配合并将主阀体的内腔分为第一腔室、第二腔室和控制腔，第二阀座与第二弹性件均设在所述第二腔室内，V油口进油时油液推开第二阀座，经第一通孔流向C油口；第一弹性件安装在所述插装阀体内，插装阀体与主阀体固定连接，第一弹性件通过弹簧座将钢球压接到主阀芯内的第一流道孔的流道口，当X油口进油推动主阀芯向压缩第一弹性件的方向移动时，C油口的油液可通过主阀芯的多个凹槽流向V油口。该一种缓冲功能内置的平衡阀加工简单、且能很好控制冲击压力。

Description

一种缓冲功能内置的平衡阀

技术领域

本发明涉及控制阀技术领域，尤其涉及一种能够精确控制负载下放速度、且能很好控制冲击压力的一种内置缓冲阀的平衡阀。

背景技术

现代的工程机械、建筑机械等机械设备中，大量应用了起升液压回路，其中平衡阀是控制起升回路中油液缸工作的关键液压元件，平衡阀性能的优劣直接影响着主机的性能。现有的液压平衡阀普遍存在这样一个缺点：当负载下放时，由于液压平衡阀阀口过流面积会产生突变的特点，会使负载产生低频抖动与冲击的现象，造成系统不稳定，影响整机的安全可靠性；并且油缸工作过程中，由于平衡阀不能及时的缓冲负载冲击产生的压力峰值，也对液压装置造成极大的危害。

专利公开号为CN103470815B、名称为“平衡阀”的发明专利提供了一种过流面积渐变的平衡阀，其通过在锥阀芯上铣出多个宽度不一的凹槽、小孔及斜孔组合，达到流量渐变的目的。但这种设计也存在以下缺点：

(1)负载下放和负载上升时通过的是同一阀口，都会产生节流效果，而实际中负载上升时是不需要节流作用的，严重影响作业的效率；为了解决此问题还需并联一单向阀，无形中增加了费用。

(2)负载压力作用在面积差S上，推动阀芯整体移动克服弹簧力，将阀口打开起到安全阀作用。实际应用中由于阀芯配合组件多，且尾部装有密封圈，整体摩擦力大，阀芯的开启有一定的延迟，这样就造成了系统中实际的压力峰值是大于弹簧的设定压力的。比如，弹簧设定的最大压力是20MPa，实际应用中因为阀芯开启延迟，峰值压力可以达到35-40MPa，这样对液压装置的安全性产生了一定的危害。

(3)负载上升、下降、安全溢流时通过的都是同一阀口，也就是形成此阀口的阀芯和阀座在每一次上升、下降、安全溢流时都要打开关闭一次，这样会造成阀芯或者阀座使用频率过高，从而减短了使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种缓冲功能内置的平衡阀，该平衡阀加工简单、过流面积无突变、精确控制负载下放速度、且能很好控制冲击压力。

针对以上技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种一种内置缓冲阀的平衡阀，包括主阀体、主阀芯、第一阀座、第二阀座、第一弹性件、第二弹性件和插装阀体，所述第一阀座固定设在所述主阀体内，所述主阀芯的一端活动套接在所述第一阀座内，所述主阀芯的另一端与所述主阀体的内腔滑动配合，所述主阀芯、第一阀座将主阀体的内腔分为与V油口连通的第一腔室、与C油口连通的第二腔室和与X油口连通的控制腔；所述第二阀座与第二弹性件均设在所述第二腔室内，且第二弹性件将第二阀座压靠到第一阀座上封堵轴向设在第一阀座上的第一通孔，V油口进油时油液推开所述第二阀座，经所述第一通孔流向C油口；所述第一弹性件安装在所述插装阀体内，所述插装阀体与所述主阀体的第二腔室所在端固定连接，所述主阀芯一端设有与第一腔室相通的第一流道孔，所述主阀芯中部设有连通第二腔室和所述第一流道孔的第二流道孔，所述第一弹性件通过弹簧座将钢球压接到所述主阀芯内的第一流道孔的流道口，隔断第一腔室和第一流道孔，当钢球向压缩第一弹性件方向移动时，第二腔室的油液可以经所述第一流道孔、第二流道孔流入第一腔室；所述主阀芯圆周面上沿轴向还设有多个凹槽，多个凹槽设置成：当X油口进油推动主阀芯向压缩第一弹性件的方向移动时，C油口的油液可通过所述多个凹槽流向V油口。

进一步地，所述多个凹槽为U型，包括第一凹槽与第二凹槽，且第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度。

优选地，所述第一凹槽与所述钢球之间的距离比第二凹槽与所述钢球之间的距离大，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度。

优选地，所述第一凹槽与所述第二凹槽均包括多个，且多个第一凹槽和/或第二凹槽均环绕主阀芯周面、沿所述主阀芯的轴线依序设置。

进一步地，所述第二腔室靠近所述控制腔的一侧设有弹簧用凹槽，所述第二弹性件的一端抵接在所述弹簧用凹槽内，所述第二弹性件活动套接在所述主阀芯上且另一端抵接在所述第二阀座上。

优选地，所述第二弹性件的内径大于所述主阀芯对应部位的直径，所述第二阀座活动套接在所述主阀芯上且所述第二阀座的直径小于所述第二腔室的直径。

进一步地，所述主阀芯靠近钢球的一端设有凸肩，在V油口进油时，所述第一弹性件将所述主阀芯的凸肩压接在所述第一阀座上，所述第一腔室与所述主阀芯的第一流道孔之间被所述钢球隔断。

本发明的有益效果如下：

本发明通过在一个阀体内设置一个第二阀座完成单向功能和一个用于节流的主阀芯，并通过在主阀芯上开设多个凹槽的方式，控制主阀芯的移动就能比较精确地控制过流面积，使得在液压缸上升时不受节流限制，在液压缸下降时受到比较平缓的节流控制。此外，通过钢球也可以快速缓冲掉冲击压力，能很好控制冲击。通过不同工况时，实现第二阀座、主阀芯和钢球的不同步开启，减少了零部件的损坏，可延长本发明的整体的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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。

图1所示是本发明一种缓冲功能内置的平衡阀的一种实施例的结构示意图；

图2所示是图1中的主阀芯的一种结构示意图；

图3所示是本发明一种缓冲功能内置的平衡阀的原理示意图；

图4所示是采用本发明的一种缓冲功能内置的平衡阀的液压回路的原理示意图。

图中：1、第一弹性件，2、插装阀体，3、弹簧座，4、第一阀座，5、第二阀座，6、主阀芯，61、第二凹槽，62、第一凹槽，63、第一流道孔，64、第二流道孔，7、第二弹性件，8、主阀体，9、钢球，10、第二腔室，11、第一腔室，12、第一通孔，13、控制腔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将结合附图对本发明的示例性实施例作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都将落入本发明保护的范围内。

如图1所示，给出了本发明的一种缓冲功能内置的平衡阀的一种具体实施例。在该实施例中，本发明的一种内置缓冲阀的平衡阀主要包括主阀体8、主阀芯6、第一阀座4、第二阀座5、第一弹性件1、第二弹性件7和插装阀体2。第一阀座4固定设在主阀体8内，主阀芯6的一端活动套接在第一阀座4内，主阀芯6的另一端(即图1中的下侧小端)与主阀体8的内腔滑动配合。主阀芯6与第一阀座4共同将主阀体8的内腔分为三部分：第一腔室11、第二腔室10控制腔13。其中，第一腔室11与V油口连通，第二腔室10与C油口连通，控制腔13与X油口连通。

另外，第二阀座5与第二弹性件7均设在第二腔室10内。第一阀座4上设有轴向的第一通孔12，在V油口进油时，进入第一通孔12的油液压力可推开第二阀座5，从而使得V油口的油液经第一通孔12进入C油口。在V油口不进油时，在第二弹性件7的作用下，第二阀座5压靠到第一阀座4上，封堵第一通孔12，隔断第一腔室11和第二腔室10。

此外，第一弹性件1安装在插装阀体2内。插装阀体2与主阀体8的第二腔室所在端固定连接。主阀芯6一端设有与第一腔室11相通的第一流道孔63，主阀芯6中部设有连通第二腔室10和第一流道孔63的第二流道孔64，第一弹性件1通过弹簧座3将钢球9压接到主阀芯6内的第一流道孔63的流道口，隔断第一腔室11和第一流道孔63，当钢球9向压缩第一弹性件方向移动时，第二腔室10的油液可以经第一流道孔63、第二流道孔64流入第一腔室11；主阀芯6的圆周面上沿轴向还设有多个凹槽，多个凹槽设置成：当X油口进油推动主阀芯向压缩第一弹性件1的方向移动时，C油口的油液可通过所述多个凹槽流向V油口.

如图2示出了主阀芯6的一种具体结构。在图2中，多个凹槽为U型，包括第一凹槽62与第二凹槽61，且第一凹槽62的深度大于第二凹槽61的深度。设置多个凹槽的益处在于，当X油口的压力增大，主阀芯6向压缩第一弹性件1的方向的距离增大时，越来越多的凹槽露出，通过凹槽流向V油口液流速度平缓增大。

在一个优选的实施例中，第一凹槽62与钢球9之间的距离比第二凹槽61与钢球9之间的距离大。第一凹槽62的宽度大于第二凹槽61的宽度。这种结构的好处在于，当X油口的压力增大的越多，主阀芯6压缩第一弹性件1的位移越长，通过凹槽流向V油口流量越大，从而有利于精确控制流量。

在一个优选的实施例中，第一凹槽62与第二凹槽61均包括多个，且多个第一凹槽62和/或第二凹槽61均环绕主阀芯6周面、沿主阀芯6的轴线依序设置。多个第二凹槽61的靠近第一腔室的起始线，环绕主阀芯6沿主阀芯6的轴线从上向下等距分布。同理，可以理解的是，多个第一凹槽62的起始线也不在主阀芯6的同一个切面上，而且环绕主阀芯6沿主阀芯6的轴线从上向下等距分布。

在一个实施例中，如图1所示，第二腔室10靠近控制腔13的一侧设有弹簧用凹槽，第二弹性件7的一端抵接在弹簧用凹槽内，第二弹性件7活动套接在主阀芯6上且另一端抵接在第二阀座5上。

在一个优选的实施例中，第二弹性件7的内径大于主阀芯6对应部位的直径，即第二弹性件7与主阀芯6之间几乎没有作用力，第二弹性件7仅对第二阀座5有作用力。另外，第二阀座5活动套接在主阀芯6上且第二阀座5的直径小于第二腔室10的直径，即第二阀座5与第二腔室10的内壁之间基本没有作用力，第二阀座5的作用力仅取决于第二弹性件7与第一通孔12内的油液压力。

在一个实施例中，主阀芯6靠近钢球9的一端设有凸肩，在V油口进油时，第一弹性件1将主阀芯6的凸肩压接在第一阀座4上，由于主阀芯6上的多个通孔均被第一阀座4遮挡，因而第一腔室11与主阀芯6的第一流道孔63之间的通道被钢球9隔断。

如图3示出了本发明的缓冲功能内置的平衡阀的原理示意图。根据图3可知，当V油口进油时，可通过打开第二阀座5形成的单向阀结构流向C油口。当X油口进油时，C油口的油液可通过右侧的可调节的节流阀结构平缓地流向V油口卸掉。当外力作用产生负载冲击力时，可通过钢球9的开启，形成如左侧所示的溢流阀快速将压力卸掉。

如图4示出了采用图3所示的本发明的一种内置缓冲阀的平衡阀的液压回路的结构示意图。其中，C油口连接液压缸的无杆腔，V油口连接换向阀。根据图4，该液压回流的工作分为上升、停止、下降这三个过程，具体工作原理如下：

(1)上升过程。换向阀的压力油到达平衡阀的V油口，V油口的压力油推动第二阀座5开启，油液经V油口流入C油口到达液压缸无杆腔，推动液压缸上行。此阶段油液由V油口流入C油口无节流作用。

(2)下降过程。X油口的压力油作用到主阀芯6上，克服第一弹性件1的预紧力，使主阀芯6上移，先打开主阀芯6与第一阀座4之间的锥面密封面。当X油口压力增加，主阀芯6就进一步上移，逐步露出之前由第一阀座4的直径遮盖住的各个凹槽(即图2中的第一凹槽62与第二凹槽61)，这样过流面积缓和增加，负载下放速度可以得到精确控制。而且由于过流面积的渐变是通过钻孔逐步沟通来实现的，加工成本低。

(3)停止过程。X油口压力降低，第一弹性件1推动主阀芯6左移，过流面积逐渐缩小，直至主阀芯6完全贴合在第一阀座4上，将阀口完全关死。

(4)缓冲过程。当油缸静止过程中，由于外力或其它原因造成C口压力急剧上升，C口的液压油通过第二流道孔64流入第一流道孔63，作用到钢球9上，克服第一弹性件1的预紧力，流入V口，将压力峰值缓冲后马上关掉。由于钢球9无其它配合组件，因此开启迅速无延迟，可以很好的起到安全保护作用。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。另外可以理解的是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本发明的范围内。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (7)

1.一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，包括主阀体、主阀芯、第一阀座、第二阀座、第一弹性件、第二弹性件和插装阀体，所述第一阀座固定设在所述主阀体内，所述主阀芯的一端活动套接在所述第一阀座内，所述主阀芯的另一端与所述主阀体的内腔滑动配合，所述主阀芯、第一阀座将主阀体的内腔分为与V油口连通的第一腔室、与C油口连通的第二腔室和与X油口连通的控制腔；所述第二阀座与第二弹性件均设在所述第二腔室内，且第二弹性件将第二阀座压靠到第一阀座上封堵轴向设在第一阀座上的第一通孔，V油口进油时油液推开所述第二阀座，经所述第一通孔流向C油口；所述第一弹性件安装在所述插装阀体内，所述插装阀体与所述主阀体的第二腔室所在端固定连接；所述主阀芯一端设有与第一腔室相通的第一流道孔，所述主阀芯中部设有连通第二腔室和所述第一流道孔的第二流道孔，所述第一弹性件通过弹簧座将钢球压接到所述主阀芯内的第一流道孔的流道口，隔断第一腔室和第一流道孔，当钢球向压缩第一弹性件方向移动时，第二腔室的油液可以经所述第一流道孔、第二流道孔流入第一腔室；所述主阀芯圆周面上沿轴向还设有多个凹槽，多个凹槽设置成：当X油口进油推动主阀芯向压缩第一弹性件的方向移动时，C油口的油液可通过所述多个凹槽流向V油口。

2.如权利要求1所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述多个凹槽为U型，包括第一凹槽与第二凹槽，且第一凹槽的深度大于第二凹槽的深度。

3.如权利要求2所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述第一凹槽与所述钢球之间的距离比第二凹槽与所述钢球之间的距离大，所述第一凹槽的宽度大于所述第二凹槽的宽度。

4.如权利要求3所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述第一凹槽与所述第二凹槽均包括多个，且多个第一凹槽和/或第二凹槽均环绕主阀芯周面、沿所述主阀芯的轴线依序设置。

5.如权利要求1所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述第二腔室靠近所述控制腔的一侧设有弹簧用凹槽，所述第二弹性件的一端抵接在所述弹簧用凹槽内，所述第二弹性件活动套接在所述主阀芯上且另一端抵接在所述第二阀座上。

6.如权利要求5所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述第二弹性件的内径大于所述主阀芯对应部位的直径，所述第二阀座活动套接在所述主阀芯上且所述第二阀座的直径小于所述第二腔室的直径。

7.如权利要求1至6中任一项所述的一种缓冲功能内置的平衡阀，其特征在于，所述主阀芯靠近钢球的一端设有凸肩，在V油口进油时，所述第一弹性件将所述主阀芯的凸肩压接在所述第一阀座上，所述第一腔室与所述主阀芯的第一流道孔之间被所述钢球隔断。