CN100441885C - 自动适应负载变化的液压平衡阀 - Google Patents

Abstract

一种自动适应负载变化的液压平衡阀，属于液压控制阀类，其目的在于解决平衡阀平衡能力与负载不匹配的问题，其特征在于包括主阀、负载适应阀和控制阀，主阀和控制阀为锥阀结构，负载适应阀为滑阀结构，阀上有外接油口(A、B、K、X)，负载适应阀的阀芯(19)有一系列的圆周向小孔，负载适应阀包含有一个强弹簧(18)和一个弱弹簧(16)，提高了阀的调节性能；本发明的优点在于：可以从根本上解决传统平衡阀存在的低频抖动问题，自动地依据负载变化调节节流口的大小，从而可以节省能量，主阀和控制阀采用锥阀结构，在负重静止时，可以有效地防止泄漏，防止重物在自重作用下下落；本阀全部由常用的锥阀、滑阀组成，所以该阀的加工容易。

Description

自动适应负载变化的液压平衡阀

技术领域

本发明自动适应负载变化的液压平衡阀，属于液压控制阀类，涉及一种用于各种开式液压回路中垂直或倾斜安装的各种液压缸的控制用平衡阀，特别是起重机伸缩缸中使用的液压控制用平衡阀。

背景技术

在现代的工程机械、建筑机械设备中，大量应用液压承重系统，其中平衡阀是这类系统的关键液压组件，其性能的优劣直接影响着整机的性能。传统的液压平衡阀由于其阀口在整机运行过程中是不变的，在液压承重系统在承载下行时，如果负载变化，平衡阀的阀芯开口难以适应负载的变化，使液压系统在下降过程中产生低频抖动，即俗称的“点头”现象，造成系统极不稳定，严重影响整机的安全可靠性。平衡阀工作时，主要依赖在平衡阀上产生一个背压力与负载平衡。传统的平衡阀主要通过一个固定的液阻平衡负载的重量，当该液阻较大，如果负载重量较小时，系统会造成能量的浪费；当该液阻较小，如果负载重量较大时，系统会产生冲击、振动等现象。这种现象一直困扰着使用液压平衡阀的系统的设计人员以及液压组件生产企业。

发明内容

本发明自动适应负载变化的液压平衡阀目的在于，让平衡阀的平衡能力随负载的变化自动变化，从而解决系统在运行过程中的低频抖动、冲击、振动等问题，同时提供一种易加工、灵敏度高、运行平稳、可靠的液压平衡阀。

本发明自动适应负载变化的液压平衡阀其特征在于主要包括主阀、负载适应阀和控制阀，各阀包含有阀体、阀芯和前后二腔，主阀和控制阀为锥阀结构，负载适应阀为滑阀结构，阀体上有主油口一A、主油口二B、控制油口K、泄油口X，主阀内有油腔一a、油腔二b，与主油口A对应的是油腔一a；主阀由主阀芯12、阀体10、弹簧11、螺帽9组成，阀芯通过弹簧紧紧贴在阀体的内锥面上，控制油通过控制油口K进入活塞13的右端，打开主阀；负载适应阀位于主阀左端，由阀套15、阀芯19、弱弹簧16、弹簧座17、强弹簧18以及控制活塞3组成，阀芯19和阀套15之间有间隙配合，在阀芯的圆周向有一系列的小孔e，阀芯19与阀套15通过弱弹簧16、强弹簧18及弹簧座17紧紧贴在一起，负载适应阀包含有一个强弹簧18和一个弱弹簧16，两个弹簧通过弹簧座17连接在一起，低压段弱弹簧16起作用，高压段弹簧座17自动限位，强弹簧18起作用；控制阀与主阀并联，由控制阀芯8、弹簧7、阀块6及螺母5组成，通过螺钉与主阀体连接在一起。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀的阀芯19为一筒型，其一端封闭，靠近封闭端的外部有3～5道环行小槽；另一端敞开，其外部有一系列的圆周向小孔e，与其配套的阀套15，其内径与阀芯19的外径公称尺寸相等，有间隙配合。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的主阀为液控单向阀，采用锥阀结构，主阀芯通过空心螺母9与弹簧11紧紧地贴在阀体10的阀口上。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的控制阀为单向阀，采用锥阀结构。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀有一为方便负载适应阀弹簧16和弹簧18的设计的泄油口X。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀有为根据系统的流量，使节流口e的初始值与系统流量匹配的调节杆1。

所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀的圆周向小孔e，沿轴向的节流面积与油腔四d与油腔三c的压差呈双曲线关系。

本发明自动适应负载变化的液压平衡阀的优点在于：由于采用了负载适应阀，平衡阀可以有效地适应负载的变化，不论是对与负载恒定的系统，还是负载变化的系统，该阀都能很好的适应；由于采用了负载适应阀，可以从根本上解决传统平衡阀存在的低频抖动问题；同样，由于采用了负载适应阀，可以自动地依据负载变化调节节流口的大小，从而可以节省能量，可以完全依靠自重和负载重量自动平稳地下行；主阀和控制阀采用锥阀结构，在负重静止时，可以有效地防止泄漏，防止重物在自重作用下下落，保证安全运行；由于本阀全部由最常用的锥阀、滑阀组成，所以该阀的加工容易；该阀设有调节杆，可以调节初始节流口的面积，使该阀可以适应不同的系统流量范围，因此，该阀具有较广的应用范围；当重物上升时，由于流量只通过控制阀，从主油口一A流向主油口二B，所以整个过程液阻小，能量损耗小，效率高。

附图说明

图1自动适应负载变化的液压平衡阀的结构示意图，图中：1调节杆，2端盖，3控制活塞，4控制阀块，5螺堵，6阀块，7弹簧，8控制阀芯，9螺帽，10阀体，11弹簧，12主阀芯，13活塞，14阀板，15阀套，16弱弹簧，17弹簧座，18强弹簧，19阀芯，A主油口一，B主油口二，X泄油口，K控制油口，a油腔一、b油腔二、c油腔四、d油腔三、f油腔五，e节流小孔，g油孔；

图2负载适应阀的阀芯的结构示意图；

图3负载适应阀的阀芯的展开图；

图4自动适应负载变化的液压平衡阀的原理图；

图5本实施例应用在液压起重机上的原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明自动适应负载变化的液压平衡阀作进一步详细描述。

参见图1，自动适应负载变化的液压平衡阀包括主阀、负载适应阀、控制阀、阀板14和调节杆1。控制阀用螺栓固定在主阀的上方，阀板14用螺栓固定在主阀的右侧，调节杆位于主阀的左侧并与负载适应阀阀芯19正对。其中控制阀包括控制阀阀体6、控制阀阀芯8、弹簧7和螺堵5，其前后二腔与主阀的主油口一A和主油口二B相贯通，其阀芯为锥阀结构。

主阀包括有主阀体10、主阀芯12、弹簧11、螺帽9。主阀芯为锥阀结构。螺帽9为中空结构，沟通腔二b和油腔三c。

负载适应阀由阀套15、阀芯19、弱弹簧16、弹簧座17、强弹簧18以及控制活塞3组成。阀芯19上有一系列的圆周向小孔，参见图2和图3。通过弹簧16、弹簧座17和弹簧18把阀套紧紧压在主阀阀体上，阀套的底部开有通孔，与空心螺母9一起，把油腔三c和油腔一a沟通。负载适应阀的调节弹簧含有一个强的调节弹簧18和一个弱的调节弹簧16，两个弹簧通过弹簧座17连接在一起，低压段弱弹簧起作用，高压段弹簧座自动限位，强弹簧起作用，从而可以有效减小阀的尺寸，提高阀的调节性能。

图4是自动适应负载变化的液压平衡阀的原理图。这里的符号引用了与国标不同的符号，但更能说明原理的可控液阻的符号。

图5是本实施例应用在液压起重机摆幅油缸上的液压原理图。该阀的主油口二B与起重机摆幅缸的无杆腔相连；主油口一A用高压油管与操纵阀的油口B1相连；控制油口K分别与起重机摆幅缸的有杆腔相连、操纵阀的油口A1相连；泄油口X直接接回油箱。起重机操纵阀的另两个油口P、油口T分别接压力油源和回油箱。

该阀的工作过程如下：

1.起重机正常起升时，将三位四通操纵阀换到右端的位置。此时，压力油通过操纵阀的油口B1与主油口一A相通；起重机摆幅缸的有杆腔通过操纵阀的油口A1与油箱相通。压力油从主油口一A进入，作用在主阀和控制阀的下腔，克服弹簧7和弹簧11打开主阀和控制阀，由于主阀上腔有负载适应阀，因此，压力油主要通过打开控制阀，从主油口一A、油腔一a、油腔四d、主油口二B进入摆幅缸的无杆腔，推动油缸活塞杆伸出，摆幅缸的有杠腔的油液经油口A1，经操纵阀回油箱，这是正常的起升工况。

2.让起重机伸缩臂停在半空中时，将三位四通操纵阀换到中间位置，切断压力油进入该阀主油口一A的通道，停止向液压缸供油，在活塞杆自重及负载作用下，力图使活塞杆下行。此时，主阀芯12和控制阀芯8在弹簧11和弹簧7的作用下紧贴在阀体10和阀块6上，截止主油口一A和主油口二B间的通道，切断起重机下行的油流，阻止活塞杆回缩，使起重机伸缩臂停留在半空中。本阀所述的主阀芯12和控制阀芯8采用锥阀结构，可以有效地减少泄漏，防止重物在自重作用下下落，保证安全运行。

3.起重机负重下行时，将三位四通操纵阀换到左端的位置。此时，起重机的摆幅缸的有杆腔与操纵阀的油口A1、本阀的控制油口K相通；压力油通过操纵阀的油口A1与摆幅缸的有杆腔和控制油口K相通。控制油口K的压力油作用到活塞13的右腔，克服弹簧11的预紧力和作用在阀芯12左边的液压力，推动主阀芯12左移；控制阀的阀芯8在弹簧力和液压力的作用下，与阀块6紧紧贴在一起。此时，主油口二B的油一方面经过油孔g进入油腔五f，作用在控制活塞3的左端，在液压力的作用下，克服弹簧18或弹簧11的预紧力，推动负载适应阀的阀芯19向右移动，使油腔四d与油腔三c之间的节流面积(小孔e)减小。此时，摆幅缸无杆腔的油液通过主油口二B、油腔四d、小孔e、油腔三c、空心螺母9、油腔二b、油腔一a到主油口一A，经过操纵阀的油口B1回油箱。随起重机下行，作用在摆幅缸上的负载变化，使摆幅缸无杆腔的压力变化。当摆幅缸无杆腔的压力升高时，作用在控制活塞3左端的压力也升高，就会把阀芯19向右推，使节流口e减小，在保证流量不变的情况下，油腔四d的压力就会升高，与负载匹配。相反，当摆幅缸无杆腔的压力降低时，作用在控制活塞3左端的压力也降低，在弹簧18和弹簧16的作用下，就会把阀芯19向左推，使节流口e增大，在保证流量不变的情况下，油腔四d的压力就会降低，与负载匹配。

Claims (7)

1.一种自动适应负载变化的液压平衡阀其特征在于包括主阀、负载适应阀和控制阀，各阀包含有阀体、阀芯和前后二腔，主阀和控制阀为锥阀结构，负载适应阀为滑阀结构，阀体上有主油口一(A)、主油口二(B)、控制油口(K)、泄油口(X)，主阀内有油腔一(a)、油腔二(b)，与主油口一(A)对应的是油腔一(a)；主阀由主阀芯(12)、阀体(10)、弹簧(11)、螺帽(9)组成，阀芯通过弹簧紧紧贴在阀体的内锥面上，控制油通过控制油口(K)进入活塞(13)的右端，打开主阀；负载适应阀位于主阀左端，由阀套(15)、阀芯(19)、弱弹簧(16)、弹簧座(17)、强弹簧(18)以及控制活塞(3)组成，阀芯(19)和阀套(15)之间有间隙配合，在阀芯的圆周向有一系列的小孔(e)，阀芯(19)与阀套(15)通过弱弹簧(16)、强弹簧(18)及弹簧座(17)紧紧贴在一起，负载适应阀包含有一个强弹簧(18)和一个弱弹簧(16)，两个弹簧通过弹簧座(17)连接在一起，低压段弱弹簧(16)起作用，高压段弹簧座(17)自动限位，强弹簧(18)起作用；控制阀与主阀并联，由控制阀芯(8)、弹簧(7)、阀块(6)及螺母(5)组成，通过螺钉与主阀体连接在一起。

2.根据权利1所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀的阀芯(19)为一筒型，其一端封闭，靠近封闭端的外部有3～5道环行小槽；另一端敞开，其外部有一系列的圆周向小孔(e)，与其配套的阀套(15)，其内径与阀芯(19)的外径公称尺寸相等，有间隙配合。

3.根据权利1所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的主阀为液控单向阀，采用锥阀结构，主阀芯通过空心螺母(9)与弹簧(11)紧紧地贴在阀体(10)的阀口上。

4.根据权利1所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的控制阀为单向阀，采用锥阀结构。

5.根据权利1所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀有一为方便负载适应阀弹簧(16)和(18)的设计的泄油口(X)。

6.根据权利1所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀有为根据系统的流量，使节流口(e)的初始值与系统流量匹配的调节杆(1)。

7.根据权利2所述的自动适应负载变化的液压平衡阀，其特征在于所述的负载适应阀的圆周向小孔(e)，沿轴向的节流面积与油腔四(d)与油腔三(c)的压差呈双曲线关系。

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