CN101634317B - 一种插装式平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种插装式平衡阀，包括有阀体，阀体上开有第一油口、第二油口和第三油口；单向阀芯，设于所述第二油口处并由第一弹簧顶持以保持轴向上移趋势；平衡阀芯，安装于阀体内并能与单向阀芯的阀口配合，在阀体的弹簧腔内设有第二弹簧；平衡阀芯内的上部开有轴向通道和第一阻尼孔；平衡阀芯的中部位置处具有环形凸肩，环形凸肩的下部周面上开有一环形缺口，在阀体内壁具有环形内肩胛，环形缺口与阀体内壁及环形内肩胛之间形成进油腔，第三油口通过阀体侧壁上的第二阻尼孔与该进油腔连通。平衡阀芯、单向阀芯采用一体化结构，结构简单，平衡阀芯和单向阀芯在相对位置关系上比较独立，装配方便，降低平衡阀芯的热处理要求和材质要求。

Description

一种插装式平衡阀

技术领域

本发明属于阀的技术领域，尤其指一种适用于重型起重机械起重臂伸缩油缸回路中的插装式平衡阀。

背景技术

在现代的工程机械、建筑机械等机械设备中，大量应用了起升液压回路，其中平衡阀是这类系统的关键液压元件，平衡阀性能的优劣直接影响着主机的性能。现有的平衡阀按连接方式分为板式平衡阀和插装式平衡阀两种，在起重机伸缩油缸中为了减小安装空间，提高系统可靠性，普遍采用插装式平衡阀。

如一专利号为ZL01139273.8(公告号为CN1133821C)的中国发明专利《一种平衡阀》披露了这样一种平衡阀，包括主阀、先导阀，其中主阀包括阀套、主阀芯，所述阀套的外侧面上设有主油口和主油口，所述的先导阀位于主阀芯内，先导阀芯连接有先导阀弹簧，上述各阀均包含位于阀芯前后的二腔，其特征在于：(1)所述的阀套呈筒体；(2)主阀弹簧分别为左旋和右旋的、相互嵌套且刚度不一的多个弹簧组成，主阀芯通过多个弹簧与阀套相连；(3)所述阀套的一端面内设有控制塞，该控制塞与主阀芯相抵并在阀套内可沿轴向移动，控制塞中部轴向和径向处分别设有相互贯通的阻尼孔和油口连通先导阀的后腔和主阀的前腔，控制塞端部与先导阀弹簧相抵；(4)在所述主阀芯上前部径向、先导阀芯上径向分别设有油口和连通先导阀的后腔和主油口；在主阀芯上、平行于轴向设有阻尼孔连通主阀的后腔和主油口；(6)在所述主阀芯上后部径向设有一油口连通先导阀的前腔和主油口。

但该方案存在以下缺点：

1、结构复杂，零件之间同轴度要求达到六处之多，并且滑动配合处间隙极小，工艺制造难度大，产品实际使用时阀芯容易卡住，给主机可靠性造成严重影响。

2、由于先导阀芯(单向阀芯)设在主阀芯(平衡阀芯)内部，平衡阀芯又与阀套有线密封要求，这对平衡阀芯的热处理及材质提出了很高要求，一方面平衡阀芯锥面处要有很高的硬度，另一方面平衡阀芯与单向阀芯配合处硬度又要低一些，无疑增加了加工成本。

3、因单向阀芯设在平衡阀芯内部，为了减小流阻，势必增加单向阀芯的尺寸，平衡阀芯和阀套的尺寸也会相继变大，使阀的整体尺寸偏大，给插装孔的加工造成了困难。

4、阀套上下直径一致，安装时容易造成密封圈破损，从而产生内泄漏，给主机安全性造成隐患。

5、阀内部阻尼环节少，在外界条件干扰下稳定性差，容易产生抖动。

综上所述，现有的插装式平衡阀结构还可作进一步改进

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单、制造成本低、系统稳定性高的插装式平衡阀。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种插装式平衡阀，其特征在于：该平衡阀包括有阀体，阀体上开有彼此连通的第一油口和第二油口，阀体上还开有第三油口，所述第一油口和第三油口位于阀体侧壁上，所述第二油口则位于阀体下端面上；单向阀芯，设于所述第二油口处并可相对阀体轴向上下滑移，该单向阀芯由第一弹簧顶持以保持轴向上移趋势；平衡阀芯，安装于阀体内的中部位置并可相对阀体轴向上下滑移，平衡阀芯的下部能与所述单向阀芯的阀口配合以阻断第一油口和第二油口的连通，平衡阀芯的上端面与阀体的上部空间形成弹簧腔，该弹簧腔内设有一使平衡阀芯保持轴向下移并封堵单向阀芯阀口的趋势的第二弹簧，第二弹簧对平衡阀芯的弹力大于第一弹簧对单向阀芯的弹力；平衡阀芯内的上部开有与所述弹簧腔连通的轴向通道，平衡阀芯内的下部开有连通轴向通道和单向阀芯的阀口的第一阻尼孔；平衡阀芯的中部位置处具有环形凸肩，该环形凸肩与阀体内壁之间通过密封圈密封，环形凸肩的下部周面上开有一环形缺口，在阀体内壁具有环形内肩胛，平衡阀芯和该环形内肩胛之间通过密封圈密封，所述的环形缺口与阀体内壁及环形内肩胛之间形成进油腔，所述的第三油口通过阀体侧壁上的第二阻尼孔与该进油腔连通。

为使该平衡阀具有更好的安全性，上述的位于环形凸肩上部的平衡阀芯外周面与阀体的内周面之间设有一阀套，阀套与平衡阀芯之间设有密封圈密封，阀套和阀体内壁之间设有密封圈密封，所述的弹簧腔位于阀套上部，阀套下端面与所述环形凸肩及阀体内壁之间构成腔室，阀体侧壁上开有与该腔室连通的孔道，平衡阀芯的上端面具有直径内缩且向上凸起的受力部，该受力部位于所述的弹簧腔内，且受力部上端面的面积小于平衡阀芯的下端面的面积。

这样当因为外界原因造成负载增大，超过系统设定的安全压力时，由于受力部上端面的面积小于平衡阀芯的下端面的面积，故作用在平衡阀芯上下端面的液压力差便会克服第二弹簧的作用，将平衡阀芯向上顶离单向阀芯的阀口，将第二油口过载的压力释放掉，直至安全压力，然后重新锁住。

上述的阀体上端开口，该开口内螺纹连接有一调节套，调节套的空腔与平衡阀芯的上端面形成所述的弹簧腔，该弹簧腔内还设有一弹簧座，调节套的上端面固定有一调节螺母，一调节螺钉螺纹连接在该调节螺母内并穿过调节套，该调节螺钉进入弹簧腔后与弹簧座上端面抵触，所述的第二弹簧的上端与弹簧座抵触，第二弹簧的下端与平衡阀芯上端面抵触。

该结构通过转动调节螺钉，而带动弹簧座上下移动，进而调节第二弹簧的预紧压力，以达到设定系统的安全压力最大值的作用

上述阀体的外形呈阶梯轴状。这样使该平衡阀装入阀孔时可有效的保护好密封圈。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、平衡阀芯、单向阀芯采用一体化结构，结构简单，降低成本，平衡阀芯和单向阀芯在相对位置关系上比较独立，装配方便，同时降低平衡阀芯的热处理要求和对平衡阀芯的材质要求。

2、平衡阀芯和单向阀芯互为阀芯阀座，减小了阀的流阻和整体外形尺寸。

3、平衡阀芯与阀体和阀套之间为间隙比较大的配合，采用密封圈密封，大大减小了加工难度与产品的故障率，并且保证了密封的可靠性。

4、该平衡阀内设有二处阻尼环节，即有两个阻尼孔，提高了平衡阀的稳定性能，减小了抖动。

5、工作过程中液压油在该平衡阀内整个流通路径简单。

附图说明

图1为本发明实施例的结构剖视图；

图2为本发明实施例中平衡阀芯的结构剖视图；

图3为本发明实施例的液压原理图；

图4为实施例在起升液压回路中应用的液压原理图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～3所示，为本发明的一个优选实施例。

一种插装式平衡阀，其特征在于：该平衡阀包括有

阀体1，阀体1的外形呈阶梯轴状，阀体1上开有彼此连通的第一油口11和第二油口12，阀体1上还开有第三油口13，第一油口11和第三油口13位于阀体1的侧壁上，第二油口12则位于阀体1的下端面上。

单向阀芯2，设于第二油口12内并可相对阀体1轴向上下滑移，该单向阀芯2由第一弹簧3顶持以保持轴向上移趋势，在第二油口12的下端通过钢丝卡扣21限位有一弹簧座22，单向阀芯2的下端穿过弹簧座22，而第一弹簧3的上端与单向阀芯2的上部抵触，第一弹簧3的下端与弹簧座22的下内端面抵触，且单向阀芯2与第二油口12之间设有密封圈17密封。

平衡阀芯4，安装于阀体1内的中部位置并可相对阀体1轴向上下滑移，平衡阀芯4的下部能与所述单向阀芯2的阀口配合以阻断第一油口11和第二油口12的连通，平衡阀芯4的上端面与阀体1的上部空间形成弹簧腔A，该弹簧腔A内设有一使平衡阀芯4保持轴向下移并封堵单向阀芯2阀口的趋势的第二弹簧5，第二弹簧5对平衡阀芯4的弹力大于第一弹簧3对单向阀芯2的弹力。

平衡阀芯4内的上部开有与弹簧腔A连通的轴向通道41，平衡阀芯4内的下部开有连通轴向通道41和单向阀芯2的阀口的第一阻尼孔42。

平衡阀芯4的中部位置处具有环形凸肩43，该环形凸肩43与阀体1内壁之间通过密封圈17密封，环形凸肩43的下部周面上开有一环形缺口431，在阀体1内壁具有环形内肩胛14，平衡阀芯4和该环形内肩胛14之间通过密封圈17密封，环形缺口431与阀体1内壁及环形内肩胛14之间形成进油腔B，第三油口13通过阀体1侧壁上的第二阻尼孔15与该进油腔B连通。

位于环形凸肩43上部的平衡阀芯4外周面与阀体1的内周面之间设有一阀套6，阀套6与平衡阀芯4之间设有密封圈17密封，阀套6和阀体1内壁之间设有密封圈17密封，弹簧腔A位于阀套6上部，阀套6下端面与环形凸肩43及阀体1内壁之间构成腔室C，阀体1侧壁上开有与该腔室C连通的孔道16，平衡阀芯4的上端面具有直径内缩且向上凸起的受力部44，该受力部44位于弹簧腔A内，且受力部44上端面的面积小于平衡阀芯4的下端面的面积。

为使该平衡阀的压力可以调节，结构上作以下改进，阀体1上端开口，该开口内螺纹连接有一调节套7，调节套7的空腔与平衡阀芯4的上端面形成所述的弹簧腔A，该弹簧腔A内还设有一弹簧座8，调节套7的上端面固定有一调节螺母9，一调节螺钉10螺纹连接在该调节螺母9内并穿过调节套7，该调节螺钉10进入弹簧腔A后与弹簧座8上端面抵触，第二弹簧5的上端与弹簧座8抵触，第二弹簧5的下端与平衡阀芯4上端面抵触。

本实施例提及的各密封圈17采用格来圈，或者斯特圈。

如图4所示，是本实施例中的平衡阀在起升液压回路中应用的液压原理图，将阀体上的第一油口11与油路中的三位四通换向阀H的油口H1连通，第二油口12与液压缸G的无杆腔G1连通，三位四通换向阀的油口H2分别与液压缸的有杆腔G2、阀体上的第三油口13连通，三位四通换向阀的另外两个油口H3、H4分别接压力油源和回油箱。

本平衡阀的工作过程及原理如下：

1、负载提升过程，即液压缸G的活塞杆向外伸时：将三位四通换向阀H打到左位，高压油经由三位四通换向阀的油口H3和油口H1流入阀体的第一油口11，高压油克服第二弹簧5向上的顶持力，向下顶开单向阀芯2，液压油进入通过阀体的第二油口12后进入液压缸的无杆腔G1，进而推动活塞杆向上伸出液压缸G，推动负载升起，液压缸上有杆腔G2的回油经管路和三位四通换向阀的油口H2和油口H4回到回油箱。

2、负载停止，即液压缸G锁住时：将三位四通换向阀H打到中位，第二油口12的液压油的压力一方面作用在平衡阀芯4的下端面，另一方面第二油口12的液压油经过平衡阀芯4的第一阻尼孔42和轴向通道41流入弹簧腔A，平衡阀芯4上下端面的受到压力油的压力处于平衡状态，同时由于第二弹簧5对平衡阀芯4的弹力大于第一弹簧3对单向阀芯2的弹力，这就使平衡阀芯4的下端面和单向阀芯2的阀口紧贴在一起，平衡阀芯4将单向阀芯2的阀口始终封堵住，以阻断第一油口11和第二油口12的连通，将第二油口12的液压油锁住，液压缸G的活塞杆不能缩回。

3、当因为外界原因造成负载增大，超过系统设定的安全压力时，由于平衡阀芯上受力部44上端面的面积小于平衡阀芯4的下端面的面积，故作用在平衡阀芯4上下端面的液压力差便会克服第二弹簧5的作用，将平衡阀芯4向上顶离单向阀芯2的阀口，将第二油口12过载的压力释放掉，直至安全压力，然后重新锁住。

4、负载缓慢下降，即当液压缸G的活塞杆缓慢内缩时，三位四通换向阀H打到右位，高压油由三位四通换向阀H的油口H3和油口H2进入阀体的第三油口，然后经由第二阻尼孔15与进油腔B，液压油作用在平衡阀芯4的环形凸肩43的下端环形面积上，当进油腔B的压力上升到一定值时，平衡阀芯4便会克服第二弹簧6的作用力推动平衡阀芯4向上运动，位于腔室C内的液压油经孔道16和第一油口11后，再经三位四通换向阀的油口H1和油口H4后回到回油箱，同时，弹簧腔A的液压油经过平衡阀芯的轴向通道41和第一阻尼孔42缓慢流道第二油口12内，此时，平衡阀芯4的下端面脱离单向阀芯2的阀口，第二油口12和第一油口11连通，第二油口12的液压油经第一油口11和三位四通换向阀的油口H1和油口H4后回到回油箱，液压缸G的活塞杆缓慢内缩。

由于第一阻尼孔42和第二阻尼孔15同时起阻尼作用，大大增强了该平衡阀在负载缓慢下降工作过程中的稳定性，减小了液压缸G的抖动。

Claims (4)

1.一种插装式平衡阀，其特征在于：该平衡阀包括有

阀体(1)，阀体(1)上开有彼此连通的第一油口(11)和第二油口(12)，阀体(1)上还开有第三油口(13)，所述第一油口(11)和第三油口(13)位于阀体侧壁上，所述第二油口(12)则位于阀体(1)下端面上；

单向阀芯(2)，设于所述第二油口(12)处并可相对阀体(1)轴向上下滑移，该单向阀芯(2)由第一弹簧(3)顶持以保持轴向上移趋势；

平衡阀芯(4)，安装于阀体(1)内的中部位置并可相对阀体(1)轴向上下滑移，平衡阀芯(4)的下部能与所述单向阀芯(2)的阀口配合以阻断第一油口(11)和第二油口(12)的连通，平衡阀芯(4)的上端面与阀体(1)的上部空间形成弹簧腔(A)，该弹簧腔(A)内设有一使平衡阀芯(4)保持轴向下移并封堵单向阀芯(2)阀口的趋势的第二弹簧(5)，第二弹簧(5)对平衡阀芯(4)的弹力大于第一弹簧(3)对单向阀芯(2)的弹力；

平衡阀芯(4)内的上部开有与所述弹簧腔(A)连通的轴向通道(41)，平衡阀芯(4)内的下部开有连通轴向通道(41)和单向阀芯(2)的阀口的第一阻尼孔(42)；

平衡阀芯(4)的中部位置处具有环形凸肩(43)，该环形凸肩(43)与阀体(1)内壁之间通过密封圈(17)密封，环形凸肩(43)的下部周面上开有一环形缺口(431)，在阀体(1)内壁具有环形内肩胛(14)，平衡阀芯(4)和该环形内肩胛(14)之间通过密封圈(17)密封，所述的环形缺口(431)与阀体(1)内壁及环形内肩胛(14)之间形成进油腔(B)，所述的第三油口(13)通过阀体(1)侧壁上的第二阻尼孔(15)与该进油腔(B)连通。

2.根据权利要求1所述的插装式平衡阀，其特征在于：所述的位于环形凸肩(43)上部的平衡阀芯(4)外周面与阀体(1)的内周面之间设有一阀套(6)，阀套(6)与平衡阀芯(4)之间设有密封圈(17)密封，阀套(6)和阀体(1)内壁之间设有密封圈(17)密封，所述的弹簧腔(A)位于阀套(6)上部，阀套(6)下端面与所述环形凸肩(43)及阀体(1)内壁之间构成腔室(C)，阀体(1)侧壁上开有与该腔室(C)连通的孔道(16)，平衡阀芯(4)的上端面具有直径内缩且向上凸起的受力部(44)，该受力部(44)位于所述的弹簧腔(A)内，且受力部(44)上端面的面积小于平衡阀芯(4)的下端面的面积。

3.根据权利要求1或2所述的插装式平衡阀，其特征在于：所述的阀体(1)上端开口，该开口内螺纹连接有一调节套(7)，调节套(7)的空腔与平衡阀芯(4)的上端面形成所述的弹簧腔(A)，该弹簧腔(A)内还设有一弹簧座(8)，调节套(7)的上端面固定有一调节螺母(9)，一调节螺钉(10)螺纹连接在该调节螺母(9)内并穿过调节套(7)，该调节螺钉(10)进入弹簧腔(A)后与弹簧座(8)上端面抵触，所述的第二弹簧(5)的上端与弹簧座(8)抵触，第二弹簧(5)的下端与平衡阀芯(4)上端面抵触。

4.根据权利要求3所述的插装式平衡阀，其特征在于：所述阀体(1)的外形呈阶梯轴状。

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