CN102128284A - 一种减压式平衡液压锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减压式平衡液压锁，它包括阀体、第一插芯，所述阀体一端设有一内腔体，内腔体中依次为第一插装孔、第一油腔、控制活塞安装孔、第二油腔构成。第一油口与第一油腔连通，第二油口与第一插装孔连通，第三油口及第四油口分别与第二油腔连通。所述第一插芯安装在第一插装孔中；控制活塞安装在控制活塞安装孔中，在控制活塞后端设第一限位垫；第三弹簧安装在第一限位垫和第一多孔板之间。本发明锁定可靠、静态安全性高并能克服高频或低频抖动现象，通用性强。

Description

一种减压式平衡液压锁

技术领域

本发明涉及液压控制阀门，具体地说是用于工程机械、起重机械液压系统中的一种减压式平衡液压锁。

背景技术

在现代工程机械、建筑机械、船舶、工业机械等机械设备中，大量应用了液压承重系统。为了实现负载锁定，大量采用了平衡阀和液控单向阀，因此平衡阀和液控单向阀性能的优劣直接影响了整机性能。现有液控单向阀和平衡阀优缺点是：液控单向阀的优点是锁定可靠，静态安全性高；其缺点是在负载动态下行过程中极易产生高频抖动现象，造成系统极不稳定；其另一个缺点是移动设备在行驶时造成的颠簸有可能使液控单向阀意外打开。

现在工程实践中大量采用的平衡阀多采用背压式平衡，其优点是很好地克服了高频抖动现象。其缺点是静态锁定是靠弹簧力克服负载压力将主阀芯压在密封刃口上。锁定性能靠弹簧性能决定，一旦弹簧失效就会失去锁定性能，静态安全性不如液控单向阀。在工程实践中只能采用中位时两个工作油口完全封闭的换向阀来提高其安全性，但在负载下降过程中突然出现弹簧失效而造成安全事故的风险仍然存在。其另一个缺点是平衡阀的阀芯开度由负载压力和控制压力共同决定，在负载下行过程中，当负载产生波动时会出现低频抖动现象。这种现象在驱动大惯性负载时尤其明显。

中国专利号01139093.X，名称为“液压平衡阀”，公开了主阀、先导阀和控制阀,其中各阀包含有阀体、阀芯和前后二腔,阀芯均通过弹簧与阀体连接,先导阀位于主阀芯内,控制阀与主阀上下连接,控制阀还包括位于其阀体上的二主油口A、B和控制油口X,位于主阀前腔内有一活塞,其有杆腔与无杆腔分别通过位于阀体上的油道c、d与控制油口X相连通;主阀芯后端外侧面轴向设有多条斜槽连通主阀的油口b和主阀的后腔;主阀芯的后端设有一油孔e连通主阀的后腔与先导阀的后腔。

中国专利申请号200710048200.4，名称为“平衡阀”，公开了一阀体,阀体的端部设有一端盖,阀体的侧面设有第一主油口和第二主油口,端盖的端面设置控制口,阀体沿长度方向制成一主阀孔,平衡阀组件和主阀依次设置在主阀孔中,所述平衡阀组件包含阀套,阀套设有轴向通孔,锥阀、先导阀、弹簧依次设置在阀套中,其特征在于:所述先导阀为先导锥阀,所述弹簧为两根。

中国专利号200920036864.3，名称为“液压平衡阀”，公开了下阀体、上阀体、下阀盖、上阀盖,下阀体、上阀体固接为一体,下阀盖固接于下阀体上,上阀盖固接于上阀体上,沿下阀体、上阀体的轴线依此装有顶杆、单向阀阀芯、单向阀弹簧、下压板、平衡弹簧、上压板、减压阀阀套、复位弹簧、节流阀阀芯和节流阀调节手柄。

上述专利其不足是：结构较为复杂，制造成本较高，其通用性和灵活性较差。

发明内容

所要解决的技术问题：本发明针对现有技术不足，提供了一种锁定可靠、静态安全性高并能克服高频或低频抖动现象、且通用性强的减压式平衡液压锁。

技术方案：一种减压式平衡液压锁，包括阀体、第一插芯，所述阀体一端设有一内腔体，内腔体中依次为第一插装孔、第一油腔、控制活塞安装孔、第二油腔构成。第一油口与第一油腔连通，第二油口与第一插装孔连通，第三油口及第四油口分别与第二油腔连通。所述第一插芯安装在第一插装孔中；第一多孔板被第一插芯压紧在阀体的第一定位端面上。控制活塞安装在控制活塞安装孔中，在控制活塞后端设第一限位垫；第三弹簧安装在第一限位垫和第一多孔板之间。

所述第一插芯包括堵盖、第一密封件、第一弹簧、阻尼活塞、先导阀、先导阀座、第二弹簧、主阀芯、阀套、第二密封件。

其中，第一密封件、第二密封件分别设在第一插芯的两端上，所述阻尼活塞安装在堵盖内，第一弹簧设在阻尼活塞后端，在阻尼活塞前端依次安装有先导阀、先导阀座；所述先导阀座前端安装阀套；第二弹簧、主阀芯安装在阀套的大内孔中。

所述先导阀座径向设有流道，轴向中心设有第一油孔；第一插芯外侧与第一插装孔腔壁之间形成第三油腔；阀套设有阶梯内通孔；主阀芯为锥阀结构，阀套的大内孔径向设第二油孔，第二油孔与第二油口相通，第二油孔的下边缘与主阀芯的棱边有一定的距离，主阀芯的外圆柱面将第二油孔遮盖封闭；阀套大内孔、主阀芯和先导阀座一起形成第四油腔,主阀芯的锥面上设有节流孔，主阀芯外锥面与阀套的大内孔腔壁之间封闭形成第五油腔，节流孔与第四油腔连通，在阀套内设密封刃口。

所述第一插芯还包括有第四弹簧、弹簧导杆、卸压阀、卸压孔，其中，卸压孔设在主阀芯的前端中间，卸压孔后端设有卸压阀、弹簧导杆及第四弹簧；第四弹簧将卸压阀压紧在卸压孔上。

所述第二油腔前端还连接有与第一插装孔结构相同的第二插装孔，与第一插芯结构相同的第二插芯安装在第二插装孔中；第二多孔板被第二插芯压紧在阀体的第二定位端面上；在控制活塞前端设第二限位垫，第五弹簧安装在第二限位垫和第二多孔板之间，第四油口与第二插装孔连通。

本发明的显著效果：本发明由于采用了上述技术方案，当负载发生变化时,可保证工作部件的运动速度不变,且可使工作部件在任意位置上被锁定，位置精度较高、运动灵敏、平稳,能量损耗小,效率高。由于阀本身集成了液压锁功能，因此当油管破损失压的情况下,能防止负载失速下降,本发明锁定可靠、静态安全性高并能克服高频或低频抖动现象、且通用性强，加工及维修容易。

附图说明

图1是本发明实施例1剖视示意图。

图2是本发明实施例1中阀体剖视示意图。

图3是本发明实施例1中第一插芯剖视示意图。

图4是本发明实施例2剖视示意图。

图5是本发明实施例2中第一插芯剖视示意图。

图6是本发明实施例3剖视示意图。

图7是本发明实施例3中阀体剖视示意图。

图8是本发明实施例4剖视示意图。

图中标号代表：阀体1，第一密封件2，堵盖3，第一弹簧4，阻尼活塞5，先导阀6，先导阀座7，第四弹簧8，第二弹簧9，主阀芯10，阀套11，弹簧导杆12，卸压阀13，第二密封件14，第一多孔板15，第三弹簧16，第一限位垫17，控制活塞18，第一插芯19，第二插芯20，第三插芯21、第四插芯22，第二限位垫177，第五弹簧166，第二多孔板155，第一油口A1，第二油口A2，第三油口B1，第四油口B2，第一油腔K、第二油腔m，第三油腔d，第四油腔f，第五油腔h，第一定位端面S1，第二定位端面S2，第一插装孔P1、第二插装孔P2，第一油孔c，第二油孔e，阻尼活塞安装孔a，控制活塞安装孔t，流道b，距离v，节流孔n，密封刃口r，卸压孔j。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

见图1~3，本实施例包括阀体1（图2所示），第一插芯19（图3所示）。

阀体1一端设有一内腔体，内腔体中从左到右依次为第一插装孔P1、第一油腔K、控制活塞安装孔t、第二油腔m构成。

见图1、2，第一油口A1与第一油腔K连通，第二油口A2与第一插装孔P1连通，第三油口B1及第四油口B2分别与第二油腔m连通。

见图1、2，第一插芯19安装在第一插装孔P1中；第一多孔板15被第一插芯19压紧在阀体1的第一定位端面S1上（第一定位端面S1见图2）。

控制活塞18安装在控制活塞安装孔t中，在控制活塞18后端设第一限位垫17；第三弹簧16安装在第一限位垫17和第一多孔板15之间。第一多孔板是固定第三弹簧作用。

第一插芯19结构是：见图1、2，第一插芯19包括堵盖3、第一密封件2、第一弹簧4、阻尼活塞5、先导阀6、先导阀座7、第二弹簧9、主阀芯10、阀套11、第二密封件14。

其中，第一密封件2、第二密封件14分别设在第一插芯19的两端上，阻尼活塞5通过阻尼活塞安装孔a安装在堵盖3内，第一弹簧4设在阻尼活塞5后端，在阻尼活塞5前端依次安装有先导阀6、先导阀座7。先导阀座7前端安装阀套11。第二弹簧9、主阀芯10安装在阀套11的大内孔中。（图中未标出大内孔标号，第二弹簧9与主阀芯10所在位置为阀套的大内孔）。

见图1，先导阀座7径向设有流道b，轴向中心设有第一油孔c。第一插芯19外侧与第一插装孔P1腔壁之间形成第三油腔d；阀套11设有阶梯内通孔。主阀芯10为锥阀结构，阀套11的大内孔径向设第二油孔e，第二油孔e与第二油口A2相通，第二油孔e的下边缘与主阀芯10的棱边（棱边是主阀芯的外圆柱面与外锥面交线处）有一定的距离v见图3，主阀芯10的外圆柱面将第二油孔e遮盖封闭。阀套11大内孔、主阀芯10和先导阀座7一起形成第四油腔f。主阀芯10的锥面上设有节流孔n，主阀芯10外锥面与阀套11的大内孔腔壁之间封闭形成第五油腔h，节流孔n与第四油腔f连通，在阀套内设密封刃口r。

工作原理如下。

第一油口A1、第三油口B1接方向阀，方向阀在中位时第一油口A1、第三油口B1直接通油箱。第二油口A2、第四油口B2接执行元件如油缸。为方便描述现假定第二油口A2接执行元件的负载压力腔，油流方向从第一油口A1到第二油口A2和油流方向从第三油口B1到第四油口B2为正向流动；油流方向从第二油口A2到第一油口A1和油流方向从第四油口B2到第三油口B1为反向流动；与第一油口A1、第二油口A2连接的阀体内腔统称为左腔；与第三油口B1、第四油口B2连接的阀体内腔统称为右腔。

静态锁定：静态锁定时，负载压力经第二油口A2、第三油口B2，通过主阀芯10、阀套11之间的间隙节流作用在主阀芯10上、和第二弹簧9一起将主阀芯10压紧在阀套11的密封刃口r上，实现了无泄漏密封。第三弹簧16将控制活塞18定位在中位，防止控制活塞18在机械振动时产生冲击力将主阀芯10打开。

负载举升：负载举升时，左腔正向流动，右腔反向流动。系统压力油作用在左腔的主阀芯10上，当压力大于负载压力时将左腔的主阀芯10推离密封刃口r，此时系统压力油经过节流孔n流入第四油腔f，推开先导阀6经第一油孔c和流道b进入第二油口A2。此时在第一油腔k和第四油腔f之间存在压力差继续将主阀芯10向左推，打开阀套上的第二油孔e，压力油经第二油孔e进入第二油口A2。 直到第一油腔k和第四油腔f之间压力差与第二弹簧9的合力平衡。

当压力低于负载压力时（如油管破裂），由于阻尼活塞5的作用，先导阀6不会立即关闭，负载压力油通过第一油孔c流入第四油腔f，与第二弹簧9一起将将主阀芯10向左推，将主阀芯10快速关闭。

负载下降：负载下降时，左腔反向流动，右腔正向流动。系统压力油作用在第二油腔m，右腔直通执行机构，同时右腔为控制油腔；控制油作用在控制活塞18的右侧，推动控制活塞18向左运动，将主阀芯10推离阀套11的密封刃口r。第四油腔f内压力油经节流孔n、第五油腔h与第一油腔k连通卸压；此时第二油孔e仍处于全遮盖状态，负载腔的压力油经主阀芯10和阀套11的配合间隙节流后流入第五油腔h后再流入第一油腔k。此时为间隙节流状态，用于很小的流量控制。若此时执行元件的速度仍低于右腔供油量，则控制活塞18继续将主阀芯10向左推动。

当主阀芯10的棱边开始将第二油孔e打开后，负载腔的压力油经第二油孔e节流后流入第五油腔h后再流入第一油腔k。随第二油孔e开度增加，第一油腔k压力上升，直到控制活塞18两边的力平衡。此时，主阀芯10处于减压阀工况，第一油腔k内压力由第二油腔m内压力即第三油口B2的压力决定，完全不受负载压力波动的影响，从而平衡了负载压力；从而负载下降速度只受右腔供油速度的控制，即使负载压力剧烈波动也不会对下降速度产生影响。

同时由于第一油腔k的压力很低，能够在很大的程度上降低在负载下降时出现油管爆裂的风险。当右腔停止供油时，第三弹簧16将控制活塞18推回中位，主阀芯10在第二弹簧9的作用下推至阀套11的密封刃口r上关闭。因为节流孔n的作用，主阀芯10不会快速关闭而产生冲击，此时进入静态锁定状态。

实施例2。

见图2、4、5，本实施例中的阀体1与实施例1中的阀体相同，其不同之处是：第一插芯19中还包括有第四弹簧8、弹簧导杆12、卸压阀13、卸压孔j。其中，卸压孔j设在主阀芯10的前端中间，卸压孔j后端设有卸压阀13、弹簧导杆12及第四弹簧8；第四弹簧8将卸压阀13压紧在卸压孔j上。

本实施例是通过先打开卸压阀13将第四油腔f卸压后再打开主阀芯10。而实施例1是先打开主阀芯10通过节流孔n将第四油腔f卸压。因为卸压阀13的受压面积比主阀芯10的受压面积小很多，这样打开主阀芯10所需的力也要小很多。本实施例目的是为了减小打开主阀芯所需的控制压力，本实施例与实施例1中，主阀芯10开启后两者的性能是一样的。

下面将本实施例涉及相关的内容作说明，其它与实施例1相同。

静态锁定时，负载压力经第二油口A2、第三油口B2，通过主阀芯10、阀套11之间的间隙节流作用在主阀芯10的卸压阀13上、和第四弹簧8一起将卸压阀13压紧在主阀芯10的卸压孔j上、和第二弹簧9一起将主阀芯10压紧在阀套11的密封刃口r上，实现了无泄漏密封。

负载下降时，控制油作用在控制活塞18的右侧，推动控制活塞18向左运动，先打开卸压阀13，第四油腔f内压力油经卸压孔j与第一油腔k连通卸压；控制活塞18继续向左运动，将主阀芯10推离阀套11的密封刃口r。

当右腔（第三油口B1、第四油口B2连接的阀体内腔统称为右腔）停止供油时，第三弹簧16将控制活塞18推回中位，第四弹簧8一起将卸压阀13向右推压紧在主阀芯10的卸压孔j上，主阀芯10在第二弹簧9的作用下推至阀套11的密封刃口r上关闭；因为节流孔n的作用，主阀芯10不会快速关闭而产生冲击。此时进入静态锁定状态。

实施例3。

见图6、7，并见图3第一插芯，本实施例中的第一插芯与实施例1中的第一插芯相同。

本实施例与实施例1不同的是：第二油腔m前端还连接有与第一插装孔P1结构相同的第二插装孔P2 ，与第一插芯19结构相同的第二插芯20安装在第二插装孔P2中；第二多孔板155被第二插芯20压紧在阀体1的第二定位端面S2上。在控制活塞18前端设第二限位垫177。第五弹簧166安装在第二限位垫177和第二多孔板155之间，第四油口B2与第二插装孔P2连通。

实施例1只能对油缸的一个腔进行控制，只能对一个方向的运行速度进行控制；本实施例对油缸的两个腔进行控制，对两个方向的运行速度进行控制。其工作原理相同。

实施例4。

见图8，并见图5、7，本实施例中的阀体1与实施例3图7中的阀体相同，本实施例第三插芯21、第四插芯22与实施例2中的所述的第一插芯（图5）相同，即插芯中还包括有第四弹簧8、弹簧导杆12、卸压阀13、卸压孔j。实施例2只能对油缸的一个腔进行控制，只能对一个方向的运行速度进行控制；本实施例对油缸的两个腔进行控制，对两个方向的运行速度进行控制，其工作原理与实施例2相同。

以上所述仅为本发明较佳实施例，非因此局限专利范围，凡运用本说明书及图式内容所为之简易修饰及等效结构变化，均应同理包含本专利范围内。

Claims (4)

1.一种减压式平衡液压锁，包括阀体（1）、第一插芯（19），其特征在于：所述阀体（1）一端设有一内腔体，内腔体中依次为第一插装孔（P1）、第一油腔（K）、控制活塞安装孔（t）、第二油腔（m）构成；第一油口（A1）与第一油腔（K）连通，第二油口（A2）与第一插装孔（P1）连通，第三油口（B1）及第四油口（B2）分别与第二油腔（m）连通；所述第一插芯（19）安装在第一插装孔（P1）中；第一多孔板（15）被第一插芯（19）压紧在阀体（1）的第一定位端面（S1）上；控制活塞（18）安装在控制活塞安装孔（t）中，在控制活塞（18）后端设第一限位垫（17）；第三弹簧（16）安装在第一限位垫（17）和第一多孔板（15）之间；所述第一插芯（19）包括堵盖（3）、第一密封件（2）、第一弹簧（4）、阻尼活塞（5）、先导阀（6）、先导阀座（7）、第二弹簧（9）、主阀芯（10）、阀套（11）、第二密封件（14）；其中，第一密封件（2）、第二密封件（14）分别设在第一插芯（19）的两端上，所述阻尼活塞（5）安装在堵盖（3）内，第一弹簧（4）设在阻尼活塞（5）后端，在阻尼活塞（5）前端依次安装有先导阀（6）、先导阀座（7）；所述先导阀座（7）前端安装阀套（11）；第二弹簧（9）、主阀芯（10）安装在阀套（11）的大内孔中。

2.根据权利要求1所述的一种减压式平衡液压锁，其特征是：所述先导阀座（7）径向设有流道（b），轴向中心设有第一油孔（c）；第一插芯（19）外侧与第一插装孔（P1）腔壁之间形成第三油腔（d）；阀套（11）设有阶梯内通孔；主阀芯（10）为锥阀结构，阀套（11）的大内孔径向设第二油孔（e），第二油孔（e）与第二油口（A2）相通，第二油孔（e）的下边缘与主阀芯（10）的棱边有一定的距离（v），主阀芯（10）的外圆柱面将第二油孔（e）遮盖封闭；阀套（11）大内孔、主阀芯（10）和先导阀座（7）一起形成第四油腔（f）,主阀芯（10）的锥面上设有节流孔（n），主阀芯（10）外锥面与阀套（11）的大内孔腔壁之间封闭形成第五油腔（h），节流孔(n)与第四油腔（f）连通，在阀套内设密封刃口（r）。

3.根据权利要求1或2所述的一种减压式平衡液压锁，其特征是：所述第一插芯（19）还包括有第四弹簧（8）、弹簧导杆（12）、卸压阀（13）、卸压孔（j），其中，卸压孔（j）设在主阀芯（10）的前端中间，卸压孔（j）后端设卸压阀（13）、弹簧导杆（12）及第四弹簧（8）；第四弹簧（8）将卸压阀（13）压紧在卸压孔（j）上。

4.根据权利要求1所述的一种减压式平衡液压锁，其特征是：所述第二油腔（m）前端还连接有与第一插装孔（P1）结构相同的第二插装孔（P2）；与第一插芯（19）结构相同的第二插芯（20）安装在第二插装孔（P2）中；第二多孔板（155）被第二插芯（20）压紧在阀体（1）的第二定位端面（S2）上；在控制活塞（18）前端设第二限位垫（177），第五弹簧（166）安装在第二限位垫（177）和第二多孔板（155）之间，第四油口（B2）与第二插装孔（P2）连通。

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