CN103343829B - 一种平衡阀及其试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平衡阀，包括先导阀、主控阀以及单向阀三个部分；先导阀位于主控阀左侧，单向阀位于主控阀下侧；所述先导阀包括第一阀体、导控活塞以及第二阀体；其中，第一阀体套接在第二阀体外侧，且第一阀体和第二阀体的端面密封配合，导控活塞位于第二阀体内，在第一阀体和第二阀体形成的密闭空间内移动；所述第一阀体上设有导控口、导控活塞上设有与所述导控口连通的导控活塞孔，且导控活塞的轴向方向设置有第一阻尼孔、导控活塞的径向方向设置第二阻尼孔，第一阻尼孔和第二阻尼孔构成导控活塞孔的旁路通路。本发明有利于减小先导控制活塞运动过程中产生的振动，使阀芯工作状态平稳。

Description

一种平衡阀及其试验系统

技术领域

本发明涉及一种平衡阀以及针对该平衡阀所设计的试验系统，尤其涉及平衡阀系统动态性能的检测。

背景技术

在农业机械、水力机械、工程机械等领域中，有许多机构存在负重下降工况，在下降过程中为避免因自重等造成的超速下降现象，大量使用平衡阀。平衡阀是控制下降回路中液压马达工作的关键液压元件，平衡阀性能的好坏直接影响了主机的性能。目前在许多农业机械中广泛使用顺序阀作为平衡阀来减小负载输送过程中所产生的速度波动，但其外形设计尺寸相对较大，启闭行程和时间均较长。

由于传统顺序阀主阀芯采用圆柱面密封的形式较多，其密封效果不佳，不可避免的会产生密封面油液泄漏，且不能保证液压系统的长时间保压；平衡阀控制主阀芯节流面面积梯度较大，弹簧刚度较小，容易使主阀芯产生较大振动，导致系统运行不稳定。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种平衡阀及其试验系统。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种平衡阀，包括先导阀、主控阀以及单向阀三个部分；先导阀位于主控阀左侧，单向阀位于主控阀下侧；

所述先导阀包括第一阀体、导控活塞以及第二阀体；其中，第一阀体套接在第二阀体外侧，且第一阀体和第二阀体的端面密封配合，导控活塞位于第二阀体内，在第一阀体和第二阀体形成的密闭空间内移动；所述第一阀体上设有导控口、导控活塞上设有与所述导控口连通的导控活塞孔，且导控活塞的轴向方向设置有第一阻尼孔、导控活塞的径向方向设置第二阻尼孔，第一阻尼孔和第二阻尼孔构成导控活塞孔的旁路通路；

所述主控阀包括阀套、第三阀体、主阀芯、弹簧座、旋钮以及阀块；所述第三阀体位于阀套内，且第三阀体的一端与所述第二阀体密封配合，第三阀体上设有第一孔，主阀芯位于第三阀体和阀套内，主阀芯尾端设有主阀芯弹簧，主阀芯弹簧尾端设置弹簧座，弹簧座与所述阀块抵接，阀块与所述阀套的尾端螺纹密封连接，所述旋钮设置在阀块上用于控制阀块的螺旋运动；所述第三阀体与所述主阀芯的芯杆形成的区域为第一腔室，第三阀体和阀套位于第一腔室内的部分设有第一通孔；阀套与主阀芯的尾端形成的区域为第二腔室，所述第二腔室的阀套上设有第二通孔；

所述单向阀包括单向阀壳体，单向阀壳体上设有第二孔，单向阀壳体的一端设置单向阀活塞，另一端设有与所述第二油口旁路连通的第二通孔；单向阀活塞上设有第三孔，单向阀活塞外侧设置螺母，内侧连接单向阀弹簧，单向阀弹簧的另一端连接单向阀活塞杆，单向阀活塞杆上设有活塞杆通孔，单向阀壳体上设有可与所述活塞杆通孔连通的第一油口；第三阀体上的第一孔、单向阀壳体上的第二孔以及单向阀活塞上的第三孔连通组成第一通孔；所述第一油口与第一通孔连通；所述单向阀活塞与单向阀弹簧之间设有单向阀弹簧座，所述单向阀弹簧座连接所述螺母且通过螺母调节弹簧。

本发明中所述主阀芯设有轴向通孔，将主阀芯的两端区域连通。

本发明中包括油箱、滤波装置、过滤网、流量传感器、光学测速仪、数据采集卡、PC机、背压阀；所述油箱依次连通压力源、滤波装置、过滤网、流量传感器以及试验透明液压缸的有杆腔，试验透明液压缸的无杆腔分别连接所述平衡阀的导控口和第一通孔，以及过滤网和流量传感器之间的管道，所述油箱通过背压阀连接所述平衡阀的第二油口；

所述光学测速仪用于检测试验透明液压缸的速度；

所述流量传感器和光学测速仪与所述数据采集卡连接，数据采集卡连接PC机。

本发明中所述压力源和滤波装置之间的管道包含一段高压软管。

本发明中所述流量传感器通过一稳压阀旁路连通所述油箱。

本发明中所述油箱内设有油温计，所述油温计连接所述数据采集卡。

有益效果：与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在传统的顺序阀基础上，优化并改进了其内部几何结构，并在此基础上提出了一种新型的平衡阀结构，其主阀芯的锥形密封面具有可靠的密封性，且其通流截面面积随阀口开度的变化梯度较小，水力半径较大，故不易堵塞且容易获得较小的稳定流量。先导控制活塞上设置了第一阻尼孔和第二阻尼孔，这有利于减小先导控制活塞运动过程中产生的振动，使阀芯工作状态平稳。在主阀腔设置一个单向阀可有效防止因阀出口背压过大，当出口压力变大时单向阀打开，使液压油通过入口直接回油箱，防止了可能出现的油液倒流现象。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1是本发明的新型组合式平衡阀结构示意图。

图2是本发明的主阀芯工作状态简图。

图3是本发明的平衡阀负载动态特性试验系统示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明公开了一种平衡阀，包括设有导控口1的第一阀体2，设有第一阻尼孔3、第二阻尼孔4和导控活塞孔5的导控活塞6与第二阀体7密封配合安装，第一阀体2装于第二阀体7左侧，设有主阀芯通孔8的主阀芯9通过第一密封圈10装于第三阀体11内，第三阀体11装于第二阀体7的右侧，第一阀体2、第二阀体7和第三阀体11组合安装构成平衡阀的主要阀体结构，第三阀体11内设置第一腔室12，所述第三阀体11上设有第一孔11a，阀体外侧装有一阀套14，所述主阀芯弹簧15装于弹簧座16上，左侧与主阀芯9相连，弹簧座16通过第二密封圈17装在阀套14的内侧，所述旋钮18与一阀块19连至弹簧座16并装于阀套14右端，平衡阀下部设有一单向阀，单向阀包括单向阀壳体22，单向阀壳体上设有第二孔22a，所述单向阀壳体22的左侧设有螺母20连接单向阀活塞21，单向阀活塞21通过第三密封圈23装于阀座31内部，单向阀活塞上设有第三孔21a，所述单向阀弹簧24置于单向阀活塞杆26内部，单向阀活塞杆26上开有一活塞杆通孔27。第三阀体上的第一孔、单向阀壳体上的第二孔以及单向阀活塞上的第三孔连通组成第一通孔；所述第一油口25设于单向阀壳体22下端并与单向阀活塞杆26上的通孔27联通，单向阀壳体上的第二通孔28连至第二油口29，第二油口29又与阀体的第二腔室30相连。

所述导控口1起到先导控制的作用。第一阀体和导控活塞之间形成连通导控口的区域1a，导控活塞与第二阀体之间的区域1b通过第一阻尼孔连通区域1a，且区域1b同时通过第二阻尼连通导控活塞孔，导控活塞孔通过区域1a与导控口连通。当压力油进入导控口1后，通过导控活塞孔5推动导控活塞6向右运动，主阀芯9也随之向右运动，根据先导压力大小可以调节主阀芯9阀口开度，改变通流面积，有效地控制流速，获得稳定的流量。

所述第一阻尼孔3和第二阻尼孔4的设置是用来在导控活塞6上产生一个与控制压力相反的压力，使导控活塞6运动时的振动变小，9工作状态平稳。

所述主阀芯通孔8使阀出口处的低压液压油通到主阀芯9两侧端面，即将主阀芯与导控活塞形成的封闭区域9a连通第二腔室30，由此产生的压差阻尼减缓了因负载速度迅速变化而引起的主阀芯9移动过程中产生的振动，增加了平衡阀工作时的稳定性，并有利于阀工作噪声的减小。

所述旋钮18和阀块19的配合相当于一个阻尼器，当旋钮18向左旋进时，主阀芯弹簧15伸缩量变大，压力变大，旋钮18向右旋出时，主阀芯弹簧15伸缩量变小，压力变小，通过旋钮18的左右运动来控制主阀芯9的不同先导控制压力。

所述单向阀螺母20用于控制单向阀活塞21的左右运动，通过调节单向阀弹簧24伸缩量来控制单向阀的反向导通压力，当第二油口29压力过大时，压力油抵开单向阀活塞杆26，第一油口25直接连通第二通孔28进入第二油口29，使液压油直接回油箱，防止了可能出现的油液倒流现象。

所述第一油口25通过单向阀活塞杆通孔27与第一通孔13相连，液压油进入第一腔室12，腔内压力变大，将主阀芯9向右抵开，液压油进入第二腔室30后通过第二油口29回油箱。

图2为平衡阀工作状态简图。图中的平衡阀省去了单向阀。

如图2所示压力油经压力源31进入先导控制活塞5左端面和液压缸32有杆腔，并通过第一阻尼孔3和第二阻尼孔4在导控活塞5上产生一个与控制压力相反的压力，使先导控制活塞5运动时的振动变小。平衡阀的第一通孔13与负载液压缸32的无杆腔相连，通过调节主阀阀口开度来实现对负载速度的控制。主阀芯通孔8使第二腔室低压液压油通到主阀芯9左侧封闭区域9a，由此产生的压差阻尼减缓了因负载速度迅速变化而引起的主阀芯9移动过程中产生的振动，增加了平衡阀工作时的稳定性，并有利于阀工作噪声的减小。

通过图2可以得出平衡阀负载与控制压力及平衡阀本身结构参数之间的内在联系。

图3为平衡阀负载动态特性试验系统简图。

针对本发明的平衡阀，设计了一种试验系统，该系统能够对平衡阀的动态工作性能进行实时检测，该动态检测系统主要由油液压力稳定回路、数据采集模块和高速影像测速部分组成。

所述油液压力稳定回路主要由稳压阀35来控制，由变量泵31输出的压力油由试验系统最左侧的稳压阀35调定，压力油经过高压软管36、滤波装置37和过滤网38后进入液压缸32的有杆腔和导控口1，用以提高控制油源稳定性。

所述数据采集卡41用于采集流量传感器39、导控口1控制压力、平衡阀第一通孔13压力、平衡阀第二油口29压力，并传输给PC机42；

所述油温计34由于实时监测液压油的温度，油温计34将检测数据通过数据采集卡41输送到PC机42，当超过一定温度时，发出警报，停止测试。

所述高速影像测速部分由光学测速仪40组成，通过光学测试仪40对不同负载下液压缸32的速度进行检测，所述光学测速仪40连接数据采集卡41，数据采集卡41与PC机42相连，记录不同负载下平衡阀的动态特性。

所述平衡阀第二油口29处的背压阀43有利于平衡阀稳定的工作。

本发明公开中，为了对现场的其中类设备，也就是其主要控制液压元件平衡阀的动态性能进行测试，需要优先设定所需要的测试参数。当对起重系统进行作业动态性能测试时，可根据实际设备的负载，反推出所需要的控制压力。该控制压力可由本发明中的平衡阀液压测试系统提供。

本发明提供了一种平衡阀及其试验系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种平衡阀，其特征在于，包括先导阀、主控阀以及单向阀三个部分；先导阀位于主控阀左侧，单向阀位于主控阀下侧；

所述先导阀包括第一阀体、导控活塞以及第二阀体；其中，第一阀体套接在第二阀体外侧，且第一阀体和第二阀体的端面密封配合，导控活塞位于第二阀体内，在第一阀体和第二阀体形成的密闭空间内移动；所述第一阀体上设有导控口、导控活塞上设有与所述导控口连通的导控活塞孔，且导控活塞的轴向方向设置有第一阻尼孔、导控活塞的径向方向设置第二阻尼孔，第一阻尼孔和第二阻尼孔构成导控活塞孔的旁路通路；

所述主控阀包括阀套、第三阀体、主阀芯、弹簧座、旋钮以及阀块；所述第三阀体位于阀套内，且第三阀体的一端与所述第二阀体密封配合，第三阀体上设有第一孔，主阀芯位于第三阀体和阀套内，主阀芯尾端设有主阀芯弹簧，主阀芯弹簧尾端设置弹簧座，弹簧座与所述阀块抵接，阀块与所述阀套的尾端螺纹密封连接，所述旋钮设置在阀块上用于控制阀块的螺旋运动；所述第三阀体与所述主阀芯的芯杆形成的区域为第一腔室，第三阀体和阀套位于第一腔室内的部分设有第一通孔；阀套与主阀芯的尾端形成的区域为第二腔室，所述第二腔室的阀套上设有第二油口；

所述单向阀包括单向阀壳体，单向阀壳体上设有第二孔，单向阀壳体的一端设置单向阀活塞，另一端设有与所述第二油口旁路连通的第二通孔；单向阀活塞上设有第三孔，单向阀活塞外侧设置螺母，内侧连接单向阀弹簧，单向阀弹簧的另一端连接单向阀活塞杆，单向阀活塞杆上设有活塞杆通孔，单向阀壳体上设有与所述活塞杆通孔连通的第一油口；第一通孔由第三阀体上的第一孔、单向阀壳体上的第二孔以及单向阀活塞上的第三孔连通组成；所述第一油口与第一通孔连通；所述单向阀活塞与单向阀弹簧之间设有单向阀弹簧座，所述单向阀弹簧座连接所述螺母且通过螺母调节弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种平衡阀，其特征在于，所述主阀芯设有轴向通孔，将主阀芯的两端区域连通。

3.一种用于试验权利要求1所述平衡阀的试验系统，其特征在于，包括油箱、滤波装置、过滤网、流量传感器、光学测速仪、数据采集卡、PC机、背压阀；所述油箱依次连通压力源、滤波装置、过滤网、流量传感器以及试验透明液压缸的有杆腔，试验透明液压缸的无杆腔分别连接所述平衡阀的导控口和第一通孔，以及过滤网和流量传感器之间的管道，所述油箱通过背压阀连接所述平衡阀的第二油口；

所述光学测速仪用于检测试验透明液压缸的速度；

所述流量传感器和光学测速仪与所述数据采集卡连接，数据采集卡连接PC机。

4.根据权利要求3所述平衡阀的试验系统，其特征在于，所述压力源和滤波装置之间的管道包含一段高压软管。

5.根据权利要求3所述平衡阀的试验系统，其特征在于，所述流量传感器通过一稳压阀旁路连通所述油箱。

6.根据权利要求3所述平衡阀的试验系统，其特征在于，所述油箱内设有油温计，所述油温计连接所述数据采集卡。