CN105952703B - 螺纹插装式平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺纹插装式平衡阀，该平衡阀包括：阀体、阀座、主阀芯、先导阀芯和先导机构，所述阀座与所述阀体连接并在两者上形成有连通的第一通道，所述阀座延伸的一端抵接在先导机构上并形成有第二通道，所述主阀芯上设有节流槽、第一孔和第二孔，所述主阀芯滑动设置在阀座内将阀座腔体分为H腔、I腔和J腔，所述第二孔的一端与H腔连通，另一端与主阀芯的内腔连通，所述第一孔的一端与第二孔连通；所述先导阀芯的一端滑动设置在主阀芯的内腔，其另一端与先导机构连接；所述先导阀芯上设有节流槽、轴向的先导阀芯腔以及与先导阀芯腔连通的节流孔。该平衡阀能够稳定控制平衡阀阀芯开度，不受负载干扰。

Description

螺纹插装式平衡阀

技术领域

本发明涉及控制阀技术领域，尤其涉及一种稳定负载下降时的压力波动性的螺纹插装式平衡阀。

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液压油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。如专利号CN 103104565名称为“平衡阀”的发明专利中提供了一种插装式的平衡阀。但这种平衡阀存在多种不足和缺陷：1)此发明中平衡阀的先导阀芯为一钢球，在平衡阀小开口控制中，需要非常精密的先导压力控制才能实现流量的缓慢变化以避免平衡阀的突然开启冲击。这在一般液压系统中是很难实施的。2)平衡阀主阀芯的开启是由负载压力、控制压力共同决定的，因此负载压力的变化会造成主阀芯开口变化，进而引起流量变化，造成主机抖动。3)此平衡阀为整体式结构，在安装扭矩过大或者插孔加工同轴度误差大的情况下，阀体的变形会直接传递到平衡阀阀芯和控制活塞，造成卡阀，影响使用的可靠性。4)该平衡阀的阀套筒体的直径一致，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。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种螺纹插装式平衡阀，该平衡阀能够稳定控制平衡阀阀芯开启，不受负载干扰，使用可靠。

针对以上技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种螺纹插装式平衡阀，该平衡阀主要包括：阀体、阀座、主阀芯、先导阀芯和先导机构，所述阀座与所述阀体连接并在两者上形成有连通的第一通道，所述阀座延伸的一端抵接在先导机构上并形成有第二通道，所述主阀芯上设有节流槽、第一孔和第二孔，所述主阀芯滑动设置在阀座内将阀座腔体分为H腔、I腔和J腔，所述第二孔的一端与H腔连通，另一端与主阀芯的内腔连通，所述第一孔的一端与第二孔连通；所述先导阀芯的一端滑动设置在主阀芯的内腔，其另一端与先导机构连接；所述先导阀芯上设有节流槽、轴向的先导阀芯腔以及与先导阀芯腔连通的节流孔。由于先导阀芯与主阀芯内腔连接的平衡结构，使得经与第一通道连接的通道口B以及第二通道连接的通道口A的油液压力在先导阀芯上形成平衡，主阀芯的开度不受负载压力波动影响，而主要取决于先导机构的作用力。

在本发明的一个实施例中，所述先导机构包括插入体和先导限位部分、先导驱动部分和堵头，所述插入体插接在所述阀体延伸的一端与所述阀座之间，所述先导限位部分连接所述阀座与所述插入体并限制所述先导阀芯的位移，所述先导驱动部分形成在插入体内并用于驱动所述先导阀芯，所述堵头与插入体连接并在两者之间形成有先导通道。也就是，先导限位部分与先导驱动部分两者共同决定先导阀芯的位移。

在本发明的一个优选实施例中，所述插入体与所述阀体形成卡扣浮动连接，所述插入体与所述阀座形成密封连接。现有插装式平衡阀在安装扭矩过大或者插孔加工同轴度误差大的情况下，阀体的变形会直接传递到平衡阀阀芯和控制活塞，造成卡阀，影响使用的可靠性。而本发明中插入体与阀体形成卡扣浮动连接，这样在大的安装扭矩或者插装孔加工同轴度不好的情况下，阀体的变形不会传递到主阀芯和活塞上，提高了平衡阀工作的可靠性。

在本发明的一个实施例中，所述先导限位部分包括固定部分和活动部分，所述固定部分设在插入体与阀座之间并与先导阀芯形成活动套接。固定部分不随先导阀芯运动。固定部分主要起到限位作用。

在本发明的一个优选实施例中，所述固定部分包括限位套，所述限位套为T型结构，其T型大端的一面抵接插入体的内台肩，其T型大端的另一面抵接阀座的延伸端。先导阀芯可在限位套内来回运动。

在本发明的一个优选实施例中，所述活动部分包括限位弹簧和弹簧座，所述弹簧座与所述先导阀芯穿过限位套的一端固定连接，所述限位弹簧的一端抵接在弹簧座上，另一端抵接在限位套的内孔台肩上。先导驱动部分的作用力需要克服限位弹簧的作用力才能推动先导阀芯运动。另外，在没有先导驱动作用力时，先导阀芯在限位弹簧的复位力作用下回归原位。

在本发明的一个实施例中，所述先导驱动部分包括设在插入体与堵头形成的阶梯孔内的活塞和先导弹簧，所述先导弹簧一端抵在活塞上，另一端抵在阶梯孔的台肩上；所述活塞一端抵在堵头上，另一端可伸出阶梯孔作用在先导阀芯上。

本发明的有益效果如下：由于本发明的平衡阀在控制负载下降过程中主阀芯开口不受负载压力变化的影响，而主要取决于先导口的控制压力，因此，在上升和下降过程中不受负载压力突然变化的影响，可以平稳地控制阀芯的开启与开度；先导阀芯和主阀芯开有节流槽，开启阶段是缓和变化的，不会对主机造成开启冲击。另外，阀体与先导机构浮动连接，可避免因扭矩过大或插孔加工精度不高而导致的卡阀；先导机构外圆直径呈阶梯状，避免了密封圈割坏产生泄漏的问题。

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所示为本发明其中一种平衡阀实施例的结构示意图；

图2所示为图1中的平衡阀的原理示意图；

图3所示是采用本发明平衡阀的液压回路的原理示意图。

图中：1、堵头，2、活塞，3、第一孔，4、阻尼孔，5、先导弹簧，6、弹簧座，7、限位弹簧，8、限位套，9、第一节流槽，10、先导阀芯，11、阀座，12、主阀芯，13、挡块，14、第二节流槽，15、阀体，16、卡扣，17(18)、节流孔，19、插入体，20、第一通道，21、第二通道，22、第二孔，23、先导阀芯腔，24、阶梯孔。

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。

在本发明的一个实施例中，给出了一种螺纹插装式平衡阀，该平衡阀包括：阀体15、阀座11、主阀芯12、先导阀芯10和先导机构。其中，阀座11与阀体15通过密封件固定连接，阀体15上设有通道口B，并在两者上形成有连通的第一通道20。阀座11延伸的一端抵接在先导机构上并形成有与先导机构的通道口A连通的第二通道21。主阀芯12滑动设在阀座11内，主阀芯12在阀座11内将阀座11的内腔体分为H腔、I腔和J腔，且主阀芯上开有第二节流槽14。在一个实施例中，如图1所示，其中H腔为主阀芯12的大头端面与阀座11、阀体15形成的腔室，该腔室在图1中位于右侧。I腔为主阀芯12的凹进面与阀座11位于中部的凹进部分形成的腔室，随着主阀芯12的移动，I腔连接J腔的第二节流槽14的通流面积会发生变化。

另外，主阀芯12上设有第一孔3和第二孔22。第二孔22的一端与H腔连通，第二孔22的另一端与主阀芯12的内腔连通。第一孔3的一端与第二孔22连通，第一孔3的另一端与I腔连通。先导阀芯10的一端滑动设置在主阀芯12的内腔，其另一端与先导机构连接。且先导阀芯10上设有轴向的先导阀芯腔23以及与先导阀芯腔23连通的节流孔17、18。在一个优选的实施例中，第一孔3为径向小孔，第二孔22为与轴线方向成15°～20°的斜向通孔。此处所述的斜向通孔一端与主阀芯12的内腔连通，且该主阀芯12的内腔靠近大头端面处还设置有挡块13进行封堵。优选地，第二孔22的直径至少为第一孔3的直径的2.5倍，最大可达5倍。

在一个实施例中，先导机构包括插入体19和先导限位部分、先导驱动部分和堵头1。其中，插入体19通过插接的方式一端卡接或插接在阀体15延伸的一端与阀座11之间。换句话说，先导限位部分连接阀座11与插入体19并限制先导阀芯10的移动位移。先导驱动部分形成在插入体19内并用于驱动先导阀芯10，插入体19上设有导流口X和阻尼孔4，堵头1与插入体19密封固定连接并在两者之间形成有与导流口X及阻尼孔4连通的导流通道。

在一个优选的实施例中，如图1所示，插入体19与阀体15形成卡扣浮动连接，即插入体19插入端的外表面和阀体15内表面通过卡扣16连接，插入体19插入端的内表面与阀座11形成密封连接。这种结构使得在大的安装扭矩作用下或者插入体19加工的同轴度不高的情况下，阀体15的变形不会传递至主阀芯12与活塞2，从而避免了因主阀芯12和/或活塞2变形导致的卡阀，提高了平衡阀整体工作的可靠性。

在一个实施例中，先导限位部分包括固定部分和活动部分。固定部分设在插入体19与阀座11之间，并与先导阀芯10形成活动套接。

在一个优选的实施例中，如图1所示，固定部分主要包括限位套8。限位套8为T型空心结构，其T型大端的一面(即左侧面)抵接插入体19的内台肩，其T型大端的另一面(即右侧面)抵接阀座11的延伸端。

在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，堵头1、插入体19、限位套8、阀座11以及阀体15从左向右依次连接形成了本发明的平衡阀的非活动部分，即相互没有相对位移。

在一个实施例中，先导限位部分中的活动部分主要包括限位弹簧7和弹簧座6。弹簧座6与先导阀芯10穿过限位套8的一端固定连接。限位弹簧7的一端抵接在弹簧座6上，另一端抵接在限位套8的内孔台肩上。

在本发明的一个实施例中，先导阀芯10的外周面设有凹进部分，先导阀芯10连接在主阀芯12内随着先导阀芯10的移动形成通流面积能变化的第一节流槽9。该第一节流槽9可以是三角槽或者U型槽(图1中示例为U型槽结构)。当活塞2推动先导阀芯10运动时，在启动阶段流量是缓和增加的，无冲击，且因为第一节流槽9长度较长，因此可控性高。

在一个实施例中，先导驱动部分主要包括设在插入体19与堵头1形成的阶梯孔24内的活塞2和先导弹簧5。先导弹簧5一端抵在活塞2上，另一端抵在阶梯孔24的台肩上。活塞2的一端抵在堵头1上，另一端可伸出阶梯孔24作用在先导阀芯10上。流体从导流口X经导流通道进入作用活塞2上，克服先导弹簧5的阻力，活塞2的活塞杆穿过阶梯孔24推动先导阀芯10移动。此处活塞2的大头端面上还设有一个圆台，有助于在先导阀芯10复位时，在先导弹簧5的作用下就能实现活塞2的快速归位，从而提高先导驱动部分的灵敏度。

在本发明的一个实施例中，请参看图1和图2。由于B口负载压力作用在先导阀芯10上，作用面积相等，方向相反，因而B口负载压力在先导阀芯10上产生的作用力是相互平衡的。A口的压力通过节流孔17、18引入到先导阀芯腔23，先导阀芯10左右两端作用面积相等，因此A口压力作用在先导阀芯上的力是相互平衡的。先导阀芯10只受限位弹簧7的作用力和活塞2的推动力。这样先导阀芯10的运动距离完全由X口的压力与先导弹簧5、限位弹簧7形成的位移相关，与负载压力无关。另外，主阀芯12的开启是由先导阀芯10的开启距离决定(根据随动原理)：当先导阀芯在控制口X的压力作用下产生一定位移，B口压力油经第一孔3流入平衡阀的主阀芯12的控制腔即H腔，作用在右端大端面上，并由先导阀芯10的节流槽流入A口。当先导阀芯10的位移足够大，造成B口压力(作用在主阀芯12和阀座11形成的环形面积)和主阀芯12右端大面上的压力差值足够大时，主阀芯12因为力差向右运动。主阀芯12向右运动的时候，先导阀芯10和主阀芯12形成的节流面积缩小，作用在主阀芯12上的力达到新的平衡。在这种原理下，主阀芯12的位移和负载无关，只与控制压力有关，不会因负载的波动造成阀芯开口的波动从而引起主机的抖动。

如图3示出了本发明的一种液压回路图。该液压回路主要包括液压缸、压力油源、换向阀和平衡阀，该平衡阀采用如以上所述结构的平衡阀。其中的压力油源出口连接换向阀，换向阀A口连接平衡阀的A口，平衡阀的B口连接液压缸的无杆腔，换向阀的B口连接有杆腔和平衡阀的先导口X。

在上升阶段时，换向阀的压力油到达平衡阀的A口，A口的压力油推动主阀芯12开启，先导阀芯10此时处于关闭状态，油经第二通道21流向第一通道20，经B口流向液压缸的无杆腔。

在下降阶段时，先导X口的压力油推动活塞2右移，使先导阀芯10产生向右的位移，液压缸由静止缓慢下降；X口压力持续增加，先导阀芯10的开口继续增大，液压缸下降速度增加；X口压力继续增加，当先导阀芯10的位移增加到一定阶段，此时主阀芯12开启，主阀芯12上开有第二节流槽14，速度平缓增加，由X口压力可控制主阀芯12的开口，从而控制液压缸下降的速度快慢。

在停止过程中，X口压力降低，先导阀芯10与主阀芯12之间形成的节流面积减小，主阀芯12右端压力增加，主阀芯12左移；当X口压力降为0，限位弹簧7复位将先导阀芯10拉到左端与主阀芯12贴合，主阀芯12在B口压力的作用下，也向左运动从而实现关闭。

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)

1.一种螺纹插装式平衡阀，其特征在于，该平衡阀包括：阀体、阀座、主阀芯、先导阀芯和先导机构，所述阀座与所述阀体连接并在两者上形成有连通的第一通道，所述阀座延伸的一端抵接在先导机构上并形成有第二通道，所述主阀芯上设有节流槽、第一孔和第二孔，所述主阀芯滑动设置在阀座内将阀座腔体分为H腔、I腔和J腔，所述第二孔的一端与H腔连通，另一端与主阀芯的内腔连通，所述第一孔的一端与第二孔连通；所述先导阀芯的一端滑动设置在主阀芯的内腔，其另一端与先导机构连接；所述先导阀芯上设有节流槽、轴向的先导阀芯腔以及与先导阀芯腔连通的节流孔；所述阀体和先导机构之间通过卡扣浮动连接；所述先导机构的外圆直径从与阀体连接处向远离的一端呈逐级减小的阶梯状。

2.如权利要求1所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，所述先导机构包括插入体和先导限位部分、先导驱动部分和堵头，所述插入体插接在所述阀体延伸的一端与所述阀座之间，所述先导限位部分连接所述阀座与所述插入体并限制所述先导阀芯的位移，所述先导驱动部分形成在插入体内并用于驱动所述先导阀芯，所述堵头与插入体连接并在两者之间形成有先导通道。

3.如权利要求2所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，所述先导限位部分包括固定部分和活动部分，所述固定部分设在插入体与阀座之间并与先导阀芯形成活动套接。

4.如权利要求3所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，所述固定部分包括限位套，所述限位套为T型结构，其T型大端的一面抵接插入体的内台肩，其T型大端的另一面抵接阀座的延伸端。

5.如权利要求4所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，所述活动部分包括限位弹簧和弹簧座，所述弹簧座与所述先导阀芯穿过限位套的一端固定连接，所述限位弹簧的一端抵接在弹簧座上，另一端抵接在限位套的内孔台肩上。

6.如权利要求2至5中任一项所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，所述先导驱动部分包括设在插入体与堵头形成的阶梯孔内的活塞和先导弹簧，所述先导弹簧一端抵在活塞上，另一端抵在阶梯孔的台肩上；所述活塞一端抵在堵头上，另一端可伸出阶梯孔作用在先导阀芯上。

7.如权利要求6所述的螺纹插装式平衡阀，其特征在于，第一孔为径向孔，第二孔为与轴线方向成15°～20°的斜向通孔且其一端与主阀芯的内腔连通，第二孔的直径为第一孔的直径的2.5～4倍。