CN105971963B - 流量型平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流量型平衡阀，包括阀体、主阀芯、单向阀芯、导向阀套组件、第一弹性件和第二弹性件，所述导向阀套组件与阀体相向固定套接，所述主阀芯和单向阀芯沿轴向相向滑动设置在所述导向阀套组件内，所述阀体上设有Y油口和X油口，所述导向阀套组件形成V油口和C油口，所述C油口与所述单向阀芯的内腔以及主阀芯内设置的液流通道连通；所述导向阀套组件靠近V油口沿轴向设有多个节流通孔；在V油口进油时单向阀芯开启，V油口与C油口连通；在X油口进油时推动主阀芯沿轴向向压缩第一弹性件方向移动，导向阀套组件的节流通孔露出，通流面积逐步增大。该流量型平衡阀加工更简单、过流更平缓、能够精确控制负载下放速度，使用可靠。

Description

流量型平衡阀

技术领域

本发明涉及控制阀技术领域，尤其涉及一种能够精确控制负载下放速度的流量型平衡阀。

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。现有的液压平衡阀普遍存在这样一个缺点：当负载下放时，由于液压平衡阀阀口过流面积会产生突变的特点，会使负载产生低频抖动与冲击的现象，造成系统不稳定，影响整机的安全可靠性。

专利公告号为CN103470815B、名称为“平衡阀”的发明专利提供了一种过流面积渐变的平衡阀，其通过在锥阀芯上铣出多个宽度不一的凹槽、小孔及斜孔组合，达到流量渐变的目的。但这种设计存在以下缺点：

(1)负载下放和负载上升时通过的是同一阀口，都会产生节流效果，而实际中负载上升时是不需要节流作用的，严重影响作业的效率；为了解决此问题还需并联一单向阀，无形中增加了费用；

(2)锥阀芯上铣出凹槽和钻出小孔及斜孔后，阀芯的刚度大大降低，在控制负载下放时要承受较大压差和快速的液流冲击，加之热处理不好的话，阀芯很容易断掉，可靠性大大降低；

(3)锥阀芯上铣槽，加工复杂、效率低，因此制作成本高；

(4)阀芯的开启受负载与回油背压的影响，当负载很大而回油背压小时，只需要很小的控制压力就可以让阀口开到很大的位置，也会产生流量突变。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种流量型平衡阀，该平衡阀加工更简单、过流更平缓、能够精确控制负载下放速度，使用可靠。

针对以上技术问题，本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的流量型平衡阀，该平衡阀包括：阀体、主阀芯、单向阀芯、导向阀套组件、第一弹性件和第二弹性件，导向阀套组件与阀体相向固定套接，主阀芯和单向阀芯沿轴向相向滑动设置在导向阀套组件内，第一弹性件设在阀体与主阀芯之间，第二弹性件设在导向阀套组件与单向阀芯之间；主阀芯与导向阀套组件依次形成与阀体的Y油口连通的第一控制腔以及与阀体的X油口连通的第二控制腔导向阀套组件形成有径向的V油口和轴向的C油口，V油口位于主阀芯与单向阀芯的连接处，C油口与单向阀芯的内腔以及主阀芯内设置的的液流通道连通；导向阀套组件靠近V油口沿轴向设有多个节流通孔。

在V油口未进油时，主阀芯与单向阀芯在第一弹性件和第二弹性件的相向作用力下闭合从而隔断V油口和C油口。在V油口进油时单向阀芯开启，V油口与C油口连通。在X油口进油时推动主阀芯沿轴向向压缩第一弹性件方向移动时，导向阀套组件的节流通孔露出，通流面积逐步增大。此处，导向阀套组件与阀体相向固定套接是指导向阀套组件至少有部分插入阀体内且形成固定连接。主阀芯和单向阀芯沿轴向相向滑动设置在导向阀套组件内是指，主阀芯和单向阀芯沿轴向相对设置，且均通过滑动配合的方式设在导向阀套组件。

进一步地，导向阀套组件主要包括第一导套、第二导套和阀套，单向阀芯设在阀套的一端内，阀套的另一端中部与阀体卡扣连接，阀套的另一端靠近端部与第二导套通过定位销连接，第二导套与阀体之间形成有凹进部位，第一导套卡接在凹进部位且有一部分向阀体内腔方向延伸。可以理解的是，第一弹性件设在阀体与阀芯形成的第一腔室内，第一导套的一端向阀体内部或内腔(也就是第一腔室方向)延伸，因此，第一弹性件向单向阀芯方向的运动受第一导套向阀体延伸部位以及主阀芯向右移动距离的限制。另外，在本发明的一个方案中，多个节流通孔分布在V油口和卡扣之间的位置。

优选地，第二导套包括台肩部和插入部，插入部的前端设有多个第一节流通孔，插入部的后端设有第一定位销孔，阀套上设有与插入部的多个第一节流通孔一一对应连通的多个第二节流通孔以及与第一定位销孔对应的第二定位销孔。

在一个优选的实施例中，第一节流通孔的直径分别与对应的第二节流通孔直径相等。由于第一节流通孔与第二节流通孔是一一对应，因此在不受遮挡时，形成的连通后的节流通孔的过流面积就是对应的第一节流通孔或第二节流通孔的面积。

在一个实施例中，多个第一节流通孔均匀分布在第二导套的插入部前端的不同环形切面上且沿插入部的前端周面布置，使得主阀芯向压缩第一弹性件的方向移动时越来越多的第一节流通孔及相应的第二节流通孔与C油口连通。有利于更精确地控制负载的下降速度，工作更可靠。

在一个实施例中，第一导套上设有第一斜向孔和第二斜向孔，第一斜向孔连通Y油口与第一控制腔，第二斜向孔连通X油口和第二控制腔。

进一步地，单向阀芯朝向主阀芯的一侧设有锥形口且锥形口的内径大于朝向单向阀芯侧的主阀芯端面外径，在V油口不进油状态下，主阀芯在第一弹性件的作用下抵接到单向阀芯的锥形口并形成线性密封而隔断V油口和C油口。

进一步地，主阀芯包括依次连接的后端圆柱、第一台肩、第一凹部、第二台肩和前端，前端靠近第二台肩处形成有第二凹部，第二控制腔为第二凹部与第一导套及第二导套连接形成；第一凹部连接第一台肩与第二台肩，且第一凹部与第一导套连接形成第一控制腔。

优选地，主阀芯朝向单向阀芯的一端上设有轴向的喇叭型孔，主阀芯上还设有一端与喇叭型孔连通的第一流道孔以及与第一流道孔的另一端连通的第三斜向孔，第三斜向孔的另一端位于主阀芯的第一台肩与后端圆柱连接处。

在一个优选的实施例中，喇叭型孔的孔口内径与后端圆柱的直径相等，前端的外径与第一台肩的直径相等，第二台肩的直径大于第一台肩的直径。

进一步地，第一弹性件与主阀芯的后端圆柱之间设有弹簧座和钢球。

本发明的有益效果如下：

本发明的流量型平衡阀通过在一个阀体内设置一个单向阀芯和一个用于节流的主阀芯，并通过在导向阀套组件上设置节流通孔的方式，控制主阀芯的移动就能比较精确地控制过流面积，使得在液压缸上升时不受节流限制，在液压缸下降时受到比较平缓的节流控制。本发明中的流量型平衡阀由于不需要像现有技术中的平衡阀一样加工很多个凹槽，整体加工更简单，而且过流更平缓、能够精确控制负载下放速度，使用更可靠。

另外，主阀芯内的液流通道设置，将C油口的油液引入到主阀芯的另一侧，使得C油口的压力作用在主阀芯两端上的作用力能够相互平衡掉，从而使得主阀芯的开启基本不受负载影响。此外，第一控制腔的油液可直接经Y油口流出回到油箱，不与V油口连通，因此，主阀芯的开启也不受V油口压力的影响，只与X油口的控制压力和第一弹性件的预紧力有关。

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所示为本发明的流量型平衡阀其中一种实施例的结构示意图；

图2所示为图1中的流量型平衡阀的原理示意图；

图3所示为采用本发明流量型平衡阀的液压回路的原理示意图；

图4所示为图1中的阀套的一种结构示意图；

图5所示为图1中的第二导套的一种结构示意图。

图中：1、阀体，2、第一弹性件，3、弹簧座，4、单向阀芯，5、第一导套，6、第一控制腔，7、主阀芯，7.1、第一台肩，7.2、第二台肩，8、第二控制腔，9、第二导套，10、定位销，11、卡扣，12、阀套，13、第二弹性件，14、第二流道孔，15、第二斜向孔，16、X口流道孔，17、Y口流道孔，18、第一斜向孔，19、第一流道孔，20、第二定位销孔，21、卡扣孔，22、第二节流通孔，23、主流道孔，24、第一定位销孔，25、第一节流通孔，26、钢球，27、第三斜向孔。

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，如图1所示，给出了一种流量型平衡阀的结构示意图。在该实施例中，该流量型平衡阀主要包括阀体1、主阀芯7、单向阀芯4、导向阀套组件、第一弹性件2和第二弹性件13。其中，导向阀套组件与阀体1相向固定套接。换句话说，导向阀套组件中至少有一部分插入到阀体1内且与阀体1固定连接。主阀芯7和单向阀芯4沿轴向相向设置，且主阀芯7和单向阀芯4均通过滑动设置(或滑动配合)的方式连接在导向阀套组件内。主阀芯7的左侧与阀体1之间形成有容纳第一弹性件2的第一腔室。单向阀芯4与导向阀套组件形成有安装第二弹性件13的第二腔室。在未进油状态下，主阀芯7和单向阀芯4在第一弹性件2与第二弹性件13的相向作用力下相互抵接。另外，导向阀套组件上设有多个节流通孔，该节流通孔随着主阀芯7的左右移动，通流面积逐步发生变化，从而起到平缓节流的作用。

在本发明的一个实施例中，导向阀套组件主要包括第一导套5、第二导套9和阀套12。单向阀芯4滑动套接在阀套12内，单向阀芯4与阀套12的一端内壁之间抵接有第二弹性件13。单向阀芯4的右端外径比连接的单向阀芯4的台肩外径小，第二弹性件13套接在单向阀芯4的右端且一端抵接在单向阀芯4的台肩、另一端抵接到阀套12右端向内腔延伸的内壁上。具体地，可参照图1。单向阀芯4滑动配合在阀套12内是指，单向阀芯4的台肩外周面与阀套12的内腔表面滑动配合，单向阀芯4的右端外周面与阀套12向内延伸的内壁环面形成滑动配合，从而使得在油液压力作用下单向阀芯4可沿阀套12内壁来回滑动。

在本发明的一个实施例中，导向阀套组件与阀体1固定连接是指，阀套12的左端中部通过卡扣11与阀体1固定连接，阀套12的左端靠近端部通过定位销10与第二导套9固定连接，第一导套5固定卡接在第二导套9与阀体1之间。

如图4所示，给出了阀套12的一种具体结构。在该图中，阀套12的外周面包括有两个用于装卡的凸环，位于凸环下方设有与V油口连通的主流道孔23，主流道孔23的下方设置有沿周面布置的多个第二节流通孔22。多个第二节流通孔22的轴线所在切面逐渐远离主流道孔23所在切面。第二节流通孔22的下方设有用于安装卡扣11的凹槽，凹槽中设有卡扣孔21，卡扣孔21的下方设有安装定位销10的第二定位销孔20。

如图5所示，给出了第二导套9的一种具体结构。在该图中，第二导套9主要包括台肩部和插入部。插入部的上端设有多个第一节流通孔25，插入部的下端设有安装定位销10的第一定位销孔24。

在安装时，第二导套9的第一定位销孔24与阀套12的第二定位销孔20对应并通过定位销10连接定位。第二导套9的多个第一节流通孔25与阀套12的多个第二节流通孔22位置分别一一对应连通形成为导向阀套组件的多个节流通孔。如图1所示，由于第二导套9的多个第一节流通孔25与阀套12的多个第二节流通孔22不是在同一个切面上，而是沿着轴向分布，因此，当主阀芯7沿轴向向左移动时，被主阀芯7遮挡的节流通孔逐渐露出，通流面积逐渐变大；当主阀芯7沿轴向向右移动时，节流通孔逐渐被遮挡，通流面积逐渐变小。

在本发明的一个实施例中，第二导套9与阀体1之间形成有凹进部位(或称为环形间隙)，第一导套5的右端通过L型结构以卡接的方式卡接在该环形间隙内。第一导套5的左端通过台肩的方式抵接在阀体1内且有一部分向阀体1的内腔方向延伸，从而使得阀体1、第一导套5、第二导套9和阀套12形成为没有相对位移的固定部分。第一导套5与第二导套9的内腔形成有容纳主阀芯7的第二台肩7.2的凹槽，由于第二台肩7.2受到该凹槽两端的限制，因此主阀芯7向左和向右移动的距离受到限制。尤其是，当单向阀芯4向右运动时，主阀芯7由于受到位于右侧的第二导套9的限制，不能同步跟随单向阀芯4向右移动，得V油口的油液从主阀芯7与单向阀芯4之间的间隙经单向阀芯4的内腔流向C油口。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，主阀芯7和单向阀芯4沿轴向相向设置。单向阀芯4朝向主阀芯7的一侧设有锥形口且锥形口的内径大于朝向单向阀芯4侧的主阀芯7的端面外径。在V油口不进油状态下，主阀芯7在第一弹性件2的作用下抵接到单向阀芯4的锥形口并形成线性密封，从而隔断V油口和C油口。

在本发明的一个实施例中，主阀芯7主要由后端圆柱(图1中为左边)、第一台肩7.1、第一凹部、第二台肩7.2和前端(图1中为右边)依次连接构成。其中，前端的中部与第二台肩7.2之间形成有第二凹部，第二凹部与第一导套5及第二导套9连接形成第二控制腔8。后端圆柱连接第一台肩7.1，第一凹部形成在第一台肩7.1与第二台肩7.2之间，第一凹部与第一导套5连接形成第一控制腔6。容易理解的是，第一控制腔6和第二控制腔8随着主阀芯7的移动面积会产生变化，例如X油口进油，主阀芯7向左移动时，第二控制腔8的面积随之增大。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，第一导套5上设有第一斜向孔18和第二斜向孔15。阀体1上对应Y油口设有Y口流道孔17，对应X油口设有X口流道孔16。第一斜向孔18经Y口流道孔17连通Y油口及第一控制腔。第二斜向孔15经X口流道孔16连通X油口及第二控制腔。因此，在X油口进油时，作用在第二控制腔的作用力克服第一弹性件2的阻力后可推动主阀芯7向左移动。

在本发明的一个实施例中，主阀芯7的前端设有喇叭型孔，该喇叭型孔在V油口进油推动单向阀芯4向右移动，V油口与C油口连通时，可起到缓冲油液压力的作用。与喇叭型孔连通的是设在主阀芯7内的第一流道孔19。另外，主阀芯7位于第一台肩7.1与后端圆柱连接处设有与第一流道孔19连通的第三斜向孔27。因此，在V油口进油推动单向阀芯4向右移动时，V油口的油液可依次通过喇叭型孔、第一流道孔19和第三斜向孔27进入主阀芯7的左侧，从而使得C油口作用在主阀芯7两端而能形成相互抵消。

在本发明的一个优选实施例中，在主阀芯7中，喇叭型孔的孔口内径(即入口处直径)与后端圆柱的直径相等。主阀芯7的前端的外径d2与第一台肩7.1的直径d1相等。第二台肩7.2的直径d3大于第一台肩7.1的直径d1。因此，C油口进入主阀芯7的左侧的油液作用在主阀芯7的作用力与C油口作用在主阀芯7的右侧的作用力基本相等，可以相互抵消掉。也就是，主阀芯7的开启基本不受C油口的压力影响。另外，第一控制腔6的油液可直接经Y油口流出回到油箱，不与V油口连通，因此，主阀芯的开启也不受V油口压力的影响，只与X油口的控制压力和第一弹性件2的预紧力有关。

此外，为了使主阀芯7与第一弹性件2之间的作用力更均衡，主阀芯7与第一弹性件2之间还设有弹簧座3和钢球26。第一弹性件2套接在弹簧座3的左侧圆台上，且第一弹性件2的一侧抵接阀体1内壁，第一弹性件2的另一侧抵接弹簧座3。弹簧座3的右侧形成有缓冲结构，右侧中部设有容纳钢球26的凹槽。弹簧座3通过钢球26与主阀芯7的后端圆柱连接。

如图2所示，给出了本发明的流量型平衡阀的原理示意图。根据该图，本本发明的流量型平衡阀的工作原理是：当V油口进油时，单向阀芯4开启，起到快速进油的作用。当X油口进油时，主阀芯7开启，并随着主阀芯7的移动，开启或关闭部分或全部导向阀套组件上的节流通孔，从而起到平缓节流的作用。

如图3所示，给出了一种采用本发明流量型平衡阀的液压回路的原理示意图。在该图中，换向阀的A口连接本发明流量型平衡阀的V油口，本发明流量型平衡阀的C油口连接液压缸无杆腔，本发明流量型平衡阀的X油口的油液压力由操作手柄控制，本发明流量型平衡阀的Y油口直接连接油箱。该液压回路在工作时，包括上升、停止和下降这三个过程，具体工作过程如下：

(1)上升过程。换向阀的压力油到达流量型平衡阀的V油口，V油口的压力油克服第一弹性件2的预紧力推动单向阀芯4向右移动开启，压力油经V油口流入C油口到达液压缸无杆腔，推动液压缸上行。此阶段油液由V口流入C口没有节流作用。

(2)下降过程。X油口的压力油进入第二控制腔8作用到主阀芯7上，克服第二弹性件13的预紧力，使主阀芯7左移。单向阀芯4抵在第二导套9的右端隔断了V油口与C油口，C油口的液压油此时还无法流入V油口。当X油口压力增加时，主阀芯7进一步左移，逐步露出之前被主阀芯7直径遮盖住的第二导套9与阀套12上各个相通的节流通孔，使得过流面积缓和增加，负载下放速度可以得到精确控制。且因为不需要像现有技术一样在主阀芯7上开很多个槽，减少了很多加工工艺，加工成本降低，而且不会对主阀芯7的刚性造成任何影响。

(3)停止过程。X油口压力降低，第一弹性件2推动主阀芯7右移，过流面积逐渐缩小，直至将主阀芯7的阀口关死。

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 (9)

1.一种流量型平衡阀，其特征在于，包括阀体、主阀芯、单向阀芯、导向阀套组件、第一弹性件和第二弹性件，所述导向阀套组件与阀体相向固定套接，所述主阀芯和单向阀芯沿轴向相向滑动设置在所述导向阀套组件内，所述第一弹性件设在阀体与主阀芯之间，所述第二弹性件设在导向阀套组件与单向阀芯之间；所述主阀芯与所述导向阀套组件依次形成与阀体的Y油口连通的第一控制腔以及与阀体的X油口连通的第二控制腔；所述导向阀套组件形成有径向的V油口和轴向的C油口，所述V油口位于主阀芯与单向阀芯的连接处，所述C油口与所述单向阀芯的内腔以及主阀芯内设置的液流通道连通；所述导向阀套组件靠近V油口沿轴向设有多个节流通孔；在V油口进油时单向阀芯开启，V油口与C油口连通；在X油口进油时推动主阀芯沿轴向向压缩第一弹性件方向移动时，导向阀套组件的节流通孔逐步露出；

所述主阀芯朝向所述单向阀芯的一端上设有轴向的喇叭型孔，所述主阀芯上还设有一端与喇叭型孔连通的第一流道孔以及与第一流道孔的另一端连通的第三斜向孔，所述第三斜向孔的另一端位于所述主阀芯的第一台肩与后端圆柱连接处。

2.如权利要求1所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述导向阀套组件包括第一导套、第二导套和阀套，所述单向阀芯设在所述阀套的一端内，所述阀套的另一端中部与阀体卡扣连接，所述阀套的另一端靠近端部与第二导套通过定位销连接，所述第二导套与所述阀体之间形成有凹进部位，所述第一导套卡接在所述凹进部位且有一部分向所述阀体内腔方向延伸。

3.如权利要求2所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述第二导套包括台肩部和插入部，所述插入部的前端设有多个第一节流通孔，所述插入部的后端设有第一定位销孔，所述阀套上设有与插入部的多个第一节流通孔一一对应连通的多个第二节流通孔以及与第一定位销孔对应的第二定位销孔。

4.如权利要求3所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述多个第一节流通孔均匀分布在所述第二导套的插入部前端的不同环形切面上且沿插入部的前端周面布置，使得主阀芯向压缩第一弹性件的方向移动时越来越多的第一节流通孔及相应的第二节流通孔与C油口连通。

5.如权利要求2至4中任一项所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述第一导套上设有第一斜向孔和第二斜向孔，所述第一斜向孔连通Y油口与第一控制腔，所述第二斜向孔连通X油口和第二控制腔。

6.如权利要求1所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述单向阀芯朝向主阀芯的一侧设有锥形口且所述锥形口的内径大于朝向单向阀芯侧的主阀芯端面外径，在V油口不进油状态下，所述主阀芯在第一弹性件的作用下抵接到所述单向阀芯的锥形口并形成线性密封而隔断V油口和C油口。

7.如权利要求1所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述主阀芯包括依次连接的后端圆柱、第一台肩、第一凹部、第二台肩和前端，前端靠近第二台肩处形成有第二凹部，所述第二控制腔为所述第二凹部与第一导套及第二导套连接形成；所述第一凹部连接第一台肩与第二台肩，且所述第一凹部与第一导套连接形成第一控制腔。

8.如权利要求7所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述喇叭型孔的孔口内径与后端圆柱的直径相等，所述前端的外径与第一台肩的直径相等，所述第二台肩的直径大于第一台肩的直径。

9.如权利要求8所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述第一弹性件与主阀芯的后端圆柱之间设有弹簧座和钢球。