CN108953713B - 流量型平衡阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种流量型平衡阀，包括：阀套，端塞，平衡阀芯，柱塞，第一弹簧，挡圈，弹簧座，单向阀芯，第二弹簧。根据本发明实施例的流量型平衡阀，加工简单，过流面积无突变、节能。

Description

流量型平衡阀
技术领域
本发明涉及一种液压装置用的阀组件，具体来说涉及一种流量型平衡阀。
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。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。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种加工简单，过流面积无突变的流量型平衡阀。
根据本发明实施例的流量型平衡阀，包括：
阀套，所述阀套具有上下贯通的阀套通孔，所述阀套通孔自上而下包括第一阀套通孔段、第二阀套通孔段、第三阀套通孔段以及第四阀套通孔段，所述第一阀套通孔段的孔径大于所述第四阀套通孔段的孔径，所述第四阀套通孔段的孔径大于所述第二阀套通孔段的孔径，所述第二阀套通孔段的孔径大于所述第三阀套通孔段的孔径，所述阀套上具有外开口均位于所述阀套的外周壁上的第一流道、节流孔和通流孔，所述第一流道的内开口位于所述第二阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的上台阶面，所述节流孔的内开口位于所述第三阀套通孔段的内周壁上，所述通流孔的内开口位于所述第四阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的下台阶面，其中，所述第一流道的外开口构成第一油口，所述节流孔的外开口和所述通流孔的外开口构成第二油口；
端塞，所述端塞设在所述阀套上用于封闭所述阀套通孔的上开口；
平衡阀芯，所述平衡阀芯自上而下包括与所述第一阀套通孔段相适配的第一平衡阀芯段、与所述第二阀套通孔段相适配的第二平衡阀芯段以及与所述第三阀套通孔段相适配的第三平衡阀芯段，所述第一平衡阀芯段可上下移动地配合在所述第一阀套通孔内，所述第二平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第二阀套通孔内，所述第三平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第三阀套通孔段内，所述平衡阀芯具有上下贯通的平衡阀芯通孔，所述平衡阀芯通孔包括位于所述第一平衡阀芯段上和所述第二平衡阀芯段上的上通孔段以及位于所述第三平衡阀芯段上的下通孔段，所述上通孔段的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径，所述下通孔段的孔径小于所述上通孔段的孔径，在所述第二平衡阀芯段的外周壁上形成有与所述第一流道的内开口相适配的第一控制腔；
柱塞，所述柱塞与所述端塞固定相连且所述柱塞的下端向下伸入所述阀套通孔并插接在所述上通孔段内以使所述平衡阀芯相对于所述柱塞可上下滑动，所述柱塞的中部设有挡肩；
第一弹簧，所述第一弹簧套接在所述柱塞上，所述第一弹簧的上端抵靠所述柱塞挡肩的下端面且所述第一弹簧的下端抵靠所述第一平衡阀芯段的上端面，所述第一弹簧向下常推动所述平衡阀芯以使所述第二平衡阀芯段的下端面抵靠所述第三阀套通孔段的上台阶面，此时，所述第三平衡阀芯段的下端向下伸入所述第四阀套通孔段，在所述第一阀套通孔段内，所述柱塞的外周壁与所述第一平衡阀芯段的上端面之间限定有第二控制腔，所述阀套的侧壁上具有第二流道，所述第二流道的外开口位于所述阀套的外周壁上且所述第二流道的内开口连通所述第二控制腔，所述第二流道的外开口构成第三油口；
弹簧座，所述弹簧座固定设在所述第四阀套通孔段内；
单向阀芯，所述单向阀芯包括可上下滑动地配合在所述第四阀套通孔段内的主体段以及位于所述主体段下面且可上下滑动地配合在所述弹簧座内的缩径段，所述单向阀芯上具有上下贯通的单向阀芯通孔，所述单向阀芯通孔的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径且大于所述上通孔段的孔径，所述单向阀芯通孔的下端构成第四油口；
第二弹簧，所述第二弹簧套接在所述缩径段上，所述第二弹簧的上端抵靠所述主体段的下端面且所述第二弹簧的下端抵靠所述弹簧座，所述第二弹簧向上常推动所述单向阀芯以使所述单向阀芯的上端面抵靠所述第三平衡阀芯段的下端面从而封闭所述通流孔；
令所述单向阀芯通孔的轴向截面积为S1、所述上通孔段的轴向截面积为S2、所述第二阀套通孔段的轴向截面积为S3，则S1、S2和S3之间满足S1>S2，且(S3-S1)/(S1-S2)＞3。
有利地，所述的平衡阀还包括挡圈，所述挡圈嵌设在所述第四阀套通孔段的内壁上以固定所述弹簧座。
有利地，所述节流孔沿所述第三阀套通孔段的轴向布置有多圈，每圈上具有沿所述第三阀套通孔段的周向均匀间隔布置的多个所述节流孔。
有利地，所述端塞与所述阀套通孔的上端螺纹连接。
有利地，所述柱塞上端向上伸出所述端塞的上端面，并由螺母所锁紧。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的流量型平衡阀的结构示意图；
图2是根据本发明一个实施例的流量型平衡阀的液压原理图；
图3是根据本发明一个实施例的流量型平衡阀的一种应用场景的液压原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的一种流量型平衡阀。
如图1至图3所示，根据本发明实施例的平衡阀，包括：阀套1，端塞2，平衡阀芯3，柱塞4，螺母5，第一弹簧6，弹簧座8，单向阀芯9，第二弹簧10。
阀套1具有上下贯通的阀套通孔，所述阀套通孔自上而下包括第一阀套通孔段、第二阀套通孔段、第三阀套通孔段以及第四阀套通孔段。所述第一阀套通孔段的孔径大于所述第四阀套通孔段的孔径，所述第四阀套通孔段的孔径大于所述第二阀套通孔段的孔径，所述第二阀套通孔段的孔径大于所述第三阀套通孔段的孔径。阀套1上具有外开口均位于所述阀套的外周壁上的第一流道101、节流孔102和通流孔103。第一流道101的内开口位于所述第二阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的上台阶面，节流孔102的内开口位于所述第三阀套通孔段的内周壁上，通流孔103的内开口位于所述第四阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的下台阶面。其中，第一流道101的外开口构成第一油口X，节流孔102的外开口和通流孔103的外开口构成第二油口V。有利地，节流孔102沿所述第三阀套通孔段的轴向布置有多圈，每圈上具有沿所述第三阀套通孔段的周向均匀间隔布置的多个节流孔102。
端塞2设在阀套1上用于封闭所述阀套通孔的上开口。有利地，端塞2与所述阀套通孔的上端螺纹连接。
平衡阀芯3自上而下包括与所述第一阀套通孔段相适配的第一平衡阀芯段、与所述第二阀套通孔段相适配的第二平衡阀芯段以及与所述第三阀套通孔段相适配的第三平衡阀芯段。所述第一平衡阀芯段可上下移动地配合在所述第一阀套通孔内(上下移动是指相关的两个部件之间不接触，下同)，所述第二平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第二阀套通孔内(上下滑动是指相关的两个部件相接触，下同)，所述第三平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第三阀套通孔段内。所述平衡阀芯具有上下贯通的平衡阀芯通孔301，平衡阀芯通孔301包括位于所述第一平衡阀芯段上和所述第二平衡阀芯段上的上通孔段以及位于所述第三平衡阀芯段上的下通孔段，所述上通孔段的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径，所述下通孔段的孔径小于所述上通孔段的孔径。在所述第二平衡阀芯段的外周壁上形成有与第一流道101的内开口相适配的第一控制腔1a。
柱塞4与端塞2固定相连且柱塞2的下端向下伸入所述阀套通孔并插接在所述上通孔段内以使平衡阀芯3相对于柱塞2可上下滑动，柱塞的中部设有挡肩41。
第一弹簧6套接在柱塞4上，第一弹簧6的上端抵靠所述挡肩41的下端面且第一弹簧6的下端抵靠所述第一平衡阀芯段的上端面。第一弹簧6向下常推动平衡阀芯3以使所述第二平衡阀芯段的下端面抵靠所述第三阀套通孔段的上台阶面。此时，所述第三平衡阀芯段的下端向下伸入所述第四阀套通孔段。在所述第一阀套通孔段内，柱塞4的外周壁、所述主体段的下端面以及所述第一平衡阀芯段的上端面之间限定有第二控制腔1b，阀套1的侧壁上具有第二流道104，第二流道104的外开口位于阀套1的外周壁上且第二流道104的内开口连通第二控制腔1b，第二流道104的外开口构成第三油口T。
弹簧座8固定设在所述第四阀套通孔段内。有利地，所述的平衡阀还包括挡圈11，挡圈11嵌设在所述第四阀套通孔段的内壁上以固定弹簧座8。
单向阀芯9包括可上下滑动地配合在所述第四阀套通孔段内的主体段以及位于所述主体段下面且可上下滑动地配合在所述弹簧座内的缩径段。单向阀芯9上具有上下贯通的单向阀芯通孔901，单向阀芯通孔901的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径且大于所述上通孔段的孔径，单向阀芯通孔901的下端构成第四油口C。
第二弹簧10套接在所述缩径段上，第二弹簧10的上端抵靠所述主体段的下端面且第二弹簧10的下端抵靠弹簧座8，第二弹簧10向上常推动单向阀芯9以使单向阀芯9的上端面抵靠所述第三平衡阀芯段的下端面从而封闭通流孔103。
令所述单向阀芯通孔的轴向截面积为S1、所述上通孔段的轴向截面积为S2、所述第二阀套通孔段的轴向截面积为S3，则S1、S2和S3之间满足S1>S2，且(S3-S1)/(S1-S2)＞3。
下面简单介绍根据本发明实施例的平衡阀的工作过程。
如图3所示，应用时，将第二油口V与换向阀12的一个工作油口A相连，将第一油口X和液压缸13的有杆腔均与换向阀12的另一个工作油口B相连，将第四油口C与液压缸13的无杆腔相连，将第三油口T与油箱14相连。
(1)上升过程，换向阀12的压力油到达平衡阀的第二油口V，第二油口V的压力油通过通流孔103推动单向阀芯9向下运动克服第二弹簧10的作用力打开阀口，油经第二油口V流入第四油口C到达液压缸13无杆腔，推动液压缸13上行。此阶段油液由第二油口V流入第四油口C是没节流作用的。
(2)下降过程中，换向阀12换向，第一油口X的压力油进入到控制腔1a作用到平衡阀芯3上，克服第一弹簧6的作用力，平衡阀芯3上移，先打开锥面密封面，同时单向阀芯9向上运动抵到所述第三阀套通孔段的下台阶面，隔断通流孔103与第四油口C。第一油口X压力增加，平衡阀芯3就进一步上移，逐步露出之前由第三平衡阀芯段遮盖住的各个节流孔102，这样过流面积是缓和增加的，负载下放速度可以得到精确控制。过流面积的渐变是通过钻孔逐步沟通来实现的，加工成本低容易控制。
(3)停止过程，第一油口X压力降低，第一弹簧6推动平衡阀芯3下移，过流面积逐渐缩小，将阀口关死。
(4)停止过程中，由于外力作用使负载压力产生冲击较大的时候，第四油口C压力液压油作用到平衡阀芯3的环形作用面积(S1-S2)上，如果冲击压力超过第一弹簧6的作用力，平衡阀芯3将快速打开节流孔102，将压力冲击缓冲掉。
也就是说，(1)节流孔102沿所述第三阀套通孔段的轴向布置有多圈，每圈上具有沿所述第三阀套通孔段的周向均匀间隔布置的多个节流孔102，当平衡阀芯3向上运动将阀口打开时，可以依次打开这些节流孔102，通过合理的孔径大小及轴向间隔配置，可以精确控制过流面积变化，从而精确控制流量。(2)负载上升时通过的是通流孔102、单向阀芯9和平衡阀芯3之间的阀口；负载下降时通过的是平衡阀芯3、节流孔102；这样负载上升时的速度不会受到影响，而下降时可以通过节流控制下降速度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种流量型平衡阀，其特征在于，包括：
阀套，所述阀套具有上下贯通的阀套通孔，所述阀套通孔自上而下包括第一阀套通孔段、第二阀套通孔段、第三阀套通孔段以及第四阀套通孔段，所述第一阀套通孔段的孔径大于所述第四阀套通孔段的孔径，所述第四阀套通孔段的孔径大于所述第二阀套通孔段的孔径，所述第二阀套通孔段的孔径大于所述第三阀套通孔段的孔径，所述阀套上具有外开口均位于所述阀套的外周壁上的第一流道、节流孔和通流孔，所述第一流道的内开口位于所述第二阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的上台阶面，所述节流孔的内开口位于所述第三阀套通孔段的内周壁上，所述通流孔的内开口位于所述第四阀套通孔段的内周壁上且邻近所述第三阀套通孔段的下台阶面，其中，所述第一流道的外开口构成第一油口，所述节流孔的外开口和所述通流孔的外开口构成第二油口；
端塞，所述端塞设在所述阀套上用于封闭所述阀套通孔的上开口；
平衡阀芯，所述平衡阀芯自上而下包括与所述第一阀套通孔段相适配的第一平衡阀芯段、与所述第二阀套通孔段相适配的第二平衡阀芯段以及与所述第三阀套通孔段相适配的第三平衡阀芯段，所述第一平衡阀芯段可上下移动地配合在所述第一阀套通孔段内，所述第二平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第二阀套通孔段内，所述第三平衡阀芯段可上下滑动地配合在所述第三阀套通孔段内，所述平衡阀芯具有上下贯通的平衡阀芯通孔，所述平衡阀芯通孔包括位于所述第一平衡阀芯段上和所述第二平衡阀芯段上的上通孔段以及位于所述第三平衡阀芯段上的下通孔段，所述上通孔段的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径，所述下通孔段的孔径小于所述上通孔段的孔径，在所述第二平衡阀芯段的外周壁上形成有与所述第一流道的内开口相适配的第一控制腔；
柱塞，所述柱塞与所述端塞固定相连且所述柱塞的下端向下伸入所述阀套通孔并插接在所述上通孔段内以使所述平衡阀芯相对于所述柱塞可上下滑动，所述柱塞的中部设有挡肩；
第一弹簧，所述第一弹簧套接在所述柱塞上，所述第一弹簧的上端抵靠所述柱塞挡肩的下端面且所述第一弹簧的下端抵靠所述第一平衡阀芯段的上端面，所述第一弹簧向下常推动所述平衡阀芯以使所述第二平衡阀芯段的下端面抵靠所述第三阀套通孔段的上台阶面，此时，所述第三平衡阀芯段的下端向下伸入所述第四阀套通孔段，在所述第一阀套通孔段内，所述柱塞的外周壁与所述第一平衡阀芯段的上端面之间限定有第二控制腔，所述阀套的侧壁上具有第二流道，所述第二流道的外开口位于所述阀套的外周壁上且所述第二流道的内开口连通所述第二控制腔，所述第二流道的外开口构成第三油口；
弹簧座，所述弹簧座固定设在所述第四阀套通孔段内；
单向阀芯，所述单向阀芯包括可上下滑动地配合在所述第四阀套通孔段内的主体段以及位于所述主体段下面且可上下滑动地配合在所述弹簧座内的缩径段，所述单向阀芯上具有上下贯通的单向阀芯通孔，所述单向阀芯通孔的孔径小于所述第三阀套通孔段的孔径且大于所述上通孔段的孔径，所述单向阀芯通孔的下端构成第四油口；
第二弹簧，所述第二弹簧套接在所述缩径段上，所述第二弹簧的上端抵靠所述主体段的下端面且所述第二弹簧的下端抵靠所述弹簧座，所述第二弹簧向上常推动所述单向阀芯以使所述单向阀芯的上端面抵靠所述第三平衡阀芯段的下端面从而封闭所述通流孔；
令所述单向阀芯通孔的轴向截面积为S1、所述上通孔段的轴向截面积为S2、所述第二阀套通孔段的轴向截面积为S3，则S1、S2和S3之间满足S1>S2，且（S3-S1）/（S1-S2）＞3；
所述节流孔沿所述第三阀套通孔段的轴向布置有多圈，每圈上具有沿所述第三阀套通孔段的周向均匀间隔布置的多个所述节流孔；
当油液由第二油口流入时，第二油口的压力油通过通流孔后推动单向阀芯克服第二弹簧的作用力向下运动，油液经通流孔流入第四油口；当油液由第四油口流入时，第一油口的压力油进入到控制腔作用到平衡阀芯上，克服第一弹簧的作用力，平衡阀芯上移，同时单向阀芯向上运动抵到所述第三阀套通孔段的下台阶面，隔断通流孔与第四油口，第一油口压力增加，平衡阀芯就进一步上移，逐步露出之前由第三平衡阀芯段遮盖住的各个节流孔，第四油口的油液经节流孔流入第二油口。
2.根据权利要求1所述的流量型平衡阀，其特征在于，还包括挡圈，所述挡圈嵌设在所述第四阀套通孔段的内壁上以固定所述弹簧座。
3.根据权利要求1或2所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述端塞与所述阀套通孔的上端螺纹连接。
4.根据权利要求1或2所述的流量型平衡阀，其特征在于，所述柱塞上端向上伸出所述端塞的上端面，并由螺母所锁紧。
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