CN110671379A - 流量控制型卷扬平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种流量控制型卷扬平衡阀，涉及工程机械技术领域。流量控制型卷扬平衡阀，包括：阀体，阀体内设置有平衡阀腔、分别与平衡阀腔相连通的第一通道及第二通道；分别与第一通道、第二通道连通的A口、B口；阀体上还设置有互相连通的第三通道和C口；平衡阀腔内插设有先导平衡阀芯和控制活塞，先导平衡阀芯和控制活塞相抵接，控制活塞与第三通道连通，通过控制活塞的移动，实现先导平衡阀芯的开关，进而实现第一通道与第二通道的连通与关闭。本发明创造性的设置了先导平衡阀芯，需要经过两次开启才能完全打开，使第一通道与第二通道的连通开启缓慢且平稳，因此使卷扬下放缓慢、平稳、避免抖动。

Description

流量控制型卷扬平衡阀

技术领域

本发明属于工程机械技术领域，涉及一种流量控制型卷扬平衡阀。

背景技术

工程机械车辆上卷扬是一个重要的部件，例如在起重机上，用卷扬来使重物提升与下放。

卷扬平衡阀是影响卷扬机构起升、下落和停止时的稳定性的关键液压元件。卷扬平衡阀现有技术中存在的最主要的问题是卷扬下放抖动的问题。卷扬平衡阀内现有技术中多采用直动式的平衡阀芯，直动式平衡阀芯打开瞬间就会使阀芯开启到最大开口，油液流速瞬间达到最高，进而导致卷扬下放抖动的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种卷扬下放平稳、不抖动的流量控制型卷扬平衡阀。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：流量控制型卷扬平衡阀，包括：

阀体，阀体内设置有平衡阀腔、分别与平衡阀腔相连通的第一通道及第二通道；分别与第一通道、第二通道连通的A口、B口；阀体上还设置有互相连通的第三通道和C口；

平衡阀腔内插设有先导平衡阀芯和控制活塞，先导平衡阀芯和控制活塞相抵接，控制活塞与第三通道连通，通过控制活塞的移动，实现先导平衡阀芯的开关，进而实现第一通道与第二通道的连通与关闭；

阀体内还设置有与平衡阀腔并联的单向阀腔，单向阀腔内插接单向阀芯，单向阀芯使油液只能从第二通道流入第一通道。

作为本发明的进一步改进，先导平衡阀芯包括：

平衡阀芯，平衡阀芯靠近第二通道一端设置有节流槽，平衡阀芯外侧套设有用于连通第一通道与平衡阀腔的阀套，平衡阀芯内部设置有先导阀腔，平衡阀芯靠近第二通道一端内部开设有与平衡阀芯同轴的先导槽；

先导阀芯，其设置在先导阀腔内；

调节机构，其在远离节流槽一端与平衡阀芯、先导阀芯抵接。

作为本发明的进一步改进，控制活塞朝向平衡阀芯一端固定设置有与平衡阀芯同轴的圆柱销，圆柱销插接在先导槽内与先导阀芯抵接，通过控制活塞带动圆柱销轴向移动实现对先导阀芯、平衡阀芯的开闭。

作为本发明的进一步改进，第一通道与平衡阀腔之间设置有阻尼结构，第一通道内的油液通过阻尼结构能够流入平衡阀腔。

作为本发明的进一步改进，阻尼结构为平衡阀芯外侧面上设置的阻尼槽。

作为本发明的进一步改进，阀体上还设置有梭阀和与梭阀出口连通的D口，B口与C口连接梭阀的两个进口，B口与C口之间存在压差时，压力大的一侧油液通过梭阀流入D口。

作为本发明的进一步改进，C口处设置有第一过滤器和/或过滤阻尼阀。

作为本发明的进一步改进，第三通道内还设置有并联的第二单向阀和第二阻尼，第二单向阀使油液只能从控制活塞向C口流动。

作为本发明的进一步改进，先导阀芯与平衡阀芯同轴设置，先导阀芯从靠近控制活塞一侧到远离控制活塞一侧依次包括抵靠在先导槽上的钢珠，容纳钢珠的钢珠座，第三弹簧和弹簧座，第三弹簧一端抵接钢珠座，另一端抵接弹簧座。

作为本发明的进一步改进，调节机构包括：弹簧套，其一端与阀套抵接，弹簧套外侧面与平衡阀腔内侧面密封连接，另一端为封闭结构；调节杆，其可移动插接在弹簧套内部，调节杆一端与弹簧座抵接，另一端与弹簧套抵接；衬套，其套设在调节杆外部靠近弹簧座一端，衬套一端与弹簧座抵接，另一端通过第一弹簧与调节杆连接。

作为本发明的进一步改进，A口连接液压油缸，B口连接多路阀，C口连接控制油缸。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：本发明创造性的设置了先导平衡阀芯，代替现有技术中的直动式阀芯。先导平衡阀芯需要经过两次开启才能完全打开，完全不同于直动式平衡阀芯打开瞬间开启到最大开口的效果，先导平衡阀芯第一次开启实现了缓冲和稳流的效果，因此第二次开启更加稳定。先导平衡阀芯的设置使第一通道与第二通道的连通开启缓慢且平稳，因此使卷扬下放缓慢、平稳、避免抖动。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明流量控制型卷扬平衡阀单向功能下的结构剖视图。

图2是流量控制型卷扬平衡阀负载保持下的结构剖视图。

图3是流量控制型卷扬平衡阀液控节流功能-先导开启下的结构剖视图。

图4是流量控制型卷扬平衡阀液控节流功能-平衡阀打开下的结构剖视图。

图5是流量控制型卷扬平衡阀单向功能与负载保持时的液压原理图。

图6是流量控制型卷扬平衡阀液控节流功能时的液压原理图。

图7是平衡阀芯的结构示意图。

图中，100、阀体；110、平衡阀腔；120、第一通道；130、第二通道；140、第三通道；150、单向阀腔；160、单向阀芯；210、平衡阀芯；211、节流槽；212、先导阀腔；213、先导槽；214、阻尼槽；215、阀座；216、阀套；220、控制活塞；221、圆柱销；222、梭阀；223、第一过滤器；224、第二单向阀；225、第二阻尼；231、钢珠；232、钢珠座；233、第三弹簧；234、弹簧座；235、第一凸台；241、弹簧套；242、盖形螺母；243、衬套；244、调节杆；245、第一弹簧；246、第二弹簧；251、接头；252、ED密封圈。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

下面结合图1至图7对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述。

一种流量控制型卷扬平衡阀，包括：

阀体100，阀体100内设置有平衡阀腔110、分别与平衡阀腔110相连通的第一通道120及第二通道130；分别与第一通道120、第二通道130连通的A口、B口；

平衡阀腔110内插设有先导平衡阀芯和控制活塞220，先导平衡阀芯和控制活塞220相抵接，通过控制活塞220的移动，实现先导平衡阀芯的开关，进而实现第一通道120与第二通道130的连通与关闭；

阀体100内还设置有与平衡阀腔110并联的单向阀腔150，单向阀腔150内插接单向阀芯160，单向阀芯160使油液只能从第二通道130流入第一通道120。

先导平衡阀芯包括：设置有节流槽211的平衡阀芯210，平衡阀芯210内部设置有先导阀腔212，平衡阀芯210用于连通或关闭第一通道120与第二通道130；设置在先导阀腔212内的先导阀芯，先导阀芯用于连通或关闭平衡阀腔110与第二通道130；设置在远离节流槽211一端与平衡阀芯210、先导阀芯抵接的调节机构，调节机构起到行程限位作用。平衡阀芯210内部设置有先导槽213，先导槽213与平衡阀芯210同轴，控制活塞220朝向平衡阀芯210一端固定设置有与平衡阀芯210同轴的圆柱销221，圆柱销221插接在先导槽213内与先导阀芯抵接，通过控制活塞220带动圆柱销221轴向移动实现对先导阀芯的开闭，先导阀芯打开时，平衡阀腔110与第二通道130连通。

进一步的，圆柱销221完全插接在先导槽213中时，控制活塞220端部抵靠在平衡阀芯210端部，当控制活塞220进一步朝向平衡阀芯210移动时，控制活塞220推动平衡阀芯210移动，使第一通道120与第二通道130通过节流槽211连通。

先导平衡阀芯的设置避免了现有技术中直动式平衡阀打开瞬间开启到最大开口，进而导致的卷扬下放抖动的问题。先导平衡阀芯需要经过两次开启才能完全打开，第一次是先导阀芯的开启，使平衡阀腔110与第二通道130连通，平衡阀腔110内的油液通过先导槽213流入第二通道130，平衡阀腔110内油压逐渐降低，因此控制活塞220左右的压力差逐渐增大，推动控制活塞220继续朝向平衡阀芯210移动；第二次是平衡阀芯210的开启，当控制活塞220处的压力逐渐增大，控制活塞220继续朝向平衡阀芯210移动，直至推动平衡阀芯210的开启在节流槽211的作用下使第一通道120与第二通道130的连通由小到大的缓慢开启。先导平衡阀芯的设置使第一通道120与第二通道130的连通开启缓慢且平稳，因此使卷扬下放缓慢、平稳、避免抖动。

进一步的，第一通道120与平衡阀腔110之间设置有阻尼结构，第一通道120内的油液通过阻尼结构能够流入平衡阀腔110，使第一通道120与平衡阀腔110内压力相同，平衡阀芯210始终处于压紧状态，避免油液泄露。

在本实施例中，平衡阀芯210与阀体100之间套设有密封连接的阀套216，阻尼结构为平衡阀芯210外侧面上设置的若干阻尼槽214，所述阻尼槽214为平衡阀芯210从远离节流槽211一端朝向节流槽211一端倾斜向下切削而成。

具体的，阀套216外侧周向嵌设密封圈等密封件实现密封效果。

阀体100上设置有第三通道140，第三通道140一端连通控制活塞220，另一端C口。油液通过C口注入，推动控制活塞220移动，进而实现先导平衡阀芯的开启。

B口与C口连接梭阀222的两个进口，梭阀222的出口与D口连接。B口与C口之间存在压差时，压力大的一侧油液通过梭阀222流入D口。

进一步的，D口连接常闭式制动器，当B口与C口之间存在压差时，油液流入D口使制动器打开，从而实现卷扬起升或下放的动作，当B口与C口液压均为零或者液压相同时，制动器抱死。梭阀222的设置提高了制动效果，在现有技术中，通常通过减压阀从主油路为制动器供油，但是当主油路有较高的背压冲击时，液压油直接进入制动器导致制动器不能完全抱死，梭阀222的设置避免了这一问题，并且无需设置减压阀和溢流阀，简化了结构。

C口处设置有第一过滤器223，使从C口进入的油液先经第一过滤器223过滤，降低阻尼被堵塞的风险，提高该平衡阀的抗污染能力以及使用寿命。

作为另一种优选的实施例，C口处第一过滤器223可以替换为过滤阻尼阀，实现增强稳波、稳流以及过滤杂质的效果。当然C口处也可以设置串联的第一过滤器223和过滤阻尼阀。

第三通道140内还设置有并联的第二单向阀220和第二阻尼225，第二单向阀220使油液只能从控制活塞220向C口流动，用来实现平衡阀的慢开快回的功能。从C口注入的油液通过第一过滤器223和第二阻尼225流入到控制活塞220内推动控制活塞220移动，通过第二阻尼225的油液流速更加稳定，实现稳波、稳流效果；控制活塞220内的油液流出时可同时经过第二阻尼225和第二单向阀220，因此提高了油液回程速度。

需要知道的是，第一过滤器223、过滤阻尼阀及并联的第二单向阀220和第二阻尼225的数量和组合有多种形式，均在本发明所保护的范围内，并非只有本实施例所列举的情形。

进一步的，C口插接接头251，接头251与C口之间套设ED密封圈252，提高密封效果，防止漏油。

先导平衡阀芯包括平衡阀芯210、先导阀芯与调节机构，其具体结构如下：

平衡阀芯210开设节流槽211一端套设阀座215，阀座215抵靠在阀体100上，与阀体100通过密封件密封连接，阀座215设置在第一通道120与第二通道130连接位置处，用于隔开第一通道120与第二通道130；平衡阀芯210远离节流槽211一端套设阀套216，阀套216与阀座215抵接，阀套216上开设第一通孔使油液流通，阀套216与阀体100通过密封件密封连接，平衡阀芯210与阀套216接触位置开设若干阻尼槽214，使第一通道120内的油液能够流入平衡阀腔110。

进一步的，节流槽211上设置第二通孔连通第二通道130与平衡阀芯210，增加油液流动通道。

进一步的，阀座215与阀体100接触位置嵌设密封圈等密封件实现密封效果；阀套216与阀体100接触位置嵌密封圈等密封件实现密封效果。

先导阀芯设置在先导阀腔212内，先导阀芯自右向左依次包括抵靠在先导槽213上的钢珠231，容纳钢珠231的钢珠座232，第三弹簧233和弹簧座234，第三弹簧233一端抵接钢珠座232，另一端抵接弹簧座234。当圆柱销221推动钢珠231远离先导槽213时，第二通道130与平衡阀腔110通过先导槽213连通。当圆柱销221后退时，钢珠231在第三弹簧233作用力下抵靠在先导槽213上，第二通道130与平衡阀腔110关闭。

调节机构与平衡阀芯210、先导阀芯相接触，轴向延伸至伸出阀腔，调节机构包括：弹簧套241，其一端与阀套216抵接，弹簧套241外侧面与平衡阀腔110内侧面密封连接，另一端为封闭结构，具体的，另一端与盖形螺母242通过螺纹连接形成封闭腔体；调节杆244，其可移动插接在弹簧套241内部，调节杆244一端与弹簧座234抵接，另一端与弹簧套241抵接，具体的，与盖形螺母242抵接，调节杆244长度小于弹簧座234与盖形螺母242形成的空间；衬套243，其套设在调节杆244外部靠近弹簧座234一端，衬套243一端与弹簧座234抵接，另一端通过第一弹簧245与调节杆244连接，在第一弹簧245作用力下，调节杆244抵靠在盖形螺母242上；弹簧座234设置有周向的第一凸台235，第一凸台235一侧与平衡阀芯210、阀套216抵接，另一侧通过第二弹簧246与弹簧套241连接。

当平衡阀芯210与先导阀芯动作时，通过第三弹簧233传递至弹簧座234；调节杆244起到限位作用，避免平衡阀芯210、先导阀芯开口过大；第一弹簧245、第二弹簧246推动平衡阀芯210与先导阀芯回位。多重套设的弹簧起到了多重保护作用，既分担了弹簧压力使弹簧工作时效延长，又保证了单个弹簧损坏时，卷扬平衡阀短时间内依然可以正常使用，因此提高了卷扬平衡阀的安全性。

进一步的，调节杆244和弹簧座234为中空结构，因此使平衡阀腔110内互相连通，油液流动更顺畅。

进一步的，如图7所示，节流槽211呈由小变大的轴向缝隙状，越靠近控制活塞220，节流槽211开口越大，因此实现控制压力与通流面积一一对应的关系。

进一步的，节流槽211包括长度较长的第一节流槽和长度较短的第二节流槽，通过设置不同长度的节流槽211，增加平衡阀芯210打开至一定程度时的通流面积。

进一步的，平衡阀芯210与阀套216之间线密封，平衡阀芯210未打开时，第一通道120与第二通道130关闭。

工作原理：

单向功能：如图1、图5所示，油液从B口进入第二通道130，流向梭阀222，从D口流出，打开制动器，使卷扬能够工作。与此同时，第二通道130内的油液通过单向阀芯160与平衡阀芯210进入第一通道120，从A口流出，使卷扬起升。

负载保持：如图2、图5所示，油液停止从B口流入第二通道130，单向阀芯160与平衡阀芯210关闭，第二通道130与第三通道140内没有油液流动，梭阀222关闭，制动抱死。在负载保持状态下，第一通道120内油液不再从A口流出，保持高压，使卷扬停止动作停在空中。与此同时，第一通道120内的油液通过阀套216上的阻尼槽214流入平衡阀腔110，使平衡阀腔110同样保持高压，因而平衡阀芯210始终处于压紧状态。

液控节流功能-先导开启：如图3、图6所示，油液通过C口注入到第三通道140，油液推动梭阀222，使油液从D口流出，打开制动器。与此同时，从C口流入的油液推动控制活塞220，使先导阀芯打开，平衡阀腔110内的油液通过先导槽213流到第二通道130中，随着平衡阀腔110内压力的降低，控制活塞220朝向平衡阀芯210继续移动。

液控节流功能-平衡阀芯210打开：如图4、图6所示，油液继续通过C口注入到第三通道140，油压继续增大，推动控制活塞220朝向平衡阀芯210继续移动，直至平衡阀芯210打开，第一通道120与第二通道130连通，油液从第一通道120流入第二通道130。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，包括：

阀体，阀体内设置有平衡阀腔、分别与平衡阀腔相连通的第一通道及第二通道；分别与第一通道、第二通道连通的A口、B口；阀体上还设置有互相连通的第三通道和C口；

平衡阀腔内插设有先导平衡阀芯和控制活塞，先导平衡阀芯和控制活塞相抵接，控制活塞与第三通道连通，通过控制活塞的移动，实现先导平衡阀芯的开关，进而实现第一通道与第二通道的连通与关闭；

阀体内还设置有与平衡阀腔并联的单向阀腔，单向阀腔内插接单向阀芯，单向阀芯使油液只能从第二通道流入第一通道。

2.根据权利要求1所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，先导平衡阀芯包括：平衡阀芯，平衡阀芯靠近第二通道一端设置有节流槽，平衡阀芯外侧套设有用于连通第一通道与平衡阀腔的阀套，平衡阀芯内部设置有先导阀腔，平衡阀芯靠近第二通道一端内部开设有与平衡阀芯同轴的先导槽；先导阀芯，其设置在先导阀腔内；调节机构，其在远离节流槽一端与平衡阀芯、先导阀芯抵接。

3.根据权利要求2所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，控制活塞朝向平衡阀芯一端固定设置有与平衡阀芯同轴的圆柱销，圆柱销插接在先导槽内与先导阀芯抵接，通过控制活塞带动圆柱销轴向移动实现对先导阀芯、平衡阀芯的开闭。

4.根据权利要求1所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，第一通道与平衡阀腔之间设置有阻尼结构，第一通道内的油液通过阻尼结构能够流入平衡阀腔；阻尼结构为平衡阀芯外侧面上设置的阻尼槽。

5.根据权利要求1所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，阀体上还设置有梭阀和与梭阀出口连通的D口，B口与C口连接梭阀的两个进口，B口与C口之间存在压差时，压力大的一侧油液通过梭阀流入D口。

6.根据权利要求1所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，C口处设置有第一过滤器和/或过滤阻尼阀。

7.根据权利要求1或6所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，第三通道内还设置有并联的第二单向阀和第二阻尼，第二单向阀使油液只能从控制活塞向C口流动。

8.根据权利要求2所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，先导阀芯与平衡阀芯同轴设置，先导阀芯从靠近控制活塞一侧到远离控制活塞一侧依次包括抵靠在先导槽上的钢珠，容纳钢珠的钢珠座，第三弹簧和弹簧座，第三弹簧一端抵接钢珠座，另一端抵接弹簧座。

9.根据权利要求2所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，调节机构包括：弹簧套，其一端与阀套抵接，弹簧套外侧面与平衡阀腔内侧面密封连接，另一端为封闭结构；调节杆，其可移动插接在弹簧套内部，调节杆一端与弹簧座抵接，另一端与弹簧套抵接；衬套，其套设在调节杆外部靠近弹簧座一端，衬套一端与弹簧座抵接，另一端通过第一弹簧与调节杆连接。

10.根据权利要求1所述的流量控制型卷扬平衡阀，其特征在于，A口连接液压油缸，B口连接多路阀，C口连接控制油缸。

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