CN111810481A - 一种负载压力-流量补偿平衡阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负载压力‑流量补偿平衡阀，包括平衡阀阀体，平衡阀阀体上安装有控制端盖，控制端盖的K口用于接来自变幅下落的控制压力，通过第一滤网与单向阀、第一阻尼、第一螺纹堵的一端以及两位两通换向阀连接，单向阀和第一阻尼的另一端连接在一起通过第二阻尼连接至平衡阀的控制腔，平衡阀一端通过平衡阀B口与变幅油缸连接，另一端通过平衡阀A口与控制阀连接，平衡阀的弹簧腔分别连接第三阻尼和第四阻尼的一端，第四阻尼的另一端和第五阻尼串联后与第二螺纹堵的一端、两位两通换向阀的弹簧腔和平衡阀Y口连接，两位两通换向阀一个油端与平衡阀B口连接。本发明提供的一种负载压力‑流量补偿平衡阀，产品结构简单，成本较低、补偿效果好并且可方便调整。

Description

一种负载压力-流量补偿平衡阀
技术领域
本发明涉及一种负载压力-流量补偿平衡阀，属于带有变幅机构的工程机械技术领域。
背景技术
汽车起重机、履带起重机、旋挖钻机等工程机械中都带有变幅机构，当变幅机构在下落时由于变幅机构的力臂逐渐增大，导致变幅机构下落速度会越来越快，甚至会发生失速，很容易导致翻车等安全事故。在变幅机构系统中如采用负载压力-流量补偿平衡阀，随着变幅机构下落，负载压力逐渐升高，控制平衡阀流量逐渐减小，从而实现变幅机构的稳定下落。
目前为了实现变幅机构的稳定下落一种方案采用液动力补偿，利用液动力使阀芯区域关闭的特性，将平衡阀的节流口关小；另外一种方案采用伺服控制，通过将负载压力通过阻尼至平衡阀弹簧腔关小平衡阀节流口。
液动力补偿平衡阀补偿效果不明显，流量随负载压力的增高降低少，而且补偿效果不可调；采用伺服控制方案的平衡阀，通过阻尼控制补偿效果，补偿效果好并且可调整，但该方案由于采用伺服控制，产品结构复杂，零部件加工精度高，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种产品结构简单，成本较低、补偿效果好并且可方便调整的负载压力-流量补偿平衡阀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种负载压力-流量补偿平衡阀，包括平衡阀阀体，所述平衡阀阀体上安装有控制端盖，所述控制端盖的K口用于接来自变幅下落的控制压力，所述控制端盖的K口通过第一滤网与单向阀、第一阻尼、第一螺纹堵的一端以及两位两通换向阀连接，所述单向阀和第一阻尼的另一端连接在一起通过第二阻尼连接至平衡阀的控制腔，所述第一螺纹堵的另一端连接所述控制端盖的T口回油箱，所述平衡阀一端通过平衡阀B口与变幅油缸连接，另一端通过平衡阀A口与控制阀连接，所述平衡阀的弹簧腔分别连接第三阻尼和第四阻尼的一端，所述第三阻尼的另一端连有第二滤网的一端，所述第四阻尼的另一端和第五阻尼串联后与第二螺纹堵的一端、两位两通换向阀的弹簧腔和平衡阀Y口连接，所述第二螺纹堵的另一端与平衡阀A口连接，所述两位两通换向阀一个油口端与平衡阀B口连接，另一个油口端连接所述第二滤网的另一端。
所述第一滤网、第一螺纹堵、单向阀、第一阻尼和第二阻尼设置在所述控制端盖上，所述平衡阀、两位两通换向阀、第二滤网、第三阻尼、第四阻尼、第五阻尼和第二螺纹堵设置在所述平衡阀阀体上。
所述控制端盖通过螺钉安装在所述平衡阀阀体上。
所述平衡阀包括阀芯，所述阀芯安装在所述平衡阀阀体的阀芯孔中，所述阀芯外面套设有位于所述平衡阀阀体内的单向阀弹簧和阀座，所述阀座的内孔尖角与所述阀芯的锥面接触，所述阀座内孔端面与所述单向阀弹簧端面接触，阀套通过螺纹安装在所述平衡阀阀体中，所述阀套的内孔套在所述阀芯左端，所述阀芯左端面设置有凹槽，所述凹槽中安装钢球，所述阀套中安装有弹簧座和平衡阀弹簧，所述弹簧座右侧设置有锥型凹槽与所述钢球接触，所述平衡阀弹簧端面与所述弹簧座接触，调节阀座通过螺纹安装在所述阀套中，所述调节阀座的内孔安装有调节活塞，所述调节活塞的右侧端面与所述平衡阀弹簧的左侧端面接触，调节螺钉通过螺纹安装在所述调节阀座中，所述调节螺钉的右侧端面与所述调节活塞的左侧端面接触，锁紧螺母通过螺纹与所述调节螺钉连接，所述锁紧螺母的右侧端面与所述调节阀座的左侧端面接触。
所述阀芯右侧安装有滑动密封与所述平衡阀阀体内孔形成密封，所述阀座外表面安装有滑动密封与所述平衡阀阀体的内孔形成密封，所述阀套的内孔安装有O形圈与所述阀芯左端外表面形成滑动密封，所述阀套的外表面设置有两处密封与所述平衡阀阀体密封，所述调节阀座的外表面安装有密封圈与所述平衡阀阀体密封，所述调节活塞外表面安装有O形圈与所述调节阀座的内孔形成密封。
所述两位两通换向阀采用插装式结构安装在所述平衡阀阀体的孔中。
所述两位两通换向阀包括两位两通换向阀阀套，所述两位两通换向阀阀套的内孔中安装有两位两通换向阀阀芯和两位两通换向阀弹簧，所述两位两通换向阀阀芯的锥面与所述两位两通换向阀阀套内孔中的尖角形成密封，所述两位两通换向阀阀芯中安装有两位两通换向阀支撑环，所述两位两通换向阀支撑环与所述平衡阀阀体的孔滑动配合，所述两位两通换向阀阀芯上安装有两位两通换向阀弹簧座，所述两位两通换向阀弹簧座的右侧端面与所述两位两通换向阀阀芯台阶的左端面接触，所述两位两通换向阀弹簧一端与所述平衡阀阀体的孔的底部接触，另外一端与所述两位两通换向阀弹簧座的左端面接触。
所述两位两通换向阀阀套外表面设置有三个O形圈密封与所述平衡阀阀体的孔形成密封。
所述两位两通换向阀阀芯外表面装有滑动密封与所述两位两通换向阀阀体的孔形成密封。
所述两位两通换向阀阀芯的外表面装有O形圈与所述两位两通换向阀支撑环形成密封。
本发明的有益效果：本发明提供的一种负载压力-流量补偿平衡阀，通过调节阻尼大小平衡阀负载压力-流量的补偿效果，采用阻尼调节更加方便，且通过不同阻尼大小的组合可以达到多种负载压力-流量补偿效果；采用两位两通换向阀控制补偿压力的通断，保证无控制压力时平衡阀的无泄漏，使变幅保持在固定的位置；在阻尼前设计有滤网，过滤油液中的杂质，避免阻尼堵塞；平衡阀控制端盖通过螺钉安装在平衡阀阀体上，控制端盖和平衡阀分开布置，更换其他控制类型的控制端盖更加方便；两位两通换向阀采用插装式结构安装在平衡阀阀体中，拆装及维修方便；两位两通换向阀阀芯通过锥面与两位两通换向阀阀体内孔中的尖角密封，同时两位两通换向阀阀芯的外表面装有滑动密封与两位两通换向阀阀体的内孔密封，保证了两位两通换向阀在没有换向时的零泄漏；本发明中阀芯与阀座相互配合，实现了平衡阀A口到平衡阀B口的单向阀功能和平衡阀B口到平衡阀A口的平衡阀功能，结构简单可靠，故障点少，成本低。
附图说明
图1本发明一种负载压力-流量补偿平衡阀的连接原理示意图；
图2为本发明一种负载压力-流量补偿平衡阀的结构示意图。
图中附图标记如下：1-第一滤网；2-第一螺纹堵；3-单向阀；4-第一阻尼；5-第二阻尼；6-平衡阀；7-两位两通换向阀；8-第二滤网；9-第三阻尼；10-第四阻尼；11-第五阻尼；12-第二螺纹堵；13-平衡阀阀体；14-控制端盖；15-螺钉；16-两位两通换向阀阀套；17-两位两通换向阀阀芯；18-两位两通换向阀支撑环；19-两位两通换向阀弹簧座；20-两位两通换向阀弹簧；21-阀套；22-调节阀座；23-锁紧螺母；24-调节螺钉；25-调节活塞；26-平衡阀弹簧；27-弹簧座；28-钢球；29-阀芯；30-阀座；31-单向阀弹簧。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示，本发明公开一种负载压力-流量补偿平衡阀，负载压力-流量补偿平衡阀由控制端盖14、平衡阀阀体组件组成。控制端盖由第一滤网1、第一螺纹堵2、单向阀3、第一阻尼4和第二阻尼5组成；平衡阀阀体组件由平衡阀6、两位两通换向阀7、第二滤网8、第三阻尼9、第四阻尼10、第五阻尼11和第二螺纹堵12组成。
来自变幅下落的控制压力接控制端盖14的K口，控制端盖14的K口通过第一滤网1与单向阀3、第一阻尼4、第一螺纹堵2和两位两通换向阀7连接，单向阀3和第一阻尼4的另一端连接在一起通过第二阻尼5连接至平衡阀6，第一螺纹堵2连接控制端盖14的T口回油箱。
平衡阀6一端通过平衡阀B口与变幅油缸连接，另外一端通过平衡阀A口与控制阀连接，平衡阀6的控制腔与第二阻尼5连接。平衡阀6的弹簧腔分别连接第四阻尼10和第五单向阀11、第三阻尼9，第四阻尼10和第五阻尼11串联在后与第二螺纹堵12、两位两通换向阀7的弹簧腔、平衡阀Y口连接。两位两通换向阀7一个油口端与平衡阀B口连接，另一个油口端连接第二滤网8，第二滤网8通过第三阻尼9至平衡阀6弹簧腔。
本发明在第一阻尼4、第二阻尼5前设计有第一滤网1，在第三阻尼9、第四阻尼10、第五阻尼11前设置有第二滤网8，过滤油液中的杂质，避免阻尼堵塞。
本发明中采用两位两通换向阀7和阻尼控制流量补偿效果。当变幅系统下落时，控制压力连接控制端盖14的K口，通过第一滤网1、第一阻尼4、第二阻尼5至平衡阀6的控制腔，打开平衡阀6，平衡阀6的B口和A口相通，同时控制压力还通过第一滤网1至两位两通换向阀7的控制腔，将两位两通换向阀7打开，变幅油缸的压力通过两位两通换向阀7、第二滤网8、第三阻尼9至平衡阀6弹簧腔，同时平衡阀6弹簧腔还通过第四阻尼10、第五阻尼11至平衡阀Y口回油箱，也可以将第二螺纹堵12拆掉并把平衡阀Y口堵住通过平衡阀A口回油。由于B口压力通过两位两通换向阀7、第二滤网8、第三阻尼9作用在平衡阀6弹簧腔，因此随着平衡阀B口压力的增大，作用在平衡阀6弹簧腔的压力也就越大，从而使平衡阀6的节流口关小，平衡阀B到平衡阀A的流量减小，实现了平衡阀的负载压力-流量的补偿。
本发明通过调节第三阻尼9、第四阻尼10、第五阻尼11可以改变平衡阀负载压力-流量的补偿效果，采用阻尼调节更加方便，且通过三个阻尼大小的组合可以达到多种负载压力-流量补偿效果。
本发明采用两位两通换向阀7控制补偿压力的通断，保证无控制压力时平衡阀的无泄漏。当控制端盖14的K口无控制压力时，两位两通换向阀7和平衡阀6均不换向，平衡阀B口的压力为一个封闭容腔，能够使变幅保持在固定的位置。
如图2所示为负载压力-流量补偿平衡阀结构图，负载压力-流量补偿平衡阀由控制端盖14和平衡阀6阀体组件两部分组成。平衡阀6阀体组件由平衡阀阀体13、两位两通换向阀阀套16、两位两通换向阀阀芯17、两位两通换向阀支撑环18、两位两通换向阀弹簧座19、两位两通换向阀弹簧20、阀套21、调节阀座22、锁紧螺母23、调节螺钉24、调节活塞24、平衡阀弹簧26、弹簧座27、钢球28、阀芯29、阀座30、单向阀弹簧31组成，平衡阀控制端盖14通过螺钉15安装在平衡阀阀体13上。
本发明中，以平衡阀阀体13靠近控制端盖14的一侧为右方向，以平衡阀阀体13远离控制端盖14的一侧为左方向对本发明的结构加以说明。
平衡阀6由阀套21、调节阀座22、锁紧螺母23、调节螺钉24、调节活塞25、平衡阀弹簧26、弹簧座27、钢球28、阀芯29、阀座30、单向阀弹簧31组成。阀芯29安装在平衡阀阀体13的阀芯孔中，阀芯29右侧安装有滑动密封与平衡阀阀体13内孔形成密封；单向阀弹簧31套在阀芯29外面，并安装在平衡阀阀体13中；阀座30套在阀芯29外面，阀座30的内孔尖角与阀芯29的锥面接触，阀座30安装平衡阀阀体13的内孔中，阀座30内孔端面与单向阀弹簧31端面接触，阀座30外表面安装有滑动密封与平衡阀阀体13的内孔形成密封；阀套21通过螺纹安装在平衡阀阀体13中，并且阀套21的内孔套在阀芯29左端，阀套21的内孔安装有O形圈与阀芯29左端外表面形成滑动密封，阀套21的外表面设置有两处密封与平衡阀阀体13密封；阀芯29左端面设置有凹槽，凹槽中安装钢球28；弹簧座27安装在阀套21中，阀座30右侧设置有锥型凹槽与钢球28接触；平衡阀弹簧30安装在阀套21中，端面与弹簧座27接触；调节阀座22通过螺纹安装在阀套21中，调节阀座22的外表面安装有密封圈与平衡阀阀体13密封，调节阀座22的内孔安装有调节活塞25，调节活塞25外表面安装有O形圈与调节阀座22的内孔形成密封，调节活塞25的右侧端面与平衡阀弹簧26的左侧端面接触；调节螺钉24通过螺纹安装在调节阀座22中，调节螺钉24的右侧端面与调节活塞25的左侧端面接触；锁紧螺母23通过螺纹与调节螺钉24连接，锁紧螺母23的右侧端面与调节阀座22的左侧端面接触。
两位两通换向阀7由两位两通换向阀阀套16、两位两通换向阀阀芯17、两位两通换向阀支撑环18、两位两通换向阀弹簧座19、两位两通换向阀弹簧20组成。两位两通换向阀阀套16安装在平衡阀阀体13的孔中，两位两通换向阀阀套16外表面有三个O形圈密封与平衡阀阀体13的孔形成密封；两位两通换向阀阀芯4安装在两位两通换向阀阀套16的内孔中。两位两通换向阀阀芯17配合的外表面装有滑动密封与两位两通换向阀阀套16的内孔形成密封，两位两通换向阀阀芯17的锥面与两位两通换向阀阀套16内孔中的尖角形成密封，能够保证两位两通换向阀6在没有换向的零泄漏。
两位两通换向阀支撑环18安装在两位两通换向阀阀芯17中，两位两通换向阀阀芯17的外表面装有O形圈与两位两通换向阀支撑环18形成密封，两位两通换向阀支撑环18与平衡阀阀体13的孔可以相对运动；两位两通换向阀弹簧座19安装在两位两通换向阀阀芯17上，两位两通换向阀弹簧座19的右侧端面与两位两通换向阀阀芯17台阶的左端面接触；两位两通换向阀弹簧20安装在平衡阀阀体13的孔中，两位两通换向阀弹簧20一端与平衡阀阀体13的孔的底部接触，另外一端与两位两通换向阀弹簧座19的左端面接触。平衡阀B口压力通过两位两通换向阀7后至阻尼到平衡阀6的弹簧腔，然后通过两个串联阻尼回油箱，两位两通换向阀7的弹簧腔接油箱。
本发明中平衡阀控制端盖14通过螺钉15安装在平衡阀阀体13上，控制端盖和平衡阀分开布置，更换其他控制类型的控制端盖更加方便。
本发明中两位两通换向阀7采用插装式结构安装在平衡阀阀体13中，拆装及维修方便。
平衡阀7的工作原理为：本发明中阀芯29与阀座30相互配合，实现了平衡阀A口到平衡阀B口的单向阀功能和平衡阀B口到平衡阀A口的平衡阀功能，结构简单可靠，故障点少，成本低。当控制压力作用在阀芯29右侧端面，阀芯16在控制压力的作用下向左移动压缩平衡阀弹簧26，平衡阀B口到A口打开；当来自A口的压力作用在阀座30的右端面时，阀座30向右移动压缩单向阀弹簧31，平衡阀A口到B口的单向阀打开。
本发明的工作原理为：本发明中通过阻尼控制平衡阀的负载压力-流量补偿的效果，调节方便。当控制压力作用在两位两通换向阀阀芯17的右端，两位两通换向阀阀芯17向左移动压缩两位两通换向阀弹簧20，两位两通换向阀打开，平衡阀B口压力通过两位两通换向阀6通过阻尼进入平衡阀7的弹簧腔，弹簧腔的压力通过两个串联阻尼回油箱，通过调整阻尼的大小，可以实现不同的负载压力-流量补偿效果。
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。

Claims (10)

1.一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：包括平衡阀阀体(13)，所述平衡阀阀体(13)上安装有控制端盖(14)，所述控制端盖(14)的K口用于接来自变幅下落的控制压力，所述控制端盖(14)的K口通过第一滤网(1)与单向阀(3)、第一阻尼(4)、第一螺纹堵(2)的一端以及两位两通换向阀(7)连接，所述单向阀(3)和第一阻尼(4)的另一端连接在一起通过第二阻尼(5)连接至平衡阀(6)的控制腔，所述第一螺纹堵(2)的另一端连接所述控制端盖(14)的T口回油箱，所述平衡阀(6)一端通过平衡阀B口与变幅油缸连接，另一端通过平衡阀A口与控制阀连接，所述平衡阀(6)的弹簧腔分别连接第三阻尼(9)和第四阻尼(10)的一端，所述第三阻尼(9)的另一端连有第二滤网(8)的一端，所述第四阻尼(10)的另一端和第五阻尼(11)串联后与第二螺纹堵(12)的一端、两位两通换向阀(7)的弹簧腔和平衡阀Y口连接，所述第二螺纹堵(12)的另一端与平衡阀A口连接，所述两位两通换向阀(7)一个油口端与平衡阀B口连接，另一个油口端连接所述第二滤网(8)的另一端。
2.根据权利要求1所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述第一滤网(1)、第一螺纹堵(2)、单向阀(3)、第一阻尼(4)和第二阻尼(5)设置在所述控制端盖(14)上，所述平衡阀(6)、两位两通换向阀(7)、第二滤网(8)、第三阻尼(9)、第四阻尼(10)、第五阻尼(11)和第二螺纹堵(12)设置在所述平衡阀阀体(13)上。
3.根据权利要求1所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述控制端盖(14)通过螺钉(15)安装在所述平衡阀阀体(13)上。
4.根据权利要求1所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述平衡阀(6)包括阀芯(29)，所述阀芯(29)安装在所述平衡阀阀体(13)的阀芯孔中，所述阀芯(29)外面套设有位于所述平衡阀阀体(13)内的单向阀弹簧(31)和阀座(30)，所述阀座(30)的内孔尖角与所述阀芯(29)的锥面接触，所述阀座(30)内孔端面与所述单向阀弹簧(31)端面接触，阀套(21)通过螺纹安装在所述平衡阀阀体(13)中，所述阀套(21)的内孔套在所述阀芯(29)左端，所述阀芯(29)左端面设置有凹槽，所述凹槽中安装钢球(28)，所述阀套(21)中安装有弹簧座(27)和平衡阀弹簧(26)，所述弹簧座(27)右侧设置有锥型凹槽与所述钢球(28)接触，所述平衡阀弹簧(26)端面与所述弹簧座(27)接触，调节阀座(22)通过螺纹安装在所述阀套(21)中，所述调节阀座(22)的内孔安装有调节活塞(25)，所述调节活塞(25)的右侧端面与所述平衡阀弹簧(26)的左侧端面接触，调节螺钉(24)通过螺纹安装在所述调节阀座(22)中，所述调节螺钉(24)的右侧端面与所述调节活塞(25)的左侧端面接触，锁紧螺母(23)通过螺纹与所述调节螺钉(24)连接，所述锁紧螺母(23)的右侧端面与所述调节阀座(22)的左侧端面接触。
5.根据权利要求4所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述阀芯(29)右侧安装有滑动密封与所述平衡阀阀体(13)内孔形成密封，所述阀座(30)外表面安装有滑动密封与所述平衡阀阀体(13)的内孔形成密封，所述阀套(21)的内孔安装有O形圈与所述阀芯(29)左端外表面形成滑动密封，所述阀套(21)的外表面设置有两处密封与所述平衡阀阀体(13)密封，所述调节阀座(22)的外表面安装有密封圈与所述平衡阀阀体(13)密封，所述调节活塞(25)外表面安装有O形圈与所述调节阀座(22)的内孔形成密封。
6.根据权利要求1所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述两位两通换向阀(7)采用插装式结构安装在所述平衡阀阀体(13)的孔中。
7.根据权利要求6所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述两位两通换向阀(7)包括两位两通换向阀阀套(16)，所述两位两通换向阀阀套(16)的内孔中安装有两位两通换向阀阀芯(17)和两位两通换向阀弹簧(20)，所述两位两通换向阀阀芯(17)的锥面与所述两位两通换向阀阀套(16)内孔中的尖角形成密封，所述两位两通换向阀阀芯(17)中安装有两位两通换向阀支撑环(18)，所述两位两通换向阀支撑环(18)与所述平衡阀阀体(13)的孔滑动配合，所述两位两通换向阀阀芯(17)上安装有两位两通换向阀弹簧座(19)，所述两位两通换向阀弹簧座(19)的右侧端面与所述两位两通换向阀阀芯(17)台阶的左端面接触，所述两位两通换向阀弹簧(20)一端与所述平衡阀阀体(13)的孔的底部接触，另外一端与所述两位两通换向阀弹簧座(19)的左端面接触。
8.根据权利要求7所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述两位两通换向阀阀套(16)外表面设置有三个O形圈密封与所述平衡阀阀体(13)的孔形成密封。
9.根据权利要求7所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述两位两通换向阀阀芯(17)外表面装有滑动密封与所述两位两通换向阀阀体(13)的孔形成密封。
10.根据权利要求7所述的一种负载压力-流量补偿平衡阀，其特征在于：所述两位两通换向阀阀芯(17)的外表面装有O形圈与所述两位两通换向阀支撑环(18)形成密封。
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