CN202040137U - 一种起重机液压系统及其液压平衡阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压平衡阀，包括控制阀盖和主阀体，控制阀盖内具有与控制阀芯相对且同轴的阶梯盲孔，且控制阀盖设有连通盲孔的大径段的控制油口，盲孔的小径段连通容腔，大径段置有封堵小径段的封堵部件，封堵部件的直径在朝向所述小径段的方向上渐缩，且封堵部件与小径段的封堵配合面上设有节流槽，节流槽的横截面积沿轴向递增。则控制油进入的油道在封闭的过程中，经过节流槽的流通量会缓和地递减，可以有效地避免液压冲击的产生，因此，作用于控制阀芯上的控制油液的压力波动较小，主阀芯的开度不会忽大忽小，可以消除抖动，具有较高的操作舒适性和安全可靠性。本实用新型还公开一种包括上述液压平衡阀的起重机液压系统。

Description

一种起重机液压系统及其液压平衡阀

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，特别涉及一种液压平衡阀。本实用新型还涉及一种包括上述液压平衡阀的起重机液压系统。

背景技术

提高起重机的安全作业性能一直是该领域技术人员致力研究的技术问题。目前起重机的起升、变幅和伸缩系统中，都应用平衡阀进行液压锁紧，保证负载能够在任意位置可靠停留，避免由于液压元件的内部泄漏带来负载的移动。因此，通常采用平衡阀作为控制起重机带载下降速度的平衡与安全装置。

平衡阀的安全工作原理如下：平衡阀正向开启时是液压油液直接推开主阀体内的单向阀流过阀体，在负载下降反向开启时，需要控制阀芯换向，由控制油液进入平衡阀的控制盖板，并推动阀芯移动进行换向。

请参考图1，图1为一种典型的平衡阀的控制部分剖视图，该图仅示出控制端盖和主阀体上的控制阀芯，省去主阀体上的主阀芯和先导阀芯等常规结构。

该平衡阀在控制阀芯121的换向过程中主要采用与主阀位置并列设置的钢珠式单向阀。平衡阀的控制端盖11与主阀体12沿轴向并列设置，控制端盖11上设有控制油口111，控制油从控制油口111进入控制端盖11内部的油腔a，油腔a入口处设有滤油器和入口阻尼，再沿顶杆14与调节螺杆13之间的间隙进入调节螺杆13与控制阀芯121之间的容腔b，从而推动控制阀芯121向右移动，控制阀芯121再推动先导阀芯运动，先导阀芯运行一定距离之后，主阀芯逐渐右移，直至完全打开阀口。在此过程中，顶杆14也随着控制阀芯121一起右移，则钢球132在弹簧131的作用下也向右移动，当控制阀芯121继续向右运动，至钢球132封住调节螺杆13右侧孔道时，钢球132就与调节螺杆13形成了单向阀结构，封住顶杆14与调节螺杆13之间的间隙油道，从而截断控制油进入控制阀芯121左侧的容腔b。

然而，控制端盖11内的钢球132在关闭的瞬间，控制油突然被封停，从而会产生短时间的液压冲击，无法在开启过程中平稳地控制阀芯121的换向，此时，会造成控制阀芯121的控制压力产生剧烈波动，由于控制阀芯121依靠弹簧力作用复位，压力波动导致弹簧131跟随颤动，最终引起主阀芯的左右颤动，使阀口的开口忽大忽小，即主阀芯在换向或者移动过程中的移动速度会发生突然变化，很可能带来液压冲击，引起液压执行元件的爬行、突然加速等现象，导致结构件颤动，从而给操作者带来操作的不稳定性和不舒适感，容易导致操作失误产生安全事故。将平衡阀应用于流动式起重机的起升系统中时，此故障将表现为液压马达在转动过程中发生突然停止或速度突然加快，从而引起重物的突然停顿或突然升降，同时相关结构部件也产生颤抖。

因此，如何使平衡阀的控制压力更为稳定，平稳地控制主阀芯的换向，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种液压平衡阀，该液压平衡阀关闭控制油时存在缓冲的过程，避免压力冲击的产生，使控制压力较为稳定，从而可以平稳地控制阀芯换向。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述液压平衡阀的起重机液压系统。

为达到本实用新型的第一个目的，本实用新型提供一种液压平衡阀，其主阀体内设有控制阀芯，所述控制阀芯与其控制阀盖之间具有容腔；所述控制阀盖内具有与所述控制阀芯相对且同轴的阶梯盲孔，且设有连通所述盲孔的大径段的控制油口，所述盲孔的小径段连通所述容腔，所述大径段沿轴向依次置有弹性部件、封堵所述小径段的封堵部件；所述封堵部件的直径在朝向所述小径段的方向上渐缩，且所述封堵部件与所述小径段的封堵配合面上设有节流槽，所述节流槽的横截面积在朝向所述小径段的方向上渐增。

优选地，所述封堵部件为锥台状。

优选地，所述小径段为阶梯孔；所述封堵部件，与所述小径段的台阶面处、或所述大径段与所述小径段相接的台阶面处封堵配合。

优选地，所述节流槽的数目为四个，且沿所述封堵部件的周向均匀分布。

优选地，所述弹性部件为螺旋弹簧，所述封堵部件连接导杆，所述导杆插入所述螺旋弹簧的螺旋腔内。

优选地，所述控制阀盖上还设有直接连通所述大径段和所述容腔的通道，所述通道上设有固定阻尼；所述平衡阀上还设有溢流阀，所述溢流阀的进油口连通所述容腔，所述溢流阀的出油口连通回油口。

优选地，所述通道包括连通所述大径段的径向油腔，和连通所述径向油腔与所述容腔的轴向通道，所述固定阻尼包括第一阻尼和第二阻尼，所述第一阻尼和所述第二阻尼分别设置于所述径向油腔和所述轴向通道中。

优选地，所述溢流阀设置于所述控制阀盖上。

优选地，所述控制阀芯上设有连通所述控制阀芯左侧所述容腔和右侧弹簧腔的阻尼腔，所述阻尼腔中设有第三阻尼，且所述弹簧腔连通泄漏油口。

该实用新型所提供的液压平衡阀，其封堵部件的封堵端面上设有径向截面积渐增的节流槽，则控制油进入控制阀芯与控制阀盖之间容腔的第一油道在封闭的过程中，经过节流槽的流通量缓和地递减，从而使第一油道的关闭过程较为缓和，存在过渡阶段，可以有效地避免液压冲击的产生，达到滤波的效果，因此，作用于控制阀芯上的控制油液的压力波动较小，主阀芯的移动较为平稳，阀口开度不会忽大忽小，则该平衡阀的控制系统在工作过程中，可以消除抖动，具有较高的操作舒适性和安全可靠性。

为达到本实用新型的另一个目的，本实用新型还提供一种起重机液压系统，包括液压执行元件和液压动力元件，所述液压动力元件至所述液压执行元件的通路上设有液压平衡阀，所述液压平衡阀为上述任一项所述的液压平衡阀。由于上述液压平衡阀具有上述技术效果，具有该液压平衡阀的起重机液压系统也具有相同的技术效果。

附图说明

图1为一种典型的平衡阀的控制部分剖视图；

图2为本实用新型所提供液压平衡阀一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2中阶梯盲孔的结构示意图；

图4为图2中封堵部件和导杆的结构示意图；

图5为图2中顶杆与调节杆整体的配合示意图；

图6为图5中封堵部件处于封堵状态的结构示意图。

图7为本实用新型所提供液压平衡阀另一种具体实施方式的结构示意图；

图8为图7中液压半桥的工作原理示意图。

具体实施方式

本实用新型的核心为提供一种液压平衡阀，该液压平衡阀关闭控制油时存在缓冲的过程，避免压力冲击的产生，使控制压力较为稳定，从而可以平稳地控制阀芯换向。本实用新型的另一核心为提供一种包括上述液压平衡阀的起重机液压系统。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图2至图6，图2为本实用新型所提供液压平衡阀一种具体实施方式的结构示意图，该图仅示出控制阀盖和控制阀芯部分，省去主阀芯和先导阀芯等常规的结构；图3为图2中阶梯盲孔的结构示意图；图4为图2中封堵部件和导杆的结构示意图；图5为图2中顶杆与调节杆整体的配合示意图；图6为图5中封堵部件处于封堵状态的结构示意图。

该实施方式中的液压平衡阀，包括控制阀盖3和主阀体2，主阀体2的主阀腔内设有主阀芯和先导阀芯，平衡阀正向开启时，液压油直接推动主阀芯移动，阀口打开；平衡阀反向开启时(如起重机带载下降时)，控制油自控制阀盖3上的控制油口32进入控制油道，流入先导阀腔21内控制阀芯22的左侧容腔C，先导阀腔21设于主阀体2上，则控制油推动控制阀芯22移动，控制阀芯22再推移先导阀芯，先导阀芯移动至一定距离后，主阀芯逐渐移动，从而缓慢地打开阀口，则控制油的压力稳定在一定程度上决定了主阀芯在反向开启过程中换向的稳定性。

液压平衡阀的控制阀盖3内具有与控制阀芯22相对且同轴设置的阶梯盲孔，即阶梯盲孔的导通端与控制阀芯22相对，阶梯盲孔的小径段316靠近控制阀芯22。该实施方式中的阶梯盲孔位于调节杆31上，在控制阀盖3的主体上加工出与控制阀芯22同轴的轴向内孔，将具有阶梯盲孔的调节杆31插入控制阀盖3的轴向内孔内，并以锁紧盖5固定。调节杆31的结构设计便于组件的加工和安装，且能够提高零部件之间配合的精密型。当然，理论上，也可以将调节杆31与控制阀盖3的主体设计为一体式结构。

阶梯盲孔的大径段315内沿轴向依次置有弹性部件和封堵部件313，封堵部件313用以封堵阶梯盲孔小径段316与大径段315相接的台阶面处，为了实现有效封堵，封堵部件313为变径结构，其直径在朝向小径段315的方向上渐缩，可以是锥状、球状，或是图4中所示的锥台状，在实施有效封堵的同时还具有良好的导向作用。封堵部件313为锥台状时，小径段316和大径段315的连接处可以再设一级台阶，即小径段316也为阶梯孔，形成小径段316左侧段和右侧段，便于封堵部件313的插入封堵，可以进一步提高封堵效果，锥台状的封堵部件313的最大直径可以大于左侧段或右侧段的直径，图6中所示的封堵部件封堵小径段316的左侧段。封堵部件313的封堵作用主要由弹性部件的复位作用实现，装配时，弹性部件处于预压缩状态，弹性部件可以是311，封堵部件313可以连接导杆312，将导杆312插入311的螺旋腔内，则311可以为封堵部件313的移动起到较好的稳定和导向作用，且锥台状的封堵部件313与导杆312结合的加工易于在工艺上实现。平衡阀还包括顶杆4，顶杆4贯穿阶梯盲孔的小径段316，且顶杆4的一端抵接封堵部件313，另一端连接控制阀芯22，图2中顶杆4的另一端插入控制阀芯22的连接孔内，顶杆4的直径略小于小径段316的直径，即顶杆4与小径段316的内周壁之间存在一定的间隙，该间隙通过大径段315与控制油口32连通。

可以在大径段315的周壁上开设径向通孔314，调节杆31与控制阀盖3的轴向内孔的周壁也具有一定的间隙，则自控制油口32进入的控制油通过此间隙流向径向通孔314，再流入阶梯盲孔的大径段315，进而通过小径段316与顶杆4之间的间隙进入控制阀芯22与调节杆31之间的容腔C，此为实现控制油口32与容腔C连通的第一油道。在容腔C内控制油的压力作用下，控制阀芯22右移，此时，顶杆4随同控制阀芯22同步右移，则封堵部件313在弹性部件的复位作用下移至小径段316的台阶面处封住小径段316时，控制油与容腔C的第一油道被关闭。

封堵部件313与小径段316的封堵配合面上设有节流槽3131，节流槽3131的径向横截面积在朝向小径段316的方向上渐增，即节流槽3131径向尺寸的渐变趋势与封堵部件313整体径向尺寸的渐变趋势相反，如图4所示，封堵部件313的直径沿朝向小径段316的方向渐缩，节流槽3131的沿此方向的径向横截面积渐增。则第一油道在逐渐封闭时，经过节流槽3131的流通量缓和地递减，即第一油道的关闭为较为缓和的过程，存在过渡阶段，从而可以有效地避免液压冲击的产生，达到滤波的效果。因此，与现有技术中的平衡阀相比，本实用新型的封堵部件313关闭第一油道的瞬间不会产生液压冲击，作用于控制阀芯22上的控制油液的压力波动较小，因此，主阀芯的移动较为平稳，阀口开度不会忽大忽小，则该平衡阀的控制系统在工作过程中，可以消除抖动，具有较高的操作舒适性和安全可靠性。

该实施方式中的封堵部件313上加工有四个节流槽3131，优选地使四个节流槽3131且沿封堵部件313的周向均布，该方案可以使控制油液能够均匀地在各节流槽3131中流动，进一步确保主阀芯动作的平稳性。需要说明的是，节流槽3131的数目并不限于四个，可以根据不同型号的平衡阀的参数要求确定具体的节流槽3131数目，满足快速换向要求的同时，达到较好的节流稳定效果。

请参考图7和图8，图7为本实用新型所提供液压平衡阀另一种具体实施方式的结构示意图，与图2相同，该图仅示出控制阀盖和控制阀芯部分，省去主阀芯和先导阀芯等常规的结构；图8为图7中液压半桥的工作原理示意图。

容腔C和控制油口32还具有第二油道，如图7所示，控制阀盖3主体上设有与阶梯盲孔大径段315连通的径向油腔B1，大径段315与径向油腔B1连通处设有第一阻尼34，控制阀盖3上还设有连通径向油腔B1和容腔C的轴向通道B2，轴向通道B2与容腔C的连通处设有第二阻尼35，该处的径向油腔B1和轴向通道B2的设计便于加工，实际上，只要设置连通大径段315和容腔C的通道即可，由于第一阻尼34和第二阻尼35的存在，第一油道开启时，控制油仅自第一油道通过进入容腔C，当第一油道关闭时，控制油方自第二油道进入容腔C，即自控制油口32流向入口油腔A，继而进入调节杆31和控制阀盖3主体之间的间隙，再进入调节杆31上的径向通孔314，流向阶梯盲孔的大径段315，并进入径向油腔B1和轴向通道B2，最终流向控制阀芯22的左侧容腔C。此外，该实施方式中的平衡阀在控制阀盖3上嵌装溢流阀24，溢流阀24的进油口连通控制阀芯22左侧的容腔C，溢流阀24的出油口连通系统的回油油路。则当控制阀芯22左侧容腔C的油压过高时，溢流阀24的主阀芯打开，控制油自溢流阀24溢流回油箱。

在主阀芯换向的控制油路中，溢流阀24相当于可变液阻n1，而第二油道内的第一阻尼34和第二阻尼35为固定液阻n2，可变液阻n1与固定液阻n2形成一个液压半桥，如图8所示的工作原理示意图；由于压力和流量的耦合作用关系，在控制油路的压力变化调整时，无论输出的信号为流量增益或者压力增益，均可以很平缓的过度到稳态值，从而避免瞬间冲击的产生，即在先导级和功率级之间液压半桥作为级间反馈回路，从而可以进一步可提高平衡阀的精度。

控制阀芯22可以设置同控制阀芯22左侧的容腔C和右侧弹簧腔连通的阻尼腔，在阻尼腔中设置第三阻尼221，第三阻尼221的尺寸较小，具有较大的阻尼力，当平衡阀的阀口完全打开时，控制油可以自阻尼腔流入控制阀芯22的弹簧腔，弹簧腔连通泄露油口，则控制油可以通过泄露油口回流至油箱。此外，入口油腔A中也可以设置第四阻尼33，对进入控制阀盖3内的油源起到一定的抗冲击作用。

除了上述液压平衡阀，本实用新型还提供一种起重机液压系统，包括液压执行元件和液压动力元件，所述液压动力元件至所述液压执行元件的通路上设有液压平衡阀，所述液压平衡阀为上述任一项所述的液压平衡阀。由于上述液压平衡阀具有上述技术效果，具有该液压平衡阀的起重机液压系统也具有相同的技术效果，在此不赘述。

以上对本实用新型所提供的一种起重机液压系统及其液压平衡阀进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种液压平衡阀，其主阀体(2)内设有控制阀芯(22)，所述控制阀芯(22)与其控制阀盖(3)之间具有容腔(C)；所述控制阀盖(3)内具有与所述控制阀芯(22)相对且同轴的阶梯盲孔，且设有连通所述盲孔的大径段(315)的控制油口(32)，所述盲孔的小径段(316)连通所述容腔(C)，其特征在于，所述大径段(315)沿轴向依次置有弹性部件、封堵所述小径段(316)的封堵部件(313)；所述封堵部件(313)的直径在朝向所述小径段(316)的方向上渐缩，且所述封堵部件(313)与所述小径段(316)的封堵配合面上设有节流槽(3131)，所述节流槽(3131)的横截面积在朝向所述小径段(316)的方向上渐增。

2.根据权利要求1所述的液压平衡阀，其特征在于，所述封堵部件(313)为锥台状。

3.根据权利要求2所述的液压平衡阀，其特征在于，所述小径段(316)为阶梯孔；所述封堵部件(313)，与所述小径段(316)的台阶面处、或所述大径段(315)与所述小径段(316)相接的台阶面处封堵配合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的液压平衡阀，其特征在于，所述节流槽(3131)的数目为四个，且沿所述封堵部件(313)的周向均匀分布。

5.根据权利要求4所述的液压平衡阀，其特征在于，所述弹性部件为螺旋弹簧(311)，所述封堵部件(313)连接导杆(312)，所述导杆(312)插入所述螺旋弹簧(311)的螺旋腔内。

6.根据权利要求1至3任一项所述的液压平衡阀，其特征在于，所述控制阀盖(3)上还设有直接连通所述大径段(315)和所述容腔(C)的通道，所述通道上设有固定阻尼；所述平衡阀上还设有溢流阀(24)，所述溢流阀(24)的进油口连通所述容腔(C)，所述溢流阀(24)的出油口连通回油口。

7.根据权利要求6所述的液压平衡阀，其特征在于，所述通道包括连通所述大径段(315)的径向油腔(B1)，和连通所述径向油腔(B1)与所述容腔(C)的轴向通道(B2)，所述固定阻尼包括第一阻尼(34)和第二阻尼(35)，所述第一阻尼(34)和所述第二阻尼(35)分别设置于所述径向油腔(B1)和所述轴向通道(B2)中。

8.根据权利要求7所述的液压平衡阀，其特征在于，所述溢流阀(24)设置于所述控制阀盖(3)上。

9.根据权利要求8所述的液压平衡阀，其特征在于，所述控制阀芯(22)上设有连通所述控制阀芯(22)左侧所述容腔(C)和右侧弹簧腔的阻尼腔，所述阻尼腔中设有第三阻尼(36)，且所述弹簧腔连通泄漏油口。

10.一种起重机液压系统，包括液压执行元件和液压动力元件，所述液压动力元件至所述液压执行元件的通路上设有液压平衡阀，其特征在于，所述液压平衡阀为权利要求1至9任一项所述的液压平衡阀。

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