CN202971371U - 直动式液压螺纹插装平衡阀 - Google Patents

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于刚
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Abstract

本实用新型公开了一种直动式液压螺纹插装平衡阀，包括阀套、主阀芯、单向阀芯、平衡阀弹簧，所述阀套上开设压力口A、压力口B、压力口C，d4为压力口C的直径、d1为所述主阀芯流通直径，所述压力口A与所述压力口C的开设位置在d1的同侧，所述压力口B的开设位置相对于所述压力口A和所述压力口C在d1的另一侧，d3为所述单向阀芯流通直径，所述压力口A与所述压力口C的密封带直径为d2。本实用新型的优点是平衡阀弹簧在实现溢流功能时，所需的初始预压力小，弹簧刚度小，因此弹簧设计简单，仅需采用一根弹簧即能满足需求，平衡阀主阀芯的开启比大，调压精度好，运动平稳。

Description

直动式液压螺纹插装平衡阀
技术领域
本实用新型涉及一种液压传动系统的平衡阀，特别是一种直动式液压螺纹插装平衡阀。
背景技术
液压平衡阀可以说是集单向功能、液控节流功能、溢流功能于一身，它对改善工程机械使用性能起着不可忽视的作用，同时对工程机械整机性能也有着重要的影响。例如液压起重机的起升机构、变幅机构及伸缩机构在带载下降时，若无平衡阀，机构就会在负载的作用下产生超速下降、无法控制，出现危险现象等。同样，在全液压行走系统中，在下坡中也会产生超速下滑的危险，因此也需要使用平衡阀。
液压平衡阀的工作原理如附图1所示：
（1）单向功能，液压油从压力口B→压力口A，它允许液压油以很小的压降通过，进入液压执行器，例如缸或马达；
（2）液控节流功能，液压油从压力口A→压力口B，通过控制压力口C的压力来控制节流阀的开启量，从而使得负载的速度平稳；
（3）溢流功能，在压力口C无控制压力，但负载压力口A的压力超过设定压力时，溢流阀功能开启，液压油从压力口A→压力口B，以避免液压执行器由于超压而损坏。
附图2所示为现有液压平衡阀的结构原理图。阀套1上开设压力口A、压力口B、压力口C，d4为压力口C的直径、d1为主阀芯2流通直径，其中，压力口B与压力口C的开设位置在d1的同侧，压力口A的开设位置相对于压力口B和压力口C在d1的另一侧，d3为单向阀芯3流通直径，压力口B与压力口C的密封带直径为d2。
实现单向功能时，液压油从压力口B→压力口A，由于d3为单向阀芯3流通直径，此时d1与d3为同一处直径，因此d1与d3相等。
实现溢流功能时，在压力口C无控制压力，主阀芯2开启采用正向进油，液压油从压力口A→压力口B，压力口A处压力PA×π（d1）2/4=FSA，FSA表示克服平衡阀弹簧4所需的弹簧力，此时平衡阀弹簧4刚度F’=△FSA/△HSA=△PA×π（d1）2/（4×△HSA），其中：△FSA表示平衡阀实现溢流功能时，初始压力状态与额定压力状态下，平衡阀弹簧压力的变化量；△HSA表示平衡阀实现溢流功能时，初始压力状态与额定压力状态下，平衡阀弹簧高度压缩的变化值。所以平衡阀弹簧刚度F’与（d1）2成正比。但d1为主阀芯流通直径，为保证平衡阀的额定流量，故要求平衡阀弹簧刚度F’及平衡阀弹簧初始预压力FSA很大，因此，存在着控制弹簧压力偏高，调压精度、工作平稳性、安全性较差，弹簧设计复杂等问题，有的平衡阀弹簧采用了多根，弹簧刚度过大，难以设计。
实用新型内容
实用新型目的：针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种弹簧力易控制、调压精度高、工作平稳性好的直动式液压螺纹插装平衡阀。
技术方案：一种直动式液压螺纹插装平衡阀，包括阀套、主阀芯、单向阀芯、平衡阀弹簧，所述阀套上开设压力口A、压力口B、压力口C，d4为压力口C的直径、d1为所述主阀芯流通直径，所述压力口A与所述压力口C的开设位置在d1的同侧，所述压力口B的开设位置相对于所述压力口A和所述压力口C在d1的另一侧，d3为所述单向阀芯流通直径，所述压力口A与所述压力口C的密封带直径为d2。
所述d1大于或等于或小于所述d3，d1与d3在阀套上为不同处直径，可根据实际情况确定大小。
当压力口B处压力PB×π（d3）2/4=FSB，FSB表示克服单向阀芯的弹簧所需的弹簧力，平衡阀实现单向功能，液压油从压力口B→压力口A。此时，压力口B处压力PB通过主阀芯节流孔到达弹簧腔，由于d4＞d1，使主阀芯不能被打开。
当压力口C处压力PC×π［（d4）2-（d3）2］/4=FSC，FSC表示克服平衡阀弹簧所需的弹簧力，主阀芯开启，液压油从压力口A→压力口B，压力口C处压力PC用来控制节流阀的开启量，使得负载速度平稳。
实现溢流功能时，在压力口C无控制压力，主阀芯开启为反向进油，压力口A处压力PA×π［（d2）2-（d1）2］/4=FSA，此时平衡阀弹簧刚度F’=△FSA/△HSA=△PA×π［（d2）2-（d1）2］/（4×△HSA），所以平衡阀弹簧刚度F’与（d2）2-（d1）2成正比，而只需要控制［（d2）2-（d1）2］＜（d1）2，因此，既可以保证主阀芯通流面积π（d1）2/4满足额定流量要求，又可以获得较好的平衡阀弹簧刚度F’及平衡阀弹簧初始预压力FSA，弹簧设计简单，调压精度好，工作平稳。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型的优点是平衡阀弹簧在实现溢流功能时，所需的初始预压力小，弹簧刚度小，因此弹簧设计简单，仅需采用一根弹簧即能满足需求，平衡阀主阀芯的开启比大，调压精度好，运动平稳。
附图说明
图1为液压平衡阀的工作原理图；
图2为现有液压平衡阀的结构原理图；
图3为本实用新型液压平衡阀结构原理图初始位置示意图；
图4为本实用新型液压平衡阀结构原理图单向阀芯开启实现单向功能的位置示意图；
图5为本实用新型液压平衡阀结构原理图主阀芯开启实现液控节流功能的位置示意图；
图6为本实用新型液压平衡阀结构原理图主阀芯开启实现溢流功能的位置示意图；
图7为带有本实用新型液压平衡阀的回转马达正常工作时的结构原理图；
图8为带有本实用新型液压平衡阀的回转马达制动或超速时的结构原理图；
上述各图中连续箭头指向表示液压油流向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如附图3所示，一种直动式液压螺纹插装平衡阀，主要包括阀套1、主阀芯2、单向阀芯3、平衡阀弹簧4、调节螺钉5、锁紧螺母6、螺塞7、密封弹簧座8、弹簧座9、钢球10、单向阀弹簧11。
阀套1上开设压力口A、压力口B、压力口C，d4为压力口C的直径、d1为主阀芯2流通直径，压力口A与压力口C的开设位置在d1的同侧，压力口B的开设位置相对于压力口A和压力口C在d1的另一侧，d3为单向阀芯3流通直径。压力口A与压力口C外部通过密封圈12进行密封，内部通过密封带配合，该密封带直径为d2，压力口A与压力口B通过阀套上平面d以及主阀芯法尔线进行密封，平衡阀弹簧4的弹簧腔通过密封圈14和密封圈15进行密封，并由主阀芯阻尼孔13与压力口B连通。
调整调节螺钉5旋入长度来控制平衡阀弹簧4初始压缩量，以调节主阀芯2的开启压力及额定压力；锁紧螺母6将调节螺钉5锁紧；施加在主阀芯2上的弹簧力通过钢球10传递，保证了对中精度。
如附图4所示，当压力口B处压力PB×π（d3）2/4=FSB，FSB表示克服单向阀芯3的单向阀弹簧11所需的弹簧力，平衡阀实现单向功能，液压油从压力口B→压力口A。此时，压力口B处压力PB通过主阀芯2节流孔到达平衡阀弹簧4的弹簧腔，由于d4＞d1，使主阀芯2不能被打开。
如附图5所示，当压力口C处压力PC×π［（d4）2-（d3）2］/4=FSC，FSC表示克服平衡阀弹簧4所需的弹簧力，主阀芯2开启，液压油从压力口A→压力口B，压力口C处压力PC用来控制节流阀的开启量，使得负载速度平稳。
如附图6所示，实现溢流功能时，在压力口C无控制压力，主阀芯2开启为反向进油，压力口A处压力PA×π［（d2）2-（d1）2］/4=FSA，此时平衡阀弹簧4刚度F’=△FSA/△HSA=△PA×π［（d2）2-（d1）2］/（4×△HSA），所以平衡阀弹簧4刚度F’与（d2）2-（d1）2成正比，而只需要控制［（d2）2-（d1）2］＜（d1）2，因此，既可以保证主阀芯2通流面积π（d1）2/4满足额定流量要求，又可以获得较好的平衡阀弹簧4刚度F’及平衡阀弹簧4初始预压力FSA，弹簧设计简单，调压精度好，工作平稳。
下面以带有本实用新型液压平衡阀的回转马达为例，介绍本实用新型液压平衡阀在回转马达上的应用。
如附图7所示，当平衡阀16的压力口Ba进高压油，平衡阀16实现单向功能，液压油从压力口Ba→压力口Aa，经回转马达18→平衡阀17的压力口Ab；由于平衡阀16的压力口Ba的高压油与平衡阀17的压力口Cb连通，平衡阀17的主阀芯20开启，实现液控节流功能，液压油经平衡阀17的压力口Ab→压力口Bb，实现压力口Ba进油、压力口Bb出油的回路。
如附图8所示，以平衡阀16的压力口Ba进高压油为前提，回转马达18实现制动或超速（回转马达的实际转速超过液压泵供油量相应转速时称为超速）时，压力口Ba变为零压。由于平衡阀16的压力口Ba和平衡阀17的压力口Cb连通，也变为零压，故平衡阀16的单向阀芯19与平衡阀17的主阀芯20均在弹簧力作用下关闭。但由于回转马达18在惯性作用下继续旋转，回转马达18的油口E压力继续增大，E与Ab连通，即压力口Ab压力继续增大，当此压力克服平衡阀17的平衡阀弹簧21的弹簧力时，平衡阀17的主阀芯20重新被打开，平衡阀17的压力口Ab和压力口Bb连通，液压油由压力口Ab向压力口Bb泄压，即油口E泄压，平衡阀17实现溢流功能，避免液压执行器由于超压而损坏。

Claims (2)

1.一种直动式液压螺纹插装平衡阀，包括阀套（1）、主阀芯（2）、单向阀芯（3）、平衡阀弹簧（4），所述阀套（1）上开设压力口A、压力口B、压力口C，d4为压力口C的直径、d1为所述主阀芯（2）流通直径，其特征在于：所述压力口A与所述压力口C的开设位置在d1的同侧，所述压力口B的开设位置相对于所述压力口A和所述压力口C在d1的另一侧，d3为所述单向阀芯（3）流通直径，所述压力口A与所述压力口C的密封带直径为d2。
2.根据权利要求1所述的直动式液压螺纹插装平衡阀，其特征在于：所述d1大于或等于或小于所述d3。
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