平衡阀及液压缸伸缩控制回路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种平衡阀及使用该平衡阀的液压缸伸缩控制回路。所述平衡阀包括阀体以及阀体内的可移动的主阀芯和先导阀芯，所述阀体形成有与正向油口连通的第一油腔、与反向油口连通的第二油腔以及与第二油腔连通的第三油腔，主阀芯的一部分容纳在先导阀芯的中空部内，主阀芯的外周面上形成有可封闭的先导节流槽，其通过先导阀芯能够与第三油腔连通，主阀芯上形成有与先导节流槽和第一油腔连通的先导通孔。本实用新型中，主阀芯的一部分容纳在先导阀芯的中空部内，能够获得结构紧凑的优点，并且主阀芯具有较大的尺寸，在主阀芯上形成先导节流槽和先导通孔，具有加工方便等优点。
【专利说明】平衡阀及液压缸伸缩控制回路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液压领域，具体地，涉及一种平衡阀及液压缸伸缩控制回路。
【背景技术】
[0002]工程起重机中，起升机构、变幅机构和伸缩机构等通常需要进行带负载的下降运动，在该过程中，为防止重物快速下落而造成操作事故等，通常采用平衡阀来实现对上述下降过程的控制。
[0003]现有技术中，平衡阀通常包括主阀芯和用于先导开启主阀芯的先导阀芯。其中，在初始状态下，先导阀芯与主阀芯之间保持一定的距离，当先导阀芯受力并朝向主阀芯移动后，主阀芯由先导阀芯推动并在一定压差作用下移动，从而打开平衡阀，并最终实现平衡阀的平衡作用。
[0004]但是，如上所述，平衡阀中，为确保主阀芯与先导阀芯各自的移动并在初始状态下使两者保持有一定间距，则需要将主阀芯与先导阀芯设置在一个较大的腔室内，这将导致整个平衡阀的结构较大。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的是提供一种结构紧凑且便于加工的平衡阀。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型提供一种平衡阀，该平衡阀包括阀体、主阀芯和先导阀芯，其中，所述阀体上设置有正向油口和反向油口，所述主阀芯可滑动地设置在所述阀体内并包括一体的第一阀芯段、第二阀芯段和第三阀芯段，所述第一阀芯段的截面大于所述第二阀芯段的截面，所述第二阀芯段的截面大于所述第三阀芯段的截面，在所述第一阀芯段的一侧形成有与所述正向油口连通的第一油腔并且在所述第一阀芯段的周向形成有与所述反向油口连通的第二油腔，所述第一阀芯段的第一锥面能够抵靠在所述阀体上，以阻隔所述第一油腔与所述第二油腔；在所述第二阀芯段的周向形成有第三油腔，所述第二油腔通过所述第一阀芯段与所述阀体之间的间隙与所述第三油腔连通，所述间隙沿所述第一阀芯段靠近所述第三油腔的方向逐渐减小；所述阀体包括先导腔，所述先导阀芯的一部分容纳在该先导腔内，所述第三阀芯段容纳在所述先导阀芯的中空部内，第三油腔通过相连通的所述第二阀芯段上形成的第一通油孔和所述先导阀芯上形成的第二通油孔与所述先导腔连通，并且所述第三阀芯段的外周面上还形成有可封闭的先导节流槽，所述主阀芯上形成有同时与该先导节流槽和所述第一油腔连通的先导通孔，并且所述先导节流槽的靠近所述第三油腔的部分槽段沿第二阀芯段朝向所述第三阀芯段的方向逐渐增大；在关闭状态下，所述先导阀芯抵靠在所述第二阀芯段上，以将所述先导节流槽与所述第三油腔隔开，在所述先导阀芯远离所述主阀芯移动的过程中，所述第二阀芯段与所述先导阀芯分离，以打开所述先导节流槽，使得从反向油口流入所述第三油腔中的油液流经所述先导节流槽、所述先导通孔和所述第一油腔后从所述正向油口流出，所述第二油腔的中的油液作用在所述第一锥面上，以打开所述主阀芯，并且所述间隙与所述部分槽段相配合，以保持所述主阀芯平衡。
[0007]优选地，所述平衡阀包括中空的主阀套和主阀套座，该主阀套座的一端固定在所述阀体上，另一端伸入所述阀体内，所述主阀套的一端抵靠在所述主阀套座的另一端上，所述主阀套的另一端抵靠在阀体上，所述主阀芯可滑动地设置在所述主阀套内，使得所述第一阀芯段与所述主阀套之间形成主阀套腔并且所述第二阀芯段与所述主阀套之间形成第三油腔，中空的所述主阀套位于所述主阀芯的一端形成所述第一油腔，所述第一油腔通过所述第一阀芯段能够连通所述主阀套腔，并且所述主阀套上形成有进油孔，所述第二油腔通过该进油孔连通所述主阀套腔，所述主阀套腔通过所述第一阀芯段与所述主阀套之间的间隙与所述第三油腔连通。
[0008]优选地，所述主阀套向内延伸形成有第一凸台部，所述第一阀芯段的所述第一锥面在关闭状态下抵靠在所述第一凸台部上，以阻隔所述第一油腔和所述主阀套腔，并且所述第一阀芯段上形成有第二锥面，所述主阀套腔的油液能够同时作用于所述第一锥面和所述第二锥面上。
[0009]优选地，所述主阀套向内延伸形成有隔套部，该隔套部将所述第三油腔分隔为靠近所述第一阀芯段的第一腔部和靠近所述第三阀芯段的第二腔部，并且在所述隔套部上设置有固定阻尼，以连通所述第一腔部和所述第二腔部，在关闭状态下，所述先导阀芯抵靠在所述第二阀芯段上，以将所述先导节流槽与所述第二腔部隔开，在所述先导阀芯远离所述主阀芯移动的过程中，所述第二阀芯段与所述先导阀芯分离，以连通所述先导节流槽与所述第二腔部。
[0010]优选地，所述先导阀芯包括一体的阀芯连接段和阀芯控制段，所述阀芯连接段的截面大于所述阀芯控制段的截面，所述阀芯连接段设置在所述先导腔内，所述第三阀芯段容纳在所述阀芯连接段内，所述阀芯控制段的一部分位于所述先导腔内，所述阀芯控制段的另一部分从所述先导腔伸出，并且所述阀芯控制段的外周套设有先导阀芯复位弹簧，该先导阀芯复位弹簧的两端分别抵靠在所述阀芯连接段和所述阀体上，以在关闭状态下将所述阀芯连接段抵靠在所述第二阀芯段上，从而将所述主阀芯抵靠在所述阀体或所述主阀套上。
[0011]优选地，所述第一通油孔包括相连通以形成为L形的通油径向孔和通油轴向孔，所述通油径向孔与所述第一腔部连通，所述第三阀芯段和所述阀芯连接段之间形成有空腔，所述通油轴向孔通过该空腔与所述第二通油孔连通。
[0012]优选地，所述平衡阀包括控制活塞、控制活塞复位弹簧和控制活塞复位弹簧座，所述阀体包括控制腔，所述控制活塞可移动地设置在所述控制腔内，所述先导阀芯的所述阀芯控制段与所述控制活塞螺纹连接，并且在位于所述控制活塞的靠近先导阀芯的一侧的所述控制腔上设置控油口，所述控制活塞复位弹簧座固定在所述阀体上，所述控制活塞复位弹簧的两端分别抵靠在所述控制活塞和所述控制活塞座之间，以在关闭状态下将所述先导阀芯抵靠在所述主阀芯上，从而将所述主阀芯抵靠在所述阀体或所述主阀套上，在从所述控油口流入油液状态下，油液作用力克服所述控制活塞复位弹簧和所述先导阀芯复位弹簧的预紧力而推动所述控制活塞朝向所述控制活塞复位弹簧座移动。
[0013]优选地，所述控制活塞的截面积远大于所述阀芯控制段的截面积。
[0014]优选地，所述先导节流槽包括流量调节槽段和非流量调节槽段，所述流量调节槽段靠近所述第二阀芯段并且流量调节槽段的截面沿所述第二阀芯段朝向所述第三阀芯段的方向逐渐增大，所述非流量调节槽段的截面恒定不变。
[0015]本实用新型的另一目的是提供一种能够实现液压缸平稳伸缩的液压缸伸缩控制回路。
[0016]为实现上述另一目的，本实用新型提供一种液压缸伸缩控制回路，包括液压缸，该液压缸的有杆腔和无杆腔分别经由第一工作油路和第二工作油路连接于换向阀，该换向阀连接进油油路和回油油路，所述第二工作油路上设有平衡阀，其中，所述平衡阀为根据本实用新型所提供的平衡阀，该平衡阀的正向油口连接于所述换向阀，所述反向油口与所述液压缸的无杆腔连通。
[0017]本实用新型中，主阀芯的一部分容纳在先导阀芯的中空部内，能够获得结构紧凑的优点，并且主阀芯具有较大的尺寸，在主阀芯上形成先导节流槽和先导通孔，具有加工方便等优点。此外，平衡阀中，将沿第一阀芯段靠近第三油腔的方向逐渐减小的间隙与沿第二阀芯段朝向第三阀芯段的方向逐渐增大的部分槽段相结合，可以使主阀芯更加快速稳定地受力平衡，即平衡阀可以快速稳定地实现平衡。
[0018]本实用新型的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
[0020]图1是本实用新型的平衡阀的【具体实施方式】的结构示意图；
[0021]图2是图1的平衡阀中包括第一锥面的部分结构放大示意图；
[0022]图3是图1的平衡·阀中包括第二锥面和楔形槽的部分结构放大示意图；
[0023]图4是图1的平衡阀中包括固定阻尼的部分结构放大示意图；
[0024]图5是图1的平衡阀中的主阀芯的第三阀芯段的部分结构放大示意图。
[0025]附图标记说明
[0026]I阀体2主阀芯3先导阀芯
[0027]4先导阀芯复位弹簧 5主阀套6主阀套座
[0028]7控制活塞8控制活塞复位弹簧 9控制活塞复位弹簧座
[0029]10控制活塞螺母11固定阻尼
[0030]21第一阀芯段22第二阀芯段23第三阀芯段
[0031]24第一通油孔25先导节流槽26先导通孔
[0032]31阀芯连接段32阀芯控制段33第二通油孔
[0033]51第一凸台部52第二凸台部53隔套部
[0034]54进油孔21a第一锥面21b第二锥面
[0035]21c环形凹口21d楔形槽25a流量调节槽段
[0036]25b非流量调节槽段
[0037]101第一油腔102第二油腔103第三油腔
[0038]104先导腔105控制腔106主阀套腔
[0039]107空腔103a第一腔部103b第二腔部[0040]A正向油口B反向油口 X控油口
[0041]T 泄油口
【具体实施方式】
[0042]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
[0043]在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指附图中的上、下、左、右，“内、外”是指相对于各部件轮廓的内、外。
[0044]本实用新型涉及一种平衡阀，该平衡阀包括有过补偿特性和微动特性等，可广泛应用于多种工程机械中。下面将对平衡阀的各部分结构进行详细描述。
[0045]参见图1至图5，平衡阀主要包括阀体1、主阀芯2和先导阀芯3。所述阀体I上设置有正向油口 A和反向油口 B。所述主阀芯2可滑动地设置在阀体I内并包括一体的第一阀芯段21、第二阀芯段22和第三阀芯段23。其中，第一阀芯段21的截面大于第二阀芯段22的截面，第二阀芯段22的截面大于第三阀芯段23的截面，并且第一阀芯段21与第二阀芯段22之间以及第二阀芯段22与第三阀芯段23之间可以通过逐渐减小的锥形面连接，也可以通过台阶面连接。在图1所示的【具体实施方式】中，第一阀芯段21与第二阀芯段22之间通过台阶面连接，第二阀芯段22与第三阀芯段23通过锥形面连接。
[0046]当将所述主阀芯2可滑动地设置在阀体I内后，便可以在主阀芯2的两端及周向形成腔室。在上述主阀芯2的结构下，可以在第一阀芯段21的一侧形成第一油腔101，该第一油腔101与所述的正向油口 A连通，在第一阀芯段21的周向可以形成第二油腔102，该第二油腔102与反向油口 B连通。参见图2，第一阀芯段21上形成有第一锥面21a，第一锥面21a用以在平衡阀的关闭状态下抵靠在阀体I (在设置主阀套5的情况下将抵靠在主阀套5上，主阀套5将在下文 中描述)上，以阻隔第一油腔101与第二油腔102，并且在平衡阀的打开状态下，所述第一锥面21a与所述阀体I分离，使得第一油腔101与第二油腔102连通。此外，由于主阀芯2的第二阀芯段22的截面比第一阀芯段21的截面小，因而在第二阀芯段22的周向(也即第一阀芯段21的另一侧)还可以形成第三油腔103，所述第二油腔102通过第一阀芯段21与阀体I之间的间隙与第三油腔103连通，该间隙沿第一阀芯段21靠近第三油腔103的方向逐渐减小。由此，在主阀芯2移动以使平衡阀打开的情况下，通过上述间隙的流量将逐渐增大。
[0047]此外，所述阀体I包括有先导腔104，该先导腔104与所述第三油腔103相邻设置，所述先导阀芯3的一部分容纳在该先导腔104内，同时所述先导阀芯3的靠近主阀芯2的一端形成有中空部，使得所述主阀芯2的第三阀芯段23可以容纳在先导阀芯3的中空部内，以形成主阀芯2与先导阀芯3相嵌套的结构，使平衡阀的结构紧凑。参见图5，第二阀芯段22上形成有第一通油孔24，该第一通油孔24从第二阀芯段22延伸到第三阀芯段23，同时，先导阀芯3上形成有第二通油孔33，在该结构下，第三油腔103则可以通过相连通的第一通油孔24和第二通油孔33而与先导腔104连通。
[0048]并且，如图1和图5所示，第三阀芯段23的外周面上还形成有可封闭的先导节流槽25，该先导节流槽25的靠近第三油腔103的部分槽段沿第二阀芯段22朝向第三阀芯段23的方向逐渐增大，并且主阀芯2上形成有同时与该先导节流槽25和第一油腔101连通的先导通孔26，这样使得平衡阀在关闭状态下，先导阀芯3可以抵靠在第二阀芯段22上，从而将先导节流槽25与第三油腔103隔开，在先导阀芯3远离主阀芯2移动的过程中，第二阀芯段22与先导阀芯3分离，从而打开先导节流槽25，使得从反向油口 B流入第三油腔103中的油液可以流经先导节流槽25、先导通孔26和第一油腔101后从正向油口 A流出。可以理解，当油液从反向油口 B流入第二油腔102后将作用在所述主阀芯2的第一锥面21a上，同时由于上述过程而将所述第三油腔103中的油液排出，使得第一阀芯段21的两端受到不平衡的作用力，因而可以在该不平衡力的作用下打开主阀芯2，即主阀芯2在压差作用下打开，同时由于先导节流槽25的部分槽段为逐渐增大的结构，使得先导阀芯3远离主阀芯2移动的过程中，通过该部分槽段的流量逐渐减小。由此可见，在上述第一阀芯段21与阀体I之间的间隙与先导节流槽25的部分槽段相配合的情况下，使得第三油腔103内的油压在主阀芯2打开后的移动过程中逐渐增大，当作用在第一锥面21a上的油压与第三油腔103内的油压相等时，主阀芯2停止移动，最终可以实现平衡阀的平衡作用。
[0049]根据上述结构可以看出，本实用新型的平衡阀结构紧凑，主阀芯2具有较大的尺寸，在主阀芯2上形成上述先导节流槽25和先导通孔26，具有加工方便等优点。需要说明的是，主阀芯2的移动过程中，只要能够确保第三油腔103内的油压逐渐增大便可以实现平衡阀的平衡。因而，通常只需要使流过第一阀芯段21与阀体I之间的间隙的流量逐渐增大或者使流过先导节流槽25的流量逐渐减小即可，换言之，在结构上，只要使上述间隙和部分槽段中的一者为变截面的结构形式即可，但是，本实用新型中，将沿第一阀芯段21靠近第三油腔103的方向逐渐减小的间隙与沿第二阀芯段22朝向第三阀芯段23的方向逐渐增大的部分槽段相结合，可以使主阀芯2更加快速稳定地受力平衡，即可以快速稳定地实现平衡。
[0050]具体而言，平衡阀的各个工作过程可以为:平衡阀在初始关闭状态下，主阀芯2的第一阀芯段21抵靠在阀体I上，阻隔与正向油口 A连通的第一油腔101和与反向油口 B连通的第二油腔102。当油液从正向油口 A流入第一油腔101后，将推动主阀芯2，使主阀芯2的第一阀芯段21与阀体I分开，由此导通第一油腔101和第二油腔102，即从正向油口 A流入的油液将依次经由第一油腔101和第二油腔102，并从反向油口 B流出，该过程中，平衡阀处于打开状态。当油液从反向油口 B流入第二油腔102后，将依次经由第一阀芯段21与所述阀体I之间的间隙而进入第三油腔103，此时，第三油腔103中的油液将作用在第一阀芯段21的另一端(图1中第一阀芯段21的右端)上，使得第一阀芯段21的一端(图1中第一阀芯段21的左端)抵靠在阀体I上，因此，该过程中，从反向油口 B流入的油液无法推动主阀芯2而使平衡阀打开。由此可见，上述两个过程中，平衡阀起到单向阀的作用。即本实用新型中，正向油口 A是指无其他控制作用下能够使平衡阀导通的油口，反向油口 B则是指无其他控制作用下无法使平衡阀导通的油口。
[0051]当在一些控制作用下使先导阀芯3移动时，由于先导阀芯3与主阀芯2之间的嵌套布置结构以及先导节流槽25、先导通孔26的开设，可以使从反向油口 B流入第三油腔103的油液流经先导节流槽25和先导通孔26而流向第一油腔101，将有少量油液从正向油口 A流出，因而使得第三油腔103内的压力下降，如前所述，由于在第二油腔102的压力作用下，主阀芯3朝向先导阀芯3的方向移动而打开。该过程中，第一阀芯段21与阀体I之间间隙的通流面积逐渐增大，同时主阀芯2上的先导节流槽25又将随主阀芯2的移动而被先导阀芯3逐渐遮盖，使得先导节流槽25的通流面积随后变小，相应地，第三油腔103内的压力上升，由此阻止主阀芯2进一步打开，直到主阀芯2两端在第二油腔102和第三油腔103内的油液压力作用下受力平衡时，主阀芯2则稳定在该平衡位置，从而实现先导压力对平衡阀流量的控制。
[0052]平衡阀中，先导节流槽25结构可以包括多种，一种优选实施方式中，先导节流槽25包括流量调节槽段25a和非流量调节槽段25b，其中，流量调节槽段25a靠近第二阀芯段22并且流量调节槽段25a的截面沿第二阀芯段22朝向第三阀芯段23的方向逐渐增大，非流量调节槽段25b远离第二阀芯段22并且其截面恒定不变。根据先导节流槽25的该结构可以看出，先导阀芯3的移动过程中，先导节流槽25的流量调节槽段25a可以实现流量的微动特性和流量控制特性，非流量调节槽段25b则可以起到快速打开和导流作用。另外，对于先导通孔26的具体结构，其可以包括相连通以形成L形的轴向通孔和径向通孔，该径向通孔与先导节流槽25连通，轴向通孔与第一油腔101连通。可以理解，先导通孔26应当不限于上述结构，本领域技术人员可以根据实际需要进行多种变型。
[0053]为提高主阀芯2与阀体I之间的密封性，本实用新型的平衡阀可以包括中空的主阀套5和主阀套座6，所述主阀套5用以容纳主阀芯2，减少油液的泄漏，所述主阀套座6用于安装和定位主阀套5。具体地，主阀套座6的一端固定在阀体I上，另一端伸入所述阀体I内，使得主阀套5的一端可以抵靠在主阀套座6的另一端上，同时，主阀套5的另一端抵靠在阀体I上，以实现固定安装。此后，可以将主阀芯2可滑动地设置在主阀套5内，使得主阀芯2的第一阀芯段21的外周与主阀套5的内周之间形成主阀套腔106并且第二阀芯段22的外周与主阀套5的内周之间形成所述第三油腔103，同时，主阀套5在其靠近第一阀芯段21的一端因其中空结构而可以形成所述第一油腔101。该结构下，第一油腔101通过第一阀芯段21能够连通主阀套腔106，并且主阀套5上形成有进油孔54，这样，第二油腔102通过该进油孔54连通主阀套腔106，并且主阀套腔106通过第一阀芯段21与主阀套5之间的间隙与第三油腔103连通。当油液从正向油口 A流入时，将依次经由第一油腔101、主阀套腔106、进油孔54和第二油腔102，并最后从反向油口 B流出。
[0054]如前所述，为使反向油口 B流入的油液能够作用在主阀芯2上并推动主阀芯2，在第一阀芯段21上形成有第一锥面21a。参见图2，在【具体实施方式】中，主阀套5向内延伸形成有第一凸台部51，使得第一阀芯段21的第一锥面21a在关闭状态下抵靠在第一凸台部51上，以阻隔第一油腔101和主阀套腔106。优选地，如图2所示，第一阀芯段23上还形成有环形凹口 21c，使得在环形凹口 21c的左侧，第一凸台部51的内周面与第一阀芯段23的圆柱外周面之间形成面密封，并且在环形凹口 21c的右侧，第一凸台部51的尖角与第一阀芯段23的第一锥面21a之间形成线密封。这种双重密封的结构可以有效地防止油液从主阀套腔106流向第一油腔101，增加了平衡阀的工作可靠性。
[0055]参见图3，主阀芯2的第一阀芯段21上还形成有第二锥面21b，这样，主阀套腔106的油液则能够同时作用于第一锥面21a和第二锥面21b上，从而增加反向油口 B中油液的开启力。此外，一种优选的实施方式中，第一阀芯段21与主阀套5之间的间隙可以为轴向的变阻尼结构。如图3所示，主阀套5向内延伸形成有第二凸台部52，第一阀芯段21上形成有朝向第二阀芯段22逐渐变小的楔形槽21d。第二凸台部52与楔形槽21d相配合，当主阀芯2未开启时，起到连通第二油腔102和第三油腔103的作用，在主阀芯2逐渐开启的过程中，楔形槽21d过流面积将逐渐增大，用以保持第一阀芯段21两端的压力均衡。
[0056]参见图4，在优选的实施方式中所述主阀套5向内延伸形成有隔套部53，该隔套部53将第三油腔103分隔为靠近第一阀芯段21的第一腔部103a和靠近第三阀芯段23的第二腔部103b，在隔套部53上设置有固定阻尼11，以连通第一腔部103a和第二腔部103b。这样，在平衡阀的关闭状态下，先导阀芯3抵靠在第二阀芯段22上，以将先导节流槽25与第二腔部103b隔开，在先导阀芯3远离主阀芯2移动的过程中，第二阀芯段22与先导阀芯3分离，以连通先导节流槽25与第二腔部103，使得第三油腔103中的油液必须经由固定阻尼11后再进入先导节流槽25。
[0057]在上述第三油腔103被隔套部53分隔的情况下，形成在第二阀芯段22上的第一通油孔24优选包括相连通以形成为L形的通油径向孔和通油轴向孔，其中通油径向孔与第三油腔103的第一腔部103a连通，通油轴向孔则直接与第二通油孔33连通。即在该结构下，第三油腔103的第二腔部103b只能通过固定阻尼11与第一腔部103a连通，但是无法与先导腔104连通。可以理解，第二腔部103b的这种结构可以有效地实现从反向油口 B流入第三油腔103只能通过固定阻尼11进入第二腔部103b后才能流入先导节流槽25，因而可以实现如前所述的减少低频振动现象发生。更优选地，第二阀芯段22上形成多个上述L形的第一通油孔24，这些第一通油孔24沿第二阀芯段22的周向均匀布置，以便于使第三油腔103中的油液可以均匀地流入第二通油孔33中。
[0058]对于先导阀芯3的结构，参见图1，其可以包括一体的阀芯连接段31和阀芯控制段32，但不限于这种结构形式。在图示的【具体实施方式】中，所述阀芯连接段31设置在先导腔104内，同时所述阀芯连接段31为中空结构，用以提供如前所述的先导阀芯3的中空部，使得主阀芯2的第三阀芯段23可以容纳在阀芯连接段31的中空结构内，用以形成可封闭的所述先导节流槽25。具体地，先导节流槽25的封闭通过主阀芯2的第二阀芯段22与先导阀芯3的阀芯连接段31相抵靠而实现。此外，阀芯控制段32的一部分位于先导腔104内，阀芯控制段32的另一部分从先导腔104伸出。进一步地，将阀芯连接段31的截面设置为大于阀芯控制段32的截面，使得可以在阀芯控制段32的外周套设先导阀芯复位弹簧4。该先导阀芯复位弹簧4的两端分别抵靠在阀芯连接段31和阀体I上，以在关闭状态下将阀芯连接段31抵靠在第二阀芯段22上，从而将主阀芯2抵靠在阀体I (不设置主阀套5的实施方式下)或主阀套5上。
[0059]当油液从正向油口 A流入时，第一油腔101中的油液将克服上述先导阀芯复位弹簧4的预紧力，从而同时推动主阀芯2和先导阀芯3，以连通第一油腔101和主阀套腔106，进而连通第一油腔101和第二油腔102，使油液能够从反向油口 B流出。当油液从反向油口B流入并且对先导阀芯2施加拉动力时，先导阀芯2的阀芯连接段31将在主阀芯2的第三阀芯段23的导向作用下移动，由此可以确保平衡阀稳定地开启主阀芯2。
[0060]如前所述，第三油腔103通过主阀芯2的第一通油孔24和先导阀芯3的第二通油孔33与先导腔104连通。为实现最优的连通性，优选地，第三阀芯段23和阀芯连接段31之间形成有空腔107，使得第一通油孔24通过该空腔107与第二通油孔33连通。更确切地，第一通油孔24中油液流入空腔107，此后油液再从空腔107流入第二通油孔33。更优选地结构中，阀芯连接段31上沿周向均匀地形成有多个轴向的所述第二通油孔33。这样，通过空腔107的设置，将可以使油液更加均匀地分配至各个第一通油孔24中，实现第三油腔103与先导腔104之间良好地连通性。
[0061]通常，先导阀芯3的移动可以通过机械驱动等多种方式实现。本实用新型中，先导阀芯3主要通过液控方式实现。因此，平衡阀包括有控制活塞7、控制活塞复位弹簧8和控制活塞复位弹簧座9，同时，阀体I包括用于安装上述控制活塞7、控制活塞复位弹簧8以及控制活塞复位弹簧座9的控制腔105。
[0062]控制活塞7的安装结构具体为，控制活塞7可移动地设置在控制腔105内，先导阀芯3的阀芯控制段32与控制活塞7螺纹连接，以便于控制先导阀芯3的移动。优选地，控制活塞7上还安装有防止脱落的控制活塞螺母10。在位于控制活塞7的靠近先导阀芯3的一侧的控制腔105上设置控油口 X，在位于控制活塞7的另一侧的控制腔105上设置泄油口T。所述控制活塞复位弹簧座9固定在阀体I上，使得控制活塞复位弹簧8的两端可以分别抵靠在控制活塞7和控制活塞7座之间，以在关闭状态下将先导阀芯3抵靠在主阀芯2上，从而将主阀芯2抵靠在阀体I或主阀套5上。
[0063]由于控油口 X设置在控制活塞7靠近先导阀芯3的一侧的控制腔105上，因而，当控油口 X中流入油液时，油液压力将作用在控制活塞7的一侧，在克服控制活塞复位弹簧8和先导阀芯复位弹簧4的预紧力后将推动控制活塞7朝向控制活塞复位弹簧座9移动，从而带动与控制活塞7相连接的先导阀芯3移动，通过先导阀芯3的阀芯连接段31抵靠主阀芯2的第二阀芯段22而封闭的先导节流槽25打开，使得从反向油口 B流入的油液可以依次经由第三油腔103的第一腔部103a、固定阻尼11、第三油腔103的第二腔部103b、先导节流槽25、先导通孔26，最后通过流入第一油腔101并从正向油口 A流出，并且在此过程中，位于控制活塞7的另一侧的控制腔105内的油液通过泄油口 T排出。
[0064]如前所述，使用本实用新型的平衡阀带负载初始下降时，主阀芯2的开度受先导节流槽25的打开程度的影响，而先导节流槽25的打开程度又与受先导阀芯3的先导压力大小相关，换言之，主阀芯2的开度受先导压力大小的影响，即平衡阀带载下降速度受先导压力大小的控制。进一步地，先导阀芯3与控制活塞7连接，当控制力作用在控制活塞7上时，便实现先导阀芯3的移动，从而打开先导节流槽25，控制活塞7的控制压力也就是先导压力。为避免控制活塞7的控制压力随整个系统压力的变化而产生波动，进而影响平衡阀的开度，可以将平衡阀的控制口 X与先导控制手柄的油路连通，即通过使控制口 X与负载分别处于相互独立的油路中，从而在带负载下降过程中，平衡阀的开度不受系统压力的影响，即负载产生的变化对负载的下降速度几乎无影响，由此避免了下降过程中产生的抖动现象。
[0065]参见图1，根据上述控制活塞7的安装结构，在平衡阀实现先导阀芯2开启的过程中，将满足以下公式，PXD72+PBD322=F1X+F2X，其中Px表示控油口 X的压强，D7表示控制活塞7的直径，Pb表示反向油口 B的压强(反向油口 B的压强可以表征负载大小，并且反向油口 B中油压经由第三油腔103的第一腔部103a、第一通油孔24、空腔107以及第二通油孔33而作用在阀芯控制段32上)，D32表示先导阀芯3的阀芯控制段32的直径，Fix表示先导阀芯复位弹簧4的预紧力，F2x表示控制活塞复位弹簧8的预紧力。其中，先导阀芯复位弹簧4和控制活塞复位弹簧8的预紧力恒定，并且，本实用新型将控制活塞7的截面积设置为远大于先导阀芯3的阀芯控制段32的截面积。其中，将控制活塞7的截面积与阀芯控制段32的截面积之比，称为开启先导比，即可以将平衡阀的开启先导比设置地较大，以实现平衡阀中开启先导比大且控制压力小的特点。更具体地说，由于先导阀芯复位弹簧4和控制活塞复位弹簧8的预紧力恒定，则上述公式中F1X+F2X为一预定的定值，且由于控制活塞7的截面积大，因而PxD72表示的先导压力(或控制压力)相对较大,这使得平衡阀带负载时，由PbD322表示的负载的变化对先导阀芯3的移动影响较小，从而保证了主阀芯2的开度不受影响，使平衡阀具有较好的平稳性。需要说明的是，上述的“远大于”是相对于“稍大于”而言，即控制活塞7的截面积与先导阀芯3的截面积的相差范围相对较大。具体地，控制活塞7的截面积可以是先导阀芯3的截面积的50?100倍。
[0066]基于上述的平衡阀，本实用新型还可以涉及一种采用上述平衡阀的液压缸伸缩控制回路以及包括该液压缸伸缩控制回路的液压设备，这些液压设备可以包括液压起重机、混凝土泵车或混凝土布料机，但不限于上述液压设备。采用上述平衡阀后，有利于使上述液压设备平稳可靠地进行各种施工作业。
[0067]对于上述液压缸伸缩控制回路，其可以包括液压缸，该液压缸的有杆腔和无杆腔分别经由第一工作油路和第二工作油路连接于换向阀，该换向阀连接进油油路和回油油路，第二工作油路上设有本实用新型的平衡阀，并且平衡阀的正向油口 A连接于换向阀，反向油口 B与液压缸的无杆腔连通，优选地，平衡阀的泄油口 T连接于回油油路。其中，平衡阀的控油口 X连接于单独的液控油路。
[0068]液压缸伸缩控制回路应用于液压起重机的【具体实施方式】中，液压缸竖直布置，使液压缸的有杆腔位于无杆腔的上方，并且将重物布置在液压缸的活塞杆上。在此结构下，液压缸伸缩控制回路的工作过程包括顶升重物过程、重物保持在某一位置以及重物下降过程。
[0069]其中顶升重物过程，通过液压泵的泵送作用将油液泵送至进油油路，油液流过换向阀后，从第二工作油路上平衡阀的正向油口 A，推动主阀芯2开启后从平衡阀的反向油口B流出，此时，平衡阀起单向阀的作用。由于平衡阀的反向油口B与液压缸的无杆腔连通，因此，反向油口 B流出的油液进入无杆腔，从而推动液压缸的活塞杆，使其伸出，由此克服重物的重力而将顶升重物，同时液压缸有杆腔内的油液经由第一工作油路、换向阀流向回油油路。
[0070]在重物保持在某一位置的过程中，停止向平衡阀的正向油口 A泵入油液，此时，重物的自身重力使液压缸的无杆腔内的油液经由反向油口 B流入平衡阀中，此时无法开启主阀芯2，进而将重物保持在所需位置。
[0071]在重物下降过程中，通过向平衡阀的控油口 X通入油液，液压缸无杆腔内的油液可以从反向油口 B流入平衡阀，并从平衡阀的正向油口 A流出。具体地，先导阀芯3移动并打开先导节流槽25时，少量油液从正向油口 A流出，使得主阀芯2在压差作用下移动而打开；并且由于主阀芯2与阀体I之间楔形槽21d的通流面积逐渐增大以及先导节流槽25的通流面积因被遮盖而逐渐减少，可以阻止主阀芯2进一步打开而稳定在平衡位置，此时，平衡阀的开度不变，流量保持恒定，使得平衡阀带负载平稳地下降。此外，由于控油口 X连接于单独的液控油路，控制压力不受系统压力的影响，使得平衡阀的开度在该下降过程中不会受系统压力影响，防止重物在下降过程中产生抖动现象。
[0072]由于在描述平衡阀的结构时已对平衡阀的工作过程进行了详细描述，因而在油液的流动液压缸伸缩控制回路的工作过程中不再赘述。[0073]以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
[0074]另外需要说明的是，在上述【具体实施方式】中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0075]此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
【权利要求】
1.一种平衡阀，该平衡阀包括阀体(1)、主阀芯(2 )和先导阀芯(3 )，其特征在于， 所述阀体(1)上设置有正向油口(A)和反向油口(B)， 所述主阀芯(2)可滑动地设置在所述阀体(1)内并包括一体的第一阀芯段(21)、第二阀芯段(22)和第三阀芯段(23)，所述第一阀芯段(21)的截面大于所述第二阀芯段(22)的截面，所述第二阀芯段(22)的截面大于所述第三阀芯段(23)的截面，在所述第一阀芯段(21)的一侧形成有与所述正向油口(A)连通的第一油腔(101)并且在所述第一阀芯段(21)的周向形成有与所述反向油口(B)连通的第二油腔(102)，所述第一阀芯段(21)的第一锥面(21a)能够抵靠在所述阀体(1)上，以阻隔所述第一油腔(101)与所述第二油腔(102)；在所述第二阀芯段(22)的周向形成有第三油腔(103)，所述第二油腔(102)通过所述第一阀芯段(21)与所述阀体(1)之间的间隙与所述第三油腔(103)连通，所述间隙沿所述第一阀芯段(21)靠近所述第三油腔(103)的方向逐渐减小； 所述阀体(1)包括先导腔(104)，所述先导阀芯(3)的一部分容纳在该先导腔(104)内，所述第三阀芯段(23)容纳在所述先导阀芯(3)的中空部内，第三油腔(103)通过相连通的所述第二阀芯段(22)上形成的第一通油孔(24)和所述先导阀芯(3)上形成的第二通油孔(33)与所述先导腔(104)连通，并且所述第三阀芯段(23)的外周面上还形成有可封闭的先导节流槽(25)，所述主阀芯(2)上形成有同时与该先导节流槽(25)和所述第一油腔(101)连通的先导通孔(26)，并且所述先导节流槽(25)的靠近所述第三油腔(103)的部分槽段沿所述第二阀芯段(22)朝向所述第三阀芯段(23)的方向逐渐增大； 在关闭状态下，所述先导阀芯(3)抵靠在所述第二阀芯段(22)上，以将所述先导节流槽(25)与所述第三油腔(103)隔开，在所述先导阀芯(3)远离所述主阀芯(2)移动的过程中，所述第二阀芯段(22)与所述先导阀芯(3)分离，以打开所述先导节流槽(25)，使得从反向油口(B)流入所述第三油腔(103)中的油液流经所述先导节流槽(25)、所述先导通孔·(26)和所述第一油腔(101)后从所述正向油口(A)流出，所述第二油腔的(102)中的油液作用在所述第一锥面(21a)上，以打开所述主阀芯(2)，并且所述间隙与所述部分槽段相配合，以保持所述主阀芯(2)平衡。
2.根据权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述平衡阀包括中空的主阀套(5)和主阀套座(6)，该主阀套座(6)的一端固定在所述阀体(1)上，另一端伸入所述阀体(1)内，所述主阀套(5)的一端抵靠在所述主阀套座(6)的另一端上，所述主阀套(5)的另一端抵靠在阀体(1)上，所述主阀芯(2)可滑动地设置在所述主阀套(5)内，使得所述第一阀芯段(21)与所述主阀套(5)之间形成主阀套腔(106)并且所述第二阀芯段(22)与所述主阀套(5)之间形成第三油腔(103)，中空的所述主阀套(5)位于所述主阀芯(2)的一端形成所述第一油腔(101)，所述第一油腔(101)通过所述第一阀芯段(21)能够连通所述主阀套腔(106)，并且所述主阀套(5)上形成有进油孔(54)，所述第二油腔(102)通过该进油孔(54)连通所述主阀套腔(106)，所述主阀套腔(106)通过所述第一阀芯段(21)与所述主阀套(5)之间的间隙与所述第三油腔(103)连通。
3.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，所述主阀套(5)向内延伸形成有第一凸台部(51)，所述第一阀芯段(21)的所述第一锥面(21a)在关闭状态下抵靠在所述第一凸台部(51)上，以阻隔所述第一油腔和所述主阀套腔(106)，并且所述第一阀芯段(21)上形成有第二锥面(21b)，所述主阀套腔(106)的油液能够同时作用于所述第一锥面(21a)和所述第二锥面(21b)上。
4.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，所述主阀套(5)向内延伸形成有隔套部(53)，该隔套部(53)将所述第三油腔(103)分隔为靠近所述第一阀芯段(21)的第一腔部(103a)和靠近所述第三阀芯段(23)的第二腔部(103b)，并且在所述隔套部(53)上设置有固定阻尼(11 )，以连通所述第一腔部(103a)和所述第二腔部(103b), 在关闭状态下，所述先导阀芯(3)抵靠在所述第二阀芯段(22)上，以将所述先导节流槽(25)与所述第二腔部(103b)隔开，在所述先导阀芯(3)远离所述主阀芯(2)移动的过程中，所述第二阀芯段(22)与所述先导阀芯(3)分离，以连通所述先导节流槽(25)与所述第二腔部(103)。
5.根据权利要求4所述的平衡阀，其特征在于，所述先导阀芯(3)包括一体的阀芯连接段(31)和阀芯控制段(32)，所述阀芯连接段(31)的截面大于所述阀芯控制段(32)的截面，所述阀芯连接段(31)设置在所述先导腔(104)内，所述第三阀芯段(23)容纳在所述阀芯连接段(31)内，所述阀芯控制段(32)的一部分位于所述先导腔(104)内，所述阀芯控制段(32)的另一部分从所述先导腔(104)伸出，并且所述阀芯控制段(32)的外周套设有先导阀芯复位弹簧(4)，该先导阀芯复位弹簧(4)的两端分别抵靠在所述阀芯连接段(31)和所述阀体(1)上，以在关闭状态下将所述阀芯连接段(31)抵靠在所述第二阀芯段(22)上，从而将所述主阀芯(2 )抵靠在所述阀体(1)或所述主阀套(5 )上。
6.根据权利要求5所述的平衡阀，其特征在于，所述第一通油孔(24)包括相连通以形成为L形的通油径向孔和通油轴向孔，所述通油径向孔与所述第一腔部(103a)连通，所述第三阀芯段(23)和所述阀芯连接段(31)之间形成有空腔(107)，所述通油轴向孔通过该空腔(107)与所述第二通油孔(33)连通。
7.根据权利要求5所述的平衡阀，其特征在于，所述平衡阀包括控制活塞(7)、控制活塞复位弹簧(8)和控制活塞复位弹簧座(9)， 所述阀体(1)包括控制腔(105)，所述控制活塞(7)可移动地设置在所述控制腔(105)内，所述先导阀芯(3)的所述阀芯控制段(32)与所述控制活塞(7)螺纹连接，并且在位于所述控制活塞(7)的靠近先导阀芯(3)的一侧的所述控制腔(105)上设置控油口(X)，所述控制活塞复位弹簧座(9)固定在所述阀体(1)上，所述控制活塞复位弹簧(8)的两端分别抵靠在所述控制活塞(7 )和所述控制活塞(7 )座之间，以在关闭状态下将所述先导阀芯(3 )抵靠在所述主阀芯(2 )上，从而将所述主阀芯(2 )抵靠在所述阀体(1)或所述主阀套(5 )上，在从所述控油口(X)流入油液状态下，油液作用力克服所述控制活塞复位弹簧(8)和所述先导阀芯复位弹簧(4)的预紧力而推动所述控制活塞(7)朝向所述控制活塞复位弹簧座(9)移动。
8.根据权利要求7所述的平衡阀，其特征在于，所述控制活塞(7)的截面积远大于所述阀芯控制段(32)的截面积。
9.根据权利要I至8中任一项所述的平衡阀，其特征在于，所述先导节流槽(25)包括流量调节槽段(25a)和非流量调节槽段(25b)，所述流量调节槽段(25a)靠近所述第二阀芯段(22)并且流量调节槽段(25a)的截面沿所述第二阀芯段(22)朝向所述第三阀芯段(23)的方向逐渐增大，所述非流量调节槽段(25b)的截面恒定不变。
10.一种液压缸伸缩控制回路，包括液压缸，该液压缸的有杆腔和无杆腔分别经由第一工作油路和第二工作油路连接于换向阀，该换向阀连接进油油路和回油油路，所述第二工作油路上设有平衡阀，其特征在于，所述平衡阀为根据权利要求1至9中任一项所述的平衡阀，该平衡阀的正向油 口(A)连接于所述换向阀，所述反向油口(B)与所述液压缸的无杆腔连通。
【文档编号】F16K17/10GK203641148SQ201320867701
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年12月26日 优先权日:2013年12月26日
【发明者】赵光明, 陶军, 沈欢, 莫应登, 袁野 申请人:中联重科股份有限公司