本发明涉及一种液压装置用的阀组件，具体来说涉及一种平衡阀。
背景技术
现代的工程机械、建筑机械等机械设备中，大量应用了起升液压回路，其中平衡阀是控制起升回路中液压油缸工作的关键液压元件，平衡阀性能的优劣直接影响着主机的性能。
现有的液压平衡阀普遍存在这样一个缺点：当负载下放时，由于液压平衡阀阀口过流面积会产生突变的特点，会使负载产生低频抖动与冲击的现象，造成系统不稳定，影响整机的安全可靠性；并且油缸工作过程中，由于平衡阀不能及时的缓冲负载冲击产生的压力峰值，也对液压装置造成极大的危害。专利号为cn201310462178.3，名称为“平衡阀”的发明专利提供了一种过流面积渐变的平衡阀，其通过在锥阀芯上铣出多个宽度不一的凹槽、小孔及斜孔组合，达到流量渐变的目的。但这种设计也存在以下缺点：
(1)负载下放和负载上升时通过的是同一阀口，都会产生节流效果，而实际中负载上升时是不需要节流作用的，严重影响作业的效率；为了解决此问题还需并联一单向阀，无形中增加了费用。
(2)锥阀芯上铣槽，加工复杂、效率低，因此制作成本高。
(3)负载压力作用在面积差s上，推动阀芯整体移动克服弹簧力，将阀口打开起到安全阀作用。实际应用中因为阀芯配合组件多，且尾部装有密封圈，整体摩擦力大，阀芯的开启有一定的延迟，这样就造成了系统中实际的压力峰值是大于弹簧的设定压力的。比如，弹簧设定的最大压力是20mpa,实际应用中因为阀芯开启延迟，峰值压力可以达到35-40mpa,这样对液压装置的安全性产生了一定的危害。
(4)负载上升、下降、安全溢流时通过的都是同一阀口，也就是形成此阀口的阀芯和阀座，在每一次上升、下降、安全溢流时都要打开关闭一次，这样的话造成阀芯或者阀座使用频率高，从而减短了使用寿命。
(5)平衡阀的弹簧设定压力是不变的，对于不同的负载工况平衡阀反向的开启压力都是固定不变的，这样对于负载较低的工况需要打开平衡阀的控制压力和负载较高的工况是一样的，这样会产生很大的能力损失，不节能。
技术实现要素：
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种加工简单，过流面积无突变、能够快速起到安全保护功能、且节能的平衡阀。
根据本发明实施例的平衡阀，包括：
阀座，所述阀座上具有沿左右方向贯通所述阀座的阀座通孔，所述阀座通孔包括自左向右的阀座连接孔段、阀座连通孔段、阀座过渡孔段和阀座滑动孔段，所述阀座连接孔段的孔径大于所述阀座连通孔段的孔径，所述阀座连通孔段的孔径大于所述阀座滑动孔段的孔径，所述阀座过渡孔段的孔径由所述阀座连通孔段向所述阀座滑动孔段依次减小，所述阀座的侧壁上具有连通所述连通段的第一油口，所述阀座通孔的右端构造成第二油口；
阀壳，所述阀壳上具有开口向右的阀壳盲孔，所述阀座的左端插接在所述阀壳盲孔的右端内，所述阀壳的右端面位于所述第一油口的左面，所述阀壳的侧壁上具有第三油口和位于所述第三油口右面的第四油口；
阀套，所述阀套设在所述阀壳盲孔内且所述阀套的右端插接在所述阀座连接孔段内，所述阀套上具有沿左右方向贯通所述阀套的阀套通孔，所述阀套通孔包括阀套主体孔段和位于所述阀套主体孔段右面的阀套缩径孔段，所述阀套缩径孔段的孔径大于所述阀座滑动孔段的孔径且小于所述阀座连通孔段的孔径，所述阀套的外壁上具有与所述第四油口连通的阀套通流槽；
平衡阀芯，所述平衡阀芯包括可左右移动地配合在所述阀套主体孔段内的阀芯主体段、可左右移动地配合在所述阀套缩径孔段内的第一阀芯缩径段和可左右移动地配合在所述阀座滑动孔段内的第二阀芯缩径段，所述第二阀芯缩径段的左侧具有用于打开和关闭所述阀座过渡孔段的突楞，所述阀芯主体段的右端面与所述阀套主体孔段的左端面之间具有间隙以构造成第一控制腔，所述第一控制腔通过设在所述阀套侧壁上的过流孔与所述阀套通流槽连通，所述平衡阀芯上具有沿左右方向贯通所述平衡阀芯的平衡阀芯通孔，所述平衡阀芯通孔包括从左至右分布的平衡阀芯第一滑动孔段、平衡阀芯弹簧孔段、平衡阀芯第二滑动孔段、平衡阀芯连通孔段和平衡阀芯连接孔段，所述平衡阀芯第一滑动孔段的孔径大于所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径，所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径大于所述平衡阀芯第二滑动孔段的孔径，所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径等于所述平衡阀芯连接孔段的孔径，所述平衡阀芯连通孔段的孔径介于所述平衡阀芯连接孔段的孔径与所述平衡阀芯第二滑动孔段的孔径之间，所述平衡阀芯的侧壁上具有连通所述第一油口v与所述平衡阀芯连通孔段的第一通流孔，所述平衡阀芯的侧壁上具有位于所述突楞右面的节流孔；
单向阀芯，所述单向阀芯可左右移动地设在所述平衡阀芯第二滑动孔段内，所述单向阀芯的右端配合在所述平衡阀芯连接孔段内且所述单向阀芯的左端伸入所述平衡阀芯弹簧孔段内，所述单向阀芯的周壁上具有与所述第一通流孔相适配的单向阀芯通流槽，所述单向阀芯上具有沿左右方向贯通所述单向阀芯的第一阻尼孔；
挡环，所述挡环固定套接在所述单向阀芯的左端；
第一弹簧，所述第一弹簧套设在所述单向阀芯上，所述第一弹簧的左端抵靠所述挡环且所述第一弹簧的右端抵靠所述平衡阀芯第二滑动孔段的左端，所述第一弹簧用于向左常拉动所述单向阀芯以使所述单向阀芯的右端常关闭所述平衡阀芯连接孔段的左开口；
补偿柱塞，所述补偿柱塞的柱塞杆自左向右插入所述阀套通孔内且所述补偿柱塞的柱塞杆的右端配合在所述平衡阀芯第一滑动孔段内，所述补偿柱塞的柱塞头的右端面抵靠所述阀套且所述补偿柱塞的柱塞头的左端面抵靠所述阀壳，在所述阀套通孔内，所述补偿柱塞与所述平衡阀芯限定有第二控制腔，在所述阀壳盲孔内，所述补偿柱塞与所述阀壳限定有第三控制腔，所述第三控制腔与所述第三油口连通，所述补偿柱塞的柱塞头上具有连通所述第二控制腔与所述第三控制腔的第二通流孔，所述补偿柱塞上具有沿左右方向贯通所述补偿柱塞的第二阻尼孔；
第二弹簧，所述第二弹簧套接在所述补偿柱塞的柱塞杆上，所述第二弹簧的左端抵靠所述补偿柱塞的柱塞头且所述第二弹簧的右端抵靠所述平衡阀芯，所述第二弹簧用于向右常推动所述平衡阀芯；
反比例溢流阀，所述反比例溢流阀包括溢流阀座、溢流阀芯、导磁套、推杆、衔铁、第三弹簧、线圈和静铁，所述导磁套设在所述阀壳1且所述导磁套的右端向右伸入所述阀壳内，所述溢流阀座设在所述阀壳内，所述溢流阀座的左端设在所述导磁套内且所述溢流阀座的右端设在所述补偿柱塞的柱塞头内，所述溢流阀座具有左右贯通的通孔，所述通孔的右端具有台阶部，所述台阶部的孔径小于所述通孔的孔径，所述溢流阀座的侧壁上具有位于所述台阶部左侧且与所述第三控制腔连通的连接孔，所述台阶部与所述第二阻尼孔的左端连通，所述溢流阀芯可左右移动地配合在所述通孔内，所述溢流阀芯的右端具有被所述台阶部所止挡的止挡部，所述溢流阀芯的侧壁上具有避让所述连接孔的避让部，所述溢流阀芯的左端向左伸出所述溢流阀座的左端，所述推杆可左右移动地设在所述导磁套内，所述推杆的右端抵靠所述溢流阀芯的左端，所述衔铁可左右移动地设在所述导磁套内，所述衔铁的右端抵靠所述推杆的左端，所述线圈套接在所述导磁套上，所述静铁设在所述导磁套上，所述第三弹簧设在所述导磁套内，所述第三弹簧的左端抵靠所述静铁且所述第三弹簧的右端抵靠所述衔铁。
有利地，当所述线圈失电时，所述第三弹簧向右推动所述衔铁以使所述衔铁向右推动所述推杆，进而使所述推杆向右推动所述溢流阀芯以使所述止挡部抵靠所述台阶部，以此来封闭所述通孔的右端。
有利地，当所述线圈得电时，所述衔铁克服所述第三弹簧的弹力以向左靠近所述静铁，所述推杆以及所述溢流阀芯可向左移动以使所述止挡部朝左离开所述台阶部，以此来打开所述通孔的左端。
有利地，所述第三控制腔与所述第三油口通设在所述阀壳1上的流道连通。
有利地，所述节流孔沿所述平衡阀芯的轴向布置成多圈，每圈所述节流孔均包括沿所述平衡阀芯的周向均匀间隔布置的多个。
有利地，相邻两圈的所述节流孔互相错开。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的平衡阀的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的平衡阀的反比例溢流阀的示意图；
图3是根据本发明一个实施例的平衡阀的液压原理图；
图4是根据本发明一个实施例的平衡阀一个应用场景的液压原理图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明实施例的平衡阀。
如图1至图4所示，根据本发明实施例的平衡阀，包括：阀座6，阀壳1，阀套3，平衡阀芯5，单向阀芯7，挡环9，第一弹簧8，补偿柱塞2，第二弹簧4，反比例溢流阀10。
具体而言，阀座6上具有沿左右方向贯通阀座6的阀座通孔，所述阀座通孔包括自左向右的阀座连接孔段、阀座连通孔段、阀座过渡孔段和阀座滑动孔段，所述阀座连接孔段的孔径大于所述阀座连通孔段的孔径，所述阀座连通孔段的孔径大于所述阀座滑动孔段的孔径，所述阀座过渡孔段的孔径由所述阀座连通孔段向所述阀座滑动孔段依次减小(即所述阀座过渡孔段为左端开口大、右端开口小的锥形孔段)，阀座6的侧壁上具有连通所述连通段的第一油口v，所述阀座通孔的右端构造成第二油口c。
阀壳1上具有开口向右的阀壳盲孔，阀座6的左端插接在所述阀壳盲孔的右端内，阀壳1的右端面位于第一油口v的左面，阀壳1的侧壁上具有第三油口y和位于第三油口y右面的第四油口x。
阀套3设在所述阀壳盲孔内且阀套3的右端插接在所述阀座连接孔段内，阀套3上具有沿左右方向贯通阀套3的阀套通孔，所述阀套通孔包括阀套主体孔段和位于所述阀套主体孔段右面的阀套缩径孔段，所述阀套缩径孔段的孔径大于所述阀座滑动孔段的孔径且小于所述阀座连通孔段的孔径，阀套3的外壁上具有与第四油口x连通的阀套通流槽31。
平衡阀芯5包括可左右移动地配合在所述阀套主体孔段内的阀芯主体段、可左右移动地配合在所述阀套缩径孔段内的第一阀芯缩径段和可左右移动地配合在所述阀座滑动孔段内的第二阀芯缩径段，所述第二阀芯缩径段的左侧具有用于打开和关闭所述阀座过渡孔段的突楞51，所述阀芯主体段的右端面与所述阀套主体孔段的左端面之间具有间隙以构造成第一控制腔1b，第一控制腔1b通过设在阀套侧壁上的过流孔32与阀套通流槽31连通，平衡阀芯5上具有沿左右方向贯通平衡阀芯5的平衡阀芯通孔，所述平衡阀芯通孔包括从左至右分布的平衡阀芯第一滑动孔段、平衡阀芯弹簧孔段、平衡阀芯第二滑动孔段、平衡阀芯连通孔段和平衡阀芯连接孔段，所述平衡阀芯第一滑动孔段的孔径大于所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径，所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径大于所述平衡阀芯第二滑动孔段的孔径，所述平衡阀芯弹簧孔段的孔径等于所述平衡阀芯连接孔段的孔径，所述平衡阀芯连通孔段的孔径介于所述平衡阀芯连接孔段的孔径与所述平衡阀芯第二滑动孔段的孔径之间，平衡阀芯5的侧壁上具有连通第一油口v与所述平衡阀芯连通孔段的第一通流孔52，平衡阀芯5的侧壁上具有位于突楞51右面的节流孔53。有利地，节流孔53沿平衡阀芯5的轴向布置成多圈，每圈节流孔53均包括沿平衡阀芯5的周向均匀间隔布置的多个。进一步地，相邻两圈的节流孔53互相错开。
单向阀芯7可左右移动地设在所述平衡阀芯第二滑动孔段内，单向阀芯7的右端配合在所述平衡阀芯连接孔段内且单向阀芯7的左端伸入所述平衡阀芯弹簧孔段内，单向阀芯7的周壁上具有与第一通流孔52相适配的单向阀芯通流槽71，单向阀芯7上具有沿左右方向贯通单向阀芯7的第一阻尼孔7a。
挡环9固定套接在单向阀芯7的左端。
第一弹簧8套设在单向阀芯7上，第一弹簧8的左端抵靠挡环9且第一弹簧8的右端抵靠所述平衡阀芯第二滑动孔段的左端，第一弹簧8用于向左常拉动单向阀芯7以使单向阀芯7的右端常关闭所述平衡阀芯连接孔段的左开口。
补偿柱塞2的柱塞杆自左向右插入所述阀套通孔内且补偿柱塞2的柱塞杆的右端配合在所述平衡阀芯第一滑动孔段内，补偿柱塞2的柱塞头的右端面抵靠阀套3且补偿柱塞2的柱塞头的左端面抵靠阀壳1，在所述阀套通孔内，补偿柱塞2与平衡阀芯5限定有第二控制腔1a，在所述阀壳盲孔内，补偿柱塞2与阀壳1限定有第三控制腔1c，第三控制腔1c与第三油口y连通，补偿柱塞2的柱塞头上具有连通第二控制腔1a与第三控制腔1c的第二通流孔21，补偿柱塞2上具有沿左右方向贯通补偿柱塞2的第二阻尼孔22。有利地，第三控制腔1c与第三油口y通设在阀壳1上的流道1d连通。这里需要说明的是，本文中所述的补偿柱塞2，其柱塞杆的外周壁光滑，不设置外螺纹。
第二弹簧4套接在补偿柱塞2的柱塞杆上，第二弹簧4的左端抵靠补偿柱塞2的柱塞头且第二弹簧4的右端抵靠平衡阀芯5，第二弹簧4用于向右常推动平衡阀芯5。
反比例溢流阀10包括溢流阀座101、溢流阀芯102、导磁套103、推杆104、衔铁105、第三弹簧106、线圈107和静铁108。导磁套103设在阀壳1且导磁套103的右端向右伸入阀壳1内，溢流阀座101设在阀壳1内，溢流阀座101的右端设在导磁套103内且溢流阀座101的左端设在补偿柱塞2的柱塞头内，溢流阀座101具有左右贯通的通孔，所述通孔的右端具有台阶部，所述台阶部的孔径小于所述通孔的孔径，溢流阀座101的侧壁上具有位于所述台阶部左侧且与第三控制腔1c连通的连接孔，所述台阶部与第二阻尼孔22的左端连通，溢流阀芯102可左右移动地配合在所述通孔内，溢流阀芯102的右端具有被所述台阶部所止挡的止挡部，溢流阀芯102的侧壁上具有避让所述连接孔的避让部，溢流阀芯102的左端向左伸出溢流阀座101的左端，推杆104可左右移动地设在导磁套103内，推杆104的右端抵靠溢流阀芯102的左端，衔铁105可左右移动地设在导磁套103内，衔铁105的右端抵靠推杆104的左端，线圈107套接在导磁套103上，静铁108设在导磁套103上，第三弹簧106设在导磁套103内，第三弹簧106的左端抵靠静铁108且第三弹簧106的右端抵靠衔铁105。
当线圈107失电时，第三弹簧106向右推动衔铁105以使衔铁105向右推动推杆104，进而使推杆104向右推动溢流阀芯102以使所述止挡部抵靠所述台阶部，以此来封闭所述通孔的右端。
当线圈107得电时，衔铁105克服第三弹簧106的弹力以向左靠近静铁108，推杆104以及溢流阀芯102可向左移动以使所述止挡部朝左离开所述台阶部，以此来打开所述通孔的左端。
根据本发明实施例的平衡阀在工作时分为上升，停止，下降三个过程。
(1)上升过程：换向阀11的压力油到达第一油口v，第一油口v的压力油推动单向阀芯7克服第一弹簧8的弹力向右移动，压力油经第一油口v流入第二油口c到达液压缸12的无杆腔，推动液压缸12上行。此阶段压力油由第一油口v流入第二油口c是没节流作用的。
(2)下降过程中，给反比例溢流阀10预定的电压信号以使第四油口x控制压力足够小，第四油口x的压力油进入到第一控制腔1b作用到平衡阀芯5上，克服第二弹簧4的预紧力，平衡阀芯5左移，先打开所述阀座过渡孔段。第四油口x压力增加，平衡阀芯5就进一步左移，逐步露出之前遮盖住的各个径向节流孔53，这样过流面积是缓和增加的，负载下放速度可以得到精确控制。过流面积的渐变可以通过节流孔53逐步连通来实现的，加工成本低容易控制。
(3)停止过程，第四油口x压力降低，第二弹簧4推动平衡阀芯5右移，过流面积逐渐缩小，将阀口关死。
(4)停止过程中，由于外力作用使负载压力产生冲击的时候，液压油通过溢流阀芯102克服第三弹簧106的预紧力，快速打开，将压力冲击缓冲掉。溢流压力大小可以通过施加到线圈107上的电压大小来调定。
根据本发明实施例的平衡阀具有如下有益效果：
(1)平衡阀芯5沿轴向及周向开有节流孔53，当平衡阀芯5的所述阀座过渡孔段打开时，可以依次打开这些节流孔53，通过合理的孔径大小及轴向间隔配置，可以精确控制过流面积变化，从而精确控制流量。
(2)单向阀芯7中间开有第一阻尼孔7a，当第二油口c负载压力冲击时，如果冲击压力超过第三弹簧106的设定压力，压力油通过第一阻尼孔7a、第二阻尼孔22后作用到反比例溢流阀10的溢流阀芯102上，溢流阀芯102快速打开，将冲击压力释放掉。因为溢流阀芯102无密封圈配合，无其它摩擦阻力，因此响应迅速，无滞后。
(3)负载上升时通过的是单向阀芯7和平衡阀芯5之间的阀口；负载下降时通过的是平衡阀芯7、阀座6形成的阀口；缓冲压力冲击的时候液压油通过的是溢流阀芯102和溢流阀座101形成的阀口；这样每个阀口的开启，频率降低了，可以延长使用寿命。
(4)通过改变反比例溢流阀10的线圈107上的电压大小可以改变溢流阀芯102的开启压力，当线圈107不得电时，溢流阀芯102的开启压力最大，增大线圈107的电压，则衔铁105向左产生一定的吸力去克服第三弹簧106的作用力，从而减小了溢流阀芯102的开启压力。这样的优点在于，对于负载较小的工况，通过液压系统中的压力传感器感知，进而通过控制器对反比例溢流阀10给予一点的控制电压，使平衡阀反向开启时第二油口c通过反比例溢流阀10流回到第三油口y，这样的话由于第一阻尼孔7a的存在，使平衡阀芯5和补偿柱塞2之间的区域与第二油口c之间产生了压差，此压差对于平衡阀芯5产生了向左的推力，因此可以在第二弹簧4不变的情况下减小了第四油口x的控制压力，具有节能的效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均落入本发明的保护范围。