專利名稱：平衡閥及應(yīng)用該平衡閥的起重機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液壓控制元件，具體涉及一種平衡閥及應(yīng)用該平衡閥的起重機。
背景技術(shù)：
起重機在各類工程施工中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶對于 起重機操作要求的提高，起重機的優(yōu)化設(shè)計除了應(yīng)當滿足基本的主要功能之外，越來越側(cè) 重于起重機作業(yè)的安全可靠性要求以及操作的舒適性要求。在現(xiàn)有起重機的起升、變幅和伸縮等主要功能的控制系統(tǒng)中，均采用平衡閥進行 液壓鎖緊，以保證負載能夠可靠地保持在任意位置，避免由于液壓元件的內(nèi)部泄漏產(chǎn)生位 移。通常地，平衡閥正向開啟時液壓油液直接推開閥內(nèi)的單向閥流過閥體，在反向開啟的時 候則需要閥芯換向，由控制油液進入平衡閥的控制蓋板，并推動閥芯移動進行換向。如圖1 所示，現(xiàn)有的平衡閥的閥芯換向采用鋼珠式單向閥?？刂朴蛷目刂朴涂谶M入，經(jīng)過濾油器10 和入口阻尼20后進入調(diào)節(jié)閥芯30內(nèi)部，順著頂桿40推動主閥芯50移動(控制油液的流 向如圖2中箭頭所示)，進行平衡閥的換向操作。在此方案中，控制油的關(guān)閉是通過鋼珠60 與油道之間形成的單向閥來實現(xiàn)的，轉(zhuǎn)而使控制油從另一裝有阻尼的油道推動閥芯繼續(xù)完 成換向(控制油液的流向如圖3中箭頭所示)。然而，由于在彈簧力推動鋼球進行封閉通道 的時候沒有過渡階段，控制油突然被封停，故管路內(nèi)流動的液體會形成一個很高的壓力峰 值而產(chǎn)生液壓沖擊，使得平衡芯的閥芯換向過程不能平穩(wěn)地進行。眾所周知，液壓沖擊會給液壓元件造成損害，甚至帶來不可預(yù)料的液壓故障和安 全隱患；此外，在使用過程中液壓沖擊引起的結(jié)構(gòu)件顫動和噪聲，給使用者帶來了諸多不 適。有鑒于此，亟待研制開發(fā)出一種可平穩(wěn)地進行閥芯換向的平衡閥，以避免產(chǎn)生液 壓沖擊，以符合起重機作業(yè)的安全可靠性要求以及操作的舒適性要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種可平穩(wěn)地進行閥芯換向的 平衡閥，以避免在使用過程中產(chǎn)生液壓沖擊。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該平衡閥 的起重機。本發(fā)明提供的平衡閥，其閥體的控制油口與閥芯端部的腔室之間具有兩個控制油 道，第一油道中具有封堵部件和與所述閥芯聯(lián)動的頂桿；控制油液經(jīng)所述頂桿與第一油道 之間的孔隙進入所述腔室，該封堵部件隨著頂桿移動且其端部封堵所述孔隙，同時控制油 液經(jīng)第二油道進入所述腔室；與該孔隙相配合的所述封堵部件的端部配合面上具有節(jié)流 槽，且所述節(jié)流槽的橫截面積沿軸向逐漸遞減，使得該配合面在與該孔隙逐漸接近至封堵 過程中，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減。優(yōu)選地，所述第二油道內(nèi)設(shè)置有阻尼；所述閥體上嵌裝有溢流閥，該溢流閥的進、 出油口分別與閥芯端部的腔室和系統(tǒng)回油油路連通，該溢流閥的控制油口與所述平衡閥的控制油口連通。優(yōu)選地，所述封堵部件的端部為由小至大變徑段。優(yōu)選地，所述封堵部件的端部為錐臺狀。
優(yōu)選地，所述節(jié)流槽為沿周向均布的多個。優(yōu)選地，所述封堵部件與頂桿固連為一體。優(yōu)選地，所述閥體內(nèi)腔容置有調(diào)節(jié)部件，所述調(diào)節(jié)部件封隔閥體的控制油口與閥 芯端部的腔室，且，所述調(diào)節(jié)部件與閥體螺紋連接以調(diào)整其與閥芯之間的軸向距離；所述調(diào) 節(jié)部件的與閥芯相對的端面上開設(shè)有階梯盲孔，且該階梯盲孔的根部大徑段的側(cè)壁上具有 徑向通孔；所述頂桿的一端與置于階梯盲孔大徑段內(nèi)的封堵部件相抵，其另一端經(jīng)該階梯 盲孔的端部小徑段伸出后與所述閥芯連接；且控制油口至閥芯端部腔室之間的第一油道 為所述調(diào)節(jié)部件的徑向通孔至頂桿與階梯盲孔小徑段之間間隙所形成的通路。優(yōu)選地，在封堵部件與階梯盲孔的孔底之間設(shè)置有預(yù)壓縮的彈性部件。優(yōu)選地，所述彈性部件為螺旋彈簧。本發(fā)明提供的起重機，具有液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)的平衡閥采用如前 所述的平衡閥。本發(fā)明提供的平衡閥在控制閥芯進行換向的過程中，控制油經(jīng)閥體的控制油口進 入后，封堵部件與第一油道之間的孔隙進入閥芯端部的腔室，并推動閥芯移動，所述封堵部 件與頂桿一同隨閥芯移動至該封堵部件與該孔隙的內(nèi)緣相抵，即，封堵第一油道；同時，控 制油液經(jīng)第二油道進入閥芯端部的腔室，繼續(xù)推動閥芯移動，直至完成閥芯換向。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案中與該孔隙相配合的所述封堵部件的端部配合 面上具有節(jié)流槽，且所述節(jié)流槽的橫截面積沿軸向逐漸遞減，這樣，隨著封堵部件的位移， 所述封堵部件的配合面與該孔隙之間的間隙在逐漸遞減；也就是說，在與該孔隙逐漸接近 至封堵過程中，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減，從而在關(guān)閉第一油道的時刻不會產(chǎn)生較大 的壓力沖擊。進一步地，應(yīng)用本發(fā)明所述平衡閥的液壓系統(tǒng)，符合起重機作業(yè)的安全可靠性 要求以及操作的舒適性要求等優(yōu)化設(shè)計的發(fā)展趨勢。本發(fā)明所述平衡閥的優(yōu)選方案中，所述第二油道內(nèi)設(shè)置有阻尼；所述閥體上嵌裝 有溢流閥，該溢流閥的進、出油口分別與控制油液作用于閥芯的腔室和系統(tǒng)回油油路連通， 該溢流閥的控制油口與所述平衡閥的控制油口連通。理論上，在閥芯換向的控制油路中，第 二油道內(nèi)的阻尼為固定液阻，溢流閥為可變液阻，兩者形成一個液壓半橋；由于壓力和流量 是耦合作用的，因此，控制油路的變化調(diào)整時，輸出的信號無論是流量增益還是壓力增益都 可以很平緩的過度到穩(wěn)態(tài)值，從而避免瞬間沖擊的產(chǎn)生。


圖1是現(xiàn)有平衡閥的閥芯換向結(jié)構(gòu)的局部剖視圖；圖2和圖3分別示出現(xiàn)有平衡閥的閥芯換向過程中控制油液的兩種流向；圖4是本發(fā)明所提供平衡閥的局部結(jié)構(gòu)剖視圖；圖5是示出了本發(fā)明在閥芯換向過程中控制油液經(jīng)第一油道的流向；圖6是示出了本發(fā)明在閥芯換向過程中控制油液經(jīng)第二油道的流向；圖7是本發(fā)明中封堵部件的整體結(jié)構(gòu)示意圖8是圖7的A-A剖面圖；圖9是本發(fā)明所述平衡閥的控制油路中液壓半橋的工作原理圖；圖10是本發(fā)明所述起重機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4至圖9中閥芯1、頂桿2、封堵部件3、節(jié)流槽31、調(diào)節(jié)部件4、大徑段41、徑向通孔42、小徑段 43、彈性部件5、第一阻尼61、第二阻尼62、溢流閥7 ；控制油口 X、主閥體8、控制閥蓋9。
具體實施例方式基于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提供平衡閥的閥體的控制油口與閥芯端部的腔室之間具 有兩個控制油道，第一油道中具有封堵部件和與所述閥芯聯(lián)動的頂桿；控制油液經(jīng)所述頂 桿與第一油道之間的孔隙進入所述腔室，該封堵部件隨著頂桿的移動且其端部封堵所述孔 隙后，控制油液經(jīng)第二油道進入所述腔室；其設(shè)計要點是，與該孔隙相配合的所述封堵部件 的端部配合面上具有節(jié)流槽，且所述節(jié)流槽的橫截面積沿軸向逐漸遞減，使得該配合面在 與該孔隙逐漸接近至封堵過程中，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減，以避免第一油道關(guān)閉時 產(chǎn)生液壓沖擊。下面結(jié)合說明書附圖具體說明本實施方式。參見圖4，該圖是本發(fā)明所提供平衡閥的局部結(jié)構(gòu)剖視圖。如圖4所示，平衡閥的閥體主要由主閥體8和控制閥蓋9兩部分構(gòu)成，閥體采用為 分體式結(jié)構(gòu)，具有較好的制造工藝性。其中，閥芯1置于主閥體8內(nèi)，在控制油液的作用下， 閥芯1在主閥體8內(nèi)滑動以實現(xiàn)換向。需要說明的是，本發(fā)明所述平衡閥的閥芯1和主閥 體8等部件與現(xiàn)有技術(shù)完全相同，故圖4中僅示出本中請發(fā)明點所在的局部視圖。在控制閥蓋9與主閥體8相對側(cè)的表面上開設(shè)有用于容置控制組件的內(nèi)孔，該內(nèi) 孔與閥芯1同軸設(shè)置；控制油口 X設(shè)置在控制閥蓋9上。裝配完成后，控制組件與置于主閥 體8內(nèi)的閥芯1之間形成腔室d，以容納控制油液。控制組件包括頂桿2、封堵部件3、調(diào)節(jié)部件4和彈性部件5。如圖所示，調(diào)節(jié)部件4置于前述內(nèi)孔中，并將與控制油口 X連通的a腔與閥芯端部 的b腔封隔；且該調(diào)節(jié)部件4的與閥芯1相對的端面上開設(shè)有階梯盲孔，該階梯盲孔的根部 大徑段41的側(cè)壁上開設(shè)有徑向通孔42 ；彈性部件5和封堵部件3依次置于該階梯盲孔的 根部大徑段41內(nèi)；頂桿2的一端與封堵部件3與彈性部件5相抵壓，其另一端經(jīng)該階梯盲 孔的端部小徑段43穿出后插裝在閥芯1端部的頂桿安裝孔2內(nèi)。具體地，彈性部件5為螺 旋彈簧，封堵部件3與該螺旋彈簧的配合端插裝在彈簧內(nèi)孔中，起導(dǎo)向作用。裝配完成后， 彈性部件5處于預(yù)壓縮狀態(tài)，當閥芯1在控制油液的作用下移動時，彈性部件釋放能量并封 堵部件3，確保封堵部件3—并移動。控制油口 X至閥芯端部的b腔之間的第一油道為調(diào) 節(jié)部件4的徑向通孔42至頂桿3與階梯盲孔小徑段43之間間隙所形成的通路。如圖所示，調(diào)節(jié)部件4 一側(cè)的控制閥蓋9上具有c腔，c腔與a腔之間設(shè)置有第一 阻尼61，c腔與b腔之間設(shè)置有第二阻尼?？刂朴涂?X至閥芯端部的b腔之間的第二油道 為經(jīng)第一阻尼61、控制閥蓋的c腔至第二阻尼62所形成的通路。換向過程中，經(jīng)控制油口 X進入b腔的控制油液推動閥芯1右移，頂桿2也隨著閥 芯1右移，且封堵部件3在彈性部件5的作用下一并向右移動，此時，控制油液進入控制閥蓋后經(jīng)閥內(nèi)第一油道的流向如圖5中箭頭所示，即控制油口 X-a腔-徑向通孔42-頂桿2 與小徑段43之間的孔隙-b腔；閥芯1繼續(xù)向右移動至該階梯盲孔臺階面的內(nèi)沿時，第一油 道關(guān)閉。與此同時，控制油液經(jīng)第二油道進入閥芯端部的b腔，繼續(xù)推動閥芯1右移，此時， 控制油液經(jīng)控制油口X進入控制閥蓋后經(jīng)閥內(nèi)第二油道的流向如圖6中箭頭所示，S卩控制 油口 X-a腔-第一阻尼61-c腔-第二阻尼62-b腔。當閥芯開度達到最大時，控制油液通 過閥芯內(nèi)部阻尼流回油箱。參見圖7和圖8，圖7是封堵部件3的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是圖7的A-A剖面圖。封堵部件3的端部為由小至大變徑段，圖7中所示為錐臺狀。實際上，其與調(diào)節(jié)部 件4階梯盲孔的臺階面的配合面也可以是變徑的內(nèi)凹或外凸狀，只要其端部滿足由小至大 的漸變要求均可滿足使用需要。如圖8所示，在封堵部件3的端部配合面上的節(jié)流槽31為 四個，且四個節(jié)流槽31的橫截面積沿軸向逐漸遞減，以使得在第一油道封閉過程中，經(jīng)過 該孔隙的通流量緩和地遞減，從而可以有效地避免產(chǎn)生液壓沖擊。與現(xiàn)有平衡閥相比，在本方案中封堵部件3關(guān)閉第一油道的瞬間不會產(chǎn)生液壓沖 擊，也就是說，作用于閥芯1的控制油液的壓力波動較小，閥芯的移動較為平穩(wěn)，開度不會 忽大忽小的變化。因此，采用本發(fā)明所述平衡閥的控制系統(tǒng)在工作過程中，沒有抖動，具有 較高的操作舒適性和安全可靠性。需要說明的是，圖7中所示四個節(jié)流槽31沿周向均布，這樣，控制油液能夠均勻地 從孔隙中流動，確保閥芯動作的平穩(wěn)性。實際上，根據(jù)平衡閥的參數(shù)要求，該節(jié)流槽可以設(shè) 置為多個。此外，如圖所示，控制閥蓋9上嵌裝有溢流閥7，該溢流閥7的進、出油口分別與控 制油液作用于閥芯的b腔和系統(tǒng)回油油路連通，該溢流閥7的控制油口與平衡閥的控制油 口連通，當b腔油壓過高時，溢流閥7的主閥芯打開泄壓。在閥芯換向的控制油路中，溢流 閥7為可變液阻，而第二油道內(nèi)的第一阻尼61和第二阻尼62為固定液阻，兩者形成一個液 壓半橋，如圖9所示的工作原理圖；由于壓力和流量是耦合作用的，因此，在控制油路的變 化調(diào)整時，輸出的信號為流量增益或者壓力增益均可以很平緩的過度到穩(wěn)態(tài)值，從而避免 瞬間沖擊的產(chǎn)生。也就是說，在先導(dǎo)級和功率級之間液壓半橋作為級間反饋回路，進一步可 提高平衡閥的精度。圖中所示，封堵部件3與頂桿2為分體式結(jié)構(gòu)，在換向過程中，當封堵部件3關(guān)閉 第一油道后，頂桿2隨閥芯1繼續(xù)右移。應(yīng)當說明的是，封堵部件3也可以與頂桿2固連為 一體(圖中未示出)，這樣，當封堵部件3關(guān)閉第一油道后，頂桿2將不再隨閥芯1 一并右 移。特別說明的是，本發(fā)明所述平衡閥的閥芯1與主閥體8的配合關(guān)系不是本申請的 發(fā)明點所在，其基本結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有平衡閥完全相同。由于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員基于現(xiàn)有技 術(shù)可以實現(xiàn)，故在此不予贅述。如圖10所示，在前述平衡閥的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種起重機，具有液壓控制 系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)的平衡閥采用如前所述的平衡閥。對于應(yīng)用于起升控制回路的平 衡閥來說，當開始進行重物下放的時候，下降側(cè)的壓力油從控制油口 X進入平衡閥并推動 閥芯換向。特別說明的是，本發(fā)明所提供起重機的底盤、轉(zhuǎn)臺、動力系統(tǒng)、卷揚系統(tǒng)及吊臂裝置等主要功能部件，與現(xiàn)有履帶式起重機完全相同，故本文中不再贅述。綜上，本發(fā)明技術(shù)方案中封堵部件的端部配合面上具有節(jié)流槽，且所述節(jié)流槽的 橫截面積沿軸向逐漸遞減，這樣，隨著封堵部件的位移，所述封堵部件的配合面與該孔隙之 間的間隙在逐漸遞減，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減，從而在關(guān)閉第一油道的時刻不會產(chǎn) 生較大的壓力沖擊。此外，在閥芯換向的控制油路中，第二油道內(nèi)的阻尼為固定液阻，溢流 閥為可變液阻，兩者形成一個液壓半橋；由于壓力和流量是耦合作用的，因此，控制油路的 變化調(diào)整時，輸出的信號無論是流量增益還是壓力增益都可以很平緩的過度到穩(wěn)態(tài)值，從 而避免瞬間沖擊的產(chǎn)生。應(yīng)當理解，對于負載控制回路中采用平衡閥防止液壓缸或液壓馬達等執(zhí)行元件的 運動失去控制的工程機械來說，本實施方式提供的平衡閥均能夠適用。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
平衡閥，其閥體的控制油口與閥芯端部的腔室之間具有兩個控制油道，第一油道中具有封堵部件和與所述閥芯聯(lián)動的頂桿；控制油液經(jīng)所述頂桿與第一油道之間的孔隙進入所述腔室，該封堵部件隨著頂桿移動且其端部封堵所述孔隙，同時控制油液經(jīng)第二油道進入所述腔室；其特征在于，與該孔隙相配合的所述封堵部件的端部配合面上具有節(jié)流槽，且所述節(jié)流槽的橫截面積沿軸向逐漸遞減，使得該配合面在與該孔隙逐漸接近至封堵過程中，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡閥，其特征在于，所述第二油道內(nèi)設(shè)置有阻尼；所述閥體 上嵌裝有溢流閥，該溢流閥的進、出油口分別與閥芯端部的腔室和系統(tǒng)回油油路連通，該溢 流閥的控制油口與所述平衡閥的控制油口連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡閥，其特征在于，所述封堵部件的與端部為由小至大變 徑段。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡閥，其特征在于，所述封堵部件的端部為錐臺狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡閥，其特征在于，所述節(jié)流槽為沿周向均布的多個。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的平衡閥，其特征在于，所述封堵部件與頂桿固連 為一體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平衡閥，其特征在于，所述閥體內(nèi)腔容置有調(diào)節(jié)部件，所述調(diào) 節(jié)部件封隔閥體的控制油口與閥芯端部的腔室，且，所述調(diào)節(jié)部件與閥體螺紋連接以調(diào)整 其與閥芯之間的軸向距離；所述調(diào)節(jié)部件的與閥芯相對的端面上開設(shè)有階梯盲孔，且該階 梯盲孔的根部大徑段的側(cè)壁上具有徑向通孔；所述頂桿的一端與置于階梯盲孔大徑段內(nèi)的 封堵部件相抵，其另一端經(jīng)該階梯盲孔的端部小徑段伸出后與所述閥芯連接；且控制油口 至閥芯端部腔室之間的第一油道為所述調(diào)節(jié)部件的徑向通孔至頂桿與階梯盲孔小徑段之 間間隙所形成的通路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的平衡閥，其特征在于，在封堵部件與階梯盲孔的孔底之間設(shè) 置有預(yù)壓縮的彈性部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平衡閥，其特征在于，所述彈性部件為螺旋彈簧。
10.起重機，具有液壓控制系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓控制系統(tǒng)的平衡閥采用如權(quán)利 要求1至9中任一項所述的平衡閥。
全文摘要
本發(fā)明公開一種平衡閥，其閥體的控制油口與閥芯端部的腔室之間具有兩個控制油道，控制油液經(jīng)前述兩個控制油道作用于閥芯上，以實現(xiàn)閥芯換向；封堵部件與第一油道的孔隙配合以關(guān)閉第一油道，在封堵部件的與孔隙相配合的的端部配合面上具有節(jié)流槽，且節(jié)流槽的橫截面積沿軸向逐漸遞減，使得該配合面在與該孔隙逐漸接近至封堵過程中，經(jīng)該孔隙的通流量緩和地遞減，因此，在關(guān)閉第一油道的時刻不會產(chǎn)生較大的壓力沖擊。優(yōu)選地，在閥芯換向控制回路上具有由溢流閥和阻尼構(gòu)成的液壓半橋，由于壓力和流量是耦合作用的，針對流量增益或者壓力增益輸出的信號都可以很平緩的過度到穩(wěn)態(tài)值。在此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供一種應(yīng)用該平衡閥的起重機。
文檔編號F15B13/02GK101852222SQ20091012958
公開日2010年10月6日 申請日期2009年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者馮文昌, 劉邦才, 徐尚國 申請人:徐州重型機械有限公司