負載傳感型平衡閥的製作方法
2023-09-19 16:59:55
本發明涉及液壓閥門，具體涉及平衡閥。
背景技術：
平衡閥，又稱負載運動控制閥，也有稱運動控制閥，通過對負載運動過程中增加回油背壓，來實現平衡負載，保持平穩運動，又由於先導口和工作口分別接執行機構的工作口，可形成閉環控制，有效穩定流量，因而起到穩定速度功能。由於平衡閥主要增加背壓，而且調定壓力通常比最大負載要大30％～50％，因而平衡閥在系統中是屬於耗能元件，通過功率的消耗來獲得穩定。目前現有技術均是固定設定壓力，一般為1.3～1.5倍最大負載，當負載變小或者空載時也同樣需要滿載時的那麼大背壓，因而必須增大先導壓力，以打開設定的壓力，這將造成不必要的無用功輸出，造成能量浪費。
因此，目前的平衡閥在使用過程中就存在，1、設定壓力不能隨負載的大小而改變；2、先導控制壓力隨負載的變化而變化；3、需要根據負載大小預先設定壓力；4、功耗大。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題就是提供一種負載傳感型平衡閥，使得主閥芯復位彈簧的設定壓力隨負載的變化而變化。
為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：負載傳感型平衡閥，包括設有主閥腔的閥體和與主閥腔前部開口對接的閥套，所述閥套的前部設有前閥套腔，所述閥套的後部設有後閥套腔，所述主閥腔包括前段腔體、中段腔體和後段腔體，所述閥套設有插入前段腔體的筒體段，所述主閥腔中設有主閥芯，所述後閥套腔內設有與主閥芯前端抵接的復位彈簧及與復位彈簧前端抵接的彈簧座，所述中段腔體的前部設有由後向前單向連通並由主閥芯控制通斷的單向閥，所述閥體上開設有與中段腔體後部連通的負載口，所述閥體上開設有與前段腔體後部連通的出油口，該平衡閥設有將負載口與前閥套腔連通的負載傳感油道，所述前閥套腔和後閥套腔之間設有由負載傳感油道傳輸過來的負載傳感液壓壓力油驅動的柱塞調節組件，所述柱塞調節組件與彈簧座作用並對復位彈簧進行調節從而實現復位彈簧的設定壓力隨負載壓力變化而變化。
優選的，所述筒體段的中部設有與前段腔體內周壁滑動密封配合的密封凸緣，所述閥套在筒體段前側設有與主閥腔口部螺紋連接的螺柱段，所述前段腔體在密封凸緣與螺柱段之間形成前環形腔體，所述前段腔體在密封凸緣後側設有後環形腔體。
優選的，所述負載傳感油道包括從負載口向閥體前部軸向延伸的軸向段、與軸向段的前端垂直並與前環形腔體連通的徑向段，所述螺柱段設有連通前環形腔體和前閥套腔的連通孔。
優選的，所述徑向段內設有第一阻尼螺堵。
優選的，所述主閥芯的前部設有與單向閥配合的第一錐面，所述主閥芯在第一錐面後側設有與第一錐面相對設置的第二錐面，所述主閥芯的後部設有與後段腔體滑動密封的柱體密封段，所述第二錐面受負載口的液壓壓力油的液壓作用面積為A1，所述第一錐面受負載口的液壓壓力油的液壓作用面積為A2，使得主閥芯受負載口的液壓壓力油作用面積為A2-A1，所述柱塞調節組件受液壓壓力油的液壓作用面積為A3，且A3是A2-A1的1.3倍。
優選的，所述閥套在前閥套腔和後閥套腔之間設有柱塞孔，所述柱塞調節組件包括在柱塞孔滑動密封設置的柱塞，
優選的，所述柱塞調節組件還包括彈簧座與柱塞之間設置的鋼球，所述彈簧座和柱塞設有與鋼球球面配合的錐形面。
優選的，所述彈簧座與柱塞之間設有鋼球，所述彈簧座和柱塞設有與鋼球球面配合的錐形面。
優選的，所述單向閥包括閥座及與閥座抵接的單向閥彈簧，所述閥座與中段腔體內周壁密封配合，所述單向閥彈簧與擋圈抵接，所述中段腔體內周壁設有對擋圈進行限位的限位臺階。
優選的，所述閥體的後部設有閥體後腔以及與閥體後腔連通的先導一口、先導二口，所述閥體在後段腔體與閥體後腔之間設有臺階孔，所述臺階孔內安裝有第二阻尼螺堵。
優選的，所述前閥套腔的口部設有密封螺堵。
本發明設有將負載口與前閥套腔連通的負載傳感油道，負載傳感液壓壓力油驅動的柱塞調節組件，使柱塞調節組件與彈簧座作用並對復位彈簧進行調節，使得復位彈簧的設定壓力隨負載的變化而變化。同時先導壓力也隨負載的大小變化而變化，從而使得在小負載或者空載時，先導壓力將隨負載減小而減小，達到節能的目的。
另外，復位彈簧所在彈簧腔的作用面積是主閥芯作用面積的1.3倍，從而復位彈簧可以不需要用戶設定和調整。
因此，本發明的有益效果是：
1、負載自適應，無需預先設定壓力；2、背壓永遠比負載高出30％，安全性能高；3、震動小，無嘯叫；4、可節能15％左右。
附圖說明
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步描述：
圖1是本發明的負載傳感型平衡閥剖面圖；
圖2是本發明的負載傳感型平衡閥液壓原理圖；
圖3是本發明的負載傳感型平衡閥局部放大圖；
圖4a是普通平衡閥的工作原理圖；
圖4b是本發明的負載傳感型平衡閥的工作原理圖。
具體實施方式
本發明主要用於各種負載變化較大的工況，比如有空載和滿載，空載時工作壓力較低，當滿載是工作壓力又較高的場合，在空載或者負載較小時功率消耗較大。具體來說主要是用液壓系統驅動的起重設備，比如起吊設備中龍門吊、輪胎起重機、農業機械等等。
如圖1至圖3所示，負載傳感型平衡閥，包括設有主閥腔的閥體2和與主閥腔前部開口對接的閥套6，所述閥套的前部設有前閥套腔，所述閥套的後部設有後閥套腔，所述前閥套腔的口部設有密封螺堵13。
所述主閥腔包括前段腔體、中段腔體和後段腔體，所述閥套設有與主閥腔口部螺紋連接的螺柱段以及插入前段腔體的筒體段，所述筒體段的中部設有與前段腔體內周壁滑動密封配合的密封凸緣，所述前段腔體在密封凸緣與螺柱段之間設有前環形腔體，所述前段腔體在密封凸緣後側設有後環形腔體。
所述主閥腔中設有主閥芯3，所述後閥套腔內設有與主閥芯前端抵接的復位彈簧8及與復位彈簧前端抵接的彈簧座10，所述中段腔體的前部設有由後向前單向連通並由主閥芯控制通斷的單向閥5，所述閥體上開設有與中段腔體後部連通的負載口C2，所述閥體上開設有與前段腔體後部連通的出油口V2。
該平衡閥設有將負載口C2與前閥套腔連通的負載傳感油道7，所述前閥套腔和後閥套腔之間設有由負載傳感油道傳輸過來的負載傳感液壓壓力油驅動的柱塞調節組件，所述柱塞調節組件與彈簧座10作用並對復位彈簧8進行調節從而實現復位彈簧的設定壓力隨負載壓力變化而變化。
所述負載傳感油道7包括從負載口向閥體前部軸向延伸的軸向段、與軸向段的前端垂直並與前環形腔體連通的徑向段，所述螺柱段設有連通前環形腔體和前閥套腔的連通孔，所述徑向段內設有第一阻尼螺堵9。第一阻尼螺堵9為動態阻尼，當負載壓力突變時，可以減少壓力衝擊，起到緩衝作用。
所述閥套在前閥套腔和後閥套腔之間設有柱塞孔，所述柱塞調節組件包括在柱塞孔滑動密封設置的柱塞12，所述柱塞調節組件還包括彈簧座與柱塞之間設置的鋼球11，所述彈簧座和柱塞設有與鋼球球面配合的錐形面。鋼球11和柱塞12形成復位彈簧浮動條件裝置，當復位彈簧8在壓縮過程中削弱彈簧徑向方向的擺動，較少壓力抖動和嘯叫等不穩定因素。
所述主閥芯的前部設有與單向閥配合的第一錐面，所述主閥芯在第一錐面後側設有與第一錐面相對設置的第二錐面，所述主閥芯的後部與後段腔體滑動密封，所述第二錐面受C2口的液壓壓力油的液壓作用面積為A1，所述第一錐面受C2口的液壓壓力油的液壓作用面積為A2。主閥芯3具有滑錐閥芯特性，兩級同心兩處密封；使得主閥芯3受負載口C2的液壓壓力油作用面積為環形面積(A2-A1)，通過調整作用面積，可以相對減少復位彈簧8的剛度，以致復位彈簧設計不受空間限制而達不到所需剛度。
另外，所述柱塞受液壓壓力油的液壓作用面積為A3，且A3是A2-A1的1.3倍。主閥芯3，復位彈簧8，彈簧座10，鋼球11，柱塞12可以看做主閥芯整體，主閥芯整體後端受到Pt(A2-A1)的液壓力，前端受到PtA3＝1.3Pt(A2-A1)大於後端受到的力，因而主閥芯3的第一錐面將緊緊靠在單向閥的閥座5上，形成很好的密封。
如圖4a，普通平衡閥一旦根據負載G的大小設定壓力Pt後，如果在重物下降，假設平衡閥先導比為K，此時Pi必須大於(Pt-Ps)/k值才能打開平衡閥，使得重物下降，可以看到Pt是個定值，一般是最大負載的1.3倍，即1.3Psmax，一旦空載的時候，此時Ps＝0，即Pi＝Pt/k。如果採用該發明所述平衡閥。如圖4b，由於Pt隨著Ps變化而變化且Pt值永遠等於1.3Ps，因而Pi＝(Pt-Ps)/k＝(1.3Ps-Ps)/k＝0.3Ps/k，可想而知，當負載為空載時，Pi所需要的壓力將非常小，也就是說此時泵輸出的壓力非常小，從而達到節能效果。
柱塞12與閥套6組合形成動作油缸，作用面積為A3，剛好是A2-A1面積的1.3倍，鋼球11頂著彈簧座10，彈簧座10壓著復位彈簧8，相當於調節彈簧。C2口油液壓力經過負載傳感油道7傳遞到前閥套腔，經過柱塞12轉換成推力，該推力值為：F＝PC2×A3＝PC2×1.3(A2-A1)，即等於C2口壓力作用在主閥芯3的1.3倍。所以復位彈簧調定壓力永遠等於閥口壓力的1.3倍。
所述單向閥包括閥座5及與閥座抵接的單向閥彈簧，所述閥座與中段腔體內周壁密封配合，所述單向閥彈簧與擋圈4抵接，所述中段腔體內周壁設有對擋圈進行限位的限位臺階。
所述閥體的後部設有閥體後腔以及與閥體後腔連通的先導一口C1、先導二口V1，所述閥體在後段腔體與閥體後腔之間設有臺階孔，所述臺階孔內安裝有第二阻尼螺堵1。第二阻尼螺堵1為動態阻尼，當先導油壓力突然啟動時，可以減少衝擊，起到緩衝作用。
本發明的負載傳感型平衡閥可以在液壓系統中平衡負載，形成單向、節流、溢流等功能，而且該平衡閥設定壓力可以隨負載壓力變化而變化自我調整，保證復位彈簧壓縮的力永遠是負載壓力作用在主閥芯力的1.3倍，也即是復位彈簧所產生壓力永遠是負載壓力的1.3倍。具有結構簡單、無需調節、安全、節能等優點。