一种适用于宽范围调速的平衡阀的制作方法

1.本实用新型涉及平衡阀技术领域，特别是指一种适用于宽范围调速的平衡阀。


背景技术：

2.液压平衡阀已成为工程机械广泛应用的部件之一。尤其在有液压油缸或液压马达驱动的大负载、大惯量应用场合，平衡阀已经成为必不可少的部件。在一些需要调速，尤其是调速范围较大，比如臂架类应用场合，既要用到高速，实现快速复位，以提高效率，又要兼顾微动调速，实现精细作业。现有的平衡阀如公开号为cn 108869431 b的一种液控比比例可调的平衡阀，可以比例调节液控比、既能实现空载或低负载时的节能效果又可以实现满载时的稳定控制要求。但是当前的平衡阀易出现震颤、抖动等问题，且无法兼顾宽流量调节需要。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中的不足，本实用新型提出一种适用于宽范围调速的平衡阀，解决了现有技术中平衡阀无法兼顾宽流量调节的问题。
4.本实用新型的技术方案是这样实现的：一种适用于宽范围调速的平衡阀，该平衡阀分为单向负载平衡阀和双向负载平衡阀，单向负载平衡阀和双向负载平衡阀均包括双平衡阀组单元；其中，所述双平衡阀组单元包括单向阀ⅲ和先导比不同的平衡阀组ⅱ、平衡阀组ⅲ，平衡阀组ⅱ、平衡阀组ⅲ和单向阀ⅲ并联设置在主油路ⅰ上，平衡阀组ⅱ和平衡阀组ⅲ之间的先导油路ⅰ上串联有阻尼，先导油路ⅰ与主油路ⅰ连通或与外部油箱相连接。
5.进一步，所述先导油路ⅰ上串联的阻尼包括阻尼ⅱ和阻尼ⅲ，阻尼ⅱ和阻尼ⅲ之间的先导油路ⅰ上连接有中间管道ⅰ；靠近双平衡阀组单元的阻尼ⅱ并联有单向阀ⅳ。优选地，所述中间管道ⅰ上串联有阻尼ⅳ；先导油路ⅰ与主油路ⅰ连通时，先导油路ⅰ上串联有单向阀ⅵ。
6.单向负载平衡阀的中间管道ⅰ与外部进油管路连通，外部进油管路连通换向阀和液压缸。
7.双向负载平衡阀还包括内控进油单元，内控进油单元和双平衡阀组单元均集成在阀体内；双向负载平衡阀的中间管道ⅰ与内控进油单元连通。
8.进一步，所述内控进油单元包括主油路ⅱ，主油路ⅱ上连接有并联设置的单向阀ⅰ和平衡阀组ⅰ，平衡阀组ⅰ的先导油口连接有先导油路ⅱ，先导油路ⅱ与主油路ⅱ或双平衡阀组单元的先导油路ⅰ连通。
9.进一步，所述先导油路ⅱ上串联有阻尼ⅰ和阻尼
ⅴ
，阻尼ⅰ和阻尼
ⅴ
之间的先导油路ⅱ上连接有中间管道ⅱ，中间管道ⅱ与双平衡阀组单元的主油路ⅰ连接。
10.进一步，所述中间管道ⅱ上串联有阻尼ⅵ；靠近平衡阀组ⅰ的阻尼ⅰ并联有单向阀ⅱ。当先导油路ⅱ与主油路ⅱ连通时，先导油路ⅱ上串联有单向阀
ⅴ
。当先导油路ⅱ与双平衡阀组单元的先导油路ⅰ连通时，先导油路ⅱ通过回油口t通向外部油箱。
11.本实用新型的有益效果为：1、与现有技术相比，采用分流降压阻尼，能够降低平衡阀先导波动倍率，提升平衡阀抗负载扰动鲁棒性。
12.2、本实用新型双平衡阀组单元与现有技术相比，采用叠加不同通径与导比的平衡阀通道，实现小通径平衡通道优先大通径平衡阀通道导通，能够达到提升该回路大范围稳定调速鲁棒性，使执行机构既能满足微动性能，又能实现快速或平稳调速等应用要求；
13.3、本实用新型双向负载平衡阀与现有技术相比，采用通用性更高的双回路内控，不需要再提供外部比例先导油源，同样可实现带载执行机构平稳调速；
14.4、本实用新型的平衡阀采用的组件全部为成熟通用零部件，质量优、可靠性高、通用性好、成本低。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型双向负载平衡阀内部示意图。
17.图2为实施例2双向外泄平衡阀内部示意图。
18.图3为实施例3双向内泄平衡阀内部示意图。
19.图4为实施例4单向外泄平衡阀内部示意图。
20.图5为实施例5单向内泄平衡阀内部示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.如图1所示，实施例1，一种适用于宽范围调速的平衡阀，该平衡阀分为单向负载平衡阀和双向负载平衡阀。即该平衡阀根据其使用场合进行划分，用于单向负载场合时，使用单向负载平衡阀；用于双向负载场合时，使用双向负载平衡阀。单向负载平衡阀和双向负载平衡阀均包括双平衡阀组单元2；即两种平衡阀的核心单元均为双平衡阀组单元2。
23.具体来说，所述双平衡阀组单元2包括单向阀ⅲ1.3和先导比不同的平衡阀组ⅱ2.2、平衡阀组ⅲ2.3。本实施例中以平衡阀组件ⅱ2.2的先导比大于平衡阀组件ⅲ2.3的先导比、且平衡阀组件ⅱ2.2的通流能力不大于平衡阀组件ⅲ2.3的通流能力为例；通过叠加不同通径与导比的平衡阀通道，实现小通径平衡通道优先大通径平衡阀通道导通，以达到提升该回路大范围稳定调速鲁棒性，使执行机构既能满足微动性能，又能实现快速或平稳调速等应用要求。平衡阀组ⅱ2.2、平衡阀组ⅲ2.3和单向阀ⅲ1.3并联设置在主油路ⅰ101上。平衡阀组ⅱ2.2和平衡阀组ⅲ2.3之间的先导油路ⅰ102上串联有阻尼，通过增加分流降压阻尼，降低平衡阀先导波动倍率，提升平衡阀抗负载扰动鲁棒性。先导油路ⅰ102与主油路ⅰ101连通或与外部油箱100相连接。先导油路ⅰ与主油路ⅰ相连通时，进行的是平衡阀内部泄
压，构成内泄模式；先导油路ⅰ与外部油箱100相连接时，进行的平衡阀外部泄压，构成外泄模式。泄压方式配合平衡阀使用场合，该平衡阀可分为如下四种：双向外泄、双向内泄、单向外泄及单向内泄。
24.如图2所示，实施例2：以双向外泄为例进行说明：
25.本实施例中先导油路ⅰ102与外部油箱100相连接，形成外泄模式。所述先导油路ⅰ102上串联的阻尼包括阻尼ⅱ3.2和阻尼ⅲ3.3，阻尼ⅱ3.2和阻尼ⅲ3.3之间的先导油路ⅰ102上连接有中间管道ⅰ103；中间管道ⅰ103连通至主油路ⅱ105，形成内控进油单元1和双平衡阀组单元2的连接。所述中间管道ⅰ103上串联有阻尼ⅳ3.4；靠近双平衡阀组单元2的阻尼ⅱ3.2并联有单向阀ⅳ1.4。主油路ⅰ101通过阀体上的第二油口c2与液压缸4的无杆腔连通；换向阀5的油口b与阀体上的第四油口v2连通，且主油路ⅰ101与第四油口v2连通。
26.双向负载平衡阀还包括内控进油单元1，内控进油单元1和双平衡阀组单元2均集成在阀体200内，形成双回路内控。采用通用性更高的双回路内控，不需要再提供外部比例先导油源，同样可实现带载执行机构平稳调速。双向负载平衡阀的中间管道ⅰ103与内控进油单元1连通。具体来说，所述内控进油单元1包括主油路ⅱ105，主油路ⅱ105经阀体上的第一油口c1通向液压缸4的有杆腔，换向阀5的油口a连通阀体上的第三油口v1，油液经v1进入主油路ⅱ105。主油路ⅱ105上连接有并联设置的单向阀ⅰ1.1和平衡阀组ⅰ2.1，平衡阀组ⅰ2.1的先导油口连接有先导油路ⅱ106，先导油路ⅱ106与双平衡阀组单元2的先导油路ⅰ102连通。先导油路ⅱ106与双平衡阀组单元2的先导油路ⅰ102连通时，先导油路ⅱ106通过回油口t通向外部油箱100。
27.作为优选方案，所述先导油路ⅱ106上串联有阻尼ⅰ3.1和阻尼
ⅴ
3.5，阻尼ⅰ3.1和阻尼
ⅴ
3.5之间的先导油路ⅱ106上连接有中间管道ⅱ107，中间管道ⅱ107与双平衡阀组单元2的主油路ⅰ101连接。所述中间管道ⅱ107上串联有阻尼ⅵ3.6。靠近平衡阀组ⅰ2.1的阻尼ⅰ3.1并联有单向阀ⅱ1.2。
28.本实施例中阀体上设置有第一油口c1、第二油口c2、第三油口v1、第四油口v2、第五油口t，所述的第一油口c1与单向阀ⅰ1.1、平衡阀组件ⅰ2.1相通，所述的第二油口c2与平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3、单向阀ⅲ1.3相通，所述的第三油口v1与单向阀ⅰ1.1、平衡阀组件ⅰ2.1、阻尼ⅳ3.4相通，所述的第四油口v2与平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3、单向阀ⅲ1.3、阻尼ⅵ3.6、单向阀ⅳ1.4、阻尼ⅱ3.2相通，所述的第五油口t与阻尼ⅲ3.3、阻尼
ⅴ
3.5相通，平衡阀组件ⅰ2.1的先导口与单向阀1.2、阻尼3.1相通，平衡阀组件ⅱ2.2先导油口与平衡阀组件ⅲ2.3先导油口、单向阀ⅳ1.4、阻尼ⅱ3.2相通，单向阀1.2与阻尼3.1、阻尼
ⅴ
3.5阻尼ⅵ3.6相通，单向阀ⅳ1.4与阻尼ⅱ3.2、阻尼ⅲ3.3、阻尼ⅳ3.4相通。
29.换向阀5换向后，液压油从换向阀5油口a流出，通过第三油口v1、单向阀ⅰ1.1、进入液压油缸4有杆腔，通过第三油口v1、阻尼ⅳ3.4、阻尼ⅱ3.2、进入平衡阀组件ⅱ2.2和平衡阀组件ⅲ2.3先导口，通过第三油口v1、阻尼ⅳ3.4、阻尼ⅲ3.3、第五油口t到油箱，由于平衡阀组件ⅱ2.2与平衡阀组件ⅲ2.3关闭，液压油缸4无杆腔中的液压油同样无法通过单向阀ⅲ1.3，液压油缸4处于静止状态，进而使进入液压油缸4有杆腔的液压油压力逐渐升高，进而第三油口提供的液压油的压力也逐渐升高，更进一步，进入平衡阀组件ⅱ2.2和平衡阀组件ⅲ2.3先导口的液压油压力升高，当高于先导比较大平衡阀组件ⅱ2.2的设定弹簧力与第二油口压力等效平衡力后，平衡阀组件ⅱ2.2逐渐开启，可实现从液压油缸4无杆腔的液压
油通过第二油口c2、平衡阀组件ⅱ2.2、第四油口v2、换向阀5油口b回油，此时，是液压油缸低速稳定工作，随着换向阀5油口a提供流量的增加，进而使进入液压油缸4有杆腔的液压油压力也逐渐升高，进而第三油口提供的液压油的压力也逐渐升高，更进一步，进入平衡阀组件ⅱ2.2和平衡阀组件ⅲ2.3先导口的液压油压力升高，当高于先导比较大平衡阀组件ⅲ2.3的设定弹簧力与第二油口压力等效平衡力后，平衡阀组件ⅲ2.3逐渐开启，可实现从液压油缸4无杆腔的液压油通过第二油口c2、平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3、第四油口v2、换向阀5油口b回油，此时，达到液压油缸4更大速度稳定工作。
30.同理，反向换向阀5油口b出油，工作原理相同。且其他结构与实施例1相同。
31.如图3所示，实施例3：以双向内泄为例进行说明：
32.本实施例中先导油路ⅰ102与主油路ⅰ101连通。所述先导油路ⅰ102上串联的阻尼包括阻尼ⅱ3.2和阻尼ⅲ3.3，阻尼ⅱ3.2和阻尼ⅲ3.3之间的先导油路ⅰ102上连接有中间管道ⅰ103；该中间管道ⅰ103与主油路ⅱ105连通。靠近双平衡阀组单元2的阻尼ⅱ3.2并联有单向阀ⅳ1.4。主油路ⅰ101通过阀体上的第二油口c2与液压缸4的无杆腔连通；换向阀5的油口b与阀体上的第四油口v2连通，且主油路ⅰ101与第四油口v2连通。
33.双向负载平衡阀还包括内控进油单元1，内控进油单元1和双平衡阀组单元2均集成在阀体200内；形成双回路内控。采用通用性更高的双回路内控，不需要再提供外部比例先导油源，同样可实现带载执行机构平稳调速。双向负载平衡阀的中间管道ⅰ103与内控进油单元1连通。所述内控进油单元1包括主油路ⅱ105，主油路ⅱ105经阀体上的第一油口c1通向液压缸4的有杆腔，换向阀5的油口a连通阀体上的第三油口v1，油液经v1进入主油路ⅱ105。主油路ⅱ105上连接有并联设置的单向阀ⅰ1.1和平衡阀组ⅰ2.1，平衡阀组ⅰ2.1的先导油口连接有先导油路ⅱ106，先导油路ⅱ106与主油路ⅱ105。先导油路ⅱ106与主油路ⅱ105连通时，先导油路ⅱ106上串联有单向阀
ⅴ
1.5。
34.作为优选方案，所述先导油路ⅱ106上串联有阻尼ⅰ3.1和阻尼
ⅴ
3.5，阻尼ⅰ3.1和阻尼
ⅴ
3.5之间的先导油路ⅱ106上连接有中间管道ⅱ107，中间管道ⅱ107与双平衡阀组单元2的主油路ⅰ101连接。所述中间管道ⅱ107上串联有阻尼ⅵ3.6；靠近平衡阀组ⅰ2.1的阻尼ⅰ3.1并联有单向阀ⅱ1.2。
35.本实施例的换向阀5换向后，油液与实施例3中流动大致相同，不同点为，从平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3出来的油液，经先导油路ⅰ及油路上的单向阀ⅵ1.6流向主油路ⅰ101，实现内泄。该双向内泄适用于宽范围调速的平衡阀，虽然性能实施例2原理优，但可以简化回路。其他结构与实施例2相同。
36.如图4所示，实施例4：以单向外泄为例进行说明：
37.本实施例中，阀体上只设置有油口c2、油口v2和出油口t、油口x；单向负载平衡阀的中间管道ⅰ103通过油口x与外部进油管路104连通，外部进油管路104的一端连通换向阀5的a口、一端连通液压缸4的有杆腔。先导油路ⅰ102通过出油口t与外部油箱100连通，主油路ⅰ101的一端通过油口c2与液压缸4的无杆腔连通、另一端通过油口v2与换向阀5的b口连通。其中，所述中间管道ⅰ103上串联有阻尼ⅳ3.4。其他结构与实施例1相同。
38.本实施例的换向阀5换向后，液压油从换向阀5油口a流出，经外部进油管路104进入液压缸4的有杆腔，进行单向负载工作；进入平衡阀组件ⅱ2.2和平衡阀组件ⅲ2.3的液压油压力升高，当高于先导比较大平衡阀组件ⅱ2.2的设定弹簧力与第二油口压力等效平衡
力后，平衡阀组件ⅱ2.2逐渐开启，可实现从液压油缸4无杆腔的液压油通过第二油口c2、平衡阀组件ⅱ2.2、油口v2、换向阀5油口b回油，此时，是液压油缸低速稳定工作，随着换向阀5油口a提供流量的增加，进而使进入液压油缸4有杆腔的液压油压力也逐渐升高，更进一步，进入平衡阀组件ⅱ2.2和平衡阀组件ⅲ2.3的液压油压力升高，当高于先导比较大平衡阀组件ⅲ2.3的设定弹簧力与第二油口压力等效平衡力后，平衡阀组件ⅲ2.3逐渐开启，可实现从液压油缸4无杆腔的液压油通过第二油口c2、平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3、油口v2、换向阀5油口b回油，此时，达到液压油缸4更大速度稳定工作。
39.如图5所示，实施例5：以单向内泄为例进行说明：
40.本实施例中，阀体上只设置有油口c2、油口v2和油口x；单向负载平衡阀的中间管道ⅰ103通过油口x与外部进油管路104连通，外部进油管路104的一端连通换向阀5的a口、一端连通液压缸4的有杆腔。先导油路ⅰ102与主油路ⅰ101连通，先导油路ⅰ102与主油路ⅰ101连通时，先导油路ⅰ102上串联有单向阀ⅵ1.6。主油路ⅰ101的一端通过油口c2与液压缸4的无杆腔连通、另一端通过油口v2与换向阀5的b口连通。其中，所述中间管道ⅰ103上串联有阻尼ⅳ3.4。
41.本实施例的换向阀5换向后，油液与实施例4中流动大致相同，不同点为，从平衡阀组件ⅱ2.2、平衡阀组件ⅲ2.3出来的油液，经先导油路ⅰ及油路上的单向阀ⅵ1.6流向主油路ⅰ101，实现内泄。该单向内泄适用于宽范围调速的平衡阀，虽然性能不如实施例4原理优，但可以简化回路。其他结构与实施例1或4相同。
42.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：该平衡阀分为单向负载平衡阀和双向负载平衡阀，单向负载平衡阀和双向负载平衡阀均包括双平衡阀组单元（2）；所述双平衡阀组单元（2）包括单向阀ⅲ（1.3）和先导比不同的平衡阀组ⅱ（2.2）、平衡阀组ⅲ（2.3），平衡阀组ⅱ（2.2）、平衡阀组ⅲ（2.3）和单向阀ⅲ（1.3）并联设置在主油路ⅰ（101）上，平衡阀组ⅱ（2.2）和平衡阀组ⅲ（2.3）之间的先导油路ⅰ（102）上串联有阻尼，先导油路ⅰ（102）与主油路ⅰ（101）连通或与外部油箱（100）相连接。2.根据权利要求1所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：所述先导油路ⅰ（102）上串联的阻尼包括阻尼ⅱ（3.2）和阻尼ⅲ（3.3），阻尼ⅱ（3.2）和阻尼ⅲ（3.3）之间的先导油路ⅰ（102）上连接有中间管道ⅰ（103）；靠近双平衡阀组单元（2）的阻尼ⅱ（3.2）并联有单向阀ⅳ（1.4）。3.根据权利要求2所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：所述中间管道ⅰ（103）上串联有阻尼ⅳ（3.4）；先导油路ⅰ（102）与主油路ⅰ（101）连通时，先导油路ⅰ（102）上串联有单向阀ⅵ（1.6）。4.根据权利要求2或3所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：单向负载平衡阀的中间管道ⅰ（103）与外部进油管路（104）连通，外部进油管路（104）连通换向阀（5）和液压缸（4）。5.根据权利要求2或3所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：双向负载平衡阀还包括内控进油单元（1），内控进油单元（1）和双平衡阀组单元（2）均集成在阀体（200）内；双向负载平衡阀的中间管道ⅰ（103）与内控进油单元（1）连通。6.根据权利要求5所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：所述内控进油单元（1）包括主油路ⅱ（105），主油路ⅱ（105）上连接有并联设置的单向阀ⅰ（1.1）和平衡阀组ⅰ（2.1），平衡阀组ⅰ（2.1）的先导油口连接有先导油路ⅱ（106），先导油路ⅱ（106）与主油路ⅱ（105）或双平衡阀组单元（2）的先导油路ⅰ（102）连通。7.根据权利要求6所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：所述先导油路ⅱ（106）上串联有阻尼ⅰ（3.1）和阻尼
ⅴ
（3.5），阻尼ⅰ（3.1）和阻尼
ⅴ
（3.5）之间的先导油路ⅱ（106）上连接有中间管道ⅱ（107），中间管道ⅱ（107）与双平衡阀组单元（2）的主油路ⅰ（101）连接。8.根据权利要求7所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：所述中间管道ⅱ（107）上串联有阻尼ⅵ（3.6）；靠近平衡阀组ⅰ（2.1）的阻尼ⅰ（3.1）并联有单向阀ⅱ（1.2）。9.根据权利要求6或7或8所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：先导油路ⅱ（106）与主油路ⅱ（105）连通时，先导油路ⅱ（106）上串联有单向阀
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（1.5）。10.根据权利要求6或7或8所述的适用于宽范围调速的平衡阀，其特征在于：先导油路ⅱ（106）与双平衡阀组单元（2）的先导油路ⅰ（102）连通时，先导油路ⅱ（106）通过回油口t通向外部油箱（100）。

技术总结
本实用新型公开了一种适用于宽范围调速的平衡阀，解决了现有技术中平衡阀无法兼顾宽流量调节的问题。本实用新型平衡阀分为单向负载平衡阀和双向负载平衡阀，单向负载平衡阀和双向负载平衡阀均包括双平衡阀组单元；其中，所述双平衡阀组单元包括单向阀Ⅲ和先导比不同的平衡阀组Ⅱ、平衡阀组Ⅲ，平衡阀组Ⅱ、平衡阀组Ⅲ和单向阀Ⅲ并联设置在主油路Ⅰ上，平衡阀组Ⅱ和平衡阀组Ⅲ之间的先导油路Ⅰ上串联有阻尼，先导油路Ⅰ与主油路Ⅰ连通或与外部油箱相连接。与现有技术相比，采用分流降压阻尼，能够降低平衡阀先导波动倍率，提升平衡阀抗负载扰动鲁棒性。动鲁棒性。动鲁棒性。


技术研发人员：堵利宾 周小磊 叶蕾 郑博 陈锐 刘会永 韩雷
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/19