CN102889261B - 平衡阀、液压缸伸缩控制回路以及液压设备 - Google Patents

Abstract

平衡阀，包括可滑动地设置有控制阀芯（5）的控制阀芯腔，该控制阀芯（5）与控制阀芯腔配合形成连通油道，活塞驱动腔（9）经由该连通油道与平衡阀的控制油口（X）连通，所述控制阀芯能够在控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，以使得连通油道在最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。此外，本发明还提供一种包括所述平衡阀的液压缸伸缩控制回路和液压设备。本发明的平衡阀在开启过程中可以控制为仅在第二阶段才产生阻尼作用，且液控油升压过程较短，平衡阀开启时液控油油压相对较低，使得平衡阀迅速且平稳打开，其可以在一定程度上消除现有平衡阀开启所产生的滞后和压力冲击，从而提高整机的操作性和稳定性。

Description

平衡阀、液压缸伸缩控制回路以及液压设备

技术领域

本发明涉及一种液压阀，具体地，涉及一种平衡阀。进一步地，作为平衡阀的典型应用形式，本发明涉及一种包括所述平衡阀的液压缸伸缩控制回路。此外，本发明还涉及一种包括所述液压缸伸缩控制回路的液压设备。

背景技术

近年来，国内工程机械行业发展迅速，产品种类越来越多，功能和可靠性较过去都有较大提升。与此同时，客户的要求也越来越高，更加侧重工程机械设备操作的平稳性、安全性和舒适性。平衡阀作为工程机械中应用较为广泛的一种液压阀，其典型应用于液压缸伸缩控制回路，例如液压起重机的起升机构、变速机构以及伸缩机构等，以起到防止负载超速下降或下滑的作用，实现工程机械相应工作机构的工作平稳性。

具体地，例如以采用液压驱动形式的汽车起重机为例，该汽车起重机的起升、变幅、伸缩机构均可以采用液压缸驱动，其中相应的液压缸伸缩控制回路中均可以采用平衡阀来保证负载的可靠下放或者保持。众所周知地，平衡阀采用顺序阀与单向阀并联的液压原理结构，其中单向阀的正向端口与顺序阀的输出端口连通，单向阀的反向端口与顺序阀的输入端口连通，当然工程机械设备上采用的平衡阀一般为专门设计的平衡阀，通过针对性的密封结构设计和阻尼节流结构设计，以确保工作过程中的密封性和平稳性，但是其液压原理结构基本为顺序阀与单向阀的并联结构。

一般而言，平衡阀连接在液压缸的无杆腔的工作油路上，其中单向阀的反向端口与液压缸的无杆腔连通，正向端口经由换向阀连接于进油油路和回油油路。在工作过程中，当液压缸的无杆腔进油时，平衡阀中的单向阀的正向端口进油从而单向阀打开(即平衡阀正向开启)，液压油进入液压缸的无杆腔，液压缸的活塞杆驱动相应的工作机构(例如起重机的变幅机构)，从而使得负载上升；当液压缸的无杆腔回油时，平衡阀反向开启，也就是平衡阀中的顺序阀在控制油口输入的液控油的作用下开启(液控油一般可以来自于液压缸的有杆腔所连接的工作油路或专用的液控油路)，从而实现液压缸的无杆腔回油。典型地，平衡阀反向开启需要液控油作用于控制活塞或者其它导控件上以通过该控制活塞驱动平衡阀中的顺序阀的阀芯开启，从而实现负载平稳下放。通常，为了使得顺序阀的阀芯平稳开启，在平衡阀的控制油路上均设置了阻尼结构，但是正是由于阻尼结构的作用，使得平衡阀在液压缸的无杆腔回油时开启滞后，且开启过程中控制油压会急剧升高，有时甚至会高于平衡阀的开启油压从而造成压力冲击，严重时会造成整机的震动。

图1所示为中国发明专利申请CN101852222A所公开的一种平衡阀，图中X口为控制油口，当控制平衡阀反向开启时，液控油首先经由第一内部油道进入b腔，即液控油从控制油口X经由a腔、阻尼油道、顶杆与其安装孔之间的配合间隙进入b腔，从而推动控制活塞(即该CN101852222A申请文件中所称的“阀芯”)向右移动。当所述控制活塞运动至相应位置时，封堵部件会关闭上述第一内部油道，此时液控油经由第二内部油道进入b腔，即液控油从控制油口X经由a腔、阻尼油道、c腔、另一阻尼油道进入b腔从而继续推动所述控制活塞。在上述工作过程中，由于封堵部件上面有分布有节流槽，因此封堵部件在关闭第一内部油道的过程较为缓慢，以希望在第一内部油道和第二内部油道切换过程中消除压力冲击。但是，这种结构的平衡阀在实际使用过程中，液控油无论经过第一内部油道或第二内部油道进入b腔，均需要经过两个至少阻尼油道(实际上顶杆与其安装孔之间的配合间隙等均可以认为形成了阻尼结构)，由于阻尼油道的阻油作用，平衡阀在开启过程中控制活塞的移动较慢，相应地由该控制活塞驱动的顺序阀阀芯的开启的滞后时间较长，响应不及时，并且这种平衡阀开启的迟滞，导致液控油的油压不断升高，实际使用过程也证实了在第一内部油道和第二内部油道切换过程中由于液控油流向的改变不可避免地仍会形成明显的冲击，而且如上所述第一内部油道和第二内部油道的切换过程缓慢。

图2所示为现有技术中采用的一种典型结构的平衡阀。如图2所示，当控制油口X进油时，液控油会经由设置有阻尼塞103的阻尼油道进入到液控腔内从而推动控制活塞101。因为控制活塞101距平衡阀中的顺序阀阀芯102(即主阀芯)存在空行程L，并且所述阀芯102与阀腔之间也存在密封段(即柱面密封)，所以控制活塞101存在一段无效行程。为了保证平衡阀关闭时完全锁住液压缸的活塞杆承受的外部负载，这一段无效行程不可避免。因此在通过液控油驱动控制活塞以驱动顺序阀阀芯102时，需要一定体积的液控油来驱动控制活塞101移动经过这一段无效行程，并且在控制活塞101驱动阀芯102直至开启，液控油始终需要经由阻尼油道液控腔驱动控制活塞101，由于阻尼油道的阻油作用，进油相对缓慢导致阀芯102的开启相对迟延，响应速度慢，反应不灵敏。另外，在上述无效行程过程中平衡阀尚未打开，控制活塞101驱动阀芯102移动开启之前存在较长的迟滞，同时由于阻尼油道的阻尼作用，参见图2所示的内部油道结构，液控油的油压会持续升高且升高到远高于平衡阀的开启油压。在实际应用过程中，当所述阀芯102被推动到使得平衡阀开启而实现液压缸的无杆腔实现回油时，液控油口X处的进油状态一般会发生变化，液控油油压往往瞬间降低，这不可避免地会产生压力冲击。总之，这种平衡阀在应用过程中仍然存在开启滞后且会造成较大的压力冲击的缺陷。

有鉴于上述问题，需要设计一种新型的平衡阀，以缓解或克服现有技术的上述缺陷。

发明内容

本发明首先所要解决的技术问题是提供一种平衡阀，该平衡阀在使用过程中不但能够使得液控油油压平稳升高以缓解压力冲击，而且开启迅速平稳。

进一步地，本发明所要解决的技术问题是提供一种液压缸伸缩控制回路，该液压缸伸缩控制回路能够通过其油路上的平衡阀缓解压力冲击，而且工作迅捷平稳。

此外，本发明所要解决的技术问题是提供一种液压设备，该液压设备能够使得工作过程中的压力冲击相对缓冲，并且工作平稳迅捷。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种平衡阀，包括控制活塞腔和设有主阀芯的主阀芯腔，所述控制活塞腔内设有用于驱动所述主阀芯的控制活塞，该控制活塞在所述控制活塞腔内至少分隔形成位于该控制活塞一端的活塞驱动腔，其中，所述平衡阀还包括可滑动地设置有控制阀芯的控制阀芯腔，该控制阀芯与所述控制阀芯腔配合形成连通油道，所述活塞驱动腔经由该连通油道与所述平衡阀的控制油口连通，所述控制阀芯能够在所述控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，以使得所述连通油道在最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。

优选地，所述控制阀芯腔包括形成在该控制阀芯腔一端的控制油腔，所述控制阀芯的一端伸入到该控制油腔内，该控制油腔通过第一内部油道与所述活塞驱动腔连通。

典型地，所述控制活塞将所述控制活塞腔分隔为所述活塞驱动腔和活塞平衡腔，该活塞驱动腔和活塞平衡腔通过所述平衡阀的内部油道相互连通。

更具体地，所述控制油腔还通过第二内部油道与所述活塞平衡腔连通，从而所述活塞驱动腔经由所述第一内部油道、控制油腔以及第二内部油道与所述活塞平衡腔连通。

优选地，所述控制阀芯腔包括形成在该控制阀芯腔另一端的复位弹簧腔，该复位弹簧腔内设有复位弹簧，所述复位弹簧顶压所述控制阀芯而使得该控制阀芯上的限位部与所述控制阀芯腔内的限位配合部形成限位配合，以将所述控制阀芯限位在使得所述连通油道处于最大通流状态的初始位置。

具体地，所述限位部为形成在所述控制阀芯另一端端部的外周面上且位于所述复位弹簧腔内的周向凸缘部，所述限位配合部为所述复位弹簧腔的端壁，所述复位弹簧将所述周向凸缘部压靠到所述复位弹簧腔的端壁上，以将所述控制阀芯限位在使得所述连通油道处于最大通流状态的初始位置。

优选地，所述复位弹簧腔内螺纹配合有用于调节所述复位弹簧预压缩状态的调节螺栓。

优选地，所述平衡阀的阀体包括主阀体部和控制阀体部，所述控制阀芯腔形成在所述控制阀体部上，所述控制活塞腔和主阀芯腔形成在所述主阀体部上，所述主阀体部和控制阀体部相互连接且该主阀体部和控制阀体部的连接面之间设置有密封圈。

作为连通油道的一种优选结构形式，所述控制阀芯腔还包括与所述控制油口连通的液控油输入腔和分别位于该液控油输入腔两侧且与所述控制阀芯的外周面密封配合的导向配合腔，所述液控油输入腔的内壁面与所述控制阀芯的外周面相间隔，所述控制阀芯内形成有相互连通的径向油道和轴向油道，该轴向油道与所述控制油腔连通；所述连通油道包括所述液控油输入腔、径向油道、轴向油道和控制油腔，当所述控制阀芯移动为使得所述径向油道的在所述控制阀芯外周面上的通流开口处于所述液控油输入腔内时，所述连通油道处于所述最大通流状态；当所述控制阀芯移动为使得所述径向油道的所述通流开口部分地被所述液控油输入腔一侧的导向配合腔的内壁遮盖时，所述连通油道处于所述阻尼通流状态。

作为连通油道的另一种可选择的结构形式，所述控制阀芯腔包括与所述控制油口连通的液控油输入腔、位于该液控油输入腔一侧的导向配合腔以及位于所述液控油输入腔另一侧的通流配合腔，所述液控油输入腔的内壁面与所述控制阀芯的外周面相间隔，所述控制阀芯包括分别与所述导向配合腔和通流配合腔配合的导向配合部和通流配合部，该通流配合部的轴向长度大于所述通流配合腔的轴向长度，且该通流配合部的外周面形成有沿轴向延伸的楔形槽，该楔形槽的一端处于所述液控油输入腔内，另一端处于所述控制油腔内，并且该楔形槽的深度从处于所述液控油输入腔内一端向处于所述控制油腔内的另一端减小；所述连通油道包括所述液控油输入腔、楔形槽和控制油腔，当所述控制阀芯在其行程范围内朝向所述控制油腔移动到极限位置时，所述连通油道处于最大通流状态；当所述控制阀芯朝向远离所述控制油腔移动而离开所述极限位置时，所述连通油道处于阻尼通流状态。

进一步地，本发明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，该换向阀连接于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，所述平衡阀为上述任一技术方案所述的平衡阀，该平衡阀的第一油口连接于所述换向阀，第二油口与所述液压缸的无杆腔连通，控制油口与所述第一工作油路、液控油路或所述液压缸的无杆腔连通。

此外，本发明还提供一种液压设备，包括液压缸以及用于驱动该液压缸的液压缸伸缩控制回路，其中，所述液压缸伸缩控制回路为上述的液压缸伸缩控制回路。

典型地，所述液压设备可以为液压起重机、混凝土泵车或混凝土布料机。

通过上述技术方案，本发明的平衡阀由于设置了控制阀芯，并且该控制阀芯能够在所述控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，从而使得所述连通油道在其最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。这使得本发明的平衡阀在反向开启过程中可以独创性地控制为分为两个阶段，即在初始阶段使得连通油道处于最大通流状态，从而使得控制活塞快速移动，并且避免了液控油的油压明显升高，缩短了运动时间。在控制活塞与主阀芯接触的第二驱动阶段，通过控制阀芯移动而使得连通油道产生阻尼作用，从而使得控制油油压缓慢升高，平衡阀平稳开启，也就是说，与现有的平衡阀相比，本发明的平衡阀在开启过程中可以控制为只有第二阶段才产生阻尼作用，且液控油升压过程也较短，平衡阀开启时液控油油压相对较低，使得平衡阀迅速且平稳打开，其可以在一定程度上消除现有平衡阀开启所产生的滞后和压力冲击，从而提高整机的操作性和稳定性。另外，本发明的平衡阀在在现有平衡阀基础上加装液控阀芯，结构简单，操作方便，具有普遍的实用性和技术应用价值。此外，本发明的液压缸伸缩控制回路和液压设备包括本发明的平衡阀，因此其同样具有上述优点。

本发明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。

附图说明

下列附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，其与下述的具体实施方式一起用于解释本发明，但本发明的保护范围并不局限于下述附图及具体实施方式。在附图中：

图1是现有技术的发明专利申请CN101852222A所公开的一种平衡阀的剖视结构示意图。

图2是现有技术中另一种典型结构的平衡阀的剖视结构示意图。

图3是本发明具体实施方式的平衡阀的剖视结构示意图，其中为了图面简洁清楚仅显示了本发明的平衡阀的控制活塞部位的剖视结构。

图4是显示图3所示的平衡阀的操作状态的剖视结构示意图，其中所述平衡阀的控制油口开始进油，但是平衡阀的主阀芯尚未打开。

图5是显示图3所示的平衡阀的进一步的操作状态的剖视结构示意图，其中所述平衡阀的控制油口持续进油，平衡阀的主阀芯平稳开启。

图6是本发明另一种替代实施方式的平衡阀中的控制阀芯的结构示意图。

图7是图6所示的控制阀芯安装到平衡阀中的截面示意图。

本发明附图标记说明：

1主阀体部；               2控制阀体部；

3控制活塞；               4主阀芯；

5控制阀芯；               6第一内部油道；

7第二内部油道；           8控制油腔；

9活塞驱动腔；             10活塞平衡腔；

11复位弹簧；              12调节螺栓；

13径向油道；              14轴向油道；

15液控油输入腔；          16锁紧螺母；

17锁紧螺母盖；            18密封圈；

19密封圈；                20周向凸缘部；

21楔形槽；                22导向配合部；

23通流配合部；            24弹簧安装部；

25过渡连接部；

X控制油口；               L1初始驱动间隔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明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发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。

如同上文所述，尽管不同平衡阀在机械实体结构(例如密封结构、阻尼结构、内部油道结构、控制活塞形状等)上存在一些差别，但平衡阀的主体液压结构是公知的，其包括并联的单向阀和顺序阀，其中单向阀的正向端口与顺序阀的输出端口连通，反向端口与顺序阀的输入端口连通。有关单向阀的正向端口和反向端口的含义对于本领域技术人员而言是熟知的，即单向阀正向导通、反向截止的液压功能，当足够油压的液压油从单向阀的正向端口输入单向阀时，单向阀导通而使得液压油从单向阀的反向端口输出，相反当液压油从单向阀的反向端口输入时，无论液压油的油压多大单向阀均不能导通。在此需要说明的是，平衡阀所包括的单向阀和顺序阀一般集成在共用的阀体内部，因此所谓的单向阀的正向端口、反向端口、顺序阀的输入端口、输出端口等并不必然是实体意义上的油口，更典型地是阀体内部的油道或油腔，平衡阀的阀体上一般具有三个实体结构上的油口，其中与单向阀的正向端口连通的油口可以称为平衡阀的第一油口(即正向油口，在应用中一般与换向阀连接)，与单向阀的反向端口连通的油口可以称为平衡阀的第二油口(即反向油口，在应用中一般与液压缸的无杆腔连接)，另外一个油口为控制油口X，平衡阀应用到液压缸伸缩控制回路中可以采用的连接方式主要为内控式和外控式，相应的平衡阀的控制油口X可以连接为与液压缸的无杆腔连通(内控式连接方式)、与液压缸的有杆腔连通或专门的液控油路连通(外控式连接方式)。本发明的平衡阀可以应用于各种连接方式，其均属于本发明的保护范围。

另外，在下文的描述中，由于平衡阀的内部包括单向阀和顺序阀，单向阀和顺序阀各自具有自己的阀芯，下文所述的“主阀芯”是指平衡阀中的顺序阀的阀芯。平衡阀反向开启时，公知地是是通过液控油驱动控制活塞移动，并进而由控制活塞推顶主阀芯移动，从而使得平衡阀反向开启(即通过主阀芯的移动使得平衡阀的第一油口和第二油口连通，实现液压缸的无杆腔的回油)。

下文首先描述本发明的平衡阀的具体实施方式。在此基础上，将进一步描述本发明的应用有所述平衡阀的液压缸伸缩控制回路和液压设备的具体实施方式。需要注意的是，本发明的平衡阀属于液压元件，因此在下文的描述中将更加注重描述能够广泛体现本发明技术构思的液压原理结构，在此基础上对照附图示例性地描述一些具体实现的机械结构。

参见图3所示，本发明的平衡阀包括形成有控制活塞腔和主阀芯腔的阀体，所述控制活塞腔内设有控制活塞3以在该控制活塞腔内至少分隔形成位于控制活塞3一端的活塞驱动腔9，所述主阀芯腔内设有主阀芯4，所述控制活塞3的一端伸入到所述主阀芯腔内以能够通过所述控制活塞3的滑动而驱动所述主阀芯4移动。典型地，所述控制活塞3一般将控制活塞腔分隔为活塞驱动腔9和活塞平衡腔10(本领域技术人员通称也称为“活塞前腔”和“活塞后腔”，或者称为“活塞无杆腔”和“活塞有杆腔”)。

上述结构均是平衡阀的基本结构，在此需要说明的是，本发明的平衡阀主要涉及控制活塞驱动结构的改进，因此在此仅简略提及控制活塞3以及与控制活塞相关联的主阀芯4(即平衡阀中的顺序阀的阀芯)，而对于平衡阀中的单向阀、顺序阀等结构均予以省略，因此图3中并未显示阀体中设置的单向阀，顺序阀也仅显示了主阀芯的一端，另外阀体上的平衡阀的正向油口和反向油口均未显示，这些均属于平衡阀的隐含公知结构，由于与本发明的发明点不相关而予以省略。另外，控制活塞3(本领域技术人员也称为“导控活塞”)公知地类似于活塞杆的形状，其大径活塞部将控制活塞腔密封性分隔为活塞无杆腔9和活塞有杆腔10，小径驱动杆部的一端可密封性可滑动地伸出活塞有杆腔10，并伸入到主阀芯腔内而对应于主阀芯4的一端(控制活塞3伸出的驱动端端面与主阀芯4相应一端的端面之间一般具有初始驱动间隔L1)，从而当通过液控油驱动控制活塞3移动时，控制活塞3的驱动端推顶主阀芯4而使得主阀芯4在主阀芯腔内移动，由此使得平衡阀的第一油口和第二油口导通。

参见图3所示，本发明的平衡阀与现有技术平衡阀的关键不同之处在于通过控制阀芯5所形成的最大通流状态和阻尼通流状态的切换结构。具体地，所述平衡阀的阀体内还形成有控制阀芯腔，该控制阀芯腔内设有能够在该控制阀芯腔内滑动的控制阀芯5，该控制阀芯5与所述控制阀芯腔配合形成连通油道，上述活塞驱动腔9经由该连通油道与平衡阀的控制油口X连通，所述控制阀芯5能够在所述控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，从而使得所述连通油道在其最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。在此需要说明的时，此处的“最大通流状态”是指所述连通油道在控制阀芯5与控制阀芯腔相配合状态下所能够实现的该连通油道的最大通流状态，也可以称为“全通流状态”，在此状态下，连通油道对液控油的阻尼作用较小或可以认为基本没有阻尼作用。

上述通过控制阀芯5的移动而改变连通油道的通流状态的技术方案限定了本发明的基本技术构思，这种技术构思并不局限于图3或图7所示的具体连通油道的细节结构形式，也就是说，任何平衡阀只要通过控制阀芯5实现上述连通油道通流状态的改变，无论控制阀芯5的移动驱动形式如何，其均应当认为属于本发明的保护范围。

就本发明平衡阀的应用而言，由于上述平衡阀可以通过控制阀芯5的移动来切换连通油道的通流状态，一般可以在控制活塞移动的初始阶段使得连通油道处于最大通流状态，从而确保控制活塞3快速移动，而在控制活塞3与主阀芯4接触而进行驱动时，可以使得控制阀芯5移动为使得连通油道处于阻尼通流状态，从而改善平稳性。但是，尤其需要说明的是，在本发明的上述基本技术构思范围内，控制阀芯5在控制阀芯腔内移动的驱动形式可以是多种多样的，无论其采取何种驱动形式只要其能够实现控制阀芯5的移动，例如电动、机动、液压驱动或手动均落入本发明的构思范围之内。优选地，本发明的控制阀芯5利用驱动控制活塞3的液控油进行驱动，具体地，所述控制阀芯腔的一端形成有控制油腔8，所述控制阀芯5的一端伸入到该控制油腔8内，该控制油腔8通过所述阀体内部的第一内部油道6与活塞驱动腔9连通。另外，进一步地，该控制油腔8还可以通过阀体内的第二内部油道7与活塞平衡腔10连通。从而，活塞驱动腔9经由第一内部油道6、控制油腔8以及第二内部油道7与活塞平衡腔10处于连通状态。控制活塞3两端的活塞驱动腔9与活塞平衡腔10相互连通，这种相互连通保证了活塞无杆腔9与活塞有杆腔10内的液控油在平衡阀工作过程中自由流动，例如在控制活塞3在图3中向右移动时，活塞有杆腔10内液控油由于活塞有杆腔10的容积的减小而无阻碍地流动补充到活塞无杆腔9内，反之亦然。另外，采用控制油腔8驱动控制阀芯5充分利用了平衡阀的液压工作原理，其优点将在下文平衡阀的工作过程中详细描述。

在上述技术方案的基础上，更具体地，所述控制阀芯腔包括形成在该控制阀芯腔另一端的复位弹簧腔，该复位弹簧腔内设有复位弹簧11，所述控制阀芯5的另一端端部的外周面上形成有位于所述复位弹簧腔内的周向凸缘部20，所述复位弹簧11将所述周向凸缘部20压靠到所述复位弹簧腔的端壁上，以将所述控制阀芯5限位在使得所述连通油道处于最大通流状态的初始位置。当然，通过控制阀芯5的外周面上周向凸缘部20与复位弹簧腔的端壁的配合进行限位仅是图3所示的优选结构形式，实际上控制阀芯5上的限位部和控制阀芯腔内的限位配合部的结构形式可以多种多样，在此不再赘述。另外，复位弹簧11可以通过螺纹配合到复位弹簧腔内的调节螺栓12进行弹簧预压缩状态的调节，即复位弹簧11的一端可以连接到控制阀芯5的另一端的弹簧安装部24上(参见图6)，另一端可以与调节螺栓12接触。与液压阀的常规结构类似，在设置调节螺栓12的情形下，该调节螺栓12上可以进一步安装锁紧螺母16和锁紧螺母盖17，一般锁紧螺母16与阀体之间可以设置密封圈19，对此不再赘述。

进一步地，在本发明的上述基本技术构思范围内，所述连通油道的具体结构可以是多种多样的，例如，更具体地，参见图3所示，所述控制阀芯腔包括与所述控制油口X连通的液控油输入腔15和分别位于该液控油输入腔15两侧且与所述控制阀芯5的外周面密封配合的导向配合腔，所述液控油输入腔15的内壁面与所述控制阀芯5的外周面相间隔，所述控制阀芯5内形成有相互连通的径向油道13和轴向油道14，该轴向油道14与活塞驱动腔9连通，上述连通油道包括所述液控油输入腔15、径向油道13、轴向油道14和控制油腔8，所述控制阀芯5移动为使得所述径向油道13的在所述控制阀芯5外周面上的通流开口处于所述液控油输入腔15内时，所述连通油道处于最大通流状态；当所述控制阀芯5移动为使得所述径向油道13的所述通流开口被所述液控油输入腔15一侧的导向配合腔的内壁部分地遮盖时，所述连通油道处于阻尼通流状态。

图3所示的通过控制阀芯5的移动而改变通流状态的连通油道的一种具体结构，实际上连通油道的具体结构形式是多种多样的，并不局限于图3所示的结构形式。例如，参见图6所示，作为一种可选择的具体结构形式，所述控制阀芯腔可以包括与所述控制油口X连通的液控油输入腔15、位于该液控油输入腔15一侧的导向配合腔以及位于所述液控油输入腔15另一侧的通流配合腔，所述液控油输入腔15的内壁面与所述控制阀芯5的外周面相间隔，所述控制阀芯5包括分别与所述导向配合腔和通流配合腔配合的导向配合部22和通流配合部23，该通流配合部23的轴向长度大于所述通流配合腔的轴向长度，且该通流配合部23的外周面形成有沿轴向延伸的楔形槽21(楔形槽可以在控制阀芯5的通流配合部23的外周面上对称设置有两个)，该楔形槽21的一端处于所述液控油输入腔15内，另一端处于所述控制油腔8内，并且该楔形槽21的深度从处于液控油输入腔15内一端向处于所述控制油腔8内的另一端减小，上述连通油道包括所述液控油输入腔15、楔形槽21和控制油腔8，当所述控制阀芯5在其行程范围内朝向所述控制油腔8移动到极限位置时，所述连通油道处于最大通流状态；当所述控制阀芯5朝向远离所述控制油腔8移动而离开所述极限位置时，所述连通油道处于阻尼通流状态。这对于本领域技术人员是明显的，参见图6和图7所示，当控制阀芯5朝向控制油腔8移动到行程范围内的极限位置时，由于楔形槽21的深度从处于液控油输入腔15内一端向处于所述控制油腔8内的另一端减小，因此此时控制阀芯5的通流配合部23上的楔形槽21与控制阀芯腔的通流配合腔的内壁所围成的通流能力最大，此时处于最大通流状态。当控制阀芯5朝向远离控制油腔8移动时，由于通流配合腔的内壁面所对应的楔形槽21的深度减小，因此形成节流阻尼作用，从而处于阻尼通流状态。

此外，参见图6所示，控制阀芯5的通流配合部23与导向配合部22之间具有直径较小的过渡连接部25，这主要是加工工艺的需要，即加工楔形槽21时可以作为退刀槽。当然，如果采用其它合适的加工工艺(例如电弧切割工艺)，该过渡连接部25也可以不形成。另外，导向配合部22依次连结用作限位的周向凸缘部20和用于安装复位弹簧11的弹簧安装部24，这在上文已经描述，在此不再赘述。即图3所示方式的控制阀芯5依次包括导向配合部、周向凸缘部20和弹簧安装部24，而图6所示的控制阀芯5则依次包括通流配合部23、过渡连结部25、导向配合部22、周向凸缘部20和弹簧安装部24。

当然，上述通过控制阀芯5的移动而改变通流状态的连通油道结构形式还可以采用其它结构，例如在控制阀芯腔的内壁的预定位置上形成通流槽，而在控制阀芯的外周上形成楔块，控制阀芯5移动为使得楔块不处于通流槽内时连通油道处于最大通流状态，而当控制阀芯5移动为使得楔块处于通流槽内时，连通油道处于阻尼通流状态。总之，在本发明的技术构思的启示下，本领域技术人员可以想到各种适宜的连通油道的结构形式，但是均应当属于本发明的保护范围。

此外，本发明的上述平衡阀可以采用整体阀体，即上述的各个腔室和内部油道均形成在单一阀体上，但是优选地，为了加工的方便，本发明的平衡阀采用剖分式阀体，即所述阀体包括主阀体部1和控制阀体部2，其中控制阀芯腔形成在所述控制阀体部2上，控制活塞腔和主阀芯腔形成在主阀体部1上，所述主阀体部1和控制阀体部2相互连接并且该主阀体部1和控制阀体部2的连接面之间设置有密封圈18。

进一步地，本发明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，该换向阀连接于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，所述平衡阀为本发明上述技术方案的平衡阀，该平衡阀的第一油口连接于所述换向阀，第二油口与所述液压缸的无杆腔连通，控制油口X与所述第一工作油路、液控油路或所述液压缸的无杆腔连通。也就是说，本发明的平衡阀可以应用于内控式连接方式或外控制式连接方式。

另外，本发明提供一种液压设备，该液压设备包括液压缸和用于控制该液压缸的液压缸伸缩控制回路，其中，所述液压缸伸缩控制回路为上述的液压缸伸缩控制回路。典型地，例如所述液压设备可以是液压起重机、混凝土泵车、混凝土布料机等，任何液压设备，只要其应用包含本发明平衡阀的液压缸伸缩控制回路，其均属于本发明的保护范围。

以上从液压结构方面描述了本发明的技术方案，为了帮助本领域技术人员更加深刻地理解本发明的技术构思，以下以图3至图5所示的优选结构为例描述本发明的平衡阀的工作原理过程。

简略而言，参见图3，当控制油口X不进油时，控制阀芯5在复位弹簧11的作用下使得周向凸缘部20与复位弹簧腔的端壁相接触，处于图示的行程最下端，而控制活塞3则与控制活塞腔的左端壁相接触而处于行程最左端。当控制油口X进油后，液控油输入腔15内输入液控油，液控油经控制阀芯5上的径向油道13和轴向油道14进入控制油腔8，经第一内部油道6与活塞驱动腔9相通，同时经第二内部油道7与活塞平衡腔10相通。在控制油口X进油的初始阶段，控制油腔8内的油压不足以推动控制阀芯5，但是随着控制活塞3经由所谓的无效行程而与主阀芯4接触，当控制油口进油时，控制油腔8则会升压，且控制油腔8的油压会作用在控制阀芯5上，直至克服复位弹簧11的弹簧力推动控制阀芯5向上运动，使得控制阀芯5上的径向油道13的在控制阀芯5的外周面上的通流开口被控制阀芯腔的内壁遮盖而减小甚至关闭，从而处于阻尼通流状态。

具体地，当控制油口X口接压力油时，平衡阀开始工作，其工作过程如下：

第一，如图4所示，控制油口X进油，液控油会进入到活塞驱动腔9和活塞平衡腔10。根据帕斯卡原理，活塞驱动腔9的油压与活塞平衡腔10的油压相同，但是活塞驱动腔9对控制活塞3的作用面积大于活塞平衡阀腔10对控制活塞3的作用面积，所以控制活塞3会向右运动。在此运动过程中，控制活塞3只需克服摩擦阻力(直至控制活塞3与主阀芯4相接触)，所以液控油的油压较低，且控制活塞3运动时活塞平衡腔10中的油液会向活塞驱动腔9内补充，则液控油所需流量较小。所以，此运动过程中液控油油压较低且运动时间较短。

第二，结合图5。当控制活塞3与主阀芯4接触后，控制活塞3的运动阻力增加，此时液控油油压也相应升高。根据帕斯卡原理，控制油腔8的油压也会升高，则控制阀芯5受到的向上作用力增大，克服复位弹簧11的弹簧力，控制阀芯5开始向上运动，同时控制阀芯5上的径向油道13被遮盖。此时被遮盖的径向油道产生阻尼作用，使得控制油压缓慢升高，控制活塞3平稳地向右运动、主阀芯4平稳开启，相对有效地避免了压力冲击。另外，调节螺栓12的旋入和旋出可以调节复位弹簧11的预压缩量，从而增大或减小控制油腔8内的液控油推动控制阀芯5所需的油压。在实际应用过程中，可以调节控制油腔8的油压与主阀芯开启油压相匹配。

综上所述，本发明所涉及的平衡阀开启过程可以独创性地控制为分为两个阶段。第一阶段控制油油压低、运动时间短。第二阶段由控制阀芯移动而使得连通油道产生阻尼作用，使得控制油油压缓慢升高，平衡阀平稳开启。与现有的平衡阀相比，本发明的平衡阀在开启过程中，只有第二阶段才产生阻尼作用，且液控油升压过程也较短，平衡阀开启时液控油油压相对较低，所以本发明的平衡阀开启时间短暂、液控油油压相对较低，可以在一定程度上消除现有平衡阀开启所产生的滞后和压力冲击。本发明平衡阀的关键技术点在于通过更改平衡阀内部结构，降低平衡阀的液控油油压，缩短了平衡阀开启时间，一定程度上消除了平衡阀开启所产生的压力冲击。

由上描述可以看出，本发明优点在于：本发明的平衡阀由于设置了控制阀芯5，并且该控制阀芯5能够在所述控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，从而使得所述连通油道在其最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。这使得本发明的平衡阀在反向开启过程中可以独创性地控制为分为两个阶段，即在初始阶段使得连通油道处于最大通流状态，从而使得控制活塞3快速移动，并且避免了液控油的油压明显升高，缩短了运动时间。在控制活塞与主阀芯接触的第二阶段，通过控制阀芯移动而使得连通油道产生阻尼作用，从而使得控制油油压缓慢升高，平衡阀平稳开启，也就是说，与现有的平衡阀相比，本发明的平衡阀在开启过程中，只有第二阶段才产生阻尼作用，且液控油升压过程也较短，平衡阀开启时液控油油压相对较低，使得平衡阀迅速且平稳打开，其可以在一定程度上消除现有平衡阀开启所产生的滞后和压力冲击，从而提高整机的操作性和稳定性。另外，本发明的平衡阀在在现有平衡阀基础上加装液控阀芯，结构简单，操作方便，具有普遍的实用性和技术应用价值。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.平衡阀，包括控制活塞腔和设有主阀芯(4)的主阀芯腔，所述控制活塞腔内设有用于驱动所述主阀芯(4)的控制活塞(3)，该控制活塞(3)在所述控制活塞腔内至少分隔形成位于该控制活塞(3)一端的活塞驱动腔(9)，其中，

所述平衡阀还包括可滑动地设置有控制阀芯(5)的控制阀芯腔，该控制阀芯(5)与所述控制阀芯腔配合形成连通油道，所述活塞驱动腔(9)经由该连通油道与所述平衡阀的控制油口(X)连通，所述控制阀芯(5)能够在所述控制阀芯腔内移动以改变所述连通油道的通流截面积，以使得所述连通油道在最大通流状态和阻尼通流状态之间切换。

2.根据权利要求1所述的平衡阀，其中，所述控制阀芯腔包括形成在该控制阀芯腔一端的控制油腔(8)，所述控制阀芯(5)的一端伸入到该控制油腔(8)内，该控制油腔(8)通过第一内部油道(6)与所述活塞驱动腔(9)连通。

3.根据权利要求2所述的平衡阀，其中，所述控制活塞(3)将所述控制活塞腔分隔为所述活塞驱动腔(9)和活塞平衡腔(10)，该活塞驱动腔(9)和活塞平衡腔(10)通过所述平衡阀的内部油道相互连通。

4.根据权利要求3所述的平衡阀，其中，所述控制油腔(8)还通过第二内部油道(7)与所述活塞平衡腔(10)连通，从而所述活塞驱动腔(9)经由所述第一内部油道(6)、控制油腔(8)以及第二内部油道(7)与所述活塞平衡腔(10)连通。

5.根据权利要求2所述的平衡阀，其中，所述控制阀芯腔包括形成在该控制阀芯腔另一端的复位弹簧腔，该复位弹簧腔内设有复位弹簧(11)，所述复位弹簧(11)顶压所述控制阀芯(5)而使得该控制阀芯(5)上的限位部与所述控制阀芯腔内的限位配合部形成限位配合，以将所述控制阀芯(5)限位在使得所述连通油道处于最大通流状态的初始位置。

6.根据权利要求5所述的平衡阀，其中，所述限位部为形成在所述控制阀芯(5)另一端端部的外周面上且位于所述复位弹簧腔内的周向凸缘部(20)，所述限位配合部为所述复位弹簧腔的端壁，所述复位弹簧(11)将所述周向凸缘部(20)压靠到所述复位弹簧腔的端壁上，以将所述控制阀芯(5)限位在使得所述连通油道处于最大通流状态的初始位置。

7.根据权利要求6所述的平衡阀，其中，所述复位弹簧腔内螺纹配合有用于调节所述复位弹簧(11)预压缩状态的调节螺栓(12)。

8.根据权利要求2所述的平衡阀，其中，所述平衡阀的阀体包括主阀体部(1)和控制阀体部(2)，所述控制阀芯腔形成在所述控制阀体部(2)上，所述控制活塞腔和主阀芯腔形成在所述主阀体部(1)上，所述主阀体部(1)和控制阀体部(2)相互连接且该主阀体部(1)和控制阀体部(2)的连接面之间设置有密封圈(18)。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的平衡阀，其中，所述控制阀芯腔还包括与所述控制油口(X)连通的液控油输入腔(15)和分别位于该液控油输入腔(15)两侧且与所述控制阀芯(5)的外周面密封配合的导向配合腔，所述液控油输入腔(15)的内壁面与所述控制阀芯(5)的外周面相间隔，所述控制阀芯(5)内形成有相互连通的径向油道(13)和轴向油道(14)，该轴向油道(14)与所述控制油腔(8)连通；

所述连通油道包括所述液控油输入腔(15)、径向油道(13)、轴向油道(14)和控制油腔(8)，当所述控制阀芯(5)移动为使得所述径向油道(13)的在所述控制阀芯(5)外周面上的通流开口处于所述液控油输入腔(15)内时，所述连通油道处于所述最大通流状态；当所述控制阀芯(5)移动为使得所述径向油道(13)的所述通流开口部分地被所述液控油输入腔(15)一侧的导向配合腔的内壁遮盖时，所述连通油道处于所述阻尼通流状态。

10.根据权利要求2至8中任一项所述的平衡阀，其中，所述控制阀芯腔还包括与所述控制油口(X)连通的液控油输入腔(15)、位于该液控油输入腔(15)一侧的导向配合腔以及位于所述液控油输入腔(15)另一侧的通流配合腔，所述液控油输入腔(15)的内壁面与所述控制阀芯(5)的外周面相间隔，所述控制阀芯(5)包括分别与所述导向配合腔和通流配合腔配合的导向配合部(22)和通流配合部(23)，该通流配合部(23)的轴向长度大于所述通流配合腔的轴向长度，且该通流配合部(23)的外周面形成有沿轴向延伸的楔形槽(21)，该楔形槽(21)的一端处于所述液控油输入腔(15)内，另一端处于所述控制油腔(8)内，并且该楔形槽(21)的深度从处于所述液控油输入腔(15)内一端向处于所述控制油腔(8)内的另一端减小；

所述连通油道包括所述液控油输入腔(15)、楔形槽(21)和控制油腔(8)，当所述控制阀芯(5)在其行程范围内朝向所述控制油腔(8)移动到极限位置时，所述连通油道处于最大通流状态；当所述控制阀芯(5)朝向远离所述控制油腔(8)移动而离开所述极限位置时，所述连通油道处于阻尼通流状态。

11.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，该换向阀连接于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，所述平衡阀为根据权利要求1至10中任一项所述的平衡阀，该平衡阀的第一油口连接于所述换向阀，第二油口与所述液压缸的无杆腔连通，控制油口(X)与所述第一工作油路、液控油路或所述液压缸的无杆腔连通。

12.液压设备，包括液压缸以及用于驱动该液压缸的液压缸伸缩控制回路，其中，所述液压缸伸缩控制回路为根据权利要求11所述的液压缸伸缩控制回路。

13.根据权利要求12所述的液压设备，其中，所述液压设备为液压起重机、混凝土泵车或混凝土布料机。