CN103615421B - 一种大通径平衡阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大通径平衡阀，其包括阀体、弹性体座、固定塞块、第一弹性体、单向阀、滑阀、第二弹性体、第三弹性体、阻尼器以及端盖；滑阀安装在阀体的内孔中，其两端依次连接弹性体座、第三弹性体和端盖；其内部开设有孔道；其侧壁开设有第一通流孔、第二通流孔，分别与其孔道相通；在左侧开设第一节流边，在右侧开设第二节流边；单向阀安装在所述滑阀的孔道中；其侧壁与所述第一通流孔相接。本发明结构的平衡阀的通径可以做的大于目前现有国产液压舵机平衡阀通径，流量可达200L/min，并且其结构简单、运行稳定可靠，可配套应用于扭矩在500kNm以上的舵机，实现隔离、稳舵及抗负扭矩功能。

Description

一种大通径平衡阀

技术领域

本发明涉及一种机械配件，尤其涉及一种平衡阀。

背景技术

通常我们把舵机对水流的作用力矩叫作正力矩，而水流力对舵叶的作用促使舵叶快速转动的力矩叫作负力矩。当很大的负力矩作用在舵叶上，使舵叶快速转动并和原舵叶转动方向一致，这时舵叶势必带动舵机柱塞快速移动，当柱塞的移动速度大大超过了舵机主油泵的供油量时，容易造成油缸因供油不足而被抽空，大量空气进入油缸。其后果是：舵机失灵，***出现冲击、振动、噪音、爬行等不良现象。为了解决这个问题，我国自行设计的液压舵机曾在***中增设安全止回阀、液控单向阀、缓冲阀等。但都未能很好地解决该问题。

现有国产液压舵机平衡阀通径为10-20mm，流量小于120L/min，通常用于扭矩小于450kNm的舵机。当超出该通径及流量范围时，可以采用如下两种技术方案实现：a.采用双液控单向阀(参见图1)；b.采用单向阀、顺序阀、换向阀及溢流阀等众多阀件组合形成一种液压舵机专用阀组(参见专利：授权公告号CN101954968B)来实现。

在技术方案a中，由于对于负力矩的克服采用的是锥阀形式的双液控单向阀，导致***的流量不平衡，容易产生很大的液压振动，不仅使***产生很大的噪音，而且长时间的振动容易造成弹簧的疲劳而折断，从而丧失隔离和稳舵的功能。

技术方案b阀件众多，原理过于复杂使得阀组成本及故障率较高、响应慢，阀组尺寸偏大。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明提供一种大通径平衡阀，其结构简单、运行稳定可靠，这种结构的平衡阀的通径可以做的大于目前现有国产液压舵机平衡阀通径，流量可达200L/min，可配套应用于扭矩在500kNm以上的舵机，实现隔离、稳舵及抗负扭矩功能。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种大通径平衡阀，所述平衡阀包括：

阀体、弹性体座、固定塞块、第一弹性体、单向阀、滑阀、第二弹性体、第三弹性体、阻尼器以及端盖；

所述阀体开设有内孔、与油泵排出的压力油连接的第一进油口和第二进油口、与外负载连接的第一出油口和第二出油口、与第一进油口连通的第一内部控制腔、与第二进油口连通的第二内部控制腔，第一内部控制腔和第二内部控制腔分别作用到滑阀的左右两端；

所述第一内部控制腔包括第一斜向通道和第一横向通道；所述第一斜向通道的上端向滑阀的左端倾斜且作用到滑阀的左端，底端向右倾斜且与第一横向通道相通；所述第一横向通道与第一进油口相通；

所述第二内部控制腔包括第二斜向通道和第二横向通道；所述第二斜向通道的上端向滑阀的右端倾斜且作用到滑阀的右端，底端向左倾斜且与第二横向通道相通；所述第二横向通道与第二进油口相通；

所述滑阀安装在所述阀体的内孔中，其两端依次连接弹性体座、第三弹性体和端盖；其内部开设有孔道；其孔道左右侧壁对称开设第一通流孔、第二通流孔，分别与其孔道相通；在位于左侧的第一通流孔和第二通流孔之间开设第一节流边，在位于右侧的第一通流孔和第二通流孔之间开设第二节流边；

所述单向阀对称安装，通过第二弹性体和固定塞块固定在所述滑阀的孔道两侧，其侧壁与所述第一通流孔相接；；

固定塞块套在所述阻尼器上，所述阻尼器设置有凹槽，所述第一弹性体设置在所述凹槽内且一端连接固定塞块，另一端连接端盖。

更进一步地，所述固定塞块为螺塞；所述孔道的端部为内螺纹孔道。

更进一步地，所述滑阀为圆柱形式滑阀。

更进一步地，所述单向阀为锥面密封单向阀。

更进一步地，所述第一弹性体、第二弹性体或第三弹性体为弹簧。

由本发明上述方案可以看出，本发明提供的大通径平衡阀包括安装在阀体内的滑阀，以及安装在滑阀孔道的单向阀，其结构简单、运行稳定可靠，这样结构的平衡阀的通径可以做的大于目前现有国产液压舵机平衡阀通径，流量可达200L/min，可配套应用于扭矩在500kNm以上的舵机，实现隔离、稳舵及抗负扭矩功能。

附图说明

图1是双液控单向阀的工作原理图；

图2是大通径平衡阀的三维剖面图；

图3是大通径平衡阀的结构图；

图4是大通径平衡阀的接口A、B、C、D置于同一面的三维外形图；

图5为大通径平衡阀的接口A、B置于底面，接口C、D置于顶面的三维外形示意图；

图6为大通径平衡阀的接口A、B置于底面，接口C、D置于侧面的外形示意图；

图7为大通径平衡阀的中位机能原理图；

图8为大通径平衡阀的左位机能原理图；

图9为大通径平衡阀的左过渡位机能原理图。

阀体1、弹簧座2、螺塞3、第一弹簧4、单向阀5、滑阀6、第二弹簧7、第三弹簧8、阻尼器9、端盖10、第一通流孔21、第二通流孔22、第一节流边31和第二节流边32。

具体实施方式

为使本发明专利的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明专利作进一步地详细描述。

本发明第一实施例提供了一种大通径平衡阀，该大通径平衡阀采用液控滑阀型式，其三维剖面图和结构分别如图2和图3所示，该平衡阀包括：阀体1、弹簧座2、螺塞3、第一弹簧4、单向阀5、滑阀6、第二弹簧7、第三弹簧8、阻尼器9和端盖10。

阀体1上开设由内孔和六个油腔，该六个油腔分别为第一进油口、第二进油口、第一出油口、第二出油口、第一内部控制腔和第二内部控制腔，分别以A、B、C、D、K1和K2表示，其中A、B与油泵排出的压力油连接，C、D与外负载连接，K1与第一进油口A连通，K2与第二进油口B连通，分别作用到滑阀6的左右两端，控制滑阀6的移动。

所述第一内部控制腔K1包括第一斜向通道和第一横向通道；所述第一斜向通道的上端向滑阀6的左端倾斜且作用到滑阀6的左端，底端向右倾斜且与第一横向通道相通；所述第一横向通道与第一进油口A相通；

所述第二内部控制腔K2包括第二斜向通道和第二横向通道；所述第二斜向通道的上端向滑阀6的右端倾斜且作用到滑阀6的右端，底端向左倾斜且与第二横向通道相通；所述第二横向通道与第二进油口B相通。

滑阀6安装在阀体1的内孔中，通过两端的弹簧座2、第三弹簧8和端盖10进行定位；滑阀6为圆柱形式滑阀，内部设置有孔道，并在孔道左侧侧壁上开设第一通流孔21和第二通流孔22，并在孔道右侧侧壁上对称第一通流孔21和第二通流孔22，分别与其内部的孔道相通。在位于孔道左侧的第一通流孔21和第二通流孔22之间开设第一节流边31，在位于孔道右侧的第一通流孔21和第二通流孔22之间开设第二节流边32。

单向阀5安装在滑阀6内部孔道的两端，其侧壁与第一通流孔21相接。单向阀5采用锥面密封形式导通或切断第一通流孔21与滑阀6内部孔道，通过第二弹簧7和拧紧在滑阀6端部的螺塞3进行定位。

螺塞3套在阻尼器9上，阻尼器9设置有凹槽，所述第一弹簧4设置在所述凹槽内且一端连接螺塞3，另一端连接端盖10，这样通过第一弹簧4能够将阻尼器9顶在端盖10上。

该大通径平衡阀的三维外形图如图4所示，由该图可以看出，第一进油口A、第二进油口B、第一出油口C、第二出油口D位于阀体1的底面，并配有放置O形密封圈的槽。阀体1可通过六个螺钉安装孔安装布置于主阀座上。

当然，第一进油口A、第二进油口B、第一出油口C和第二出油口D不局限于布置在阀体1的同一个面，其可以根据舵机阀组整体设计的需求分别置于阀体1的不同面，形成不同的进出油口组合，以方便安装及阀件匹配。例如，图5所示给出了将第一进油口A、第二进油口B置于底面，第一出油口C、第二出油口D置于顶面的示意图；图6所示给出了将第一进油口A、第二进油口B置于底面，第一出油口C、第二出油口D置于侧面的示意图。

上述实施例中，螺塞3也可以是其它固定塞块，此时滑阀6端部的孔道可以不设置内螺纹孔道，此时需要固定塞块与滑阀6的孔道过盈配合装配。

上述实施例中，第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧也可以采用其它弹性体，如热塑弹性体等。

上述大通径平衡阀的工作原理分别如图7、图8和图9所示。

不操舵时，上述大通径平衡阀处于中位状态，其中位机能原理如图7所示。滑阀6在第三弹簧8的作用下保持在中位，单向阀5起到止回作用，切断外负载和油泵之间的联系，有效防止油泵变成油马达，实现中位锁舵功能。

操舵时，上述大通径平衡阀滑阀6会因两侧油压作用不同而在阀体1中向左或者向右移动。下面以大通径平衡阀的滑阀6向左移动为例进行说明，大通径平衡阀的左位机能原理如图8所示。假设第一进油口A进入高压油，若舵叶上无负扭矩干扰，来自油泵的压力油进入A腔后，通过第一内部控制腔K1作用到滑阀6左端，推动滑阀6右移，直至右端弹簧座2与右边端盖10相碰位置，此时平衡阀处于左位机能，第一进油口A的压力油进入滑阀6的第二通流孔22，将单向阀5打开，然后通过第一通流孔21输出到第一出油口C进行操舵；同时，滑阀6和阀体1在第二进油口B和第二出油口D之间的第二节流边32完全打开，无阻力回油。

上述大通径平衡阀的左过渡位机能原理如图9所示。当船舶在风暴中航行，舵叶往往受到风浪、冰块的冲击，或者因采用某种特殊舵叶，这样舵杆上有时就会受到负扭矩的作用，并与舵的转向一致，此时推舵油缸活塞运动加速，由第一进油口A流入第一出油口C的压力油因为来不及补充而引起压力迅速降低，这就意味着平衡阀左端第一内部控制腔K1的压力迅速降低，而第二出油口D到第二进油口B的回油因流速加快，阻力增加而引起第二内部控制腔K2的压力升高，再加上右端被压缩的第三弹簧8的作用，这样当滑阀6的右端合力大于左端油压力时，滑阀6就会失去平衡而向左移动，直至到达新的平衡位置。而滑阀6和阀体1在第二进油口B和第二出油口D之间的第二节流边32由于左移变小而起到节流作用，使油缸活塞运动速度降低并均匀移动，从而抵抗负扭矩带来的舵速加快运行不平稳。

由上述本发明的技术方案可以看出，本发明提供的平衡阀包括安装在阀体内的滑阀，以及安装在滑阀孔道的单向阀，其结构简单、运行稳定可靠，这样结构的平衡阀的通径可以做的大于目前现有国产液压舵机平衡阀通径，流量可达200L/min，可配套应用于扭矩在500kNm以上的舵机，实现隔离、稳舵及抗负扭矩功能。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (5)

1.一种大通径平衡阀，其特征在于，所述大通径平衡阀包括：

阀体、弹性体座、固定塞块、第一弹性体、单向阀、滑阀、第二弹性体、第三弹性体、阻尼器以及端盖；

所述阀体开设有内孔、与油泵排出的压力油连接的第一进油口和第二进油口、与外负载连接的第一出油口和第二出油口、与第一进油口连通的第一内部控制腔、与第二进油口连通的第二内部控制腔，第一内部控制腔和第二内部控制腔分别作用到滑阀的左右两端；

所述第一内部控制腔包括第一斜向通道和第一横向通道；所述第一斜向通道的上端向滑阀的左端倾斜且作用到滑阀的左端，底端向右倾斜且与第一横向通道相通；所述第一横向通道与第一进油口相通；

所述第二内部控制腔包括第二斜向通道和第二横向通道；所述第二斜向通道的上端向滑阀的右端倾斜且作用到滑阀的右端，底端向左倾斜且与第二横向通道相通；所述第二横向通道与第二进油口相通；

所述滑阀安装在所述阀体的内孔中，其两端依次连接弹性体座、第三弹性体和端盖；其内部开设有孔道；其孔道左右侧壁对称开设第一通流孔、第二通流孔，分别与其孔道相通；在位于左侧的第一通流孔和第二通流孔之间开设第一节流边，在位于右侧的第一通流孔和第二通流孔之间开设第二节流边；

所述单向阀对称安装，通过第二弹性体和固定塞块固定在所述滑阀的孔道两侧，其侧壁与所述第一通流孔相接；

固定塞块套在所述阻尼器上，所述阻尼器设置有凹槽，所述第一弹性体设置在所述凹槽内且一端连接固定塞块，另一端连接端盖。

2.根据权利要求1所述的大通径平衡阀，其特征在于，所述固定塞块为螺塞；所述孔道的端部为内螺纹孔道。

3.根据权利要求1或2所述的大通径平衡阀，其特征在于，所述滑阀为圆柱形式滑阀。

4.根据权利要求3所述的大通径平衡阀，其特征在于，所述单向阀为锥面密封单向阀。

5.根据权利要求4所述的大通径平衡阀，其特征在于，所述第一弹性体、第二弹性体或第三弹性体为弹簧。