CN103697013B - 带有安全阀的液压油缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压油缸，为解决现有载荷范围大的液压油缸在接头或管路爆裂失效时液压油缸活塞杆不受控地下降而造成货物损坏和安全隐患的缺点，本发明提供一种带有安全阀的液压油缸，包括向油缸筒内充放油的进出油通道，在进出油通道内设有安全阀，安全阀包括两个依次设置的阀芯和两个对应为阀芯提供弹力的弹簧，在阀芯上设有连通阀芯两端的阀口，阀芯可压缩弹簧并移动减小阀口的有效开度但不完全封闭；两阀芯阀口有效开度减小至最小时不相等，在本发明液压油缸可用作大载荷范围的起升油缸使用，在轻载和重载作业时若发生管路爆裂均可使液压油缸的活塞杆以安全的速度回缩，并且在重载时进行两级减速减少冲击，保证作业人员和货物的安全。

Description

带有安全阀的液压油缸

技术领域

本发明涉及一种液压油缸，尤其涉及一种带有安全阀的液压油缸。

背景技术

液压油缸是一种常见的直线驱动设备，常用作顶升装置，例如在叉车上顶升油缸，液压油缸的油腔通过接头、管路与供油装置连接，供油装置向油缸泵送液压油时液压油缸的活塞杆伸出使货物抬升，当液压油缸内的液压油在控制阀的控制之下可控地经管路流出时，液压油缸的活塞杆连同货物缓慢可控地下降。这种结构的液压油缸在接头或液压管路发生爆裂失效的时候，液压油缸内的液压油则不受控地快速流出，货物在重力作用下快速下降撞击地面或受到限位装置的冲击，造成货物损坏，并对操作者、周围作业人员和货物造成安全威胁。而重载失效下降时，冲击更剧烈，造成的损坏和威胁更为严重。

图1示出了一种现有的举升油缸，这种安全阀包括活塞杆12、缸筒，在缸筒13的底部具有缸底5和接头7、在缸底5和接头7中设有对缸筒油腔充放油的进出油通道6，在进出油通道内设有安全阀，安全阀包括阀芯16、弹簧15，阀芯16为空心柱体，其一端开口，另一端设有小孔18，侧面设有大孔17，弹簧位于空心柱体内，其一端与空心柱体接触连接，另一端与接头接触连接，该举升油缸正常工作时，在阀芯两端产生的压差不能压缩弹簧，液压油通过阀芯上的大孔正常进出，当举升油缸与控制阀之间的管路和接头爆裂失效时，从油缸内腔内流出的液压油的流量瞬间增大，在阀芯16的两端形成的压差大于弹簧的弹力，阀芯压缩弹簧移动，阀芯侧面的大孔被遮挡关闭，阀芯上仅有其端部的小孔连通阀芯两端，液压油从小孔流出，小孔的节流作用在阀芯的两端形成持续的压差而是阀芯保持不同，液压油从而从小孔中缓慢地流出，活塞杆缓慢地回缩，确保被举升的货物和人员的安全。这种结构的举升油缸适用于小载荷范围使用，但在用在大吨位的大载荷范围时，这种只有一个安全阀芯的安全阀具有以下缺点：

1、管路爆裂时，液压油在货物的重压之下流出的速度越来越大，货物下坠的速度也越来越大，当流量大到能够使安全阀的阀芯移动改变其阀口开度时，阀芯移动而使其阀口开度减小至最小，此时流量的骤变使得获得下坠的速度也发生骤变，从而产生冲击，这对货物及周围的人员均会产生较大的危险，尤其是在重载的时候，可能对设备及货物造成损坏。

2、在控制阀至液压油缸之间的液压管路、接头出现爆裂失效的情况下，流出液压缸筒内的液压油流量与流出管路上最小的开度和液压油在最小开度处的压力差有关，最小开度与安全阀的最小开度有关，压力差则与所载货物重量有关。这在大载荷范围的顶升油缸使用时，轻载与重载时发生管路爆裂失效，在安全阀两端的压力差不同，因此在轻载时管路爆裂和重载时管路爆裂，其流量也不同，货物下坠的速度也就不同，轻载时管路爆裂安全阀能确保货物以安全的速度下降未必能够确保重载时管路爆裂货物以安全的速度下降。

发明内容

本发明的目的在于针对现有载荷范围大的液压油缸在接头或管路爆裂失效时液压油缸活塞杆不受控地下降而造成货物损坏和安全隐患的缺点而提供一种在接头或管路爆裂失效时能够使得液压油缸活塞杆缓慢回缩的液压油缸，并在重载失效下降时，执行两次减速，更有效地降低损坏与危险的可能。

本发明的技术方案是这样实现的：提供一种带有安全阀的液压油缸，包括向油缸筒内充放油的进出油通道，在进出油通道内设有安全阀，安全阀包括第一阀芯、第一弹簧、第二阀芯、第二弹簧，第一阀芯、第二阀芯在进出油通道内依次设置，第一弹簧向第一阀芯提供与进出油通道出油方向相反方向的作用力，在第一阀芯上设有连通第一阀芯两端的第一阀口，第一阀芯可压缩第一弹簧并移动减小第一阀口的有效开度但不完全封闭；第二弹簧向第二阀芯提供与进出油通道出油方向相反方向的作用力，在第二阀芯上设有连通第二阀芯两端的第二阀口，第二阀芯压缩第二弹簧并移动减小第二阀口的有效开度但不完全封闭；第二阀口有效开度减小至最小时的阀口开度大于第一阀口有效开度减小至最小时的阀口开度。

本发明中的液压油缸用作大载荷范围的举升油缸使用时，液压油缸活塞杆的回缩时在所载物体的重力作用下回缩，活塞杆的回缩速度与流出液压缸筒内的液压油的流量相关，在正常的情况下，液压油流出的流量是由控制阀控制的，流经第一阀芯和第二阀芯的流量在第一阀芯两端、第二阀芯两端所产生的压差较小，不能克服第一弹簧和第二弹簧的弹力而使第一阀芯和第二阀芯移动或移动量较小，第一阀口和第二阀口的阀口开度不变，不影响活塞杆的正常回缩。但在控制阀至液压油缸之间的液压管路、接头出现爆裂失效的情况下，流出液压缸筒内的液压油流量则与流出管路上最小的开度和液压油在最小开度处的压力差有关，此时流出管路上最小的开度就取决于第一阀芯或第二阀芯中较小的有效开度。若在进行轻载时液压管路爆裂，首先在第二阀芯的两端会产生压差使得第二阀芯压缩第二弹簧而移动，减小第二阀口的有效开度减小至最小，此时在第一阀芯两端所产生的压差则不能够使得第一阀芯压缩第一弹簧而移动，第一阀口的有效开度最终保持不变。此时第一阀口的有效开度大于第二阀口的有效开度，液压油流出的流量受第二阀口最小有效开度和轻载时液压油缸内压力决定，这时可以通过确定的轻载载荷设计第二阀口的最小有效开度，使得在轻载载荷时若发生液压管路爆裂，液压油缸的活塞杆仍能够以安全的速度回缩，确保货物和人员的安全。在进行重载时，液压油缸内压力与轻载时相比要大很多，此时若发生管路爆裂，重物在下坠的过程中，流经第二阀芯的流量也逐渐增大，并很快达到使第二阀芯移动而减小至最小的有效开度，从而降低重物下坠的加速度，第二阀芯移动至其阀口有效开度移动至最小后，但由于重载时液压油缸内压力很大，液压油流出时的流量仍会增大，增大的流量最终会在第一阀芯的两大产生较大的压差，从而使第一阀芯克服第一弹簧的弹力而移动，第一阀芯移动至极限位置，第一阀口的有效开度也减小至最小，此时第一阀口的有效开度小于第二阀口的有效开度，液压油流出的流量受第一阀口最小有效开度和重载时液压油缸内压力决定，这时可以通过确定的重载载荷设计第一阀口的最小有效开度，使得在重载载荷时若发生液压管路爆裂，液压油缸的活塞杆仍能够以安全地回缩，确保货物和人员的安全。因此本发明液压油缸应用于大载荷范围的起升油缸时，无论是轻载还是重载，若发生管路爆裂，均可以使载荷在安全的下降速度下降，保证货物和人员的安全。在重载时经过两次减速，重载货物能够最终以安全的速度下降，避免出现加大的冲击。

在本发明中，第一阀芯和第二阀芯在进出油通道内按照液压油从液压油缸筒内流出的方向依次设置。第一弹簧一端与第二阀芯的端面接触连接，第一弹簧另一端与第一阀芯接触连接。

在本发明中，第二弹簧的刚度不大于第一弹簧的刚度，第二阀口的最大有效开度不大于第一阀口的最大有效开度。此举可确保第一阀芯与第二阀芯的先后移动顺序。

在上述发明中，第一阀芯为一端开口的空心柱体，空心柱体开口端的朝向与进出油通道的出油方向一致，第一阀口包括设置在空心柱体侧面与空心柱体内腔连通的通孔。第一阀口还包括设置在空心柱体上与开口端相对端面上与空心柱体内腔连通的泄流孔。

在上述发明中，第二阀芯为一端开口的空心柱体且开口端的朝向与进出油通道的出油方向一致，所述第二阀口包括设置在阀芯侧面与内腔连通的通孔。第二阀口还包括设置在第二阀芯上与开口端相对的端面上的泄流孔。

在本发明中，进出油通道由有缸筒和设置在有缸筒上的接头组成，第二阀芯的开口端位于的接头内，第二弹簧位于所述第二阀芯内，其一端与第二阀芯接触连接，另一端与结构接触连接。

本发明与现有技术相比具有的有益效果：在本发明液压油缸可用作大载荷范围的起升油缸使用，无论是在进行轻载作业和重载作业时，若发生管路爆裂，均可使液压油缸的活塞杆以安全的速度回缩，进而保证操作者、周围作业人员和货物的安全，并且在重载时管路爆裂，可进行两级减速，减少冲击。

附图说明

图1是现有举升油缸的结构示意图。

图2是本发明液压油缸的结构示意图。

图3是本发明液压油缸底部局部剖面的放大视图。

图4是本发明液压油缸在轻负载且管路或接头爆裂时安全阀的工作状态剖视图。

图5是本发明液压油缸在重负载且管路或接头爆裂时的安全阀工作状态剖视图。

图中零部件名称及序号：

第二阀芯1、第二弹簧2、第二阀芯大孔3、第二阀芯泄流孔4、缸底5、进出油通道6、接头7、第一弹簧8、第一阀芯9、第一阀芯大孔10、第一阀芯泄流孔11、活塞杆12、缸筒13、缸筒油腔14、弹簧15、阀芯16、大孔17、小孔18。

具体实施方式

下面结合附图说明具体实施方案。

如图2所示，本实施例中液压油缸主要由活塞杆12、缸筒13组成。如图3所示，缸筒13的底部具有缸底5和接头7，在缸底5和接头7中设有向缸筒油腔14内充放液压油的进出油通道6，在进出油通道6内设有安全阀，安全阀包括第一阀芯9、第一弹簧8、第二阀芯1、第二弹簧2，第一阀芯9、第二阀芯1在进出油通道6内按照液压油从缸筒内腔6内流出的方向依次设置，第二阀芯1为一端开口的空心柱体，空心柱体的开口端朝向接头7的方向，在第二阀芯1上设有连通第二阀芯两端的第二阀口，第二阀口由设置在空心柱体侧面与空心柱体内腔连通的第二阀芯大孔3和设置在空心柱体上与开口端相对端面上与空心柱体内腔连通的第二阀芯泄流孔4组成，第二弹簧2设置在第二阀芯1的内腔内，其一端与第二阀芯接触连接，另外一端与接头7接触连接。第一阀芯9也是一端开口的空心柱体，该空心柱体的开口端朝向进出油通道的进油方向，也即朝向第二阀芯1的方向，在第一阀芯9上设有连通第一阀芯两端的第一阀口，第一阀口由设置在该空心柱体侧面与该空心柱体内腔连通的第一阀芯大孔10和设置在该空心柱体上与开口端相对端面上与该空心柱体内腔连通的第一阀芯泄流孔11组成，第一弹簧8设置在第一阀芯9的内腔内，其一端与第一阀芯9接触连接，另外一端与第二阀芯1的端头接触连接。在本实施例中，若第二阀芯1两端的压差大于第二弹簧2的弹力时，第二阀芯1压缩第二弹簧2而移动，第二阀芯侧面的第二阀芯大孔3被部分或全部遮挡，其端面的第二阀芯泄流孔4开启，但这样同样也造成第二阀口的有效开度减小，即可减小流经该阀口的流量。同理若第一阀芯1两端的压差大于第一弹簧的弹力时，第一阀芯9压缩第一弹簧8而移动，第一阀芯9侧面的第一阀芯大孔10被遮挡，仅留其端面的第一阀芯泄流孔11，造成第一阀口的有效开度减小，即可减小流经该阀口的流量。在本实施例中，第二弹簧的刚度小于第一弹簧的刚度，并且第二阀芯1压缩第一弹簧2至不能移动的极限位置时第二阀口的有效开度要大于第一阀芯9压缩第一弹簧8至不能移动的极限位置时第一阀口的有效开度要大。在第一阀芯和第二阀芯均没有压缩对应的第一弹簧和第二弹簧时，第二阀口的最大有效开度不大于第一阀口的最大有效开度。

本实施例中的液压油缸可用作大吨位的举升油缸使用时，液压油缸活塞杆12的回缩时在所载物体的重力作用下回缩，活塞杆12的回缩速度与流出液压缸筒内的液压油的流量相关，在正常的情况下，液压油流出的流量是由控制阀控制的，流经第一阀芯9和第二阀芯1的流量在第一阀芯9两端、第二阀芯1两端所产生的压差均不能克服第一弹簧8和第二弹簧2的弹力而移动，第一阀芯9和第二阀芯1不移动或移动量较小，第一阀口和第二阀口的阀口有效开度不变，不影响活塞杆的正常回缩。但在控制阀至液压油缸之间的液压管路、接头出现爆裂失效的情况下，流出液压缸筒内的液压油流量则与流出管路上最小的开度和缸筒内的压力与外部压差的差值有关，此时流出管路上最小的开度就取决于第一阀芯或第二阀芯中较小的有效开度，缸筒内外的压力差取决于载荷，载荷越大，缸筒内外的压力差越大。若在进行轻载时液压管路爆裂，流量随着货物的加速下降而逐渐增大，最终在第二阀芯的两端产生压差使得第二阀芯压缩第二弹簧而移动，第二阀芯侧面的第二阀芯大孔3被遮挡或部分遮挡，第二阀口的有效开度减小至最小，此时在第一阀芯两端所产生的压差则不能够使得第一阀芯压缩第一弹簧而移动，第一阀口的有效开度最终保持不变。此时液压油流出的流量受第二阀口最小有效开度和轻载时液压油缸内压力决定，第二阀口此时最小的有效开度由第二阀芯端面的第二阀芯泄流孔4和侧面没有封闭的第二阀芯大孔3缝隙决定。这样可以通过确定的轻载载荷设计第二阀口的最小有效开度，使得在轻载载荷时若发生液压管路爆裂，液压油缸的活塞杆仍能够以安全的速度回缩，确保货物和人员的安全。

在进行重载时，液压油缸内压力与轻载时相比要大很多，此时若发生管路爆裂，流量随着货物的加速下降而逐渐增大，很快在第二阀芯的两端产生压差使得第二阀芯压缩第二弹簧而移动，使第二阀口的有效开度减小至最小，从而降低货物下降的加速度；此时虽然第二阀芯移动至其阀口有效开度减小至最小时，但由于液压油缸内压力很大，液压油流出时的流量仍很大，较大的流量会在第一阀芯的两端产生较大的压差，从而使第一阀芯克服第一弹簧的弹力而移动，第一阀芯移动至极限位置，第一阀芯侧面的第一阀芯大孔10完全被遮挡关闭，第一阀口的有效开度也减小至最小，即为第一阀芯泄流孔11，此时液压油流出的流量受第一阀芯泄流孔11和重载时液压油缸内压力决定，进一步降低了液压油流出的流量，这时可以通过确定的重载载荷设计第一阀芯泄流孔11的大小，使得在重载载荷时若发生液压管路爆裂，液压油缸的活塞杆仍能够以安全的速度回缩，确保货物和人员的安全。因此本发明液压油缸应用于大载荷范围的起升油缸是，无论是轻载还是重载，若发生管路爆裂，均可以使载荷在安全的下降速度下降，保证货物和人员的安全。并且在重载时进行两次减速，减少货物减速时的冲击，提高安全性。

Claims (10)

1.一种带有安全阀的液压油缸，包括向油缸筒内充放油的进出油通道，其特征在于：在进出油通道内设有安全阀，所述安全阀包括第一阀芯、第一弹簧、第二阀芯、第二弹簧，所述第一阀芯、第二阀芯在进出油通道内依次设置，所述第一弹簧向第一阀芯提供与进出油通道出油方向相反方向的作用力，在第一阀芯上设有连通第一阀芯两端的第一阀口，第一阀芯可压缩第一弹簧并移动减小第一阀口的有效开度但不完全封闭；

所述第二弹簧向第二阀芯提供与进出油通道出油方向相反方向的作用力，在第二阀芯上设有连通第二阀芯两端的第二阀口，第二阀芯压缩第二弹簧并移动减小第二阀口的有效开度但不完全封闭；

所述第二阀口有效开度减小至最小时的阀口开度大于第一阀口有效开度减小至最小时的阀口开度。

2.根据权利要求1所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第一阀芯和第二阀芯在进出油通道内按照液压油从液压油缸筒内流出的方向依次设置。

3.根据权利要求2所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第一弹簧一端与所述第二阀芯的端面接触连接，所述第一弹簧另一端与所述第一阀芯接触连接。

4.根据权利要求1所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第二弹簧的刚度不大于所述第一弹簧的刚度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第一阀芯为一端开口的空心柱体，所述空心柱体的开口端的朝向与进出油通道的出油方向一致，所述第一阀口包括设置在空心柱体侧面与空心柱体内腔连通的通孔。

6.根据权利要求5所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第一阀口还包括设置在空心柱体上与开口端相对端面上与空心柱体内腔连通的泄流孔。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第二阀芯为一端开口的空心柱体且开口端的朝向与进出油通道的出油方向，所述第二阀口包括设置在阀芯侧面与内腔连通的通孔。

8.根据权利要求7所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述进出油通道由油缸筒和设置在油缸筒上的接头组成，所述第二阀芯的开口端位于所述的接头内，所述第二弹簧位于所述第二阀芯内，其一端与第二阀芯接触连接，另一端与接头接触连接。

9.根据权利要求7所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第二阀口还包括设置在第二阀芯上与开口端相对的端面上的泄流孔。

10.根据权利要求1所述的带有安全阀的液压油缸，其特征在于所述第二阀口的最大有效开度不大于第一阀口的最大有效开度。