本發(fā)明屬于液壓控制元件與系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及到一種滑閥閥芯式的液壓平衡閥和雙向液壓平衡系統(tǒng)，更準(zhǔn)確的說，涉及到一種專門設(shè)計的滑閥閥芯式液壓平衡閥，及基于這種平衡閥的，適用于雙作用對稱缸在兩個方向均會出現(xiàn)負(fù)負(fù)載情況的液壓平衡系統(tǒng)。

技術(shù)背景

液壓技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中應(yīng)用非常廣泛的一種傳動及控制技術(shù)，具有功率密度高，系統(tǒng)響應(yīng)快等諸多優(yōu)點(diǎn)。而在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)所謂的“負(fù)負(fù)載”，也就是由負(fù)載的作用力來推動液壓油缸(或馬達(dá))的運(yùn)動。例如，油缸向上將重物升起過程中，油缸在油壓作用下克服負(fù)載重力向上運(yùn)動，負(fù)載作用方向與油缸運(yùn)動方向相反這是正常負(fù)載，一般系統(tǒng)均能平穩(wěn)運(yùn)行。但當(dāng)油缸在負(fù)載重力作用下從高處下降時，油缸的運(yùn)動方向和負(fù)載重力的方向相同，此時就會產(chǎn)生負(fù)負(fù)載。此時，為讓液壓系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，一般都需要采用平衡閥，在系統(tǒng)中產(chǎn)生一定的背壓，或通過其他節(jié)流調(diào)速形式，使得油缸能夠平穩(wěn)下行。當(dāng)需要精確地控制負(fù)負(fù)載情況下的液壓系統(tǒng)的位置或速度時，對平衡閥的性能要求就很高，很多情況下很難保證系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確性和平穩(wěn)性。而且一旦系統(tǒng)中增加了背壓后，即使在沒有負(fù)負(fù)載出現(xiàn)時，仍然會有節(jié)流，由此產(chǎn)生的節(jié)流損失也較大。

本發(fā)明專利提出了一種滑閥式對稱缸雙向液壓平衡系統(tǒng)，旨在解決液壓控制系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的負(fù)負(fù)載情況對液壓系統(tǒng)的影響，并可成對使用，對兩個方向可能出現(xiàn)的負(fù)負(fù)載都有效，具有雙向鎖緊的功能，且在沒有負(fù)負(fù)載出現(xiàn)時的節(jié)流損失很小。本發(fā)明設(shè)計的滑閥閥芯式平衡閥和平衡系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)非常簡單，制作成本很低，可靠性好，對油液溫度和清潔度不敏感，可以有效保證液壓控制系統(tǒng)的平衡性能和系統(tǒng)安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種滑閥式對稱缸雙向液壓平衡系統(tǒng)，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)在各種負(fù)載情況下均能平穩(wěn)運(yùn)行和可靠的鎖緊。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)特點(diǎn)，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：本發(fā)明提出的平衡系統(tǒng)基于一種新設(shè)計的滑閥閥芯式的平衡閥，平衡閥由閥體，滑閥閥芯，油道等組成。

所述的閥體內(nèi)開有閥孔，閥體內(nèi)部有三條油道溝通閥孔和平衡閥外部。其中兩條油道在閥孔內(nèi)壁處開有沉割槽。

所述的滑閥閥芯被設(shè)計成由兩個活塞組合而成，閥芯上部活塞中，開有四個油道，沿周向均勻分布，用于溝通平衡閥頂部油口和兩個活塞密封的中間腔；

所述平衡閥閥芯的兩個活塞的下沿之間的距離，和閥體內(nèi)；兩個沉割槽的下沿之間的距離嚴(yán)格相同。當(dāng)閥芯在閥孔內(nèi)上下滑動時，構(gòu)成兩個同步的節(jié)流口，這兩個節(jié)流口總是具有完全相同的開度；

所述的滑閥閥芯可以視不同需要在兩端或一端安裝較弱的末端彈簧，當(dāng)閥芯底部液壓油壓力足夠克服上部油壓和彈簧力時，閥芯將向上移動。反之亦然；

所述的雙向液壓平衡系統(tǒng)，由一對滑閥式平衡閥，按特定的連接方式組成。兩個平衡閥的頂部油口分別和油缸的兩腔連通，而兩個平衡閥的下部油口，分別和壓力油道及回油道連通；

所述的雙向液壓平衡系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量，即可準(zhǔn)確控制油缸的位置和速度，無論哪個方向有負(fù)負(fù)載出現(xiàn)，都能保證系統(tǒng)的液壓平衡功能，使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

本發(fā)明的優(yōu)勢是：

1，所設(shè)計的滑閥閥芯式平衡閥結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝方式也很方便，對油液清潔度和溫度變化要求也不高；

2，基于這種平衡閥設(shè)計的液壓平衡系統(tǒng)，應(yīng)用非常靈活。成對使用時，可以保證雙出桿油缸無論哪個方向出現(xiàn)負(fù)負(fù)載情況，均能穩(wěn)定運(yùn)行；

3，平衡閥工作穩(wěn)定可靠，平衡功能的實(shí)現(xiàn)依靠機(jī)械加工尺寸來保證閥口開度，從而保證進(jìn)出油缸的流量完全相同，因而幾乎不受外界其他干擾因素的影響；

4，與傳統(tǒng)的基于溢流式的平衡閥相比，滑閥閥芯式平衡閥在無負(fù)負(fù)載情況出現(xiàn)時，過流的壓力損失非常小，幾乎沒有壓力損失，只有在出現(xiàn)負(fù)負(fù)載情況時才產(chǎn)生較大壓降，因而具有非常高的能量利用效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的滑閥閥芯式平衡閥的結(jié)構(gòu)示意圖(滑閥式液壓平衡閥)，

圖2為基于這種平衡閥的雙出桿油缸的液壓平衡系統(tǒng)示意圖(對稱缸的滑閥式液壓平衡系統(tǒng))。

具體實(shí)施方式

下面通過示意圖來說明本發(fā)明的設(shè)計構(gòu)思。

如圖1所示為滑閥式平衡閥的結(jié)構(gòu)示意圖，主要由閥體和閥芯及連接油道構(gòu)成。1位頂部油口，2為末端彈簧，3為閥體，4為活塞內(nèi)的內(nèi)部油道，5為上沉割槽。6為滑閥式閥芯，設(shè)計成由兩段活塞連接而成(上部活塞13和下部活塞9)，閥芯6與閥體內(nèi)部的閥孔配合，可在閥孔內(nèi)滑動，但阻止液壓油沿配合間隙的流動。閥芯6兩端根據(jù)需要可以安裝較弱的末端彈簧2，也可單獨(dú)在一端布置彈簧。7為下沉割槽，8為底部油口，9為閥芯的下部活塞，10為下部油道，和下沉割槽7連通；11中間腔，12為中間油道，和上沉割槽5連通；13為閥芯6的上部活塞，14為上部油道。兩個沉割槽的下邊沿之間的距離與閥芯上兩個活塞的下邊沿之間的距離完全相同。

如圖2所示為基于滑閥閥芯式平衡閥的雙出桿油缸的平衡系統(tǒng)示意圖。當(dāng)左平衡閥底部油口接壓力油時，壓力油在左平衡閥閥芯底部產(chǎn)生的推力克服閥芯頂部液壓力，推動閥芯向上抬起。當(dāng)閥芯抬起到一定高度時，被平衡閥閥芯遮蓋的兩個沉割槽將會被逐漸打開。此時，底部油口的壓力油將通過左平衡閥的下沉割槽和下部油道，進(jìn)入到右平衡閥的頂部油口。同時，由于左平衡閥的上沉割槽會與下沉割槽同步開啟，因此，左平衡閥的頂部油口，也會通過上部活塞中的內(nèi)部油道，經(jīng)上沉割槽與中間油道連通。進(jìn)入右平衡閥頂部油口的壓力油將右平衡閥閥芯壓向閥孔的最底部，從而將右平衡閥的底部油道和中間油道均關(guān)閉。壓力油進(jìn)入油缸的右側(cè)，推動油缸向左側(cè)運(yùn)動。此時，由于左平衡閥的上部油道已被關(guān)閉，油缸左腔的液壓油只能經(jīng)左平衡閥的上部活塞中的內(nèi)部油道，進(jìn)入左平衡閥的中間腔，再經(jīng)左平衡閥的上沉割槽和中間油道回油箱。

顯然，在推動油缸向左運(yùn)動的過程中，忽略內(nèi)泄露的情況下，進(jìn)入油缸右腔的壓力油就是經(jīng)過左平衡閥的下沉割槽處的環(huán)形節(jié)流口的過流流量，而從油缸左側(cè)流回油箱的液壓油，則是經(jīng)過同一個平衡閥的上沉割槽處的環(huán)形節(jié)流口的過流量。由于這兩個環(huán)形節(jié)流口的開度總是一致，在壓差相同時，過流量也是是嚴(yán)格相等的。因此，通過機(jī)械方式保證兩個節(jié)流口的開度嚴(yán)格相同，從而保證了油缸兩腔的進(jìn)出油量相同。

類似地，當(dāng)右平衡閥底部接壓力油，推動油缸向右側(cè)運(yùn)動時，其工作過程與上述過程完全類似，只是此時右平衡閥的閥芯被推向頂部，而左平衡閥的閥芯被壓在底部。此時，進(jìn)入油缸兩腔的流量則由右平衡閥中的兩個完全匹配的環(huán)形節(jié)流口控制，這兩個節(jié)流口的開度也同樣是由機(jī)械方式來保證同步的。

在沒有負(fù)負(fù)載情況出現(xiàn)時，平衡閥中環(huán)形節(jié)流口的開度由所需要的流量決定，油缸的壓力腔壓力與供油壓力相差很小，油缸回油腔壓力也接近油箱壓力，因此整個系統(tǒng)的壓力損失很小。當(dāng)出現(xiàn)負(fù)負(fù)載情況，例如，油缸處于最右端，需要向左運(yùn)動，而負(fù)載作用在油缸上力也為從右向左，即為負(fù)負(fù)載情況。此時，左平衡閥底部的壓力油仍然是通過左平衡閥的下沉割槽處的環(huán)形節(jié)流口，經(jīng)右平衡閥的頂部油口進(jìn)入油缸右腔，油缸左腔的液壓油也仍然是通過左平衡閥的上沉割槽處的環(huán)形節(jié)流口回油箱。不同的是，此時油缸右腔的壓力較低，稍高于油箱壓力，而油缸左腔的壓力較高，稍高于負(fù)載作用產(chǎn)生的壓力，稍低于供油壓力。此時，兩個環(huán)形節(jié)流口的開度仍然相同，過流的壓差均較大，當(dāng)兩個節(jié)流口的壓差仍然相同，因此過流流量也仍然相同。由此可以保證油缸在負(fù)負(fù)載情況下的平穩(wěn)運(yùn)行。此時，油缸的位置和速度仍然由供油流量來準(zhǔn)確控制，只是此時由于節(jié)流口的壓差較大，會產(chǎn)生一定的能量損失。對具有負(fù)負(fù)載情況的液壓平衡系統(tǒng)，這種節(jié)流導(dǎo)致的能量損失一般是無法避免的。當(dāng)負(fù)負(fù)載出現(xiàn)在另一個運(yùn)動方向時，平衡系統(tǒng)的工作機(jī)理完全相同。

當(dāng)滑閥閥芯頂部裝有末端彈簧時，在沒有外部供油時，兩個平衡閥的閥芯均處于閥孔的底部，此時，油缸兩側(cè)回油箱的油道均被關(guān)閉，因而處于鎖死狀態(tài)。但由于滑閥有一定的內(nèi)泄露，因而鎖緊時間不會太長。如果平衡閥只有閥芯底部安裝了末端彈簧，則無外部供油時，閥芯處于靠近閥孔頂部位置，則油缸兩腔均連通油箱，油缸處于浮動狀態(tài)。

本發(fā)明的技術(shù)方案不限于上述具體實(shí)施例的限制，凡是根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的技術(shù)變形，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。