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CN112963398B - 一种轴配流比例换向阀 - Google Patents

一种轴配流比例换向阀 Download PDF

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CN112963398B CN202110290415.7A CN202110290415A CN112963398B CN 112963398 B CN112963398 B CN 112963398B CN 202110290415 A CN202110290415 A CN 202110290415A CN 112963398 B CN112963398 B CN 112963398B
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Abstract

本发明涉及一种轴配流比例换向阀，包括轴配流阀体定子以及可旋转地安装在轴配流阀体定子内腔的轴配流阀芯转子，所述的轴配流阀体定子和轴配流阀芯转子由上至下分别通过依次设置的5个密封圈分隔为互不连通的四个密封区域，轴配流阀体定子侧壁上由上至下依次设置工作油口A、工作油口B、供油口和回油口，所述的工作油口A和工作油口B分别与对应的外部执行机构连通，供油口和回油口分别与外部油源连通，所述的轴配流阀芯转子上沿轴向开设一个供油通道和一个回油通道。与现有技术相比，本发明具有比例线性轴配流、非接触减小磨损、扩展性高、通流能力大，维护简便等优点。

Description

一种轴配流比例换向阀
技术领域
本发明涉及流体控制技术领域，尤其是涉及一种轴配流比例换向阀。
背景技术
现有的开关电磁换向阀，其双线圈的电磁阀结构主要采用锁紧螺母+电磁线圈+芯管+弹簧+垫片+阀芯+阀体+垫片+弹簧+芯管+电磁线圈+锁紧螺母的结构；单线圈的电磁阀结构主要用锁紧螺母+电磁线圈+芯管+弹簧+垫片+阀芯+阀体+垫片+弹簧+端盖的结构。
按供电电压类型可分为直流和交流，供电电压值可以选范围较大，阀芯在阀体内运动主要靠液压油膜支承，油液污染颗粒通过阀芯阀体间隙将影响其阀芯运动的平滑性，若电磁线圈长期处于得电状态，阀芯容易卡滞，造成执行机构故障；且由于安装空间所限，线圈的尺寸规格将限制其最大吸持力，影响其输出功率特性，流体流过阀芯/阀体所构成的腔体，所产生的液动力也限制了常规开关电磁换向阀的通流能力；并且线圈的尺寸也影响了散热特性，在高温或高湿环境容易烧线圈，线圈的塑封工艺与电气连接的方式影响防水等级。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轴配流比例换向阀。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种轴配流比例换向阀，包括轴配流阀体定子以及可旋转地安装在轴配流阀体定子内腔的轴配流阀芯转子，所述的轴配流阀体定子和轴配流阀芯转子由上至下分别通过依次设置的5个密封圈分隔为互不连通的四个密封区域，轴配流阀体定子侧壁上由上至下依次设置分别与四个密封区域对应的工作油口A、工作油口B、供油口和回油口，所述的工作油口A和工作油口B均设有一对，且分别与对应的外部执行机构连通，供油口和回油口分别与外部油源连通，所述的轴配流阀芯转子上沿轴向开设一个供油通道和一个回油通道，通过转动轴配流阀芯转子，分别实现供油通道和回油通道与工作油口A和工作油口B之间的比例导通状态进而实现外部执行机构的比例换向。
所述的轴配流阀芯转子表面在第一密封区域的第一水平设定位置处沿周向分别开设第一开槽和第二开槽，且第一开槽和第二开槽以位于0°直线为对称轴对称开设，所述的第一开槽与回油通道连通，所述的第二开槽与供油通道连通，所述的第一开槽和第二开槽之间分别通过左右两个未开槽区段在周向进行分割使得互不连通，第一开槽和第二开槽之间的两个未开槽区段在圆周方向的弧长以及轴向的尺寸均大于工作油口A的底径，用以在旋转过程中实现对工作油口A的封堵。
所述的轴配流阀体定子在第一密封区域的第一水平设定位置处，工作油口A1和A2分别开设在0°和180°的位置处，所述的第一开槽对应的圆心角范围为+β1～+β2，所述的第二开槽对应的圆心角范围为-β1～-β2。
所述的轴配流阀芯转子表面在第二密封区域的第二水平设定位置处沿周向分别开设第三开槽和第四开槽，且第三开槽和第四开槽以位于0°直线为对称轴对称开设，所述的第三开槽与回油通道连通，所述的第四开槽与供油通道连通，所述的第三开槽和第四开槽之间分别通过左右两个未开槽区段在周向进行分割使得互不连通，第三开槽和第四开槽之间的两个未开槽区段在圆周方向的弧长以及轴向的尺寸均大于工作油口B的底径，用以在旋转过程中实现对工作油口B的封堵。
所述的轴配流阀体定子在第二密封区域的第二水平设定位置处，工作油口B1和B2分别开设在0°和180°的位置处，所述的第三开槽对应的圆心角范围为+β1～+β2，所述的第四开槽对应的圆心角范围为-β1～-β2。
所述的轴配流阀芯转子表面在第三密封区域全周向开槽，且在第三密封区域内的第三水平设定位置处，所述的供油通道通过三条流道与全周向开槽连通，进而与供油口连通。
所述的轴配流阀芯转子表面在第四密封区域全周向开槽，且在第四密封区域内的第四水平设定位置处，所述的回油通道通过三条流道与全周向开槽连通，进而与回油口连通。
在轴配流阀芯转子表面沿周向展开后，所述的第一开槽和第二开槽的形状均由相互连接的底边重合对称设置的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化。
在轴配流阀芯转子表面沿周向展开后，所述的第三开槽和第四开槽的形状均由相互连接的底边重合对称设置的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化。
所述的β1为45°，β2为135°，该轴配流比例换向阀的角度调节范围为-β2～+β2。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明突破目前常规开关阀设计理念，采用在转子轴上开槽的形式，通过一对供油通道P和回油通道T实现轴配流，并且还可以实现扩展成多对供油通道P和回油通道T的形式。
二、本发明通过转子在周向的非全周开槽的结构实现工作油口比例换向有序供油，以此实现对执行机构的逻辑配流控制。
三、由于轴向配流电磁阀的转子和定子之间采用间隙配合，且外部采用推力轴承减少转子的转动阻力矩及大流量通过时所产生的径向作用力。
四、该开关换向阀不论是轴向配流阀处于工作或非工作状态，轴向配流阀转子与定子之间均无机械接触，由此减少了转子与定子之间的机械接触磨损及偏磨隐患，确保轴向配流阀长期有效工作。
五、采用轴向配流结构，实现工作油口与供油/回油通道之间的间隙密封长度，减小泄漏量，进而增大流通能力。
附图说明
图1为本发明的结构主剖图。
图2为本发明的俯视结构示意图。
图3为轴配流阀芯转子的A口剖视图，即图1中I-I截面图。
图4为轴配流阀芯转子的B口剖视图，即图1中II-II截面图。
图5为轴配流阀芯转子的P口剖视图，即图1中III-III截面图。
图6为轴配流阀芯转子的T口剖视图，即图1中IV-IV截面图。
附图标记说明
1、轴配流阀，2、轴配流阀芯转子，3、密封圈，4、轴配流阀体定子，31、第一密封圈，32、第二密封圈，33、第三密封圈，34、第四密封圈，35、第五密封圈，P、供油通道，T、回油通道，A/B、工作油口，A1/B1、工作油口，A2/B2、工作油口，P0、供油口，T0、回油口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-6所示，本发明提供一种轴配流比例换向阀，包括内部的轴配流阀芯转子2和外部的轴配流阀体定子4；通过调节轴配流阀芯转子2转动到不同角度范围，调节工作油口与供油口，回油口之间的连续比例连通，实现对执行机构动作的连续不同比例速度控制，在设定旋转角度范围内可以让执行机构维持状态不变，具有零件少，加工方便，结构紧凑，简单，调节方便，通流能力大，维护简便，重复性高等优点。
轴配流阀芯转子2和轴配流阀体定子4沿轴向由上至下依次通过5个密封圈3形成四个互不相通的分隔密封区域，四个密封区域与定子工作油口的连通关系具体为：
第一密封区域具体为由第一密封圈31和第二密封圈32之间包含的范围，且第一密封区域与定子的工作油口A1和A2连通；
第二密封区域具体为第二密封圈32和第三密封圈33之间包含的范围，第二密封区域与定子的工作油口B1和B2连通；
第三密封区域具体为由第三密封圈33和第四密封圈34之间包含的范围，且全周向开槽；
第四密封区域是具体为由第四密封圈34和第五密封圈35之间包含的范围，且全周向开槽；
第三密封区域与第四密封区域均不与工作油口A和B连通。
四个密封区域与轴配流阀芯转子2上的供油通道P和回油通道T的连通关系具体为：
第一密封区域与供油通道P和回油通道T连通，第二密封区域与供油通道P和回油通道T连通，第三密封区域只与转子的供油通道P连通，第四密封区域只与转子的回油通道T连通。
外部供油口P0设置在轴配流阀定子上，通过轴配流阀芯转子2对应的第三密封区域范围内的全周向开槽，与轴配流阀芯转子2上的供油通道P相通；外部回油口T0通过轴配流阀芯转子2对应的第四密封区域范围内的全周向开槽，与轴配流阀芯转子2上的回油通道T相通；
在第一密封区域内的第一水平设定位置(I-I截面)内，轴配流阀芯转子2上在+45°～+90°(顺时针方向)之间开渐深渐宽沟槽，并在+90°～+135°开镜像渐浅渐窄沟槽，两个沟槽共同构成第一开槽；-45°～-90°(逆时针方向)之间开渐深渐宽沟槽，并在-90°～-135°开镜像渐浅渐窄沟槽，两个沟槽共同构成第二开槽，由此在轴配流阀芯转子表面沿周向展开后，第一开槽和第二开槽的形状均由相互连接的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化；第一开槽和第二开槽之间通过两段未开槽区段隔开，第一开槽和第二开槽分别与轴配流阀芯转子(2)上的供油通道P及回油通道T相通，两端未开槽区段在圆周方向弧长及轴向尺寸均大于所述油口A的底径；
在第二密封区域内的第二水平设定位置(II-II截面)内，轴配流阀芯转子2上在+45°～+90°(顺时针方向)之间开渐深渐宽沟槽，并在+90°～+135°开镜像渐浅渐窄沟槽，两个沟槽共同构成第三开槽；-45°～-90°(逆时针方向)之间开渐深渐宽沟槽，并在-90°～-135°开镜像渐浅渐窄沟槽，两个沟槽共同构成第四开槽，由此在轴配流阀芯转子表面沿周向展开后，第三开槽和第四开槽的形状均由相互连接的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化；第三开槽和第四开槽之间通过两段未开槽区段隔开，第三开槽和第四开槽分别与轴配流阀芯转子(2)上的供油通道P及回油通道T相通，两端未开槽区段在圆周方向弧长及轴向尺寸均大于所述油口A的底径；
第三密封区域的第三水平设定位置(III-III截面)内，供油口P0通过周向的全开槽与轴配流阀芯转子2供油通道P相通；
第四密封区域的第四水平设定位置(IV-IV截面)内，回油口T0通过周向的全开槽与轴配流阀芯转子2回油通道T相通；
轴配流阀芯转子2轴中间开孔的数量可根据通过流量大小、切换频率以及轴配流阀芯转子2轴尺寸大小需要设计为一组至多组P、T通道。
本例以以下相关角度为例说明其相关机能相对关系：
通过伺服电机/步进电机驱动调节该轴配流比例换向阀的轴配流阀芯转子在-135°～+135°之间旋转，实现该轴配流比例换向阀左中右三位机能之间的连续切换，具体为：
-15°～+15°之间对应中位机能；
+45°～+135°对应比例换向轴配流阀的左端位P-A/B-T；
-45°～-135°对应比例换向轴配流阀的右端位P-B/A-T
相应密封段为+15°～+45°及-15°～-45°以及+135°～+225°之间。
实际相关角度及轴向配流阀中位机能可根据需要设计并调整相互对应角度关系，具体对应角度通过配流轴在工作油口区的切槽与供油口P0、回油口T0的沟通或断开，实现工作油口A/B供油流量的连续性切换，实现对执行机构动作的控制。

Claims (9)

1.一种轴配流比例换向阀，其特征在于，包括轴配流阀体定子(4)以及可旋转地安装在轴配流阀体定子(4)内腔的轴配流阀芯转子(2)，所述的轴配流阀体定子(4)和轴配流阀芯转子(2)由上至下分别通过依次设置的5个密封圈分隔为互不连通的四个密封区域，轴配流阀体定子(4)侧壁上由上至下依次设置分别与四个密封区域对应的工作油口A、工作油口B、供油口(P0)和回油口(T0)，所述的工作油口A和工作油口B均设有一对，且分别与对应的外部执行机构连通，供油口(P0)和回油口(T0)分别与外部油源连通，所述的轴配流阀芯转子(2)上沿轴向开设一个供油通道(P)和一个回油通道(T)，通过转动轴配流阀芯转子(2)，分别实现供油通道(P)和回油通道(T)与工作油口A和工作油口B之间的比例导通状态进而实现外部执行机构的比例换向，所述的轴配流阀芯转子(2)表面在第一密封区域的第一水平设定位置处沿周向分别开设第一开槽和第二开槽，且第一开槽和第二开槽以位于0°直线为对称轴对称开设，所述的第一开槽与回油通道(T)连通，所述的第二开槽与供油通道(P)连通，所述的第一开槽和第二开槽之间分别通过左右两个未开槽区段在周向进行分割使得互不连通，第一开槽和第二开槽之间的两个未开槽区段在圆周方向的弧长以及轴向的尺寸均大于工作油口A的底径，用以在旋转过程中实现对工作油口A的封堵。
2.根据权利要求1所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的轴配流阀体定子(4)在第一密封区域的第一水平设定位置处，工作油口A1和A2分别开设在0°和180°的位置处，所述的第一开槽对应的圆心角范围为+β1～+β2，所述的第二开槽对应的圆心角范围为-β1～-β2。
3.根据权利要求1所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)表面在第二密封区域的第二水平设定位置处沿周向分别开设第三开槽和第四开槽，且第三开槽和第四开槽以位于0°直线为对称轴对称开设，所述的第三开槽与回油通道(T)连通，所述的第四开槽与供油通道(P)连通，所述的第三开槽和第四开槽之间分别通过左右两个未开槽区段在周向进行分割使得互不连通，第三开槽和第四开槽之间的两个未开槽区段在圆周方向的弧长以及轴向的尺寸均大于工作油口B的底径，用以在旋转过程中实现对工作油口B的封堵。
4.根据权利要求3所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的轴配流阀体定子(4)在第二密封区域的第二水平设定位置处，工作油口B1和B2分别开设在0°和180°的位置处，所述的第三开槽对应的圆心角范围为+β1～+β2，所述的第四开槽对应的圆心角范围为-β1～-β2。
5.根据权利要求1所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)表面在第三密封区域全周向开槽，且在第三密封区域内的第三水平设定位置处，所述的供油通道(P)通过三条流道与全周向开槽连通，进而与供油口(P0)连通。
6.根据权利要求1所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)表面在第四密封区域全周向开槽，且在第四密封区域内的第四水平设定位置处，所述的回油通道(T)通过三条流道与全周向开槽连通，进而与回油口(T0)连通。
7.根据权利要求1所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，在轴配流阀芯转子(2)表面沿周向展开后，所述的第一开槽和第二开槽的形状均由相互连接的底边重合对称设置的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化。
8.根据权利要求3所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，在轴配流阀芯转子(2)表面沿周向展开后，所述的第三开槽和第四开槽的形状均由相互连接的底边重合对称设置的两个三角形构成，用以实现换向过程中通流的比例线性化。
9.根据权利要求2或4所述的一种轴配流比例换向阀，其特征在于，所述的β1为45°，β2为135°，该轴配流比例换向阀的角度调节范围为-β2～+β2。
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JP2011196536A (ja) * 2010-03-24 2011-10-06 Ｅｃｏ−Ａ株式会社 サーボバルブ
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