CN101324279B - 旋转式流体分配阀 - Google Patents

Abstract

一种旋转式流体分配阀，它包括阀体、旋转式阀芯、驱动电机、封闭端盖和开口端盖，封闭端盖和开口端盖分别连接于阀体的两端形成封闭空腔，装设于封闭空腔内的旋转式阀芯一端与驱动电机相连，封闭空腔中封闭端盖与旋转式阀芯、阀体之间形成高压油腔，开口端盖与旋转式阀芯、阀体之间形成低压油腔，高压油腔和低压油腔之间不连通；阀体的外周侧开设有若干个用来连接执行部件油路的阀体油孔，旋转式阀芯的外周侧开设有若干个阀芯油孔，阀体油孔通过阀芯油孔与封闭空腔连通。本发明结构简单紧凑、体积小、可靠性高，在液压系统中，能够对多个相同或者类似的执行部件进行有序、有方向且定量地供给有一定压力的流体，从而使执行部件进行有序往复运动。

Description

旋转式流体分配阀

技术领域

本发明主要涉及到流体的控制领域，特指一种旋转式流体分配阀。

背景技术

目前，国内外常用的电控液压系统中，控制流体运动主要采用各种电磁阀，由电信号来控制和驱动阀门的开、关。如果需要完成多个执行件的协同运动，则需要多个电磁阀来协同控制，这就对控制系统的可靠性提出了较高的要求，否则一旦控制失误，执行件实现的动作将失真甚至导致事故。如果多个执行部件做有序的往复运动，则还需要增加各种换向阀，进一步增加液压系统的复杂度。此外，受实际电磁阀体积和工作特性的影响，许多需要协同控制的场合，常规的电磁阀和换向阀难以满足需要。

发明内容

在设计机器人、微型动力控制系统等液压控制系统时，如果要求控制相同或者类似的一组执行部件执行有序、往复运动时，需要一倍甚至数倍于执行部件数量的电磁阀、换向阀，存在体积大、重量重、可靠性差、复杂度高、成本高等问题，往往导致最终性能指标不能满足实际应用需求。本发明要解决的问题在于：针对现有液压系统存在的技术问题，提供一种结构简单紧凑、体积小、可靠性高、控制参数简单、能够实现复杂动作的旋转式流体分配阀，能够对多个相同或者类似的执行部件进行有序、有方向且定量地供给有一定压力的流体，从而使执行部件进行有序往复运动。

为解决上述技术问题，本发明提出的解决思路为：设计一种旋转式流体分配阀，采用一个驱动电机控制阀的运动，将各个执行部件的时序设计在机构上，将需要执行有序、往复运动的各个执行部件依次联接到分配阀，执行部件的油路压力由旋转式流体分配阀的供给油路决定，执行部件的往复频率由驱动电机的转速控制，执行部件之间的相位顺序由与分配阀的联接位置决定，因此具有体积小、重量轻、可靠性高、复杂性低、成本低等优点，能够满足机器人、微型动力控制系统等液压系统的需求。

本发明提出的解决方案为：一种旋转式流体分配阀，其特征在于：它包括阀体、旋转式阀芯、驱动电机、封闭端盖和开口端盖，所述封闭端盖和开口端盖分别连接于阀体的两端形成封闭空腔，装设于封闭空腔内的旋转式阀芯一端与驱动电机相连，所述封闭空腔中封闭端盖与旋转式阀芯、阀体之间形成高压油腔，开口端盖与旋转式阀芯、阀体之间形成低压油腔，高压油腔和低压油腔之间不连通；所述阀体的外周侧开设有若干个用来连接执行部件油路的阀体油孔，旋转式阀芯的外周侧开设有若干个阀芯油孔，阀体油孔通过阀芯油孔与封闭空腔连通。

所述阀体油孔的数目为n，其中n为偶数，每两个位于阀体同一条直径方向上的阀体油孔构成一组。

所述阀芯油孔的数目为n，其中n为偶数，每两个位于旋转式阀芯同一条直径方向上的阀芯油孔构成一组。

所述封闭端盖上开设有与高压油供给设备相连的进油孔，所述进油孔与高压油腔连通，所述开口端盖上开设有与低压油腔连通的出油孔。

所述旋转式阀芯的两个端面上分别开设有弧形槽。

所述旋转式阀芯上相邻阀芯油孔之间开设有浅槽。

与现有技术相比，本发明的优点就在于：(1)本发明的旋转式流体分配阀具有结构简单紧凑、体积小、可靠性高、控制参数简单、能够实现复杂动作等优点，通过一个电机驱动阀芯转动，即可完成对n个液压回路的流体方向的有序控制，从而在机械结构上就保证了各个执行部件的运动相对性，大大提高了液压系统的可靠性，并且降低系统的控制复杂度。(2)本发明将n个液压回路的2n条液压管与控制电机的运动进行结构上的关联，从而使得在控制电机转动的过程中，既可控制n个液压回路的有序通断，又可快速而准确地控制多个执行部件的有序往复运动，从而具有电磁阀和换向阀的双重作用。(3)由于采用旋转式轮芯将高、低压油腔隔离，并且将低压油腔设置在开口端盖的一侧，从而彻底解决旋转流体分配阀的泄漏问题，使得该装置具有很强的实用性和可移植性。

附图说明

图1是本发明的主视剖视示意图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明中阀体的结构示意图；

图4是本发明中旋转式阀芯的结构示意图。

图例说明

1、第一深沟球轴承            2、封闭端盖

3、第一螺钉                  4、阀体

5、开口端盖                  6、第二螺钉

7、第二深沟球轴承            8、平键

9、电机支架             10、驱动电机

11、联轴器              12、旋转式阀芯

13、O型密封圈           14、阀体油孔

15、阀芯油孔            16、浅槽

17、弧形槽              18、封闭空腔

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的旋转式流体分配阀，它包括阀体4、旋转式阀芯12、驱动电机10、封闭端盖2和开口端盖5，封闭端盖2和开口端盖5分别连接于阀体4的两端形成封闭空腔18，装设于封闭空腔18内的旋转式阀芯12一端与驱动电机10相连，封闭空腔18中封闭端盖2与旋转式阀芯12、阀体4之间形成高压油腔，开口端盖5与旋转式阀芯12、阀体4之间形成低压油腔，高压油腔和低压油腔之间不连通；阀体4的外周侧开设有若干个用来连接执行部件油路的阀体油孔14，旋转式阀芯12的外周侧开设有若干个阀芯油孔15，阀体油孔14通过阀芯油孔15与封闭空腔18连通。

阀体4、旋转式阀芯12封闭端盖2和开口端盖5均采用回转体零件，参见图2和图3所示，阀体4作为整个装置的主体零件，封闭端盖2和开口端盖5分别通过第一螺钉3和第二螺钉6与阀体4紧固连接。旋转式阀芯12通过第一深沟球轴承1和第二深沟球轴承7安装在封闭端盖2和开口端盖5内，且可以绕自身几何轴线旋转。旋转式阀芯12的驱动轴部分和开口端盖5之间通过o型密封圈13进行旋转动密封。驱动电机10通过电机支架9安装在开口端盖5上，且通过联轴器11和平键8将驱动电机10的输出轴与旋转式阀芯12的轴连接。阀体4外周侧的圆柱侧面上开设有n个用来连接执行部件油路的阀体油孔14，其中n为偶数，位于阀体4直径方向上的两个阀体油孔14构成一组。旋转式阀芯12安装在阀体4的内部，且与阀体4之间通过圆柱面配合。当旋转式阀芯12处于不同的回转位置时，阀体4圆柱侧面上不同位置的阀体油孔14将分别与高压油腔或低压油腔导通。

参见图1和图2所示，封闭端盖2的端面与阀体4的端面贴合，且通过第一螺钉3紧固连接。封闭端盖2上设有一个进油孔，可以与齿轮泵、蓄能器等高压油供给装置相连，用以输入带有一定压力的液压油，除此之外无其它与外界相连的通道，因此即使其与阀体4、旋转式阀芯12零件组成的高压油腔内部储有高压油时，亦不会对外界造成泄漏。开口端盖5的端面与阀体4的另一侧端面贴合，且通过第二螺钉6紧固连接。开口端盖5的外侧有一个出油孔，可以与油箱连接。此外，开口端盖5的回转轴处开有一个圆形孔，用以将旋转式阀芯12的驱动轴伸出。由于开口端盖5、旋转式阀芯12和阀体4组成的油腔为低压油腔，即其内部的油压很低，故开口端盖5和旋转式阀芯12之间的密封可以不用唇形密封圈油封而直接采o型密封圈13密封。

参见图2和图4所示，旋转式阀芯12的圆柱侧面上均匀地开有n个阀芯油孔15，其中n为偶数，每两个位于旋转式阀芯12直径方向上的阀芯油孔15构成一组。当旋转到合适位置时，这些阀芯油孔15可以与阀体4圆柱侧面上的阀体油孔14相通。为了保证每个油孔有更多的导通时间，旋转式阀芯12上相邻阀芯油孔15之间开设有浅槽16。在旋转式阀芯12主体部分的两侧端面上，分别加工有一段弧形槽17，该弧形槽17将该零件圆柱侧面上的n/2个相邻油孔连通，从而加快进出油速度。

工作原理介绍：某一时刻，从封闭端盖2上的油孔进入的高压液压油流入高压油腔，并充满旋转式阀芯12上右侧的弧形槽17，进一步流入到与弧形槽17相通的n/2个阀体油孔14，此时这n/2个油孔14与阀体4上相邻的n/2个阀芯油孔15相通，从而将高压液压油导出旋转式流体分配阀；阀体4上余下的n/2个阀芯油孔15同时与旋转式阀芯12上余下的n/2个阀体油孔14相通，外界的低压液压油通过阀芯油孔15和阀体油孔14流入旋转式阀芯12左侧的弧形槽17中，并充满低压油腔，通过开口端盖5上的油孔流出旋转式分配阀，形成一个完整的油路；当旋转式阀芯12在驱动电机10的驱动下旋转时，其上右侧和左侧的弧形槽17分别处于不同位置，，但各自仍然分别与高压油腔和低压油腔相通，从而使得阀体4上的不同位置的相邻n/2个阀芯油孔15分别与高压油腔/低压油腔相通；旋转式阀芯12上的浅槽16将与弧形槽17相同的相邻n/2个阀体油孔14相通，从而使得阀体4上每一个阀芯油孔15导通的时间增长为转动浅槽16长度所需的时间。

Claims (8)

1.一种旋转式流体分配阀，其特征在于：它包括阀体(4)、旋转式阀芯(12)、驱动电机(10)、封闭端盖(2)和开口端盖(5)，所述封闭端盖(2)和开口端盖(5)分别连接于阀体(4)的两端形成封闭空腔(18)，装设于封闭空腔(18)内的旋转式阀芯(12)一端与驱动电机(10)相连，所述封闭空腔(18)中封闭端盖(2)与旋转式阀芯(12)、阀体(4)之间形成高压油腔，开口端盖(5)与旋转式阀芯(12)、阀体(4)之间形成低压油腔，高压油腔和低压油腔之间不连通；所述阀体(4)的外周侧开设有若干个用来连接执行部件油路的阀体油孔(14)，旋转式阀芯(12)的外周侧开设有若干个阀芯油孔(15)，阀体油孔(14)通过阀芯油孔(15)与封闭空腔(18)连通。

2.根据权利要求1所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述阀体油孔(14)的数目为n，其中n为偶数，每两个位于阀体(4)同一条直径方向上的阀体油孔(14)构成一组。

3.根据权利要求2所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述阀芯油孔(15)的数目为n，其中n为偶数，每两个位于旋转式阀芯(12)同一条直径方向上的阀芯油孔(15)构成一组。

4.根据权利要求1或2或3所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述封闭端盖(2)上开设有与高压油供给设备相连的进油孔，所述进油孔与高压油腔连通，所述开口端盖(5)上开设有与低压油腔连通的出油孔。

5.根据权利要求1或2或3所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述旋转式阀芯(12)的两个端面上分别开设有弧形槽(17)。

6.根据权利要求4所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述旋转式阀芯(12)的两个端面上分别开设有弧形槽(17)。

7.根据权利要求1或2或3所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述旋转式阀芯(12)上相邻阀芯油孔(15)之间开设有浅槽(16)。

8.根据权利要求6所述的旋转式流体分配阀，其特征在于：所述旋转式阀芯(12)上相邻阀芯油孔(15)之间开设有浅槽(16)。

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