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

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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 [0001] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 所述阀体油孔的数目为n,其中η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。
[0007] 所述阀芯油孔的数目为η,其中η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。[0008] 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。
[0009] 所述旋转式阀芯的两个端面上分别开设有弧形槽。
[0010] 所述旋转式阀芯上相邻阀芯油孔之间开设有浅槽。
[0011] 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η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η个液压回路的2η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η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
[0012] 图1是本发明的主视剖视示意图;
[0013] 图2是本发明的立体结构示意图;
[0014] 图3是本发明中阀体的结构示意图;
[0015] 图4是本发明中旋转式阀芯的结构示意图。
[0016] 图例说明
[0017] 1、第一深沟球轴承 2、封闭端盖
[0018] 3、第一螺钉 4、阀体
[0019] 5、开口端盖 6、第二螺钉
[0020] 7、第二深沟球轴承 8、平键
[0021] 9、电机支架 10、驱动电机
[0022] 11、联轴器 12、旋转式阀芯
[0023] 13、0型密封圈 14、阀体油孔
[0024] 15、阀芯油孔 16、浅槽
[0025] 17、弧形槽 18、封闭空腔
具体实施方式
[0026] 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。
[0027] 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 —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。[0028] 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ο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η个用来连接执行部件油路的阀体油孔14, 其中η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。
[0029] 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ο型密封圈13密封。
[0030] 参见图2和图4所示,旋转式阀芯12的圆柱侧面上均勻地开有η个阀芯油孔15, 其中η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η/2个相邻油孔连通,从而加快进出油速度。
[0031] 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η/2个阀体 油孔14,此时这η/2个油孔14与阀体4上相邻的η/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η/2个阀芯油孔15同时与旋转式阀芯12上 余下的η/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η/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η/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. 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η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. 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η,其中η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. 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. 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. 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. 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. 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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