CN101398020B - 一种水压驱动的方向控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水压驱动的方向控制阀，它设有阀座，阀座自左至右，分别设有第一通水口、第二通水口、压力水进口、第三通水口、第四通水口。本发明采用压力水压驱动，将压力水经先导控制口引入到水压驱动腔，驱动活塞动作，使阀杆移动，从而控制水流通断和流通方向以控制执行元件运动，故节能环保；并且，阀杆质量小、行程短，换向平稳、迅速且可靠。同时，采用本发明的技术方案，密封效果好、使用寿命长，无须采用昂贵的陶瓷材料阀芯或阀套，元件成本可以大大降低，特别适用于海水、淡水及高水基低粘度液压介质。

Description

一种水压驱动的方向控制阀

技术领域

本发明涉及一种水压驱动的方向控制阀，适用于水压系统。

背景技术

直接以天然海水或淡水作为液压工作介质的水液压传动技术具有安全、与环境相容、与产品相容、系统简化、节能、经济、卫生等特性，可以最大限度地满足人们对于安全、经济及环境保护等方面的渴求，符合人类可持续发展的需要，已经成为当今国际液压技术领域的前沿课题，具有极其广阔的应用前景。

水压方向控制阀在水压系统中起到控制液流通断和流通方向以控制执行元件运动的重要作用。我国自20世纪90年代初开始进行水液压传动技术方面的研究工作，发展速度相对较为缓慢，各类水液压元件的研发工作仍处于起步阶段。

发达国家包括美国、英国、德国、芬兰、丹麦、日本等自20世纪70年代末或80年代初开始研制，已进入实用推广阶段，并在采矿业、钢铁工业、食品加工、水处理厂、环卫机械、核能工业、水下作业、海洋开发等领域广泛应用。如德国的Hauhinco公司、英国Fenner公司、丹麦Danfoss公司以及芬兰HYTAY0Y公司等等。

水压阀同油压阀的作用类似，水压阀在水压系统中也起着控制压力、调节流量等作用。然而，水压阀的研究却不是将油压阀的工作介质换成水的简单过程。由于水和矿物油在物化性能方面的差别，如粘度低、汽化压力高和腐蚀性强等，使得水压阀面临着气蚀和拉丝侵蚀严重、材料腐蚀、泄漏大等问题。我国水压换向阀基本上还是沿用液压换向阀结构，结构复杂，易磨损，易泄漏，影响系统工作效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对水压系统的工况要求，提供一种水压驱动的方向控制阀，该阀孔适用于水压驱动，用来控制液流通断和流通方向以控制执行元件运动，如控制插装阀组启闭，实现高压大流量水压系统的水流切换。为此，本发明采用以下技术方案：它设有阀座，所述阀座自左至右，分别设有第一通水口、第二通水口、压力水进口、第三通水口、第四通水口；

所述方向控制阀还设有连接在阀座左侧的左阀盖和连接在阀座右侧的右阀盖，所述左阀盖从左至右设有第一先导通水口、第一排水口，所述右阀盖自右至左设有第二先导通水孔、第二排水口；

所述方向控制阀在阀座左侧内安装第一多孔环，在阀座右侧内安装有第二多孔环，第一多孔环自左至右设有与第一通水口导通的第一通水孔、与第二通水口导通的第二通水孔，第二多孔环自左至右设有与第三通水口导通的第三通水孔、与第四通水口导通的第四通水孔；

第一多孔环和阀座之间在以下位置被密封：第一通水口左侧、第一通水口和第二通水口之间、第二通水口和压力水进口之间；

第二多孔环和阀座之间在以下位置被密封：第四通水口右侧、第四通水口和第三通水口之间、第三通水口和压力水进口之间；

所述方向控制阀还设有阀杆，所述阀杆带有与第一多孔环动密封配合的左密封圈和与第二多孔环动密封配合的右密封圈；

所述方向控制阀在阀杆的左右两端设有自由驱动活塞；其中一个自由驱动活塞处于第一先导通水口和第一排水口之间，其中另一个自由驱动活塞处于第二先导通水孔和第二排水口之间；

所述第一通水孔、第二通水孔、压力水进口、第三通水孔、第四通水孔、第一排水口、第二排水口及左密封圈、右密封圈的位置设置配合，满足以下条件：根据阀杆的左右移动距离，使所述方向控制阀产生以下5种工作状态，

1)、同时实现：压力水进口与第一通水孔、第二通水孔导通，以及第三通水孔、第四通水孔与第二排水口导通；

2)、同时实现：压力水进口与第一通水孔、第二通水孔、第三通水孔导通，以及第四通水孔与第二排水口导通；

3)、同时实现：压力水进口与第二通水孔导通、第三通水孔导通，以及第一通水孔与第一排水口导通，以及第四通水孔与第二排水口导通；

4)、同时实现：压力水进口与第二通水孔、第三通水孔、第四通水孔导通；以及第一通水孔与第一排水口导通，

5)、同时实现：压力水进口与第三通水孔、第四通水孔导通；以及第一通水孔、第二通水孔与第一排水口导通。

由于采用本发明的技术方案，本发明采用压力水压驱动，将压力水经先导控制口引入到水压驱动腔，驱动活塞动作，使阀杆移动，从而控制水流通断和流通方向以控制执行元件运动，故节能环保；并且，阀杆质量小、行程短，换向平稳、迅速且可靠。同时，采用本发明的技术方案，密封效果好、使用寿命长，无须采用昂贵的陶瓷材料阀芯或阀套，元件成本可以大大降低，特别适用于海水、淡水及高水基低粘度液压介质。

附图说明

图1为本发明所提供实施例的剖视图。

图2为图1中H部位的放大图。

图3为本发明所提供实施例的侧视图。

具体实施方式

参照附图。本发明设有阀座15，所述阀座自左至右，分别设有第一通水口A₁、第二通水口A₂、压力水进口P、第三通水口A₃、第四通水口A₄；

所述方向控制阀还设有连接在阀座左侧的左阀盖2和连接在阀座右侧的右阀盖11，所述左阀盖2从左至右设有第一先导通水口C₁、第一排水口T₁，所述右阀盖11自右至左设有第二先导通水孔C₂、第二排水口T₂；左阀盖2和右阀盖11分别用螺栓25固定到阀座15左右两侧，使安装更为简单。

所述方向控制阀在阀座左侧内安装第一多孔环17，在阀座右侧内安装有第二多孔环13，第一多孔环17自左至右设有与第一通水口A₁导通的第一通水孔B₁、与第二通水口A₂导通的第二通水孔B₂，第二多孔环13自左至右设有与第三通水口A₃导通的第三通水孔B₃、与第四通水口A₄导通的第四通水孔B₄；

第一多孔环17和阀座之间在以下位置被密封：第一通水口A₁左侧、第一通水口A₁和第二通水口A₂之间、第二通水口A₂和压力水进口P之间；附图标号3、4、5分别为实现上述密封的密封圈；附图标号19为第一多孔环17和左阀盖2之间的一道密封圈；

第二多孔环13和阀座之间在以下位置被密封：第四通水口A₄右侧、第四通水口A₄和第三通水口A₃之间、第三通水口A₃和压力水进口P之间；附图标号8、7、6分别为实现上述密封的密封圈；附图标号12为第二多孔环13和右阀盖11之间的一道密封圈；

所述方向控制阀还设有阀杆16，所述阀杆带有与第一多孔环17动密封配合的左密封圈18和与第二多孔环13动密封配合的右密封圈14；

所述方向控制阀在阀杆的左右两端设有自由驱动活塞9、20；自由驱动活塞20处于第一先导通水口C₁和第一排水口T₁之间，自由驱动活塞9处于第二先导通水孔C₂和第二排水口T₂之间，附图标号1为自由驱动活塞20与左阀盖2之间的一道密封圈，附图标号10为自由驱动活塞9与右阀盖11之间的一道密封圈；

随着第一先导通水口C₁与第二先导通水孔C₂之间的压差变化，阀杆16在自由驱动活塞9、20的作用下，左右滑动，所述第一通水孔B₁、第二通水孔B₂、压力水进口P、第三通水孔B₃、第四通水孔B₄、第一排水口T₁、第二排水口T₂及左密封圈18、右密封圈14的位置设置配合，满足以下条件：根据阀杆16的左右移动距离，使所述方向控制阀产生以下5种工作状态，产生5种方向控制，以控制执行元件运动。

1)、同时实现：压力水进口P与第一通水孔B₁、第二通水孔B₂导通，以及第三通水孔B₃、第四通水孔B₄与第二排水口T₂导通；此时，阀杆16滑动至密封圈18处于第一通水孔B₁左侧、密封圈14处于第三通水孔B₃左侧。

2)、同时实现：压力水进口P与第一通水孔B₁、第二通水孔B₂、第三通水孔B₃导通，以及第四通水孔B₄与第二排水口T₂导通；此时，阀杆16滑动至密封圈18仍处于第一通水孔B₁左侧，但密封圈14处于第三通水孔B₃和第四通水孔B₄之间，即图1所示的状态。

3)、同时实现：压力水进口P与第二通水孔B₂导通、第三通水孔B₃导通，以及第一通水孔B₁与第一排水口T₁导通，以及第四通水孔B₄与第二排水口T₂导通；此时，阀杆16滑动至密封圈18处于第一通水孔B₁和第二通水孔B₂之间、密封圈14仍处于第三通水孔B₃和第四通水孔B₄之间。

4)、同时实现：压力水进口P与第二通水孔B₂、第三通水孔B₃、第四通水孔B₄导通；以及第一通水孔B₁与第一排水口T₁导通；此时，阀杆16滑动至密封圈18仍处于第一通水孔B₁和第二通水孔B₂之间，但密封圈14处于第三通水孔B₃之右侧，

5)、同时实现：压力水进口P与第三通水孔B₃、第四通水孔B₄导通；以及第一通水孔B₁、第二通水孔B₂与第一排水口T₁导通；此时，阀杆16滑动至密封圈18处于第二通水孔B₂之右侧、密封圈14处于第三通水孔B₃之右侧。

在实施中，所述左密封圈18和右密封圈14可分别采用自紧式密封圈组。所述自紧式密封圈组采用凹形橡胶密封圈100与摩擦环200，所述摩擦环200处于凹形橡胶密封圈100内侧，所述凹形橡胶密封圈的凹形朝向压力水进口P所处的这一侧，利用凹形密封圈的自身弹性使摩擦环紧贴多孔环内表面形成自紧式组合密封。橡胶密封圈100可采用丁晴橡胶，摩擦环200可采用尼龙或其它高分子材料制成。第一多孔环17和第二多孔环13的内表面可紧密结合有增强塑料层，而与自紧式密封圈组构成摩擦副，这样，使得本实用新型密封效果好并非常耐磨，可以大大延长本发明的寿命；并且，阀杆16也可采用工程塑料制成，质量小、惯性小、行程短，噪音小、动作灵敏、响应快；这样，本发明能更好地适用于以水作为液压传动介质的工作环境。

驱动活塞9、20表面也可紧密结合有增强塑料层而与所述密封件10、1构成摩擦副。

第一先导通水口C₁和第二先导通水孔C₂的其中之一设有控制阀杆16移动速度快慢的针型流量调节装置24，附图标号21为密封圈、附图标号22为垫圈，附图标号23为螺母。

Claims (4)

1.一种水压驱动的方向控制阀，其特征在于它设有阀座[15]，所述阀座自左至右，分别设有第一通水口[A₁]、第二通水口[A₂]、压力水进口[P]、第三通水口[A₃]、第四通水口[A₄]；

所述方向控制阀还设有连接在阀座左侧的左阀盖[2]和连接在阀座右侧的右阀盖[11]，所述左阀盖[2]从左至右设有第一先导通水口[C₁]、第一排水口[T₁]，所述右阀盖[11]自右至左设有第二先导通水孔[C₂]、第二排水口[T₂]；

所述方向控制阀在阀座左侧内安装第一多孔环[17]，在阀座右侧内安装有第二多孔环[13]，第一多孔环[17]自左至右设有与第一通水口[A₁]导通的第一通水孔[B₁]、与第二通水口[A₂]导通的第二通水孔[B₂]，第二多孔环[13]自左至右设有与第三通水口[A₃]导通的第三通水孔[B₃]、与第四通水口[A₄]导通的第四通水孔[B₄]；

第一多孔环[17]和阀座之间在以下位置被密封：第一通水口[A₁]左侧、第一通水口[A₁]和第二通水口[A₂]之间、第二通水口[A₂]和压力水进口[P]之间；

第二多孔环[13]和阀座之间在以下位置被密封：第四通水口[A₄]右侧、第四通水口[A₄]和第三通水口[A₃]之间、第三通水口[A₃]和压力水进口[P]之间；

所述方向控制阀还设有阀杆[16]，所述阀杆带有与第一多孔环[17]动密封配合的左密封圈[18]和与第二多孔环[13]动密封配合的右密封圈[14]；

所述左密封圈[18]和右密封圈[14]分别采用自紧式密封圈组；

所述自紧式密封圈组采用凹形橡胶密封圈[100]与摩擦环，所述摩擦环处于凹形橡胶密封圈内侧，所述凹形橡胶密封圈的凹形朝向压力水进口[P]所处的这一侧，橡胶密封圈[100]采用丁晴橡胶，摩擦环[200]采用尼龙；

第一多孔环[17]和第二多孔环[13]的内表面紧密结合有增强塑料层而与自紧式密封圈组构成摩擦副；

所述方向控制阀在阀杆的左右两端设有第一自由驱动活塞[9]、第二自由驱动活塞[20]；第二自由驱动活塞[20]处于第一先导通水口[C₁]和第一排水口[T₁]之间，第一自由驱动活塞[9]处于第二先导通水孔[C₂]和第二排水口[T₂]之间；

左阀盖[2]和右阀盖[11]内壁分别设有密封件，自由驱动活塞[9]、[20]表面紧密结合有增强塑料层而与所述密封件构成摩擦副；

所述第一通水孔[B₁]、第二通水孔[B₂]、压力水进口[P]、第三通水孔[B₃]、第四通水孔[B₄]、第一排水口[T₁]、第二排水口[T₂]及左密封圈[18]、右密封圈[14]的位置设置配合，满足以下条件：根据阀杆[16]的左右移动距离，使所述方向控制阀产生以下5种工作状态，

1)、同时实现：压力水进口[P]与第一通水孔[B₁]、第二通水孔[B₂]导通，以及第三通水孔[B₃]、第四通水孔[B₄]与第二排水口[T₂]导通；

2)、同时实现：压力水进口[P]与第一通水孔[B₁]、第二通水孔[B₂]、第三通水孔[B₃]导通，以及第四通水孔[B₄]与第二排水口[T₂]导通；

3)、同时实现：压力水进口[P]与第二通水孔[B₂]导通、第三通水孔[B₃]导通，以及第一通水孔[B₁]与第一排水口[T₁]导通，以及第四通水孔[B₄]与第二排水口[T₂]导通；

4)、同时实现：压力水进口[P]与第二通水孔[B₂]、第三通水孔[B₃]、第四通水孔[B₄]导通；以及第一通水孔[B₁]与第一排水口[T₁]导通，

5)、同时实现：压力水进口[P]与第三通水孔[B₃]、第四通水孔[B₄]导通；以及第一通水孔[B₁]、第二通水孔[B₂]与第一排水口[T₁]导通。

2.如权利要求1所述的一种水压驱动的方向控制阀，其特征在于阀杆[16]采用工程塑料制成。

3.如权利要求1所述的一种水压驱动的方向控制阀，其特征在于第一先导通水口[C₁]和第二先导通水孔[C₂]的其中之一设有控制阀杆[16]移动速度快慢的针型流量调节装置[24]。

4.如权利要求1所述的一种水压驱动的方向控制阀，其特征在于左阀盖[2]和右阀盖[11]分别用螺栓固定到阀座[15]左右两侧。

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