CN101709793A - 流体换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流体换向阀，包括阀体和设于其中可轴向滑动的阀芯。阀体一端连接复位弹簧座，复位弹簧座中设有复位弹簧。阀体另一端连接有阀芯驱动机构安装座，该安装座中设有齿爪滑块和齿爪推杆。齿爪滑块抵接于阀芯和齿爪推杆之间，其工作端设有若干间隔布置的棘轮轮齿和限位台阶，齿爪推杆的工作端设置有与之相配合的齿爪，齿爪推杆的中部凸缘与安装座的端部限位挡相抵接，其按压端伸出端部限位挡外。安装座内壁轴向设有导向轨，齿爪滑块和齿爪推杆上分别设有导向槽。阀芯外壁开设有第一环槽和第二环槽，阀体上开设有第一通口、第二通口和第三通口。通过按压齿爪推杆，改变阀芯相对于阀体的位置，从而实现换向动作，结构简单，操作方便。

Description

流体换向阀

技术领域

本发明涉及换向阀，具体地指一种适用于气动或液压控制的流体换向阀。

背景技术

在工业应用领域的气体、液体等流体输送和控制系统中，常常需要采用各种换向阀来实现各种流体的截止、换向或改变其流量大小的操作。现有的流体换向阀主要有电磁控制式、气动控制式、时间控制式和人工控制式等几种结构形式，不同种类的流体换向阀适用于不同的场合。其中，人工控制式流体换向阀多为滑阀式结构和活塞式结构，通过控制滑动件或活塞的位置来进行隔断，以连通不同的流体通道，达到使流体改变流动方向的目的。然而，现有的人工控制式流体换向阀的结构较为复杂，操作局限性较大，工作人员只能近距离操控，在某些特定的场合，如工作环境扬尘大、振动大、噪声高、温度高、现场无电源等的情况下，工作人员不能靠近设备操作，这时要实现流体的换向控制就十分困难了。同时，现有的其他流体换向阀对工作环境的要求更高，显然也不适用于上述恶劣的工作场合。因此，科技人员一直试图研制一种可以应用在前述场所的新型流体换向阀。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种结构简单、操作方便、能够在无电源或操作者不能靠近的环境下快速实现气动或液压换向控制的流体换向阀。

为实现上述目的，本发明所设计的流体换向阀，包括阀体和设置在阀体内腔中可轴向滑动的阀芯。所述阀体的一端连接有复位弹簧座，所述复位弹簧座内腔中设置有与所述阀芯的一端相抵接的复位弹簧。所述阀体的另一端连接有阀芯驱动机构安装座，所述安装座内腔中设置有齿爪滑块和齿爪推杆。所述齿爪滑块的平头端与所述阀芯的另一端相抵接，所述齿爪滑块的工作端设置有若干间隔布置的棘轮轮齿和限位台阶。所述齿爪推杆的工作端设置有与所述棘轮轮齿和限位台阶相配合的齿爪，所述齿爪推杆的中部凸缘与所述安装座的端部限位挡相抵接，所述齿爪推杆的按压端延伸出所述安装座的端部限位挡之外。所述安装座内壁上轴向设置有导向轨，所述齿爪滑块和所述齿爪推杆上分别设置有与所述导向轨相配合的滑块导向槽和推杆导向槽。所述阀芯外壁上开设有第一环槽和第二环槽，所述阀体上对应于所述第一环槽和第二环槽开设有第一通口、第二通口和第三通口，所述阀芯具有两个工作位置，当所述阀芯处于第一工作位置时，所述第一通口和第二通口通过所述第一环槽连通，当所述阀芯处于第二工作位置时，所述第一通口和第三通口通过所述第二环槽连通。

本发明的优点在于：所设计的流体换向阀通过外界机构远距离按压其齿爪推杆，使得齿爪推杆、齿爪滑块和阀芯一起相对于阀体作轴向滑动，以不断切换阀芯相对于阀体的位置，从而利用阀芯和阀体上的通口及凹槽，改变流体通路，达到使流体改变流动方向的目的，操作简单快捷。同时，其结构简单，易于制造，成本低廉，适用于各种流体的输送、控制系统。

优选的，所述流体换向阀还包括推杆触碰机构，所述推杆触碰机构具有套筒、压杆和压杆弹簧。所述套筒设置在所述安装座的外侧，其一端内凸缘与所述安装座的端部外凸缘相连，其另一端设置有环形端盖。所述压杆包括位于套筒内的触碰段和延伸出所述环形端盖的按压段，所述触碰段的一端与所述齿爪推杆的按压端抵接，所述触碰段的另一端与所述环形端盖的内侧抵接；所述压杆弹簧套装在所述安装座外侧，且位于所述套筒的一端内凸缘与所述压杆的触碰段之间。该推杆触碰机构与复位弹簧配合，为流体换向阀的换向动作设置一个换向阈值，以保持阀芯位置相对稳定，从而防止前述结构和所述阀芯过于敏感，致使动作过于频繁出现误动作，提高了流体换向阀工作的安全可靠度。

进一步的，所述压杆的触碰段呈杯形结构，其外径与所述套筒的内径相匹配，其长度小于所述套筒的长度；所述压杆弹簧位于所述套筒的一端内凸缘与所述杯形结构的触碰段的杯底之间。

附图说明

图1为本发明的实施例中的流体换向阀处于初始状态时的结构示意图；

图2为图1所示流体换向阀处于换向状态时的结构示意图；

图3为图1所示流体换向阀的复位弹簧座、阀体、安装座以及安装座的立体剖视结构示意图；

图4为图1所示流体换向阀的齿爪滑块的立体放大结构示意图；

图5为图1所示流体换向阀的齿爪推杆的立体放大结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1和图2所示，本发明的流体换向阀包括阀体10和设置在阀体10内腔中可轴向滑动的阀芯20。所述阀体10的一端连接有复位弹簧座14，所述复位弹簧座14内腔中设置有与所述阀芯20的一端相抵接的复位弹簧30；所述阀体10的另一端连接阀芯驱动机构安装座13，所述安装座13内腔中设置有齿爪滑块40和齿爪推杆50。

图3展示了本实施例流体换向阀的复位弹簧座、阀体、阀芯驱动机构安装座以及安装座的具体结构。如图3所示，所述阀体10的侧壁上开设有第一通口12a、第二通口12b和第三通口12c，用于连接流体的输送管道，较佳的，所述第一通口12a在轴向上位于所述第二通口12b和第三通口12c的中间位置。所述安装座13为中空结构，其内腔的内径大于所述阀体10内腔的内径，可以对设置在安装座13内腔中的齿爪滑块40进行限位。所述安装座13一端部形成有一外凸缘13a，所述阀体10可以通过螺栓与所述安装座13的端部外凸缘13a连接在一起。所述安装座13内壁轴向设置有导向轨15，用于对所述齿爪滑块40和所述齿爪推杆50进行限位和导向。较佳地，所述导向轨15靠近所述齿爪滑块40的一端端面15a为与所述齿爪滑块40相配合的斜面。

所述复位弹簧30套在所述阀芯20一端且抵接于所述阀芯20和所述复位弹簧座14之间，用于将所述阀芯20始终压在所述齿爪滑块40上，并使所述阀芯20和所述齿爪滑块40始终有一个朝着所述齿爪推杆50方向运动的趋势，能够克服所述阀芯20、齿爪滑块40、齿爪推杆50的滑动阻力而使所述阀芯20自动回位。所述阀芯20外壁开设有第一环槽21和第二环槽22，所述第一环槽21和所述第二环槽22为相互平行的环形槽。所述第一环槽21和所述第二环槽22与前述第一通口12a、第二通口12b和第三通口12c相配合，形成流体通路。所述阀芯20具有两个工作位置，当所述阀芯20处于第一工作位置时，如图1所示，所述第一通口12a和第二通口12b通过所述第一环槽21连通；当所述阀芯20处于第二工作位置时，如图2所示，所述第一通口12a和第三通口12c通过所述第二环槽22连通，从而使得流体从不同的通路流通。

图4和图5分别显示了前述齿爪滑块和齿爪推杆的具体结构。如图4所示，前述齿爪滑块40一端为平头端，另一端为工作端，其在工作端设置有若干间隔布置的棘轮轮齿42和限位台阶41，所述棘轮轮齿42最好为三角形棘轮轮齿，所述限位台阶41设于所述棘轮轮齿42较低的一侧42a，具体地，所述棘轮轮齿42和所述限位台阶41形成一螺旋面。所述齿爪滑块40外壁上设有与所述导向轨15相配合的滑块导向槽43。参照图5，所述齿爪推杆50的中部凸缘与所述安装座13的端部限位挡13b相抵接，所述齿爪推杆50的按压端50a延伸出所述安装座13的端部限位挡13b之外，所述齿爪推杆50的工作端设置有齿爪53，所述齿爪53与所述齿爪滑块40的棘轮轮齿42和限位台阶41相配合，所述抵压部51的外壁上对应所述导向轨15设有推杆导向槽54。

作为本发明流体换向阀的较佳实施例，如图1和图2所示，所述流体换向阀1还包括推杆触碰机构，所述推杆触碰机构具有套筒60、压杆70和压杆弹簧80。所述套筒60为中空结构，设置在所述安装座13的外侧，其一端内凸缘与所述安装座13的端部外凸缘13a连接，另一端设有环形端盖61。所述压杆70包括位于套筒60内的触碰段71和延伸出所述顶盖61的按压段72，所述触碰段71的一端与所述齿爪推杆50的按压端50a抵接，所述触碰段71的另一端与所述环形端盖61的内侧抵接。所述压杆弹簧80套装在所述安装座13外侧，且位于所述套筒60的一端内凸缘与所述压杆70的触碰段71之间。

较佳地，所述压杆弹簧80为圆柱螺旋压缩弹簧。所述压杆弹簧80与复位弹簧30配合，使得只有当外界向压杆70施加大于预定值的轴向压力时，所述压杆70、齿爪推杆50、齿爪滑块40和阀芯20才可以轴向滑动，即为流体换向阀的换向动作设置一个换向阈值，以保持阀芯20位置相对稳定，从而防止前述结构和所述阀芯过于敏感，致使动作过于频繁出现误动作，提高了流体换向阀工作的安全可靠度。此外，所述压杆弹簧80还具有复原作用、缓冲作用和减震作用，可以缓解压杆所承载外力的冲击并减轻外部的震动对阀体内零件的影响。

进一步的，所述触碰段71呈杯形结构，其外径与所述套筒60的内径相匹配，这样使得其在套筒60内轴向运动时左右行进距离一致，使其能轴向传导外界压力，从而使压杆弹簧80和齿爪推杆50受力均匀，延长使用寿命。所述触碰段71的长度小于所述套筒60的长度，两者的长度差可以用于控制压杆70在套筒60内的行程。所述压杆弹簧80位于所述套筒60的一端内凸缘与所述杯形结构的触碰段71的杯底之间。较佳的，所述压杆70的按压段72端部设置有一滚轮72a，以减小操作过程中的摩擦，延长使用寿命。所述压杆70可以将外部输入的压力轴向传递给所述齿爪推杆50，使其沿所述阀体10内的导向轨轴向滑动。所述杯形结构的触碰段71的杯壁和杯底可以是一体式结构，也可以由单独的部件组装；所述触碰段71和所述按压段72可以是一体式结构，也可以是单独的部件。

优选的，所述环形端盖61内侧设有一导向键61a，所述压杆70的按压段72上设置有与所述导向键61a相配合的压杆导向槽74，所述导向键61a与所述压杆导向槽74相互配合，防止所述压杆70以及压杆弹簧80在套筒60内轴向旋转。

优选地，所述流体换向阀还包括安装座90，所述安装座90连接在所述阀体10和所述套筒60的外壁上。该安装座90作为整个流体换向阀总成的承载体和安装体，并作为所有运动零件，如阀芯20、齿爪推杆50和齿爪滑块40等的导向和定位体。

需要说明的是，本实施例流体换向阀中的阀体、套筒、安装座可以由多个部件组装而成，可以根据加工的方便自由选择。

下面再次结合图1和图2说明本发明流体换向阀的工作原理。首先，本实施例的流体换向阀的初始状态如下：复位弹簧30和压杆弹簧80受到预压缩而产生回弹力，推动阀芯20、压杆70等自动复位至初始工作位置，此时，所述阀芯20位于所述第一工作位置，所述第一通口12a和第二通口12b通过所述第一环槽21连通，第一通12a与第三通口12c、第二通口12b与第三通口12c之间不连通。前述流体换向阀的换向过程分为先导阶段、过渡阶段、转换阶段、复原阶段等四个阶段，下面进行详细介绍。

(1)先导阶段：当外界向压杆70施加一个大于阈值的轴向压力后，外力推动压杆70压缩所述压杆弹簧80和复位弹簧30，同时推动所述齿爪推杆50、齿爪滑块40和阀芯20向着复位弹簧30轴向滑动。在此阶段，推杆导向槽54和滑块导向槽43都镶在安装座13的导向轨15上，只能沿导向轨15轴向滑动，不能旋转。

(2)过渡阶段：当压杆70推动齿爪推杆50、齿爪滑块40和阀芯20轴向滑动一定距离后，所述滑块导向槽43脱离安装座13的导向轨15，此时齿爪滑块40可以旋转和轴向滑动。由于齿爪推杆50和齿爪滑块40间相配合的齿爪的互为斜楔和螺旋面，齿爪推杆50对齿爪滑块40的轴向压力驱动齿爪滑块40旋转若干角度并且轴向滑动若干距离。

(3)转换阶段：当外界向压杆70施加的轴向压力解除后，被压缩的压杆弹簧80和复位弹簧30回弹，推动所述压杆70、齿爪推杆50、齿爪滑块40、阀芯20轴向滑动，使压杆70和齿爪推杆50自动复位至初始工作位置。由于前一阶段齿爪滑块40已经轴向旋转若干角度，滑块导向槽43已经与导向轨15错位，不能再回到原始位置。而复位弹簧30的回弹力推动齿爪滑块40的棘轮轮齿42与导向轨15的端面压紧，即齿爪滑块40的齿爪面与导向轨15一端的导向螺旋面压紧，该导向螺旋面由间隔布置的斜面15a构成。迫使齿爪滑块40再次旋转若干角度，直至限位台阶41卡住导向轨15，齿爪滑块40无法继续轴向滑动和轴向旋转。此时阀芯20在齿爪滑块40和复位弹簧30的双向作用下，处于固定位置，所述阀芯处于第二工作位置，所述第一通口12a和第三通口12c通过所述第二环槽22连通，第一通12a与第二通口12b、第二通口12b与第三通12c之间不连通，实现了换向机能。

(4)复原阶段：当外力再次压缩压杆70，使所述齿爪滑块40的齿爪面脱离导向轨15的导向螺旋面，然后两者的齿爪螺旋面间又出现相对滑移，齿爪滑块40轴向旋转若干角度并且相应轴向滑动若干距离，此时滑块导向槽43再次与导向轨15对齐。当外力消除后，压杆弹簧80推动压杆70回位，复位弹簧30推动阀芯20在阀体10内滑动、齿爪推杆50和齿爪滑块40沿导向轨15滑动，直到复位至初始工作位置，此时，阀芯20回到第一工作位置，完成一次换向过程。

如果外界再次向压杆施加压力，又开始新的换向过程，周而复始。

本实施例的流体换向阀采用了按压式操控，当需要进行换向时，仅需人工直接或借用外物对压杆施力，操作简便安全，在现场无电源和工作人员不能靠近设备的情况下，可以远距离进行操控。此外，本实施例的流体换向阀结构简单，制造成本低，经济实用。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种流体换向阀，包括阀体(10)和设置在阀体(10)内腔中可轴向滑动的阀芯(20)，其特征在于：

所述阀体(10)的一端连接有复位弹簧座(14)，所述复位弹簧座(14)内腔中设置有与所述阀芯(20)的一端相抵接的复位弹簧(30)；所述阀体(10)的另一端连接有阀芯驱动机构安装座(13)，所述安装座(13)内腔中设置有齿爪滑块(40)和齿爪推杆(50)；所述齿爪滑块(40)的平头端与所述阀芯(20)的另一端相抵接，所述齿爪滑块(40)的工作端设置有若干间隔布置的棘轮轮齿(42)和限位台阶(41)；所述齿爪推杆(50)的工作端设置有与所述棘轮轮齿(42)和限位台阶(41)相配合的齿爪(53)，所述齿爪推杆(50)的中部凸缘与所述安装座(13)的端部限位挡(13b)相抵接，所述齿爪推杆(50)的按压端(50a)延伸出所述安装座(13)的端部限位挡(13b)之外；所述安装座(13)内壁上轴向设置有导向轨(15)，所述齿爪滑块(40)和所述齿爪推杆(50)上分别设置有与所述导向轨(15)相配合的滑块导向槽(43)和推杆导向槽(54)；

所述阀芯(20)外壁上开设有第一环槽(21)和第二环槽(22)，所述阀体(10)上对应于所述第一环槽(21)和第二环槽(22)开设有第一通口(12a)、第二通口(12b)和第三通口(12c)，所述阀芯(20)具有两个工作位置，当所述阀芯(20)处于第一工作位置时，所述第一通口(12a)和第二通口(12b)通过所述第一环槽(21)连通，当所述阀芯处于第二工作位置时，所述第一通口(12a)和第三通口(12c)通过所述第二环槽(22)连通。

2.根据权利要求1所述的流体换向阀，其特征在于：它还包括推杆触碰机构，所述推杆触碰机构具有套筒(60)、压杆(70)和压杆弹簧(80)；所述套筒(60)设置在所述安装座(13)的外侧，其一端内凸缘与所述安装座(13)的端部外凸缘(13a)相连，其另一端设置有环形端盖(61)；所述压杆(70)包括位于套筒(60)内的触碰段(71)和延伸出所述环形端盖(61)的按压段(72)，所述触碰段(71)的一端与所述齿爪推杆(50)的按压端(50a)抵接，所述触碰段(71)的另一端与所述环形端盖(61)的内侧抵接；所述压杆弹簧(80)套装在所述安装座(13)外侧，且位于所述套筒(60)的一端内凸缘与所述压杆(70)的触碰段(71)之间。

3.根据权利要求2所述的流体换向阀，其特征在于：所述压杆(70)的触碰段(71)呈杯形结构，其外径与所述套筒(60)的内径相匹配，其长度小于所述套筒(60)的长度；所述压杆弹簧(80)位于所述套筒(60)的一端内凸缘与所述杯形结构的触碰段(71)的杯底之间。

4.根据权利要求2所述的流体换向阀，其特征在于：所述压杆(70)的按压段(72)端部设置有滚轮(72a)。

5.根据权利要求2所述的流体换向阀，其特征在于：所述环形端盖(61)的内侧设置有导向键(61a)，所述压杆(70)的按压段(72)上设置有与所述导向键(61a)相配合的压杆导向槽(74)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的流体换向阀，其特征在于：所述导向轨(15)靠近所述齿爪滑块(40)的一端设计有与所述齿爪滑块(40)的棘轮轮齿(42)相配合的斜面(15a)。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的流体换向阀，其特征在于：所述齿爪滑块(40)的棘轮轮齿(42)为三角形棘轮轮齿。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的流体换向阀，其特征在于：它还包括安装座(90)，所述安装座(90)用于固定连接所述阀体(10)和所述套筒(60)。

Images