CN102734546B - 先导式3位置切换阀 - Google Patents

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Abstract

一种先导式3位置切换阀，具有将滑阀切换到一端侧的第一切换位置和另一端侧的第二切换位置的小直径的第一活塞及大直径的第二活塞和使该滑阀移动到中立切换位置的复位弹簧，在上述中立切换位置，多个端口的一部分相互连通而剩余的端口被隔断，在上述第一切换位置，上述多个端口的连通及隔断的关系成为与上述中立切换位置相反，在上述第二切换位置，上述多个端口被全部隔断，在将上述滑阀切换到上述中立切换位置和上述第一切换位置时，仅使小直径的上述第一活塞动作，在将上述滑阀切换到上述第二切换位置时，使大直径的上述第二活塞动作。

Description

先导式3位置切换阀
技术领域
本发明涉及由先导流体压和复位弹簧将滑阀切换到3个切换位置的先导式3位置切换阀。
背景技术
此种先导式3位置切换阀，以往例如像在下述的专利文献1、专利文献2等中公开的那样是公知的。公知的3位置切换阀以如下的方式构成，即，在滑动自由地收容在阀孔内的滑阀的两端分别配设活塞，同时使复位弹簧的弹簧力作用在该滑阀上，如果通过一方的先导阀使先导流体压作用在一方的活塞上，则上述滑阀向一方向移动而切换到第一切换位置，如果通过另一方的先导阀使先导流体压作用在另一方的活塞上，则上述滑阀向相反方向移动而切换到第二切换位置，如果使双方的先导阀都成为闭而使双方的活塞从先导流体压的作用释放，则上述滑阀由复位弹簧切换到中立切换位置。
而且，如果上述滑阀切换到上述第一切换位置，则该切换阀成为多个端口的一部分相互连通而剩余的端口被隔断的第一连通状态，如果上述滑阀切换到上述第二切换位置，则该切换阀成为多个端口的连通及隔断的关系与上述第一连通状态不同的第二连通状态，如果上述滑阀切换到上述中立切换位置，则该切换阀成为全部的端口被隔断的非连通状态。
这是所谓的中位关闭型的3位置切换阀，如果由记号表示它，则成为如图5所示的那样。此图5所示的3位置切换阀是5端口式的切换阀。
专利文献1：日本特开昭59-190586号公报
专利文献2：日本特开平11-182728号公报
发明内容
发明所要解决的课题
可是，上述以往的3位置切换阀，在将滑阀切换到上述第一连通状态和第二连通状态的情况下，因为必须通过对2个电磁操作式的先导阀交替地进行开、闭控制交替地使先导流体压作用在2个活塞上，所以用于先导阀的控制程序变得复杂，特别是，在一次控制多个切换阀的情况下，因为控制点数与切换阀数成比例地增大，所以控制程序复杂化。
另外，因为无论在上述滑阀处于第一连通状态的情况下还是在处于第二连通状态的情况下，都必须预先向一方的先导阀通电，所以消耗电力也多。
进而，在从上述滑阀处于第一连通状态或第二连通状态的状态因为非正常停止而将该滑阀切换到全部的端口被隔断的中立切换位置的情况下，因为仅由复位弹簧的加载力使该滑阀移动到该中立切换位置，所以响应速度成为问题。
因此，本发明的目的在于，通过使先导流体压仅作用在一方的活塞上或释放，能够进行将滑阀切换到第一连通状态和第二连通状态的操作，由此来简单地进行先导阀的控制程序，同时也减少消耗电力，另外，通过使先导流体压作用在另一方的活塞上进行非正常停止操作来提高响应性。
为了达到上述目的，根据本发明，提供了具有如下结构的先导式3位置切换阀：其特征在于，具有：具有多个端口的阀体；在该阀体的内部以与上述端口连通的方式形成的阀孔；在轴线方向滑动自由地被收容在该阀孔内，具有向该阀孔的一端侧移动的第一切换位置及向另一端侧移动的第二切换位置和中立切换位置的3个切换位置的滑阀，该中立切换位置是上述第一切换位置及第二切换位置之间的切换位置；配设在该滑阀的一端和另一端，接受先导流体压的作用而将该滑阀切换到上述第一切换位置和第二切换位置的第一活塞及第二活塞；使上述滑阀复位到上述中立切换位置的复位弹簧，
上述第一活塞与上述第二活塞相比是小直径，上述中立切换位置，是上述多个端口的一部分相互连通且剩余的端口被隔断而成为第一连通状态的切换位置，上述第一切换位置，是通过使上述滑阀由小直径的上述第一活塞向大直径的上述第二活塞侧移动，上述多个端口的连通及隔断的关系成为与上述第一连通状态不同的第二连通状态的切换位置，上述第二切换位置，是通过使上述滑阀由大直径的上述第二活塞向小直径的上述第一活塞侧移动，上述多个端口被全部隔断而成为相互非连通状态的切换位置。
在本发明中，当先导流体压不作用在上述第一活塞及第二活塞的双方时，上述滑阀由上述复位弹簧占据上述中立切换位置，当先导流体压作用在小直径的上述第一活塞上而先导流体压不作用在大直径的上述第二活塞上时，上述滑阀由上述第一活塞切换到上述第一切换位置，当先导流体压作用在大直径的上述第二活塞上时，不管先导流体压是否作用在小直径的上述第一活塞上，上述滑阀都由上述第二活塞切换到上述第二切换位置。
在本发明中，最好是，上述多个端口是中央的供给端口、处于该供给端口的两侧的第一输出端口及第二输出端口、处于该第一输出端口及第二输出端口的两外侧的第一排出端口及第二排出端口，上述滑阀具有2个封闭用密封构件和6个开闭用密封构件，上述2个封闭用密封构件配设在该滑阀的靠近两端的位置，通常闭锁上述阀孔的两端部；上述6个开闭用密封构件是对连结邻接的上述端口的流路进行开闭的第一～第六开闭用密封构件，上述6个开闭用密封构件，以占据相互左右非对称的位置的方式配设在上述2个封闭用密封构件之间。
在此情况下，上述第一及第二开闭用密封构件，对连结上述第一输出端口和第一排出端口的第一排出流路进行开闭，上述第三开闭用密封构件对连结上述供给端口和第一输出端口的第一输出流路进行开闭，上述第四及第五开闭用密封构件对连结上述供给端口和第二输出端口的第二输出流路进行开闭，上述第六开闭用密封构件对连结上述第二输出端口和第二排出端口的第二排出流路进行开闭。
另外，在本发明中，也可以以如下的方式构成，即，在上述滑阀的一部分上形成小径部；在该小径部上在上述滑阀的轴线方向移动自由地嵌合做成了环状的一对弹簧座；同时，在该一对弹簧座之间夹设做成了线圈状的上述复位弹簧；在上述阀体的内周，以包围上述小径部的方式形成具有与该小径部的轴线方向长度相等的轴线方向长度的嵌合槽；上述弹簧座嵌合在该嵌合槽内；当上述滑阀处于上述中立切换位置时，一方的上述弹簧座卡定在上述小径部及嵌合槽的一方的端壁上，另一方的上述弹簧座卡定在上述小径部及嵌合槽的另一方的端壁上。
上述小径部、上述一对弹簧座、上述复位弹簧及上述嵌合槽，配设在靠近大直径的上述第二活塞的位置。
另外，根据本发明，提供了一种先导式3位置切换阀的操作方法，此方法是用于操作权利要求1或3记载的先导式3位置切换阀的方法，其特征在于，设置驱动上述第一活塞的第一先导阀和驱动上述第二活塞的第二先导阀，在使上述滑阀移动到上述中立切换位置和上述第一切换位置而使上述多个端口切换到上述第一连通状态和上述第二连通状态时，由上述第一先导阀仅使小直径的上述第一活塞动作，在使上述滑阀移动到上述第二切换位置而使上述多个端口切换到全部被隔断的非连通状态时，由上述第二先导阀使大直径的上述第二活塞动作。
这样，根据本发明，因为通过使先导流体压仅作用在一方的活塞上或释放，能够进行将滑阀切换到第一连通状态和第二连通状态的操作，所以能够简单地进行先导阀的控制程序，也能够减少消耗电力。另外，因为通过使先导流体压作用在大直径的第二活塞上切换滑阀来进行非正常停止操作，所以与由复位弹簧的弹簧力切换滑阀的情况相比响应性优异。
附图说明
图1是表示本发明的先导式3位置切换阀的一实施方式的剖视图，是表示滑阀处于中立切换位置的状态的图。
图2是表示在图1的先导式3位置切换阀中，滑阀处于第一切换位置的状态的剖视图。
图3是表示在图1的先导式3位置切换阀中，滑阀处于第二切换位置的状态的剖视图。
图4是由记号表示图1的先导式3位置切换阀的说明图。
图5是由记号表示以往的先导式3位置切换阀的说明图。
具体实施方式
图1～图3表示本发明的先导式3位置切换阀的具体的结构，图4是由记号表示该3位置切换阀的图，此3位置切换阀是具有作为5端口阀的结构的阀。
在图1～图3中，该3位置切换阀的阀体10，由具有多个端口P、A、B、EA、EB的主体11、与该主体11的一端连结的第一活塞罩12、与该主体11的另一端顺序连结的弹簧罩13及第二活塞罩14形成。
上述多个端口，是中央的供给端口P、位于该供给端口P的两侧的第一输出端口A及第二输出端口B、与上述第一输出端口A相比位于第一活塞罩12侧的第一排出端口EA及与上述第二输出端口B相比位于第二活塞罩14侧的第二排出端口EB。这5个端口，以上述供给端口P为中心在左右非对称的位置与阀孔15连通。
在上述主体11及弹簧罩13的内部，以一连串地贯通该主体11及弹簧罩13的方式形成上述端口连通的圆形的上述阀孔15，在该阀孔15的内部，在该阀孔15的轴线L方向滑动自由地插入了在中心具有贯通孔16a的滑阀16。该滑阀16的一端和另一端，延伸到上述第一活塞罩12及第二活塞罩14的内部的活塞室12a、14a，分别与滑动自由地收容在该活塞室12a、14a内的第一活塞17及第二活塞18抵接或连结。
上述第一活塞17及第二活塞18，是接受先导流体压的作用而将上述滑阀16切换到图2的第一切换位置和图3的第二切换位置的活塞，第一活塞17与第二活塞18相比是小直径，小直径的第一活塞17的受压面与小直径的第一先导室21面对，大直径的第二活塞18的受压面与大直径的第二先导室22面对。
上述第一先导室21，通过第一先导输出通路23与由3端口电磁阀构成的第一先导阀19的先导输出端口PA连接，上述第二先导室22，通过第二先导输出通路24与由3端口电磁阀构成的第二先导阀20的先导输出端口PA连接，两先导阀19、20的先导供给端口PP，通过先导供给通路25与上述供给端口P连接。另外，上述两先导阀19、20的先导排出端口PE，向大气开放。
上述第一先导阀19及第二先导阀20，安装在上述第一活塞罩12及第二活塞罩14的端面上，上述第一先导输出通路23及第二先导输出通路24和先导供给通路25，形成在上述阀体11的内部。
进而，上述第一活塞17的背面面对的背后室26和第二活塞18的背面面对的背后室27，通过上述滑阀16的内部的贯通孔16a及在该滑阀16的端面和活塞背面之间形成的间隙、槽等相互连通，同时，通过开放路28分别向大气开放。
而且，如图2所示，如果上述第一先导阀19成为开而从供给端口P向第一先导室21供给先导流体，同时第二先导阀20成为闭而将第二先导室22向大气开放，则因为上述第一活塞17由先导流体压向第二活塞18侧推压，所以上述滑阀16在阀孔15内向第二活塞18侧移动而切换到上述第一切换位置。
另外，如图3所示，如果上述第二先导阀20成为开而从供给端口P向第二先导室22供给先导流体，同时第一先导阀19成为闭而将第一先导室21向大气开放，则因为上述第二活塞18由先导流体压向第一活塞17侧推压，所以上述滑阀16在阀孔15内向第一活塞17侧移动而切换到上述第二切换位置。但是，因为上述第二活塞18的受压面积比第一活塞17的受压面积大，所以即使是上述第一先导阀19成为开不变而先导流体压作用在上述第一活塞17上的状态，滑阀16也由作用在两活塞17、18上的流体压作用力的差切换到上述第二切换位置上。
在上述滑阀16的一部分上，在贯通上述弹簧罩13的部分上形成小径部31，做成了环状的一对弹簧座32a、32b移动自由地在该滑阀16的轴线L方向与该小径部31嵌合，在该一对弹簧座32a、32b之间，以被压缩的状态夹设了做成线圈状的复位弹簧33。
另一方面，在上述弹簧罩13的内周，以包围上述小径部31的方式，形成具有与该小径部31的轴线方向长度相等的轴线方向长度(槽宽度)的嵌合槽34，在该嵌合槽34内嵌合上述弹簧座32a、32b的外周的一部分，在滑阀16处于图1的中立切换位置时，一方的第一弹簧座32a卡定在上述小径部31及嵌合槽34的一方的端壁31a、34a上，另一方的第二弹簧座32b卡定在上述小径部31及嵌合槽34的另一方的端壁31b、34b上。换言之，在先导流体压未作用在上述第一活塞17及第二活塞18的任何一方时，通过上述2个弹簧座32a、32b被复位弹簧33的加载力推压而卡定在上述小径部31及嵌合槽34的一方的端壁31a、34a和另一方的端壁31b、34b上，滑阀16切换到图1的中立切换位置。
而且，如图1所示，当上述滑阀16被复位弹簧33切换到上述中立切换位置时，3位置切换阀，其供给端口P和第二输出端口B连通，同时，第一输出端口A和第一排出端口EA连通，而且成为第二排出端口EB被隔断的第一连通状态。
另外，如图2所示，当上述滑阀16由第一活塞17切换到上述第一切换位置时，3位置切换阀，其供给端口P和第一输出端口A连通，同时，第二输出端口B和第二排出端口EB连通，而且成为第一排出端口EA被隔断的第二连通状态。
进而，如图3所示，当上述滑阀16由第二活塞18切换到上述第二切换位置时，3位置切换阀，其连结邻接的端口的流路被全部隔断，各端口成为相互非连通状态。
因此，在上述滑阀16上，如从图3表明的那样，设置了对连结邻接的端口的流路进行开闭的第一～第六6个开闭用密封构件35a～35f和通常封闭阀孔15的两端的2个封闭用密封构件36a、36b。
上述6个开闭用密封构件(下面简单地称为“密封构件”)35a～35f，以处于最靠第一活塞17侧的位置的密封构件是第一密封构件35a、处于最靠第二活塞18侧的位置的密封构件是第六密封构件35f的方式，顺序并列地配设在上述2个封闭用密封构件36a、36b之间，相对于上述2个封闭用密封构件36a、36b之间的中央占据了左右非对称的位置。而且，第一、第三、第四、第六密封构件35a、35c、35d、35f，当滑阀16交替地切换到上述中立切换位置和上述第一切换位置时，开闭邻接的端口之间的流路，第二～第六密封构件35b～35f，当滑阀16切换到上述第二切换位置时，将邻接的端口之间的流路全部隔断。
即，上述第一密封构件35a及第二密封构件35b，开闭连结上述第一输出端口A和第一排出端口EA的第一排出流路A-EA，上述第三密封构件35c及第四密封构件35d之中至少上述第三密封构件35c，开闭连结上述供给端口P和第一输出端口A的第一输出流路P-A，上述第四密封构件35d及第五密封构件35e，开闭连结上述供给端口P和第二输出端口B的第二输出流路P-B，上述第六密封构件35f，开闭连结上述第二输出端口B和第二排出端口EB的第二排出流路B-EB。
而且，当上述滑阀16处于上述中立切换位置时，上述第一输出流路P-A由上述第三密封构件35c闭锁，同时，上述第二排出流路B-EB由上述第六密封构件35f闭锁，上述第二输出流路P-B及上述第一排出流路A-EA成为开放状态。
另外，当上述滑阀16处于上述第一切换位置时，上述第一排出流路A-EA由上述第一密封构件35a闭锁，上述第二输出流路P-B由上述第四密封构件35d闭锁，上述第一输出流路P-A及上述第二排出流路B-EB成为开放状态。
进而，当上述滑阀16处于上述第二切换位置时，上述第一、第二输出流路P-A、P-B及上述第一、第二排出流路A-EA、B-EB，由上述第二～第六密封构件35b～35f全部闭锁。
另一方面，上述2个封闭用密封构件36a、36b，无论滑阀16处于哪一个切换位置，都通常封闭阀孔15的两端。
具有上述结构的3位置切换阀，通过使第二先导阀20成为闭而使先导流体压不作用在大直径的第二活塞18上的状态不变，仅使第一先导阀19交替地开、闭而使先导流体压或作用在小直径的第一活塞17上或释放，能够切换各端口P、A、B、EA、EB之间的流路。
即，当上述第二先导阀20处于闭的状态且上述第一先导阀19也为闭时，如图1所示，上述滑阀16由复位弹簧33的加载力复位而占据中立切换位置，各端口P、A、B、EA、EB成为第一连通状态。如果从此状态向上述第一先导阀19通电，则如图2所示，因为先导流体压作用在第一活塞17上，所以滑阀16切换到第一切换位置，各端口P、A、B、EA、EB成为第二连通状态。而且，如果解除向上述第一先导阀19的通电，则滑阀16由复位弹簧33的加载力复位到图1的中立切换位置，各端口P、A、B、EA、EB成为第一连通状态。
另一方面，当在作业的中途使流体压设备非正常停止的情况下，向上述第二先导阀20通电而向第二活塞18供给先导流体压。于是，滑阀16由该第二活塞18切换到图3的第二切换位置，上述各端口P、A、B、EA、EB成为非连通状态。此非正常停止操作，因为上述第二活塞18的受压面积比第一活塞17的受压面积大，所以第一先导阀19为闭的状态、滑阀16处于图1的中立切换位置的情况是当然的，即使在上述第一先导阀19为开的状态下从滑阀16占据了图2的第一切换位置的状态也能够进行。
这样，上述3位置切换阀，因为通过仅使先导流体压作用在小直径的第一活塞17上或释放，能够进行将滑阀16切换到第一连通状态和第二连通状态的操作，所以不仅能够简单地进行先导阀19、20的控制程序，也能够减少消耗电力。另外，因为通过使先导流体压作用在大直径的第二活塞18上切换滑阀16来进行非正常停止操作，所以与由复位弹簧33的弹簧力切换滑阀16的情况相比，在响应性上优异。
另外，在图示的例中，上述弹簧罩13、小径部31、弹簧座32a、32b、复位弹簧33被设置靠近大直径的第二活塞18的位置，但它们也可以设置在靠近小直径的第一活塞17的位置。
另外，图示的3位置切换阀作为5端口阀而构成，但本发明也能够适用于由3端口阀、4端口阀构成的3位置切换阀。

Claims (8)

1.一种先导式3位置切换阀，具有：具有多个端口的阀体；在该阀体的内部以与上述端口连通的方式形成的阀孔；在轴线方向滑动自由地被收容在该阀孔内，具有向该阀孔的一端侧移动的第一切换位置及向另一端侧移动的第二切换位置和中立切换位置的3个切换位置的滑阀，该中立切换位置是上述第一切换位置及第二切换位置之间的切换位置；配设在该滑阀的一端和另一端，接受先导流体压的作用而将该滑阀切换到上述第一切换位置和第二切换位置的第一活塞及第二活塞；使上述滑阀复位到上述中立切换位置的复位弹簧，其特征在于，
上述第一活塞与上述第二活塞相比是小直径，
上述中立切换位置，是上述多个端口的一部分相互连通且剩余的端口被隔断而成为第一连通状态的切换位置，
上述第一切换位置，是通过使上述滑阀由小直径的上述第一活塞向大直径的上述第二活塞侧移动，上述多个端口的连通及隔断的关系成为与上述第一连通状态不同的第二连通状态的切换位置，
上述第二切换位置，是通过使上述滑阀由大直径的上述第二活塞向小直径的上述第一活塞侧移动，上述多个端口被全部隔断而成为相互非连通状态的切换位置。
2.如权利要求1记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，
当先导流体压未作用在上述第一活塞及第二活塞的任何一方时，上述滑阀由上述复位弹簧占据上述中立切换位置，
当先导流体压作用在小直径的上述第一活塞上而先导流体压不作用在大直径的上述第二活塞上时，上述滑阀由上述第一活塞切换到上述第一切换位置，
当先导流体压作用在大直径的上述第二活塞上时，不管先导流体压是否作用在小直径的上述第一活塞上，上述滑阀都由上述第二活塞切换到上述第二切换位置。
3.如权利要求1记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，
上述多个端口是中央的供给端口、处于该供给端口的两侧的第一输出端口及第二输出端口、处于该第一输出端口及第二输出端口的两外侧的第一排出端口及第二排出端口，
上述滑阀具有2个封闭用密封构件和6个开闭用密封构件，上述2个封闭用密封构件配设在该滑阀的靠近两端的位置，通常闭锁上述阀孔的两端部；上述6个开闭用密封构件是对连结邻接的上述端口的流路进行开闭的第一～第六开闭用密封构件，
上述6个开闭用密封构件，以占据相互左右非对称的位置的方式配设在上述2个封闭用密封构件之间。
4.如权利要求3记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，上述第一及第二开闭用密封构件，对连结上述第一输出端口和第一排出端口的第一排出流路进行开闭，上述第三开闭用密封构件对连结上述供给端口和第一输出端口的第一输出流路进行开闭，上述第四及第五开闭用密封构件对连结上述供给端口和第二输出端口的第二输出流路进行开闭，上述第六开闭用密封构件对连结上述第二输出端口和第二排出端口的第二排出流路进行开闭。
5.如权利要求1或3记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，以如下的方式构成，即，在上述滑阀的一部分上形成小径部；在该小径部上在上述滑阀的轴线方向移动自由地嵌合做成了环状的一对弹簧座；同时，在该一对弹簧座之间夹设做成了线圈状的上述复位弹簧；在上述阀体的内周，以包围上述小径部的方式形成具有与该小径部的轴线方向长度相等的轴线方向长度的嵌合槽；上述弹簧座嵌合在该嵌合槽内；当上述滑阀处于上述中立切换位置时，一方的上述弹簧座卡定在上述小径部及嵌合槽的一方的端壁上，另一方的上述弹簧座卡定在上述小径部及嵌合槽的另一方的端壁上。
6.如权利要求5记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，上述小径部、上述一对弹簧座、上述复位弹簧及上述嵌合槽，配设在靠近大直径的上述第二活塞的位置。
7.如权利要求5记载的先导式3位置切换阀，其特征在于，上述小径部、上述一对弹簧座、上述复位弹簧及上述嵌合槽，配设在靠近小直径的上述第一活塞的位置。
8.一种先导式3位置切换阀的操作方法，是用于操作权利要求1或3记载的先导式3位置切换阀的方法，其特征在于，设置驱动上述第一活塞的第一先导阀和驱动上述第二活塞的第二先导阀，在使上述滑阀移动到上述中立切换位置和上述第一切换位置而使上述多个端口切换到上述第一连通状态和上述第二连通状态时，由上述第一先导阀仅使小直径的上述第一活塞动作，在使上述滑阀移动到上述第二切换位置而使上述多个端口切换到全部被隔断的非连通状态时，由上述第二先导阀使大直径的上述第二活塞动作。
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