CN103075381B - 一种双控式四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双控式四通换向阀。其中，阀芯由第一阀芯和第二阀芯构成，在第一阀芯上设有第一凸台和第二凸台，在第二阀芯上设有第三凸台、第四凸台和第五凸台，第一凸台至第五凸台沿第一端盖向第二端盖的方向依次布置。在相邻的凸台之间形成空腔，第二、第三凸台之间的空腔内设有弹簧；第五凸台设有四个轴向流道，它们分别与第四、第五凸台之间形成的空腔流通；在第一、第二、第三和第四凸台的端面上沿圆周方向间隔地开有相应的沟槽。本发明能够通过两种控制方式补偿四通换向阀的泄漏和加工误差，消除执行液压缸的偏置。

Description

一种双控式四通换向阀

技术领域

本发明涉及一种液压换向阀，特别涉及一种用于控制液压缸的四通换向阀。

背景技术

在现有的工程技术中，时常会碰到执行液压缸的位移发生偏置的情况，甚至会发生撞缸，这大大降低了执行液压缸的工作性能。使执行液压缸位移发生偏置的原因很多，其中最主要的原因是由于控制阀的泄漏和加工误差，使得通过制执行液压缸的A油口和B油口的液压油流量不等。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的液压缸偏置的缺陷，提供一种新的双控式四通换向阀。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：本发明双控式四通换向阀包括阀体、阀套、阀芯、第一端盖和第二端盖，其中，所述阀芯由第一阀芯和第二阀芯构成，在第一阀芯上设有第一凸台和第二凸台，在第二阀芯上设有第三凸台、第四凸台和第五凸台；第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台、第五凸台沿第一端盖向第二端盖的方向依次布置；

在第一凸台和第二凸台之间形成第一腔，第一腔所在的阀体壁上开有用于控制执行液压缸的A油口，在第一凸台所在的阀体壁上开有能使第一腔与油箱连通的第一回油口；

第一阀芯的第一端贯穿并伸出第一端盖；所述第一阀芯的第一端或者通过联轴器与步进电机的主轴连接，或者与旋转比例电磁铁的转子连接；第一阀芯的第二端与第二阀芯的第一端相对并在第二凸台与第三凸台之间形成第二腔，第二腔所在的阀体壁上开有能使第二腔与供油系统连通的进油口；第二腔内设有一个弹簧，第一阀芯的第二端与第二阀芯的第一端均伸入所述弹簧内，所述弹簧的一端与第二阀芯固定连接，所述弹簧的另一端与第一阀芯固定连接；

在第三凸台和第四凸台之间形成第三腔，第三腔所在的阀体壁上开有用于控制执行液压缸的B油口，在第四凸台所在的阀体壁上开有能使第四腔与油箱连通的第二回油口；在第四凸台和第五凸台之间形成第四腔；

第二端盖上设有径向的控油口和轴向通孔，第五凸台的外端面与第二端盖紧密接触，第二阀芯的第二端伸入所述轴向通孔内并相互紧密配合；第二阀芯在第四腔所在的位置处设有径向通孔，第二阀芯设有第一轴向流道，第一轴向流道的一端与所述径向通孔连通，第一轴向流道的另一端与第二腔连通；第五凸台上设有第二轴向流道、第三轴向流道、第四轴向流道和第五轴向流道，第二轴向流道、第三轴向流道、第四轴向流道、第五轴向流道分别与第四腔连通；

在第一凸台的朝向第二凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第一回油口与A油口连通的第一沟槽；在第二凸台的朝向第一凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第二沟槽，在第二凸台的朝向第三凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第三沟槽，进油口能够先后通过第三沟槽、第二沟槽与A油口连通；在第三凸台的朝向第二凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第四沟槽，在第三凸台的朝向第四凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第五沟槽，进油口能够先后通过第四沟槽、第五沟槽与B油口连通；在第四凸台的朝向第三凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第二回油口与B油口连通的第六沟槽；相互对应的第一沟槽、第四沟槽和第五沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠，相互对应的第二沟槽、第三沟槽和第六沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠，第一沟槽和第二沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影沿圆周方向交替错开布置；

所述阀套在第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽、第四沟槽、第五沟槽和第六沟槽所在的位置处分别对应地开有第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口，相互对应的第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠。 

进一步地，本发明所述第一沟槽沿所述第一凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第二沟槽和第三沟槽沿所述第二凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第四沟槽和第五沟槽沿所述第三凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第六沟槽沿所述第四凸台的端面的圆周方向上均匀分布。

进一步地，本发明所述第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口各自分别沿所述阀套的圆周方向上均匀分布。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过两种控制方式补偿四通换向阀的泄漏和加工误差，消除执行液压缸的偏置。

附图说明

图1是本发明双控式四通换向阀处于P→B工作状态（即第一工作状态）时的内部结构示意图，其中阀体、阀套和端盖部分是中心纵截面剖视图；

图2是本发明双控式四通换向阀处于P→A工作状态（即第二工作状态）时的内部结构示意图；

图3是阀体沿其中心纵截面剖开的三维结构示意图；

图4是阀套的三维结构示意图；

图5是第一阀芯的三维结构示意图；

图6是第二阀芯的三维结构示意图；

图7是第一沟槽与第二沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影位置分布关系示意图；

图中，1—阀体；2—阀套；3—第一阀芯；4—第二阀芯； 5—第一端盖；6—第二端盖；7—第一凸台；8—第二凸台；9—第三凸台；10—第四凸台；11—第五凸台；12—第一阀芯的第一端；13—第一阀芯的第二端；14—第二阀芯的第一端；15—第二阀芯的第二端；16—弹簧；17—弹簧的一端；18—弹簧的另一端；19—第一腔；20—第二腔；21—第三腔；22—第四腔；23—轴向通孔；24—径向通孔；25—第一轴向流道；26—第二轴向流道；27—第三轴向流道；28—第四轴向流道；29—第五轴向流道；30—控油口；31—第一回油口；32—进油口；33—第二回油口；34—A油口；35—B油口；36—第一沟槽；37—第二沟槽；38—第三沟槽；39—第四沟槽；40—第五沟槽；41—第六沟槽；42—第一阀套窗口；43—第二阀套窗口；44—第三阀套窗口；45—第四阀套窗口；46—第五阀套窗口；47—第六阀套窗口。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明双控式四通换向阀主要包括阀体1、阀套2、第一阀芯3、第二阀芯4、第一端盖5和第二端盖6。第一阀芯3和第二阀芯4置于阀体1的腔内，第一端盖5和第二端盖6分别在阀体1的两端的端面处与阀体1安装在一起。

如图1 、图2、图5和图6所示,在第一阀芯3上设有第一凸台7和第二凸台8，在第二阀芯4上设有第三凸台9、第四凸台10和第五凸台11，并且第一凸台7、第二凸台8、第三凸台9、第四凸台10和第五凸台11沿着从第一端盖5向第二端盖6的方向上依次布置。第一阀芯的第一端12贯穿并伸出第一端盖5，第一阀芯的第一端12可以通过联轴器与步进电机主轴连接，由步进电机主轴带动阀芯并实现阀芯的旋转运动，组成开环控制系统，结构简单，操作方便，抗污染性能好。作为本发明的另一种实施方式，第一阀芯的第一端12也可以通过联轴器与旋转比例电磁铁的转子连接，由旋转比例电磁铁的转子带动阀芯并实现阀芯的旋转运动，并添加角度传感器实现阀芯角位移的反馈控制，组成闭环控制系统，负载适应性强，提高控制精度和稳定性。

如图1 和图2所示，第一腔19为第一凸台7与第二凸台8之间形成的空腔，第一腔19所在的阀体1的壁上开有用于控制执行液压缸的A油口34，在第一凸台7所在的阀体1的壁上开有能使第一腔19与油箱连通的第一回油口31。第二腔20为第二凸台8和第三凸台9之间形成的空腔，第二腔20所在的阀体1的壁上开有使第二腔20与供油系统连通的进油口32；弹簧16位于第二腔20内，第一阀芯的第二端13与第二阀芯的第一端14伸入弹簧16内，且第一阀芯的第二端13与第二阀芯的第一端14相对，弹簧的一端17与第二阀芯4固定连接，弹簧的另一端18与第一阀芯3固定连接。第三腔21为第三凸台9与第四凸台10之间形成的空腔，第三腔21所在的阀体1的壁上开有用于控制执行液压缸的B油口35，在第四凸台10所在的阀体1的壁上开有能使第三腔21与油箱连通的第二回油口33。第四腔22为第四凸台10和第五凸台11之间形成的空腔。第二端盖6上设有径向的控油口30和轴向通孔23，第五凸台11的外端面与第二端盖6紧密接触，第二阀芯的第二端15伸入轴向通孔23内并相互紧密配合。第二阀芯4在第四腔22所在的位置处设有径向通孔24，第二阀芯4设有第一轴向流道25，第一轴向流道25的一端与径向通孔24连通，第一轴向流道25的另一端与第二腔20连通。第五凸台11上设有第二轴向流道26、第三轴向流道27、第四轴向流道28和第五轴向流道29，第二轴向流道26、第三轴向流道27、第四轴向流道28、第五轴向流道29分别与第四腔22连通；

如图1 、图2、图5和图6所示, 在第一凸台7的朝向第二凸台8的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第一回油口31与A油口连通34的第一沟槽36。在第二凸台8的朝向第一凸台7的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第二沟槽37，在第二凸台8的朝向第三凸台9的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第三沟槽38，进油口32能够按照先后顺序依次通过第三沟槽38、第二沟槽37与A油口34连通。在第三凸台9的朝向第二凸台8的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第四沟槽39，在第三凸台9的朝向第四凸台10的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第五沟槽40，进油口32能够按照先后顺序依次通过第四沟槽39、第五沟槽40与B油口35连通。在第四凸台10的朝向第三凸台9的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第二回油口33与B油口35连通的第六沟槽41。

如图7所示，第一沟槽36与第二沟槽37在与阀套2的中轴线垂直的投影面上的投影沿圆周方向交替错开布置。第一沟槽36、第四沟槽39和第五沟槽40一一对应，并且相互对应的第一沟槽36、第四沟槽39和第五沟槽40在与阀套2的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠，第二沟槽37、第三沟槽38和第六沟槽41一一对应，并且相互对应的第二沟槽37、第三沟槽38和第六沟槽41在与阀套2的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠。

作为本发明的优选方案，第一凸台7上的第一沟槽36沿第一凸台7的端面的圆周方向上均匀分布；第二凸台8上的第二沟槽37沿第二凸台8的端面的圆周方向上均匀分布，第二凸台8上的第三沟槽38沿第二凸台8的端面的圆周方向上均匀分布；第三凸台9上的第四沟槽39沿第三凸台9的端面的圆周方向上均匀分布，第三凸台9上的第五沟槽40沿第三凸台9的端面的圆周方向上均匀分布；第四凸台10上的第六沟槽41沿第四凸台10的端面的圆周方向上均匀分布。

如图1、图2和图4所示，阀套2在第一沟槽36所在的位置处开有相应的第一阀套窗口42，阀套2在第二沟槽37所在的位置处开有相应的第二阀套窗口43，阀套2在第三沟槽38所在的位置处开有相应的第三阀套窗口44，阀套2在第四沟槽39所在的位置处开有相应的第四阀套窗口45，阀套2在第五沟槽40所在的位置处开有相应的第五阀套窗口46，阀套2在第六沟槽41所在的位置处开有相应的第六阀套窗口47。阀套2上的第一阀套窗口42、第二阀套窗口43、第三阀套窗口44、第四阀套窗口45、第五阀套窗口46和第六阀套窗口47一一对应，相互对应的第一阀套窗口42、第二阀套窗口43、第三阀套窗口44、第四阀套窗口45、第五阀套窗口46和第六阀套窗口47在与阀套2的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠。 

作为本发明的优选方案，阀套2上的第一阀套窗口42沿阀套2的圆周方向上均匀分布，阀套2上的第二阀套窗口43沿阀套2的圆周匀分布，阀套2上的第三阀套窗口44沿阀套2的圆周方向上均匀分布，阀套2上的第四阀套窗口45沿阀套2的圆周方向上均匀分布，阀套2上的第五阀套窗口46沿阀套2的圆周方向上均匀分布，阀套2上的第六阀套窗口47沿阀套2的圆周方向上均匀分布。

本发明双控式四通换向阀的工作过程为：第一阀芯3旋转，通过弹簧16带动第二阀芯4旋转，当第二阀芯4旋转到如图1所示的位置时，本发明换向阀处于P→B工作状态（即第一工作状态）。此时，第一沟槽36与第一阀套窗口42连通，同时第四沟槽39与第四阀套窗口45连通，同时第五沟槽40与第五阀套窗口46连通。由进油口32流进第二腔20的液压油首先依次通过处于导通状态的第四沟槽39与第四阀套窗口45，接着依次通过处于导通状态的第五阀套窗口46、第五沟槽40后进入第三腔21，然后经过B油口35进入执行液压缸；同时从执行液压缸流出的液压油流经A油口34进入第一腔19，接着通过处于导通状态的第一沟槽36与第一阀套窗口42，然后经过第一回油口31流回油箱。当第二阀芯4旋转到如图2所示的位置时，本发明换向阀处于P→A工作状态（即第二工作状态）。此时，第二沟槽37与第二阀套窗口43连通，同时第三沟槽38与第三阀套窗口44连通，同时第六沟槽41与第六阀套窗口47连通。由进油口32流进第二腔20的液压油首先依次通过处于导通状态的第三沟槽38与第三阀套窗口44，接着依次通过处于导通状态的第二阀套窗口43、第二沟槽37后进入第一腔19，然后经过A油口34进入执行液压缸；同时从执行液压缸流出的液压油流经B油口35进入第三腔21，接着通过处于导通状态的第六沟槽41与第六阀套窗口47，然后经过第二回油口33流回油箱。着第一阀芯3和第二阀芯4的旋转，本发明换向阀周期性交替地处于第一工作状态和第二工作状态。

在现有技术中，由于控制阀的泄漏和加工误差，使得换向阀处于P→A工作状态时的过流面积和对应的处于P→B工作状态时的过流面积不相等，这样造成换向阀处于P→A工作状态时进入A油口的流量和换向阀处于P→B工作状态时进入B油口的流量不相等，结果使得执行液压缸的位移发生偏置的情况，甚至会发生撞缸，这大大降低执行液压缸的工作性能。本发明换向阀在第一阀芯3和第二阀芯4旋转的同时，可以通过以下两种控制方式来实现第二阀芯4的轴向位移，使得本发明换向阀处于P→A工作状态时进入A油口的流量和本发明换向阀处于P→B工作状态时进入B油口的流量相等，消除执行液压缸的偏置问题，大大提升执行液压缸的工作性能。如图1和图2所示，由进油口32流进第二腔20的液压油依次经过25第一轴向流道和24径向通孔后进入第四腔22，然后通过第二轴向流道26、第三轴向流道27、第四轴向流道28和第五轴向流道29，最后作用在第二端盖6的底面上产生液动力并反作用在第二阀芯的第二端15；同时，由控油口30流进的液压油进入轴向通孔23，从而直接作用在第二阀芯的第二端15的端面上产生液动力。此时，如果使作用在第五凸台11上的液动力和作用在第二阀芯的第二端15的端面上液动力的合力大于弹簧16的预调力和第二腔20中液压油的液动力的合力，那么，第二阀芯4开始向第一阀芯所在的方向发生轴向位移。如果将控油口30堵住，由进油口32流进第二腔20的液压油依次经过25第一轴向流道和24径向通孔后进入第四腔22，然后通过第二轴向流道26、第三轴向流道27、第四轴向流道28和第五轴向流道29，最后作用在第二端盖6的底面上产生液动力并反作用在第五凸台11上。此时，如果使作用在第五凸台11上的液动力大于弹簧16的预调力和第二腔20中液压油的液动力的合力，那么，第二阀芯4开始向第一阀芯所在的方向发生轴向位移。

本说明书陈述的内容只是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为只局限于实施所示的具体方式，而应当涉及于本领域技术人员根据本发明构思所能够思考到的等同技术方式。

Claims (3)

1.一种双控式四通换向阀，包括阀体、阀套、阀芯、第一端盖和第二端盖，其特征是：所述阀芯由第一阀芯和第二阀芯构成，在第一阀芯上设有第一凸台和第二凸台，在第二阀芯上设有第三凸台、第四凸台和第五凸台；第一凸台、第二凸台、第三凸台、第四凸台、第五凸台沿第一端盖向第二端盖的方向依次布置；

在第一凸台和第二凸台之间形成第一腔，第一腔所在的阀体壁上开有用于控制执行液压缸的A油口，在第一凸台所在的阀体壁上开有能使第一腔与油箱连通的第一回油口；

第一阀芯的第一端贯穿并伸出第一端盖；所述第一阀芯的第一端或者通过联轴器与步进电机的主轴连接，或者与旋转比例电磁铁的转子连接；第一阀芯的第二端与第二阀芯的第一端相对并在第二凸台与第三凸台之间形成第二腔，第二腔所在的阀体壁上开有能使第二腔与供油系统连通的进油口；第二腔内设有一个弹簧，第一阀芯的第二端与第二阀芯的第一端均伸入所述弹簧内，所述弹簧的一端与第二阀芯固定连接，所述弹簧的另一端与第一阀芯固定连接；

在第三凸台和第四凸台之间形成第三腔，第三腔所在的阀体壁上开有用于控制执行液压缸的B油口，在第四凸台所在的阀体壁上开有能使第四腔与油箱连通的第二回油口；在第四凸台和第五凸台之间形成第四腔；

第二端盖上设有径向的控油口和轴向通孔，第五凸台的外端面与第二端盖紧密接触，第二阀芯的第二端伸入所述轴向通孔内并相互紧密配合；第二阀芯在第四腔所在的位置处设有径向通孔，第二阀芯设有第一轴向流道，第一轴向流道的一端与所述径向通孔连通，第一轴向流道的另一端与第二腔连通；第五凸台上设有第二轴向流道、第三轴向流道、第四轴向流道和第五轴向流道，第二轴向流道、第三轴向流道、第四轴向流道、第五轴向流道分别与第四腔连通；

在第一凸台的朝向第二凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第一回油口与A油口连通的第一沟槽；在第二凸台的朝向第一凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第二沟槽，在第二凸台的朝向第三凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第三沟槽，进油口能够先后通过第三沟槽、第二沟槽与A油口连通；在第三凸台的朝向第二凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第四沟槽，在第三凸台的朝向第四凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有第五沟槽，进油口能够先后通过第四沟槽、第五沟槽与B油口连通；在第四凸台的朝向第三凸台的一侧端面上沿圆周方向间隔地开有能够使第二回油口与B油口连通的第六沟槽；相互对应的第一沟槽、第四沟槽和第五沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠，相互对应的第二沟槽、第三沟槽和第六沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠，第一沟槽和第二沟槽在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影沿圆周方向交替错开布置；

所述阀套在第一沟槽、第二沟槽、第三沟槽、第四沟槽、第五沟槽和第六沟槽所在的位置处分别对应地开有第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口，相互对应的第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口在与阀套的中轴线垂直的投影面上的投影相互重叠。

2.根据权利要求1所述的双控式四通换向阀，其特征是：所述第一沟槽沿所述第一凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第二沟槽和第三沟槽沿所述第二凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第四沟槽和第五沟槽沿所述第三凸台的端面的圆周方向上均匀分布，所述第六沟槽沿所述第四凸台的端面的圆周方向上均匀分布。

3.根据权利要求1或2所述的双控式四通换向阀，其特征是：所述第一阀套窗口、第二阀套窗口、第三阀套窗口、第四阀套窗口、第五阀套窗口和第六阀套窗口各自分别沿所述阀套的圆周方向上均匀分布。