CN103089731A - 一种内控式四通换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内控式四通换向阀。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；第五凸台设有轴向通孔，第五凸台的外端面与第二端盖紧密接触；在第一、二、三、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

一种内控式四通换向阀

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，提供一种新的内控式四通换向阀。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：本发明内控式四通换向阀，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三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，第四腔所在的阀体壁上开有能使第四腔与供油系统连通的控油口；第五凸台的外端面与第二端盖紧密接触，所述第五凸台设有轴向通孔，第二阀芯在第四腔所在的位置处设有与控油口连通的径向通孔，所述径向通孔与轴向通孔连通；

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：能够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是本发明内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是本发明内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—弹簧；16—弹簧的一端；17—弹簧的另一端；18—第一腔；19—第二腔；20—第三腔；21—第四腔；22—径向通孔；23—轴向通孔；24—控油口；25—第一回油口；26—进油口；27—第二回油口；28—A油口；29—B油口；30—第一沟槽；31—第二沟槽；32—第三沟槽；33—第四沟槽；34—第五沟槽；35—第六沟槽；36—第一阀套窗口；37—第二阀套窗口；38—第三阀套窗口；39—第四阀套窗口；40—第五阀套窗口；41—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，本发明内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18为第一凸台7与第二凸台8之间形成的空腔，第一腔18所在的阀体1的壁上开有用于控制执行液压缸的A油口28，在第一凸台7所在的阀体1的壁上开有能使第一腔18与油箱连通的第一回油口25。第二腔19为第二凸台8和第三凸台9之间形成的空腔，第二腔19所在的阀体1的壁上开有使第二腔19与供油系统连通的进油口26；弹簧15位于第二腔19内，第一阀芯的第二端13与第二阀芯的第一端14伸入弹簧15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16与第二阀芯4固定连接，弹簧的另一端17与第一阀芯3固定连接。第三腔20为第三凸台9与第四凸台10之间形成的空腔，第三腔20所在的阀体1的壁上开有用于控制执行液压缸的B油口29，在第四凸台10所在的阀体1的壁上开有能使第三腔20与油箱连通的第二回油口27。第四腔21为第四凸台10和第五凸台11之间形成的空腔，第四腔21所在的阀体1的壁上开有使第四腔21与供油系统连通的控油口24。与其他凸台相比，第五凸台11最靠近第二端盖6，第五凸台11设有轴向通孔23。第二阀芯4在第四腔21所在的位置处设有与控油口24连通的径向通孔22，径向通孔22与轴向通孔23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25与A油口连通28的第一沟槽30。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31，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32，进油口26能够按照先后顺序依次通过第三沟槽32、第二沟槽31与A油口28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33，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34，第进油口26能够按照先后顺序依次通过第四沟槽33、第五沟槽34与B油口29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27与B油口29连通的第六沟槽35。

如图7所示，第一沟槽30与第二沟槽31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30、的第四沟槽33和第五沟槽34一一对应，并且相互对应的第一沟槽30、第四沟槽33和第五沟槽34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31、第三沟槽32和第六沟槽35一一对应，相互对应的第二沟槽31、第三沟槽32和第六沟槽35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30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31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32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33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34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35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30所在的位置处开有相应的第一阀套窗口36，阀套2在第二沟槽31所在的位置处开有相应的第二阀套窗口37，阀套2在第三沟槽32所在的位置处开有相应的第三阀套窗口38，阀套2在第四沟槽33所在的位置处开有相应的第四阀套窗口39，阀套2在第五沟槽34所在的位置处开有相应的第五阀套窗口40，阀套2在第六沟槽35所在的位置处开有相应的第六阀套窗口41。第一阀套窗口36、第二阀套窗口37、第三阀套窗口38、第四阀套窗口39、第五阀套窗口40和第六阀套窗口41一一对应，相互对应的第一阀套窗口36、第二阀套窗口37、第三阀套窗口38、第四阀套窗口39、第五阀套窗口40和第六阀套窗口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，阀套2上的第一阀套窗口36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37沿阀套2的圆周匀分布。阀套2上的第三阀套窗口38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39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40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41沿阀套2的圆周方向上均匀分布。

本发明内控式四通换向阀的工作过程为：第一阀芯3旋转，通过弹簧15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30与第一阀套窗口36连通，同时第四沟槽33与第四阀套窗口39连通，同时第五沟槽34与第五阀套窗口40连通。由进油口26流进第二腔19的液压油首先依次通过处于导通状态的第四沟槽33与第四阀套窗口39，接着依次通过处于导通状态的第五阀套窗口40、第五沟槽34后进入第三腔20，然后经过B油口29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28进入第一腔18，接着通过处于导通状态的第一沟槽30与第一阀套窗口36，然后经过第一回油口25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31与第二阀套窗口37连通，同时第三沟槽32与第三阀套窗口38连通，同时第六沟槽35与第六阀套窗口41连通。由进油口26流进第二腔19的液压油首先依次通过处于导通状态的第三沟槽32与第三阀套窗口38，接着依次通过处于导通状态的第二阀套窗口37、第二沟槽31后进入第一腔18，然后经过A油口28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29进入第三腔20，接着通过处于导通状态的第六沟槽35与第六阀套窗口41，然后经过第二回油口27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。而本发明换向阀在第一阀芯3和第二阀芯4旋转的同时，供油系统提供的液压油由控油口24进入第四腔21，经过径向通孔22和轴向通孔23后，液压油作用在第二端盖6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15的预调力和第二腔19中液压油的液动力的合力，那么第二阀芯4开始在由第二阀芯4向第一阀芯3的方向上发生轴向位移，则本发明换向阀处于P→A工作状态的过流面积发生变化。如果通过比例减压阀调节进入第三油口26的液压油的压力大小，则可以通过控制第二阀芯4的轴向位移的大小，即控制本发明换向阀处于P→A工作状态的过流面积的大小，使得本发明换向阀处于P→A工作状态时进入A油口的流量和处于P→B工作状态时进入B油口的流量相等，从而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。

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)

1.一种内控式四通换向阀，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三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，第四腔所在的阀体壁上开有能使第四腔与供油系统连通的控油口；第五凸台的外端面与第二端盖紧密接触，所述第五凸台设有轴向通孔，第二阀芯在第四腔所在的位置处设有与控油口连通的径向通孔，所述径向通孔与轴向通孔连通；

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所述的内控式四通换向阀，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所述的内控式四通换向阀，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。

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