CN103697003B - 锥面换向转阀 - Google Patents

Abstract

本发明在于提供一种系列锥面换向转阀，其流体作用阀芯的径向力时刻保持平衡，向下的不平衡轴向力由零至一个较小值的范围变化，阀内的密封形式为：硬接触无间隙间隔密封，依上述技术特征，锥面换向转阀可以设计成各种机能的二位换向阀和各种机能的三位换向阀，它即可制成手动、也可制成电动、也可制成叠加阀。其目的一是将现有的滑阀、非滑阀和气压换向阀结构统一且可互换使用。目的二是将现有的各种机能滑阀、电磁阀、非滑阀换向阀一一对应加以替换。于现有换向阀相比有以下有益效果：可实现阀无内漏、节能、阀内密封磨损自动补偿、提高了阀的使用性能和安全性、提高了阀对流体的适应性、极大地提高了阀的使用寿命。

Description

锥面换向转阀

技术领域

本发明用于流体压力传动中的操纵换向机构，它属于流体压力传动元件技术领域。

背景技术

一、目前技术状况

目前生产中使用的换向阀如按动力源划分，有手动换向阀和电磁换向阀。如按阀芯内部高、低压密封形式划分、可分为间隙密封和无间隙间隔密封。所谓间隙密封、指的是目前生产中广泛用于较大粘度系数油液的压力传动中。工作中依靠阀芯与阀座之间的间隙做轴向滑动而实现流体系统的配液换向，所以这种阀称作滑阀，它即可手动也可用电磁力操作。所谓无间隙间隔密封，指的是目前生产中广泛用于较小粘度系数的流体压力传动中配液换向。如：水、乳化液、粘度系数较小的油液等。这种阀的阀芯与阀座的密封在不工作时，阀芯紧密坐落在阀座上或用密封圈将高、低压隔开，工作时用外力将间隔打开进行配液换向。

二、目前技术状况存在的不足

1、由于流体粘度系数的不同，导致换向阀的结构不同，种类繁多，即使流量、压力相同也不能通用。

2、滑阀内部的密封依靠的是间隙，间隙的存在必产生内漏，内漏导致油温升高，从而加剧内漏，同时内漏是能源白白的浪费。有间隙就有微小颗粒进入的可能，一旦进入就有可能将阀芯与阀座配合表面拉伤、拉毛，也有将阀芯卡死而不能工作的可能。可以说间隙是生产中的隐患，因此这种流体压力传动中对油的过滤与冷却是非常严格的。

3、对于目前使用的阀内部的高、低压之间密封为间隔式的阀，主要有两种形式：一种是阀芯紧密座落阀座上，将阀内高、低压隔开，工作时靠外力将阀芯打开而实现换向。这种阀内部密封遭到破坏的因素有： ⑴阀芯在关闭时，阀芯与阀座之间将产生很大冲击力，使阀芯或阀座变形，产生裂痕或点蚀，使阀产生内漏。⑵阀芯关闭时，流体中的小颗粒可垫入阀芯与阀座密封表面，使阀产生内漏。⑶阀芯抬起工作中，流体对阀芯和阀座不间断高速冲刷磨损，使阀产生内漏。另一种是阀内部高、低压之间用密封圈隔开，工作时靠外力将密封圈间隔解除而实现换向。这种阀内部密封遭到破坏的因素有：⑴阀在开、关的过程中，密封圈的磨损超限，使阀产生内漏。⑵在阀即将打开或即将关闭瞬间，高速流体中的硬质小颗粒的挤出可将密封圈划伤，使阀产生内漏。⑶阀在工作中，高速流体不间断的对密封圈及其密封面进行冲刷磨损，超限磨损使阀产生内漏。经以上分析，这种阀性能均不佳，使用寿命均不长。如：现仍在用于煤矿综采工作面液压支架中的操纵换向阀，结构为上述后一种，一个工作面用量千余件。由于上述情况，工作中阀产生大量内漏而不得不大量更换，严重制约生产，并降低经济效益。

发明内容

发明的主要目的：针对现使用中的滑阀、非滑阀换向阀存在的缺陷与不足，提供一种系列锥面换向转阀，系列锥面换向转阀可以对现使用的各种滑阀、各种非滑阀换向阀一一对应加以替代，如：各种机能的二位二通、二位三通、二位四通及二位多通换向阀和各种机能的三位二通、三位三通、三位四通、三位多通换向阀。使滑阀、非滑阀和气压换向阀达到结构一致且通用。系列锥面换向转阀即可制成手动也可制成电动、也可制成叠加阀。

本发明的系列锥面换向转阀技术方案均具有的结构特征：阀芯为一锥台体且与转轴为一体，阀座为一锥台孔且与阀体为一体，锥台阀芯座落在阀体的锥孔内，在弹簧力的作用下阀芯与阀座紧密配合。阀芯大端面上部设有上阀堵，阀芯下端面下部设有下阀堵。上、下阀堵与阀芯的大小端面之间均有容腔，阀芯小端面延阀芯轴线设一孔，此孔与阀芯中部垂直阀芯轴线的径向透孔完全沟通，以上两个孔完全沟通且垂直，孔的直径均与阀出口直径一致。阀芯延轴线中部设有两个对称环形槽，环形槽的高度与阀芯径向孔直径一致，环形槽的断面与阀芯径向孔圆面积一致，阀芯下部容腔与流体进口或出口沟通。阀体上设有工作口、流体进口或出口和平衡孔。阀芯中部的径向孔轴线、阀芯环形槽中位线、工作口和平衡孔的轴线，均在经阀芯径向孔轴线且垂直阀芯轴线的平面内。阀芯上的转轴上设有转动手柄，上阀堵上部设有限制手柄转角的限位套，当转动手柄至限位角，阀芯不能继续转下去，此时阀进入工作状态。

本发明的系列锥面换向转阀技术方案均具有的技术特征：阀芯中的环形槽对称设置，阀芯上的两个对称的环形槽用小孔沟通。阀芯上的孔对称设置。阀体上凡是工作中对阀芯能产生作用力的孔，均在阀体上对称设置平衡孔。以上的技术特征决定了阀在工作中流体对阀芯的作用力，其径向力时刻保持平衡这一技术特征。阀芯上、下两端面的容腔用小孔沟通，流体作用阀芯轴向力除阀芯大、小端面外，还在阀芯径向孔两端分别产一个向上定量轴向力。依以上轴向力可以设计出流体作用阀芯大、小端面所受轴向力平衡。由于阀芯表面为锥面，在阀工作中，回流变量压力经对称环形槽使阀芯产生向上变量轴向分力。工作口离开或沟通环形槽过程中和工作口和平衡孔与供流口沟通或离开的过程中，均产生向上变量轴向分力。工作中上述两变量轴向力合力在零和一个较小值范围之间变化。所以流体作用阀芯轴向力是不可能时刻平衡的。上述工作中产生的两个变量向上的轴向分力均很小，故可以说流体作用阀芯轴向力基本接近平衡。流体作用阀芯的径向力时刻保持平衡，轴向力基本接近平衡的技术特征，对阀芯与阀座的配合表面精度提出一个要求，即：无论阀芯转至何位其与阀座应接触的表面，其接触率不低于90%，理想状态100%，否则流体压力将进入配合表面，阀芯的径向力时刻保持平衡，轴向力基本接近平衡这一技术特征将不存在。由于阀芯与阀座的配合精度，决定了阀芯内部高、低压之间的密封为：硬接触无间隙间隔密封这一技术特征。

依系列锥面换向转阀上述的结构特征和技术特征，可以对现有的各种机能的二位二通、二位三通、二位四通、二位多通换向阀和各种机能的三位二通、三位三通、三位四通、三位多通换向阀，设计成分别一一对应的锥面换向转阀，这种锥面换向转阀即可制成手动、也可制成电动、也可制成叠加阀。

现使用中的换向阀，品种众多，为证明上述能够实现，本发明选择了常用的且设计难度很高的机能各异的十一种三位四通锥面换向转阀进行了设计，并以三位四通 y型阀为例对这十一种三位四通锥面换向转阀的改变，得到了与十一种中间位机能一致且一一对应的十一种三位六通锥面换向转阀，并以三位四通y型阀为例，设计了叠加阀组。

对于电动锥面换向转阀，因本发明的锥面换向转阀转动力炬很小，只要在阀的转轴上安设微型电机即可，而微型电机的减速增力机构及电机转动满足要求的电路均为现有技术，故不叙述。

对于二位阀的设计要比三位阀容易的多，且上述二十二种三位四通和三位六通阀，只要砍掉一位，有的就可以称为二位四通和二位六通阀。

本发明的锥面换向转阀与现使用的换向阀有以下的有益效果。

1、与滑阀相比：⑴由于锥面换向转阀阀内部高、低压之间的密封为硬接触无间隙间隔密封，可实现零内漏。本发明的锥面换向转阀适用于任何流体，如：各种液体、各种气体，它可使现有的滑阀、非滑阀和气压换向阀的结构一致且可通用。⑵由于锥面换向转阀内高、低压之间的密封为硬接触无间隙间隔密封，决定了流体中的小颗粒不可能进入阀密封面，不会出现拉毛、拉伤阀密封面的情况，也不会出现小颗粒卡死阀芯的情况，提高了使用性能和提高了使用寿命及使用安全性。⑶因本发明的锥面换向转阀无内漏，因此这方面无能源损失，再有做为滑阀的电磁阀，在磁力的作用下阀芯到达工作位置后的工作中一直是靠给电磁铁供电维持的，而作为本发明的电力锥面换向转阀是：电力将阀芯转到工作位后是停电，工作中不需要供电。从以上两方面分析可知，本发明的锥面换向转阀比现有的滑阀是节能的，就阀的个体节能不是很大，而对阀的整体节能是巨大的。⑷由于本发明的锥面换向转阀无内漏，极大的降低了流体温升速度，因此可降低流体系统中冷却系统的运行成本，又由于锥面换向转阀内部为无间隙密封，对流体的适应性增强，过滤系统要求可降低。

2、与非滑阀相比：非滑阀指本申请背景技术中[0006]段提到的两种结构形式，这种阀的使用性能和寿命，主要取决于阀内部高、低压之间的密封在工作中遭受破坏的因素和难易程度，阀内部密封遭破坏因素多且破坏容易，则阀使用性能差，寿命短，反之使用性能好，寿命长。做为本发明的锥面换向转阀，破坏阀内部高、低之间为硬接触无间隙间隔密封的因素只有一个，即：配液孔14与工作口从开始沟通至完全沟通的过程中，流体对部分密封面短时间的冲刷，由此可见本发明的锥面换向转阀的使用性能和寿命及对流体的适应性，远好于现使用中的换向阀。若将本发明的锥面换向转阀替代现液压支架中的操纵换向阀，必为煤矿生产解决一个实际问题，同时也提高了经济效益。

3、由于本发明的锥面换向转阀的阀芯的径向力时刻保持平衡，所以工作中的阀芯磨损是均匀的，磨损将产生间隙，而阀芯在弹簧力的作用下使阀芯下移，随时补偿间隙，使锥面换向转阀内部时刻保持硬接触无间隙间隔密封。再有每次阀芯的转动，都是对阀芯与阀座配合表面的研磨，所以阀的使用不会降低阀的使用性能，反而使性能更加优越，因此这种锥面换向转阀的使用寿命是超长的。

4、按本发明技术制造的锥面换向转阀生产中应用实例：本人与1991年以径向力时刻保持平衡，轴向力基本接近平衡，这一技术特性，用人工研磨阀芯与阀座配合表面的方法，为煤矿设计制造了两个三位四通Y型手动锥面换向转阀，当研磨至阀芯与阀座的配合表面无论转至何位，其应接触的表面接触率均在90%以上时，用于井口安全门的开、关，动力为风压，使用至2005年。由于井口安全门的自动化改造而将其更换。在14年的使用中，一直没有内漏产生，除了更换几次密封圈外，没有进行过其它任何维护。如果安全门的开、关各算一次，此阀已转了400万次左右。

附图说明

本附图共有10幅附图

图1为：三位四通Y型和P型锥面换向转阀结构图

图2为：三位四通O型锥面换向转阀结构图

图3为：三位四通H型和X型锥面换向转阀结构图

图4为：三位四通M型锥面换向转阀结构图

图5为：三位四通J型和C型锥面换向转阀结构图

图6为：三位四通K型锥面换向转阀结构图

图7为：三位四通N型锥面换向转阀结构图

图8为：三位四通Z型锥面换向转阀结构图

图9为：三位六通Y型锥面换向转阀结构图

图10为：三位四通Y型锥面换向转阀阀组结构图

本发明以阀芯径向力平衡，轴向力基本平衡的要求，设计了11种机能各异的三位四通换向阀和以Y型阀为例这11种机能各异的三位四通阀如何改为三位六通阀，以及以Y型阀为例这11种机能各异的三位四通阀组成操纵阀组的结构，以上提到11种阀的外形结构，除阀芯外基本一致。所有的附图标记均一一对应（即同一标记均代表同一组成部分），对于各种阀结构上不同之处分别加以说明，各图中的A-A剖面图均为阀芯的结构，并在图的上部绘制了该阀的机能符号，各图中的P为供流口、O为回流口、A、B、C、D为工作口。

图1

图1有主图1，A-A、B-B、C-C三个剖面图

1为阀座，也是阀体。在中部设置锥形孔，即为阀座。在阀体左外侧设A、B两工作孔，并与阀座锥形孔贯通。阀体下端设有O通道接口，O、A、B外口均设管接头座，均为螺纹连接。2为阀芯，它与上部的转轴为一体，转轴下的圆台体可称为阀芯，座落在锥孔阀座内，在阀芯圆台体中部外侧，左、右各设一个轴对称的环形槽13，在两个环形槽的底部用小孔25将它们沟通。在阀芯中部设置配液透孔14，配液透孔14与两环形槽在同一平面内，两环形槽即对称阀芯轴线，且也对称透孔的轴线，在阀芯下端面的轴线上设置穿透配液孔14的圆孔15，并在阀芯上设置两个上、下端面沟通孔24，两孔对称布置且垂直端面，且通过配液孔14到达上端面。当阀芯坐落在阀座上，处在阀中间位置时，左侧的环形槽在两端分别与A、B两个工作口刚好完全沟通，环形槽的中部与O通路完全沟通。3为上阀堵，外圆与阀体1配合，设有“O”型密封圈18与挡圈17，内圆与阀芯转轴配合，设有“y”型密封圈16。4为下阀堵，外圆与阀体用螺纹连接，下端面有卡簧26与阀体连接，它与螺纹共同平衡阀内流体压力，下阀堵与阀体配合面设有“o”型密封和挡圈，在下阀堵中部设有供液口p,且与配液孔14沟通，供液口p设有用螺纹连接的管接头座。下阀堵下端面还设有拆装孔19。5为限位套，它可对转动手柄9左、右转至45度时进行限位。6为端盖，设在限位套上部。其上的4个光孔与限位套上的4个光孔一一对应。4个M10螺栓7穿过光孔旋入阀体丝孔内、使限位套、端盖、阀体连成一体，且压住上阀堵，4个螺栓平衡阀内部对上阀堵的压力。同时端盖压在转轴中部钢球11经弹簧座10压缩弹簧12将轴向力作用在阀芯上。8为转动护套，21为转动手柄护套，端盖、转动护套，转动手柄护套围成一个较封闭的操作空间，防止灰尘与杂物进入。手柄护套与转动护套焊接一体，20为手柄拆装孔，23为加工孔死堵，22为操作手球，操作手球用螺纹与手柄和手柄护套连接成一体。

此阀为代号为Y型三位四通阀，图为阀中间位置。当逆时针转动手柄经配液孔直径相对应的角度时，工作孔A刚好与环形槽分离，配液孔上口与A工作口还有弧长间隔。继续逆时针转动，配液孔上口与A工作口的弧长间隔逐渐减小至零，然后进入由小到大的勾通，转动至45°时，由于限位套的限制已不能再转下去。此时刚好配液孔上口与A工作口完全勾通，这一过程的同时左环形槽与A工作口间隔弧长逐渐增大，转至45°时左环形槽的上边缘刚好与O口上边缘对齐，此时B工作口仍与左环形槽完全勾通，左环形槽仍与O口完全勾通，从而进入A工作口供液，B工作口回液的完全工作状态。当阀在中间位置顺时针转动时，重复以上的过程，不同的是A口变成了B口，转至45°时配液孔下口与B工作口完全勾通，进入B口供液，A口回液的完全工作状态。

如果将此阀图中的P改为O、O改为P，A口改为B、B口改成A，那么此阀将变成具有代号为P型机能的三位四通换向阀，此时左环型槽里的流体为供液P，配液孔里的流体为回液O，阀在中间位置时，工作口A与B均与供液P沟通，且均不与回液O沟通，这种结构符合P型阀对中间位置机能要求。此阀工作原理略。

图2 O型阀

图2有主图2和A-A、B-B、C-C三个剖面图，图B-B剖面主要反映的是限位套的结构，此限位套的限位角为30°，图C-C主要反映小孔25的位置，图A-A主要反映的是代号为O型机能的三位四通阀阀芯结构，图为阀中间位置，此位置P与O不勾通，且工作口A与B均不与P勾通，也不和O勾通，A与B之间也不勾通，这种结构符合O型机能三位四通阀对中间位置的要求，当阀逆时针转阀芯30°时，此时配液孔14上口完全与工作口A完全重合、左侧环形槽13的上边缘与O口的上边缘成一直线，左环形槽的下边缘与工作口B的下边缘成一直线，这时左环形槽将B工作口与O口完全勾通，开始了A供液，B回液的完全工作状态，由于限位套的限制阀不能超30°的转动，中间位置、阀芯顺时针转30°时，配液孔14的下口与B工作口重合，左环形槽将工作口A和O完全勾通，此时B供液A回液的完全工作状态。

图3 H型阀与X型阀

图3有主图3和A-A、B-B、C-C、D-D、F-F五个剖面图，图3与图1相比，图3只加厚了端盖6，并在端盖内设有为满足阀机能的导通孔28，导通孔28是由O口向上经阀体—穿过限位套—到达端盖—分二路向下—穿过限位套—经阀体与阀芯上的配液孔14上、下口勾通，在穿过限位套上、下处设有“O”型密封圈27，图B-B反映限位套的结构，此限位套的限位角为45°，图D-D、图F-F主要反映导通孔28的路径，图D-D中的二个小孔24是阀芯上、下端面勾通孔，本发明涉及的阀均有此结构，图A-A主要反映本阀阀芯的结构，图为中间位置，此位左环形槽将A口、B口、O口勾通，O口经导通孔28与阀芯上的供液的配液孔14上、下口勾通，这种结构符合H型阀对中间位置机能要求，当阀逆时针转至配液孔上、下口刚好完全离开上、下O口时，左环形槽刚好与A口分离，配液孔上口左边缘与A口的上边缘之间仍有密封弧长，当转至配液孔左边缘与A口上边缘搭接时，这密封弧长逐渐成为配液孔的右边缘与上O口左边缘之间和左环形槽上边缘与A口下边缘密封弧长，在以上的转动过程中，阀芯上、下的密封区逐渐覆盖上、下O口最终完全覆盖，只要是覆盖，O口中的压力将作用在阀芯上，作用力的大小取决于O口的压力与覆盖面积，由于本阀采用了上下O口、环形槽、阀芯密封区均对称设计，使这种上下O口覆盖面积每时每刻均相等，且以阀芯中心对称，故这种作用力其合力每时每刻均为零，使阀芯径向力始终为零，当阀芯逆时针转至到45°时，配液孔上口与A口重合，左环形槽上边缘与中间O口上边缘成一直线，下边缘与下O口右边缘成一直线，右环形槽上边缘与上O口左边缘成一直线，系统进入A供液、B回液完全工作状态，阀在中间位置顺时针转至45°时重复以上过程，配液孔的下口与B口重合，系统进入B供液、A回液的完全工作状态。

如果将导通孔28的直径缩小到符合系统要求的节流效果时，那么此阀将成为具有X型机能的三位四通换向阀。

图4 M型阀

图4有主图4和A—A.、B—B、C—C、D—D、F—F五个剖面图。图B—B反映的主要是限位套结构，图D—D主要反映的是导通孔28的路径与其他结构的位置关系。图F—F主要反映导通孔28在端盖内的路径。图A—A 主要反映的是本阀阀芯的结构，图为中间位置，此位A、B两工作口分别与左、右两环形槽勾通，但均不与P、O勾通，阀芯配液孔14为供液上、下口均与O口直接勾通，这种结构符合M型阀对中间位置机能的要求。当阀芯逆时针转至配液孔14上口与A口上边缘搭接时，这一过程所发生的变化同图3说明有关内容基本一致，这里不再重复，当阀芯逆时针转至45度时，由于限位套限制已不能转下去，此时配液孔14上口刚好与A口重合，左环形槽与A口分离，且下边缘与下O口右边缘成一直线，且与A 有密封弧长存在，同时右环形槽的上边缘刚好与上O口的左边缘成一直线，将B口与O口完全勾通，系统开始A供液B回液的完全工作状态，阀芯在中间位置顺时针转至45度，重复以上过程。此时配液孔上口刚好与B口重合，右侧环形槽与B分离，且与B有弧长密封，左环形槽将A口与上O口勾通，系统开始B供液A回流完全工作状态。

图5 J型阀、C型阀

图5有主图5和A—A.、B—B、C—C、D—D四个剖面图。图C—C主要反映左、右环形槽勾通小孔25的位置。图B—B主要反映的是限位套结构，此限位套的限位角为36°。图D—D主要反映的是O供液口的位置。图A—A主要反映的是本阀的阀芯结构，图为阀中间位置，此位工作口B与O勾通，工作口A既不与O勾通也不与P勾通，这种结构符合J型阀对中间位置机能要求。当阀芯逆时针转至36度时，配液孔14上口与A口完全重合，左环形槽上边缘与O口上边缘成一直线，左环形槽仍与O口和B口完全勾通，系统进入A供液B回液的完全工作状态。当阀芯在中间位置顺时针转至36度时，配液孔14的下口完全与B口重合，左环形槽13与B口分离，且下边缘与O口的下边缘成一直线，上边缘与A口的上边缘成一直线，此时环形槽将O口与A口完全勾通，系统完全进入B供液A回液工作状态。

如果在此阀的结构不变的情况下，将图中的O改成P，将P改为O，A改为B，B改为A，那么此阀将成为具有C型机能的三位四通换向阀。此阀在中间位置时，环形槽变成供液，配液孔14由原来的供液变成了回液，且与A口勾通，B口既不与O勾通，也不与P勾通，这种结构符合C型阀对中间位置机能要求。此阀的工作原理略。

图6 K型阀

图6有主图6和A—A.、B—B、C—C、D—D、E—E、F—F六个剖面图。B—B主要反映限位套结构，此限位套的限位角为36°，图D—D、E—E、F—F主要反映的是导通孔28的路径，以及导通孔28与其他结构的位置关系，导通孔28从P口向上经限位套达到端盖6，分二路向下经限位套与阀体同阀芯上的配液孔14上、下口勾通。图A—A主要反映的是本阀芯的结构。图为阀中间的位置，此位工作口A与P勾通，且通过导通孔28 与配液孔回液O沟通，B工作口均不与O、P沟通，这种结构符合K型阀对中间位置要求，本阀环形槽为供液，配液孔为回液，当阀芯顺时针转至配液孔14直径对应的角度时，配液口上、下口刚好与上、下P口分离，左环形槽刚好与A口分离，此时配液孔下口的左边缘与A口下边缘之间和环形槽的上边缘与B口的下边缘之间存在相同的密封弧长。当阀芯转至配液孔下口左边缘与A口下边缘搭接时，这种密封弧长逐渐为零，而配液孔下口右边缘与下P口左边缘之间和左环形槽下边缘与A口上边缘之间的密封弧长由零逐渐增至前面说的弧长。此时，左环形槽上边缘与B口下边缘搭接。以上的这一转动过程，阀芯的上、下密封区逐渐覆盖上、下P口直至完全覆盖，只要密封区覆盖P口，P口中的压力将作用在阀芯上，而力的大小取决于P的压力与覆盖面积。由于本阀采用对称布置，上、下密封区对上、下P口的覆盖每时每刻面积均相等，且以阀芯中心为对称，使这作用力的合力始终为零，保证了阀芯的径向力合力为零的初衷。当阀芯转至36度时配液孔下口与A重合，左环形槽下边缘与中部P口下边缘对齐，上边缘与B口上边缘对齐，环形槽将P口与B口勾通，系统进入B供液A回液的完全工作状态，当阀在中间逆时针转至36度时，配液孔上口与B口重合，左环形槽仍与P口、A口沟通。系统进入A供液B回液的完全工作状态。

图7 N型阀

图7有主图7和A—A.、B—B、C—C、D—D四个剖面图，除图A—A各图均与图5一一对应相同。图A—A主要反映的是本阀阀芯的结构，图为阀芯中间位置，此位工作口A与O勾通，工作口B且不与O勾通，也不与P勾通，A与B之间也不勾通。这种结构符合N型阀对中间位置的要求。当阀芯逆时针转36度时，配液孔14上口与A口重合，左环形槽与A分离，且上边缘与O口上边缘成一直线，下边缘与B口下边缘成一直线。左环形槽将O口与B口勾通。此时，系统进入A供液B回液的完全工作状态。当阀中间位置顺时针转36度时，配液孔下口与B口重合，左环形槽下边缘与O口下边缘成一直线，左环形槽仍勾通O口与A口，此时系统进行B供液A回液完全工作状态。

图8 Z型阀

图8有主图8和A—A.、B—B、D—D、F—F四个剖面图，图B—B主要反映的是限位套的结构，此限位套的限位角是30度。图D—D主要反映的是回液口O和导通孔28的位置。图A—A主要反映的是本阀阀芯的结构。图为中间位置，为了满足阀机能的要求，本阀在阀芯上设计了两个交角为60度的配液孔14与14’，阀在中间位置时，工作口A与B均不与O勾通，也不与P勾通，P与O也不勾通，这种结构符合Z型阀对中间位置机能要求。当阀芯逆时针转30度时配液孔14上口与A口重合，14’的上口与B口重合，即A口与B口均与供液P勾通，且均不与O沟通，在这位的结构符合Z型阀对这一位置机能要求，在这一转动过程中上、下环形槽逐渐与上、下O口分离，最终完全分离，而阀芯的上、下密封区逐渐覆盖上、下O口，最终完全覆盖。由于环形槽、阀芯上、下密封区上、下O口均对称布置，这种覆盖的面积每时每刻均相等，且以阀芯中心对称，故上、下O口对阀芯的作用力的合力每时每刻均为零。此时，上、下环形槽分离上、下O口，但槽里的压力均相等，由于两环形槽对称布置，环形槽里压力对阀芯的作用力其合力为零。在中间位置时当阀芯顺时针转至30度时，上环行槽右边缘与A口右边缘成一直线，左边缘与上O口左边缘成一直线。上环行槽将O口与A勾通，同时配液孔14下口与B口重合，系统进行B供液A回液完全工作状态，由于上、下环形槽均与O勾通，所以可不设环形槽勾通孔25。

图9 三位六通阀

图9有主图9和A—A.、B—B二个剖面图，因左、右环形槽分别和O勾通，可不设二环形槽勾通孔25，本三位六通阀是在Y型三位四通阀上增设一个工作口C和一个工作口D，同时增设一个回液通路，其他任何结构均没变，而这些增设并不会影响阀芯的径向力平衡，更不会与轴向力有关联，也不会影响阀的机能。对于本发明前面涉及的各种机能的三位四通换向阀，均可采用这种增设而成为具有对应功能的三位六通换向阀。就已增设的Y型三位六通阀为例说明阀的工作情况。图A—A为阀中间位置，此时工作口A、B均与左环形槽勾通，且与O勾通，工作口C、D均与右环形槽勾通，且与O勾通，配液孔14与A、B、C、D、O均不勾通，这种结构符合Y型阀对中间位置机能的要求。当阀芯逆时针转45度时，配液孔上口与A口重合，下口与D口重合，左环形槽勾通O与B，右环形槽勾通O与C。系统进入A、D供液，B、C回液的完全工作状态，在中间位置顺时针转阀芯45度时，配液孔上口与C口重合，下口与B口重合，左环形槽勾通O与A，右环形槽勾通O与D，系统进入B、C供液，A、D回液的完全工作状态。如果只将图9中的孔15和供液口增大至配液孔14截面的一倍，则在不增加阀体体积的情况下获得双倍的流量，且不影响供液质量。

图10 阀组

图10为以本发明涉及的Y型阀为例组成的Y型阀阀组的结构。其结构就是将图1中的下阀堵4的结构略加改变，并将他们叠加起来而成的，图中的a为首阀，每组中只一个。b为中间阀，可随需要增减，c为尾阀。两个M14螺栓将它们串接起来，主图10反映了O通路的位置和与各阀的通路，29是防止O与P通路在穿越限位套时设置的防泄漏对接形式的密封，图D—D主要反映P通路的位置及整个结构。图A—A主要反映了阀芯结构和两个螺栓30的位置和图D—D的剖面位置。本阀的工作原理同图1，本发明所涉及的各种机能的阀均可以此种结构形式组成阀组。

本发明以三位四通阀为例，依照流体对阀芯径向力平衡、轴向力基本平衡的原则列举了以上数种机能的阀，而生产中还有很多机能不同于前面提到的三位四通阀，在这里就不在列举，一般都能设计出来。对于二位阀没列举，但与三位阀相比设计出具有流体对阀芯径向、轴向力基本平衡的阀要简单些，一般都能设计出来。且各种二位或三位阀都能以图9的结构形式制成六通阀，也均能以图10的结构形式制成阀组。

具体实施方式

实施例：以图1为例；图中1为阀体，它与锥台孔阀座为一体，2为阀芯，它与转轴为一体，3为上阀堵，在3与阀体配合的圆周面上设有防外漏“O”型圈18和挡圈17，在3与阀芯转轴配合圆周面上设有防外漏“Y”型密封圈16，4为下阀堵，4与阀体配合圆周面上设有防外漏“O”型密封圈和挡圈，下阀堵与阀体用螺纹连接，并在下阀堵下端设卡簧26，下阀堵中部有进流口P。阀芯2上、下端面与上、下阀堵之间均有容腔，上、下容腔用孔24沟通。阀芯上设有轴向孔15和径向配液孔14，两孔均与P口沟通，阀芯上设有对称环形槽13，两环形槽之间用小孔25沟通。阀芯转轴内设有钢球11、弹簧座10、压缩弹簧12，图中5为阀芯转动限位套、6为端盖，四个螺栓7植入阀体内，使端盖、限位套和阀体为一体，同时获得阀芯和阀座配合轴向弹簧力，阀体上开设工作口A和B、回流O口、及平衡盲孔A＇、B＇。8为防止杂物进限位套空间的转动护套，它与转动手柄护套21焊接为一体，9为转动手柄、22为手球。当转动手柄9时，转动护套8、手柄护套21、手球22一起转动，当转至45度时，由于限位套5的限制而到位，此时配液孔14的上口或下口与工作口A或B完全沟通，达到A供流B回流或B供流A回流的完全工作状态。图中19为下阀堵的拆装孔、20为手柄拆装孔、23为加工孔死堵。需要强调的是，阀芯与阀座的配合面加工精度应为：不论阀芯转至何位，其应接触的表面其接触率不低于90%。它是实现本发明锥面换向转阀关键的必要条件，同时也是最困难的因素。要想达到批量生产且实现阀芯和阀座零件互换，必须找到保障阀芯与阀座配合精度的设备和方法和找到阀芯和阀座零件加工后是否合格的检测方法。

实施例所述仅为本发明的优选实施例而已，并不以此方式限制本发明，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

以图1中的A—A剖面图为例，用阀的换向工作过程进一步描述锥面换向转阀的技术特征。图1为三位四通Y型阀的结构，图A—A为阀的剖面图，图中的位置为阀的中间位置，阀在中间位置时，工作口A、B均与回液口O沟通，配液孔14的上、下两端口均与回流口O隔离，阀中间位置的这一结构符合Y型阀的机能要求。当阀芯逆时针转至阀芯左侧环形槽13刚好完全离开工作口A时，此时配液孔14的上口左边缘距工作口A的上边缘仍有一个密封弧长L，当阀芯逆时针继续转至阀芯配液孔上口的左边缘与工作口的上边缘刚好重合时，这一过程中，配液孔14与工作口A的密封弧长由L逐渐减小至零，而左侧环形槽的上边缘与工作口A的下边缘之间的密封弧长由零逐渐增至L。当阀芯继续逆时针转至配液孔上口与工作口A完全重合时，这一转动过程中，配液孔上口与工作口A进行由小至大最终完全沟通，而左侧环形槽的上边缘与工作口A的下边缘的密封弧长由L逐渐加大，最终左侧环形槽的上边缘与回液口O的上边缘重合。此时工作口B仍和回流口O通过左侧环形槽完全沟通，完成流体从A口供流、从B口回流工作状态。由于阀的限位套5的限制，此时阀芯继续逆时针转动将不可能。当阀在中间位置顺时针转动阀芯过程的情况同逆时针转动过程情况一致，区别在于，最终配液孔的下口与工作口B完全沟通，左侧环形槽的下边缘与回流口下边缘重合，并在此位不能继续顺时针转动阀芯，完成流体从B口供流，从A口回流工作状态。

Claims (2)

1.锥面换向转阀，是一种系列锥面换向转阀，它可以对现有滑阀、非滑阀及气压换向阀一一对应加以替换，如现有的各种机能的二位二通、二位三通、二位四通、二位多通换向阀和各种机能的三位二通、三位三通、三位四通、三位多通换向阀，它也可以将现有的滑阀、非滑阀和气压换向阀结构统一且可互换使用，系列锥面换向转阀可以设计为手动，也可用微型电机作动力设计为电动，也可设计为叠加阀组，上述锥面换向转阀共有的结构特征：阀芯为一锥台体且与转轴为一体，阀座为一锥台孔且与阀体为一体，在弹簧力的作用下，阀芯与阀座紧密配合，阀芯大端面上部设有上阀堵，阀芯小端面下部设有下阀堵，阀芯大、小端面与上、下阀堵之间均有容腔，阀芯小端面延阀芯轴线设一轴向孔，此轴向孔与供流口完全沟通或与回流口完全沟通，此轴向孔与阀芯中部位置的阀芯径向透孔垂直完全沟通，在阀芯轴线中部阀芯锥台体外表面上设环形槽，阀体上设有工作口、平衡孔、流体的进流口或流体回流口，阀芯上的径向孔轴线、环形槽的中位线、阀体上的工作口轴线、平衡孔轴线均在经阀芯径向孔轴线且垂直阀芯轴线的平面内，上阀堵的上部设有限制转动手柄转动工作到位后不能继续转动的限位套。

2.权利要求书1中的锥面换向转阀共有的技术特征：阀芯上的孔对称设置且沟通，阀芯上的环形槽对称设置且沟通，凡是阀体上在工作过程中能对阀芯产生作用力的孔，均在阀体上设置对称平衡孔，以上的技术措施，保障了无论阀芯转至何位，流体作用阀芯径向力时刻保持平衡这一技术特征，阀芯上、下容腔用孔沟通，此孔与供流口或回流口沟通，在阀中间位，供流口经阀芯轴向孔时，流体作用阀芯的轴向力除阀芯大、小端面外，由于阀芯的径向孔两出口均在锥面上，将在两出口两侧分别产生一个定量轴向力，依上述各种轴向力将阀芯的大、小端面及转轴直径设计成满足阀在中间位时流体作用阀芯轴向力平衡时的尺寸，由于阀在换向工作中，凡是对阀芯能产生作用力的阀体上的孔，被阀芯密封面由小至大或由大至小的遮挡，孔中的压力时刻作用变化遮挡面上，变化遮挡面上分别对阀芯产生一个变化的、方向向上的轴向分力，同时工作中变量的回流压力作用两个对称环形槽内，在环形槽内分别产生一个向上的变化轴向分力，上述工作中产生的两个变化轴向力之合力，打破了原设计阀芯的轴向力平衡，工作中合力的大小从零至可能出现最大值之间均可产生，因此要想设计出流体作用阀芯轴向力时刻平衡是不可能的，上述两个变化向上轴向力合力最大值也是较小的，所以可以说：流体作用阀芯轴向力基本接近平衡。