CN104179742A - 一种高速液压换向滑阀 - Google Patents

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施虎
李小虎
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Abstract

本发明公开了一种高速液压换向滑阀，包括阀体、滑阀芯、复位弹簧、盖板、转速可变电机、联轴器、装有偏心轴的回转圆盘、推杆、电机座。换向阀采用伺服或变频电机驱动，便于控制，可实现其换向频率无级可调。通过曲柄滑块机构将电机输出回转运动转化为直线往复运动，与复位弹簧一起推动阀芯动作从而实现阀口启闭切换。该阀与普通电磁阀相比具有阀芯推力大、响应速度快、动作灵敏等优点，且采用滑阀阀芯结构，便于制造和装配。由于电机转速无级可调，该阀可达到非常高的换向速度，特别适合于执行机构需要高速换向的应用场合。

Description

一种高速液压换向滑阀
技术领域
本发明属于液压装置技术领域，涉及一种流体压力控制元件，具体涉及一种高速液压换向滑阀。
背景技术
高速换向阀作为一种新型液压控制元件，在执行机构运动控制、大功率高频激振等重要工程领域发挥着重要作用。与传统换向阀相比，高速换向阀切换时间短、换向频率高，更适合于高精度电液控制系统的应用需要。与电液伺服阀相比，高速换向阀结构简单、制造成本低、抗污染能力强，且因其工作在全开或全闭状态，压力损失小，能耗低。因此，高速换向阀是未来液压控制系统中应用前景最广阔的液压元件之一。
传统高速换向阀以电磁铁驱动阀芯运动，由于电磁铁线圈容易发热且推力受到限制，在大功率应用场合具有一定的局限性。以电机驱动阀芯旋转进行工作的转阀虽能获得较高换向频率，但其阀芯不易加工，适用于小流量场合。滑阀具有工作可靠、加工制造及安装方便等优点，是高速换向阀的理想结构形式。
随着电子控制技术的发展，电机的伺服控制和变频控制技术日益成熟并得到了广泛应用。特别是伺服电机由于采用了数字控制技术在数控机床进给系统精密运动控制中得以普遍应用。电液控制元件的数字化是液压控制领域的一个重要研究课题。采用伺服电机驱动高速换向阀既可实现元件的数字化控制，同时又能满足高速换向的要求。
发明内容
本发明的目的在于解决上述问题，提供一种高速液压换向滑阀，该换向滑阀借助曲柄滑块机构将电机回转运动转化为推杆直线运动，并配合复位弹簧实现滑阀芯往复运动，既便于实现数字化控制，同时又能满足高频换向要求。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：包括阀体、设置于阀体内的滑阀芯以及电机；阀体一侧的端面上固定有用于支撑电机的电机座，电机的输出轴通过联轴器与回转圆盘上端的中心轴相连，回转圆盘的下端设置偏心轴，偏心轴的下端穿过推杆的一端，并与推杆相铰接，回转圆盘与推杆构成转动副；推杆的另一端通过开设于阀体端面上的孔伸入阀体内，并与滑阀芯的一端压紧接触；推杆能够在阀体端面上的孔内滑动构成滑动副；阀体的另一端安装有盖板，滑阀芯的另一端设置有弹簧，弹簧的一端与滑阀芯相连，另一端连接到盖板的内侧。
所述的阀体上开设有进油口、第一出油口、第二出油口以及回油口，滑阀芯上设置有用于在推杆的配合下实现各个油口联通或断开的第一台肩、第二台肩以及第三台肩。
所述的阀体内设置有用于连接第一出油口与回油口的流道。
所述的阀体上开设有第一出油口和进油口；滑阀芯的两端均设置有用于在推杆的配合下实现第一出油口和进油口联通或断开的台肩。
所述的推杆与滑阀芯相接处的端面为使推杆能够与滑阀芯压紧接触的球状接触面。
所述的回转圆盘、推杆以及回转圆盘下端的偏心轴均设置于电机座内。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明采用曲柄滑块机构将电机回转运动转化为直线运动驱动阀芯，可实现阀芯的高频换向运动，通过调节电机转速可方便地改变换向频率。同时，采用滑阀结构，便于加工制造与装配，易于实现系列化生产。最后，本发明采用伺服电机或变频电机驱动，便于实现数字化控制，特别适合应用于数控机械装备液压控制系统等工业控制场合。
附图说明
附图1是本发明的结构示意图。
附图2是本发明中滑阀芯2的结构示意图。
附图3是本发明在改变阀芯与阀体之后作为高速开关阀的结构示意图。
图中：1为阀体；2为滑阀芯；3为弹簧；4为盖板；5为电机；6为联轴器；7为回转圆盘；8为推杆；9为电机座；10为流道。
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。
参见图1和图2，本发明包括阀体1、设置于阀体1内的滑阀芯2以及电机5；阀体1上开设有进油口P、第一出油口A、第二出油口B以及回油口T，滑阀芯2上设置有用于在推杆8的配合下实现各个油口联通或断开的第一台肩2-1、第二台肩2-2以及第三台肩2-3。阀体1内设置有用于连接第一出油口A与回油口T的流道10。阀体1一侧的端面上固定有用于支撑电机5的电机座9，电机5的输出轴通过联轴器6与回转圆盘7上端的中心轴相连，回转圆盘7的下端设置偏心轴，偏心轴的下端穿过推杆8的一端，并与推杆8相铰接，回转圆盘7与推杆8构成转动副；推杆8的另一端通过开设于阀体1端面上的孔伸入阀体1内，并与滑阀芯2的一端压紧接触；推杆8能够在阀体1端面上的孔内滑动构成滑动副；阀体1的另一端安装有盖板4，滑阀芯2的另一端设置有弹簧3，弹簧3的一端与滑阀芯2相连，另一端连接到盖板4的内侧。推杆8与滑阀芯2相接处的端面为使推杆8能够与滑阀芯2压紧接触的球状接触面。回转圆盘7、推杆8以及回转圆盘7下端的偏心轴均设置于电机座9内。
如图3所示，对本发明的阀体以及滑阀芯进行更换，本发明可转变为高速开关阀，其阀体1上开设有第一出油口A和进油口P；滑阀芯2的两端均设置有用于在推杆8的配合下实现第一出油口A和进油口P联通或断开的台肩。
本发明的工作原理如下：
固定在电机座9上的电机5通过联轴器6与回转圆盘7中心轴刚性连接，回转圆盘7下部的偏心轴与推杆8铰接构成转动副。当电机5转动到图1所示的位置时，由回转圆盘7与推杆8构成的曲柄滑块机构运动到右极限位置，推杆8向右运动行程达到最大值。在推杆8向右推力的作用下，滑阀芯2向右运动行程达到最大值。由于弹簧3右端压在盖板4上，在滑阀芯2向右挤压作用下，弹簧3压缩量达到最大值，产生的反弹力与推杆8作用在滑阀芯2上的力相互平衡，滑阀芯2处于受力平衡状态。此时，进油口P与第一出油口A相通，第二出油口B与回油口T相通。进油口P与第二出油口B被图2所示滑阀芯2上的台肩2-2隔开，不相通。第一出油口A与回油口T被滑阀芯2上的台肩2-1隔开，不相通。
当电机5转动180度之后，由回转圆盘7与推杆8构成的曲柄滑块机构运动到左极限位置，推杆8向左运动行程达到最大值。由于推杆8向左运动，作用在滑阀芯2上的力减小，右端的弹簧3压缩量逐渐减小，并推动滑阀芯2向左运动，直至左行程极限位置。在整个运动过程中，滑阀芯2与推杆8和弹簧3始终保持压紧接触状态。当滑阀芯2处于左极限位置时，滑阀芯2上的第二台肩2-2向左运动到进油口P与第一出油口A之间将进油口P与第一出油口A隔开，第三台肩2-3左端位于第二出油口B与回油口T之间将第二出油口B与回油口T隔开，滑阀芯2上的第一台肩2-1右端左移不再将第一出油口A与回油口T隔开，第一出油口A与回油口T通过流道10接通。因此，此时进油口P与第二出油口B相通，第一出油口A与回油口T相通。若第一出油口A与第二出油口B分别连接执行机构的进油口和出油口，与滑阀芯2位于右极限位置的情况相比，此时执行机构运动方向已实现了改变。
由上述分析可知，电机5旋转一周，换向阀可实现一次换向。因此，通过调节电机5的输出转速即可方便地实现换向阀换向频率的无级精确控制。
将上述高速换向阀阀体1和滑阀芯2更换之后，本发明可转变为图3所示的高速开关阀，其工作原理与高速换向阀相同。当电机5转动到图3所示位置时，由回转圆盘7与推杆8构成的曲柄滑块机构运动到右极限位置，推杆8向右运动到最大行程，滑阀芯2处于最右端，进油口P与第一出油口A相通。当电机5转动180度之后，由回转圆盘7与推杆8构成的曲柄滑块机构运动到左极限位置，推杆8向左运动到最大行程，滑阀芯2在弹簧3的作用下运动到左端，滑阀芯2右台肩左端面将进油口P与第一出油口A断开。进油口P与第一出油口A不相通。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高速液压换向滑阀，其特征在于：包括阀体(1)、设置于阀体(1)内的滑阀芯(2)以及电机(5)；阀体(1)一侧的端面上固定有用于支撑电机(5)的电机座(9)，电机(5)的输出轴通过联轴器(6)与回转圆盘(7)上端的中心轴相连，回转圆盘(7)的下端设置偏心轴，偏心轴的下端穿过推杆(8)的一端，并与推杆(8)相铰接，回转圆盘(7)与推杆(8)构成转动副；推杆(8)的另一端通过开设于阀体(1)端面上的孔伸入阀体(1)内，并与滑阀芯(2)的一端压紧接触；推杆(8)能够在阀体(1)端面上的孔内滑动构成滑动副；阀体(1)的另一端安装有盖板(4)，滑阀芯(2)的另一端设置有弹簧(3)，弹簧(3)的一端与滑阀芯(2)相连，另一端连接到盖板(4)的内侧。
2.根据权利要求1所述的高速液压换向滑阀，其特征在于：所述的阀体(1)上开设有进油口(P)、第一出油口(A)、第二出油口(B)以及回油口(T)，滑阀芯(2)上设置有用于在推杆(8)的配合下实现各个油口联通或断开的第一台肩(2-1)、第二台肩(2-2)以及第三台肩(2-3)。
3.根据权利要求2所述的高速液压换向滑阀，其特征在于：所述的阀体(1)内设置有用于连接第一出油口(A)与回油口(T)的流道(10)。
4.根据权利要求1所述的高速液压换向滑阀，其特征在于：所述的阀体(1)上开设有第一出油口(A)和进油口(P)；滑阀芯(2)的两端均设置有用于在推杆(8)的配合下实现第一出油口(A)和进油口(P)联通或断开的台肩。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的高速液压换向滑阀，其特征在于：所述的推杆(8)与滑阀芯(2)相接处的端面为使推杆(8)能够与滑阀芯(2)压紧接触的球状接触面。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的高速液压换向滑阀，其特征在于：所述的回转圆盘(7)、推杆(8)以及回转圆盘(7)下端的偏心轴均设置于电机座(9)内。
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