CN104533885A - 一种高速开关阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高速开关阀，包括阀体、阀套、阀芯活塞组件、弹簧组件、伺服阀和限位开关；所述阀体包括阀体主体，以及安装在所述阀体主体前端和后端的前端盖和后端盖；所述阀芯活塞组件通过阀套卡设在所述阀体的阀腔内，并通过密封圈与所述阀腔的前后两端密封配合；该阀腔的前后两端分别与控制油路的进油管道和出油管道连通；所述阀体上还设有主油路的进油口和出油口；控制器在发生故障后，本发明中的伺服阀掉电，进而使得阀芯在弹簧及油压的作用下快速向前滑动，迅速切断主油路，避免伺服作动器误动作，对设备进行安全保护，在阀芯与阀套形成的阀口即将关闭的一瞬间，活塞与前端盖之间的油膜发挥作用，使阀芯减速，避免阀芯与阀套产生碰撞，保证产品的使用寿命。

Description

一种高速开关阀
技术领域
本发明涉及阀领域，尤其是一种用于伺服作动器在故障情况下立即停止运动的高速开关阀。
背景技术
随着自动化技术的发展，智能控制技术广泛应用于生产和生活的各个领域，伺服动作器在控制器的控制下运动，当控制器发生故障或伺服动作器电缆掉落时，伺服动作器中正在高速运动的动作部位极易带动该动作器所在系统继续运动，进而发生危险，同时造成该系统的破损。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用于伺服动作器在故障情况下立即停止运动的高速开关阀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高速开关阀，包括阀体、阀套、阀芯活塞组件、弹簧组件、伺服阀和限位开关；
所述阀体包括阀体主体，以及安装在所述阀体主体前端和后端的前端盖和后端盖；
所述阀芯活塞组件通过阀套卡设在阀体的阀腔内，并通过密封圈分别与所述前端盖和后端盖密封配合，该阀芯活塞组件上接近前端盖内端面的部位设有一前端面，所述阀腔的前端和后端分别与控制油路的进油管道和出油管道连通，所述进油管道和出油管道通过伺服阀与油源的供油管路和回油管路连通，所述前端面与所述前端盖内端面之间的间隙形成油膜；
所述阀体上还设有主油路的进油口和出油口，该进油口和出油口分别与所述阀腔连通，且位于该进油口和出油口之间的阀芯活塞组件及阀套之间设有一滑动密封结构；
所述弹簧组件固定在后端盖的后端面上，并与阀芯活塞组件的后端配合连接；
所述限位开关固定在弹簧组件内，与弹簧组件配合连接，且该限位开关信号接入伺服控制系统。
进一步，弹簧组件包括弹簧罩、弹簧座和弹簧，所述弹簧罩固定在所述后端盖的后端面上，所述弹簧固定在所述弹簧罩和弹簧座之间，所述弹簧座的前端在弹簧的压力下顶在所述阀芯活塞组件的后端。
进一步，所述限位开关为接近开关，由所述弹簧罩的后端插入该弹簧罩内，其前端正对所述弹簧座后端面的中心，且当弹簧座随所述阀芯活塞组件向后滑动到底时，该弹簧座后端距所述限位开关(10)前端的距离恰好小于该限位开关(10)的设定值。
进一步，所述阀芯活塞组件上位于所述进油口和出油口两侧的位置分别通过一密封圈与所述阀套密封配合。
进一步，位于所述进油口和出油口两侧的密封圈为格莱圈。
进一步，所述阀芯活塞组件包括阀芯和活塞，所述阀芯的前端与所述活塞的后端通过螺栓密封连接。
进一步，所述阀腔的前端沿径向略向阀体主体内凹，并与所述前端盖的内端面形成一卡槽，所述阀芯活塞组件上的前端面插在该卡槽内，并能够在该卡槽内前后自由移动。
进一步，所述前端盖和后端盖的中间部位还分别设有一与所述阀芯活塞组件密封配合的通孔，该前端盖和后端盖与所述阀芯活塞组件密封配合的密封圈安装在所述通孔的内壁上。
进一步，所述前端盖和后端盖与所述阀芯活塞组件密封配合的密封圈为斯特封，且每端的密封圈有两个。
进一步，所述滑动密封结构包括位于所述阀芯活塞组件上的第一圆锥面和位于所述阀套上的第二圆锥面，该第一圆锥面与第二圆锥面滑动配合形成阀口。
进一步，所述第一圆锥面与所述阀腔的中心轴线的夹角大小跟所述第二圆锥面与所述阀腔的中心轴线的夹角大小不同。
进一步，所述第一圆锥面与所述阀腔的中心轴线所夹的锐角大于所述第二圆锥面与所述阀腔的中心轴线所夹的锐角。
本发明具有的优点和积极效果是：采用上述技术方案，使得控制器在发生故障后，本发明中的伺服阀掉电，进而使得阀芯活塞组件在弹簧及油压的双重作用下快速向前滑动，迅速切断主油路，避免伺服作动器误动作，对设备进行安全保护，在阀芯与阀套形成的阀口即将关闭的一瞬间，活塞与前端盖之间的油膜发挥作用，使阀芯减速，避免阀芯与阀套产生碰撞，保证产品的使用寿命。
附图说明
图1是高速开关阀结构示意图。
图中：1、阀体  11、阀体主体  12、前端盖  13、后端盖  2、阀套  3、阀芯活塞组件  31、滑动密封结构  32、前端面  33、阀芯  34、活塞  4、阀腔  41、卡槽  51、进油管道  52、出油管道  6、油膜  7、伺服阀  81、进油口  82、出油口  9、弹簧组件  91、弹簧罩  92、弹簧座  93、弹簧  10、限位开关
具体实施方式
以下根据附图及具体实施例对本发明作出详细说明。
如图1所示，本发明包括阀体1、阀套2、阀芯活塞组件3、伺服阀7、弹簧组件9和限位开关8。
阀体1包括阀体主体11，以及安装在阀体主体11前端和后端的前端盖12和后端盖13。
阀芯活塞组件3通过阀套2卡设在阀体1的阀腔4内，并通过密封圈分别与前端盖12和后端盖13密封配合，该阀芯活塞组件3上接近前端盖12内端面的部位设有一前端面32，阀腔4的前端和后端分别与控制油路的进油管道51和出油管道52连通，进油管道51和出油管道52通过伺服阀7与油源的供油管路和回油管路连通，前端面32与前端盖12内端面之间的间隙形成油膜6。
伺服阀7上电并输入一个正的阶跃信号，阀芯活塞组件3在控制油压力的作用下向后运动，阀口打开，主油路的进油口81和出油口82联通，限位开关10给伺服控制系统发出高速开关阀打开的信号，伺服作动器可以正常工作，一旦控制系统检测到故障就会使伺服阀7掉电，阀芯活塞组件3在控制油压力和弹簧力的作用下高速向前运动，在阀口即将关闭的一瞬间阀芯活塞组件3的前端面32与前端盖12的内端面之间形成的油膜起作用，使阀芯活塞组件3减速，避免阀芯活塞组件3与阀套2撞击损坏滑动密封结构31。
阀芯活塞组件3包括阀芯33和活塞34，阀芯33的前端与活塞34的后端通过螺栓密封连接，该阀芯活塞组件3的前端面32设在活塞34的中间部位，阀腔4的前端沿径向略向阀体主体11内凹，并与前端盖12的内端面形成以卡槽41，阀芯活塞组件3上的前端面32插在该卡槽内，并能够在该卡槽41内前后自由移动。
阀体1上还设有主油路的进油口81和出油口82，进油口81和出油口82分别与阀腔4连通，且位于该进油口81和出油口82之间的阀芯活塞组件3和阀套2之间设有一滑动密封结构31，该滑动密封结构31包括位于阀芯活塞组件3上的第一圆锥面和位于阀套2上的第二圆锥面，该第一圆锥面与第二圆锥面滑动配合形成阀口，第一圆锥面与阀腔4的中心轴线的夹角大小跟第二圆锥面与阀腔4的中心轴线的夹角大小不同，使得当阀芯活塞组件3在油压的作用下向后滑动到底时，滑动密封结构31中的第一圆锥面跟随阀芯活塞组件3向后移动并与第二圆锥面分离，阀口打开，进油口81与出油口82之间连通，当阀芯活塞组件3在油压力和弹簧力的作用下向前滑动到底时，滑动密封结构31中的第一圆锥面跟随阀芯活塞组件3向前移动并压在第二圆锥面上，形成密封，切断主油路的进油口81与出油口82。
且在本实施例中，第一圆锥面与阀腔的中心轴线所夹的锐角大于第二圆锥面与阀腔的中心轴线所夹的锐角，以便于第一圆锥面在随阀芯活塞组件向前移动时，能够与第二圆锥面压紧密封。
弹簧组件9包括弹簧罩91、弹簧座92和弹簧93，弹簧罩91固定在后端盖13的后端面上，弹簧93固定在弹簧罩91和弹簧座92之间，弹簧座92的前端在弹簧93的压力下顶在阀芯活塞组件3的后端，当进油管道51和出油管道52在伺服阀7的作用下油压换向时，弹簧座92能够在弹簧93的作用下同出油管道52内的高压油共同推动阀芯活塞组件3向前滑动，增大了阀芯活塞组件3的加速度。
限位开关10为接近开关，由弹簧罩91的后端插入该弹簧罩91内，其前端正对弹簧座92后端面的中心，且当弹簧座92随阀芯活塞组件3向后滑动到底时，该弹簧座92后端距限位开关10前端的距离恰好小于该限位开关10的设定值，该限位开关10还与伺服控制系统信号连接，用以在阀芯活塞组件3滑动到底，即进油口81与出油口82连通时，向伺服控制系统发送状态信号。
阀芯活塞组件3上位于进油口81和出油口82两侧的位置分别通过一密封圈与阀套2密封配合，且该密封圈为格莱圈。
前端盖12和后端盖13的中间部位分别设有一与阀芯活塞组件3密封配合的通孔，该前端盖12和后端盖13与阀芯活塞组件3密封配合的密封圈安装在通孔的内壁上，该密封圈为斯特封，且每端的密封圈有两个。
本发明的工作过程为：首先向伺服阀7中输入一个正的阶跃信号，伺服阀7向控制油路的进油管道51输入高压油，高压油由卡槽41的前端进入阀腔11，并对活塞34的前端面32施加向后端的作用力，该作用力克服弹簧93的作用力推动阀芯活塞组件3向后端移动，滑动密封结构31中位于阀芯活塞组件3上的第一圆锥面跟随阀芯活塞组件3向后端移动，使得第一圆锥面与位于阀套2上的第二圆锥面分离，进油口81和出油口82连通，此时弹簧座92后端面进入限位开关10的感应范围内，限位开关10向伺服控制系统发送状态信号，此时表示系统正常工作。
当控制系统发生故障时，控制系统会使伺服阀7掉电，此时伺服阀7使控制油路换向，油泵向控制油路的出油管道52输入高压油，阀芯活塞组件3在高压油及弹簧93的作用下快速启动高速向前端滑动，此时弹簧座92离开限位开关10，滑动密封结构31中位于阀芯活塞组件3上的第一圆锥面在阀芯活塞组件3滑至前端时压在位于阀套2上的第二圆锥面上，迅速切断进油口81和出油口82，该控制系统中的执行器件立即停止运动，且在阀芯活塞组件3与阀套2形成的阀口即将关闭的一瞬间，阀芯活塞组件3的前端面32与前端盖12之间的油膜6发挥作用，使阀芯活塞组件3减速，避免阀芯活塞组件3与阀套2产生碰撞，保证产品的使用寿命。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高速开关阀，应用于伺服控制系统，其特征在于：包括阀体(1)、阀套(2)、阀芯活塞组件(3)、弹簧组件(9)、伺服阀(7)和限位开关(10)；
所述阀体(1)包括阀体主体(11)，以及安装在所述阀体主体(11)前端和后端的前端盖(12)和后端盖(13)；
所述阀芯活塞组件(3)通过阀套(2)卡设在阀体(1)的阀腔(4)内，并通过密封圈分别与所述前端盖(12)和后端盖(13)密封配合，该阀芯活塞组件(3)上接近前端盖(12)内端面的部位设有一前端面(32)，所述阀腔(4)的前端和后端分别与控制油路的进油管道(51)和出油管道(52)连通，所述进油管道(51)和出油管道(52)通过伺服阀(7)与油源的供油管路和回油管路连通，所述前端面(32)与所述前端盖(12)内端面之间的间隙形成油膜(6)；
所述阀体(1)上还设有主油路的进油口(81)和出油口(82)，该进油口(81)和出油口(82)分别与所述阀腔(4)连通，且位于该进油口(81)和出油口(82)之间的阀芯活塞组件(3)和阀套(2)之间设有一滑动密封结构(31)；
所述弹簧组件(9)固定在后端盖(13)的后端面上，并与阀芯活塞组件(3)的后端配合接触；
所述限位开关(10)固定在弹簧组件(9)内，与弹簧组件(9)配合连接，且该限位开关信号接入伺服控制系统。
2.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：弹簧组件(9)包括弹簧罩(91)、弹簧座(92)和弹簧(93)，所述弹簧罩(91)固定在所述后端盖(13)的后端面上，所述弹簧(93)固定在所述弹簧罩(91)和弹簧座(92)之间，所述弹簧座(92)的前端在弹簧(93)的压力下顶在所述阀芯活塞组件(3)的后端。
3.根据权利要求2所述的高速开关阀，其特征在于：限位开关(10)为接近开关，由弹簧罩(91)的后端插入该弹簧罩(91)内，其前端正对弹簧座(92)后端面的中心，且当弹簧座(92)随阀芯活塞组件(3)向后滑动到底时，该弹簧座(92)后端距所述限位开关(10)前端的距离恰好小于该限位开关(10)的设定值。
4.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：阀芯活塞组件(3)上位于进油口(81)和出油口(82)两侧的位置分别通过一密封圈与阀套(2)密封配合。
5.根据权利要求4所述的高速开关阀，其特征在于：位于进油口(81)和出油口(82)两侧的密封圈为格莱圈。
6.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：阀芯活塞组件(3)包括阀芯(33)和活塞(34)，阀芯(33)的前端与活塞(34)的后端通过螺栓密封连接。
7.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：所述阀腔(4)的前端沿径向略向阀体主体(11)内凹，并与所述前端盖(12)的内端面形成一卡槽(41)，所述阀芯活塞组件(3)上的前端面(32)插在该卡槽(41)内，并能够在该卡槽(41)内前后自由移动。
8.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：所述前端盖(12)和后端盖(13)的中间部位还分别设有一与所述阀芯活塞组件密封配合的通孔，该前端盖(12)和后端盖(13)与所述阀芯活塞组件(3)密封配合的密封圈安装在所述通孔的内壁上。
9.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：所述前端盖(12)和后端盖(13)与所述阀芯活塞组件(3)密封配合的密封圈为斯特封，且每端的密封圈有两个。
10.根据权利要求1所述的高速开关阀，其特征在于：所述滑动密封(31)结构包括位于所述阀芯活塞组件(3)上的第一圆锥面和位于所述阀套(2)上的第二圆锥面，该第一圆锥面与第二圆锥面滑动配合形成阀口，且所述第一圆锥面与所述阀腔(4)的中心轴线的所夹的锐角大于所述第二圆锥面与所述阀腔(4)中心轴线所夹的锐角。
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