CN106134400B - 一种双稳态电液换向阀 - Google Patents
一种双稳态电液换向阀Info
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Abstract
本发明涉及一种双稳态电液换向阀，包括先导阀一(1)、先导阀二(2)、节流口(3)、二级阀、三级阀、单向阀一(6)、单向阀二(7)和蓄能器(8)，先导阀一(1)、先导阀二(2)分别来控制二级阀阀芯(4)的左右两个行程，再由二级阀阀芯(4)控制三级阀阀芯(5)。当先导阀一(1)得电动作后，蓄能器内压力油经由先导阀一(1)，再通过单向阀一(6)在二级阀阀腔的左端阀腔内建立压力，二级阀阀芯(4)受到向右的作用力，进而向右运动。这样，就使三级阀阀腔的左端阀腔建立压力，三级阀阀芯(5)右移，A3口连通高压油，B口连通回油。本发明的大流量双稳态电液换向阀能实现高速换向，在开闭两个稳态位置都有自锁功能，使稳态位置高度可靠，同时带有手动锁定和电磁锁定的功能，适合对可靠性要求高的系统中使用，因此，具有重大的军事、经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压控制系统的换向阀，尤其涉及一种大流量双稳态电液换向阀。
背景技术
换向阀在液压控制系统中有很广泛的应用，一般按照结构可以分为座阀式，滑阀式和转阀式；按照操作方式可以分为手动、机动、电动、气动、液动和电液动等类型。其中以滑阀应用最为广泛，滑阀这种结构形式具有很多优点，如结构相对简单、压力均衡、操纵力小和控制功能强等。但是一般的单级滑阀的额定流量一般都在120L/min以下。多级的滑阀最大在1100L/min以下，而且多级滑阀的换向时间也会下降。而且随着阀芯尺寸的加大，阀芯卡死的概率也随之加大。
在大流量系统中除了采用多级滑阀外，也可以采用电磁换向阀作为先导阀，将几个插装单元组合，构成换向阀的方案。采用插装阀在一定程度上解决了普通换向阀流量较小的缺点，最大流量可以达到10000L/min。但是采用插装阀的系统较为复杂，元件较多，内部压力控制元件容易造成相关回路的压力干扰，出现换向不可靠，压力不稳定等故障。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种高度可靠的大流量双稳态电液换向阀，流量可以达到10000L/min，能实现高速换向；在主阀开闭两个稳态位置都具有自锁功能，使稳态位置高度可靠；同时带有电磁锁定的功能，用以提供换向阀的动作锁定功能。
本发明的技术方案是一种双稳态电液换向阀，包括先导阀一、先导阀二、节流口、二级阀、三级阀、单向阀一、单向阀二和蓄能器。
所述的二级阀包括二级阀阀腔和二级阀阀芯，所述的二级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔和右端阀腔，所述二级阀阀芯具有两个台肩，二级阀阀芯的左端面面积大于其右端面面积，二级阀阀芯的左端与二级阀阀腔的左端壁之间安装有在二级阀阀芯整个行程中都处于压缩状态的复位弹簧，在二级阀阀芯位于中位时，二级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在二级阀阀芯从中位向左移动时，二级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，在二级阀阀芯从中位向右移动时，二级阀阀腔的中右部阀腔和中部阀腔相连通，所述二级阀阀腔的中部阀腔设有出油口A2，二级阀阀腔的中左部阀腔设有回油口L，二级阀阀腔的中右部阀腔设有进油口P2。
所述的三级阀包括三级阀阀腔和三级阀阀芯，所述的三级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、左中部阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔、右中部阀腔和右端阀腔，所述三级阀阀芯具有三个台肩，三级阀阀芯的左端面面积大于其右端面面积，在三级阀阀芯位于中位时，三级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的右中部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在三级阀阀芯从中位向左移动时，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔相连通，三级阀阀腔的中部阀腔和中右部阀腔相连通，在三级阀阀芯从中位向右移动时，三级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，三级阀阀腔的中右部阀腔和右中部阀腔相连通，所述三级阀阀腔的中左部阀腔设有出油口A3，三级阀阀腔的中右部阀腔设有出油口B，三级阀阀腔的中部阀腔设有主进油口P3，三级阀阀腔的左中部阀腔和右中部阀腔分别设有主回油口T1和主回油口T2。
所述的先导阀一为二位三通阀，其设有进油口P1-1、出油口A1-1和出油口B1-1。
所述的先导阀二为二位三通阀，其设有进油口P1-2、出油口A1-2和出油口B1-2。
主压力油管路连通所述的主进油口P3，主回油口T1和主回油口T2通过管路连通并连接主回油管路，所述的进油口P2、出油口A1-1、蓄能器、二级阀阀腔的右端阀腔和三级阀阀腔的右端阀腔通过油路连通后通过单向阀二与主压力油管路相连，单向阀二阻止液压油向主压力油管路回流，所述的回油口L连接独立的回油管路并通过油路与出油口B1-1、出油口B1-2和进油口P1-2连通，所述的出油口A2和三级阀阀腔的左端腔通过油路连通后通过节流口与二级阀阀腔的左端腔连通，二级阀阀腔的左端腔还通过油路与出油口A1-2连通后通过单向阀一与进油口P1-1连通，该单向阀一阻止二级阀阀腔的左端腔的液压油流向进油口P1-1。
更进一步地，所述在二级阀阀芯的左端台肩上钻孔连通二级阀阀腔的左端阀腔和中左部阀腔形成所述节流口。
更进一步地，所述的二级阀阀芯具有电磁锁定机构，电磁锁定机构包括锁定电磁铁、锁定弹簧和电磁锁定杆，电磁锁定杆上具有凹槽，二级阀阀芯左端具有凸起，在锁定电磁铁得电后，二级阀阀芯上的凸起可以插入电磁锁定杆上的凹槽中，在锁定电磁铁失电后，锁定弹簧将电磁锁定杆弹起阻止二级阀阀芯左移而将其锁定。
本发明的有益效果是本发明的大流量双稳态电液换向阀能实现高速换向，在开闭两个稳态位置都有自锁功能，使稳态位置高度可靠，同时带有手动锁定和电磁锁定的功能。该阀采用多级滑阀的结构形式，改进阀芯的结构形式，阀芯带有全程导向功能，克服了普通滑阀容易卡死的缺点。1)在结构相对简单，元件数量较少的前提下，流量可以达到10000L/min；2)采用全程导向的阀芯阀套结构，有效避免的大尺寸换向阀阀芯容易卡死的问题；3)实现了稳态高度可靠，两个稳态高速切换的功能。4)带有电磁锁定和手动锁定功能。利用较少的元件，解决了换向阀流量较小的问题。采用中空的全行程导向阀芯，减轻了阀芯重量，提高了阀本身的响应速度，同时也避免的了因温度、安装等引起阀体变形所导致的阀芯卡死问题。带有机械锁定和电磁锁定功能，同时两个稳态带有液压自锁功能，适合对可靠性要求高的系统中使用。因此，具有重大的军事、经济效益。
附图说明
图1大流量双稳态换向阀原理图；
图2大流量双稳态换向阀机械结构图；
图3图2中的C-C剖面图
其中：1-先导阀一 2-先导阀二 3-节流口 4-二级阀阀芯 5-三级阀阀芯 6-单向阀一 7-单向阀二 8-蓄能器 9-大端盖A 10-大阀套 11-大端盖B 12-吊装环 13-小阀套 14-锁定销 15-锁定螺钉 16-锁定弹簧17-电磁锁定杆 18-锁定电磁铁
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，本发明的一种双稳态电液换向阀，包括先导阀一1、先导阀二2、节流口3、二级阀、三级阀、单向阀一6、单向阀二7和蓄能器8。
所述的二级阀包括二级阀阀腔和二级阀阀芯4，所述的二级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔和右端阀腔，所述二级阀阀芯4具有两个台肩，二级阀阀芯4的左端面面积大于其右端面面积，二级阀阀芯4的左端与二级阀阀腔的左端壁之间安装有在二级阀阀芯4整个行程中都处于压缩状态的复位弹簧，在二级阀阀芯4位于中位时，二级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在二级阀阀芯4从中位向左移动时，二级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，在二级阀阀芯4从中位向右移动时，二级阀阀腔的中右部阀腔和中部阀腔相连通，所述二级阀阀腔的中部阀腔设有出油口A2，二级阀阀腔的中左部阀腔设有回油口L，二级阀阀腔的中右部阀腔设有进油口P2。
所述的三级阀包括三级阀阀腔和三级阀阀芯5，所述的三级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、左中部阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔、右中部阀腔和右端阀腔，所述三级阀阀芯5具有三个台肩，三级阀阀芯5的左端面面积大于其右端面面积，在三级阀阀芯5位于中位时，三级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的右中部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在三级阀阀芯5从中位向左移动时，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔相连通，三级阀阀腔的中部阀腔和中右部阀腔相连通，在三级阀阀芯5从中位向右移动时，三级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，三级阀阀腔的中右部阀腔和右中部阀腔相连通，所述三级阀阀腔的中左部阀腔设有出油口A3，三级阀阀腔的中右部阀腔设有出油口B，三级阀阀腔的中部阀腔设有主进油口P3，三级阀阀腔的左中部阀腔和右中部阀腔分别设有主回油口T1和主回油口T2。
所述的先导阀一1为二位三通阀电磁方向锥阀，其设有进油口P1-1、出油口A1-1和出油口B1-1。
所述的先导阀二2为二位三通阀电磁方向锥阀，其设有进油口P1-2、出油口A1-2和出油口B1-2。
主压力油管路连通所述的主进油口P3，主回油口T1和主回油口T2通过管路连通并连接主回油管路，所述的进油口P2、出油口A1-1、蓄能器8、二级阀阀腔的右端阀腔和三级阀阀腔的右端阀腔通过油路连通构成控制油路，并通过单向阀二7与主压力油管路相连，单向阀二7避免主压力油管路内大流量液压油对控制油路内压力产生影响，所述的回油口L连接独立的回油管路并通过油路与出油口B1-1、出油口B1-2和进油口P1-2连通，所述的出油口A2和三级阀阀腔的左端腔通过油路连通后通过节流口3与二级阀阀腔的左端腔连通，二级阀阀腔的左端腔还通过油路与出油口A1-2连通后通过单向阀一6与进油口P1-1连通，该单向阀一6阻止二级阀阀腔的左端腔的液压油流向进油口P1-1。
先导阀一1、先导阀二2分别来控制二级阀阀芯4的左右两个行程，再由二级阀阀芯4控制三级阀阀芯5。先导级分别由两只二位三通电磁方向锥阀构成，二级、三级均阀采用滑阀结构。采用滑阀结构可以使各个阀口同步开启和关闭。当先导阀一1得电动作后，蓄能器内压力油经由先导阀一1，再通过单向阀一6在二级阀阀腔的左端阀腔内建立压力，因为二级阀阀芯4的左端接触压力油的面积大于右端接触压力油的面积，因此二级阀阀芯4受到向右的作用力，进而向右运动。这样，就使三级阀阀腔的左端阀腔建立压力，三级阀阀芯5右移，A3口连通高压油，B口连通回油。同时，由于节流口3的存在，连通了二级阀的中部阀腔和左端阀腔，形成自锁，来保证这个状态的可靠性。
当先导阀二2电磁铁带电、先导阀一1失电的时候，二级阀中左腔连通泄露回油口L，高压油使二级阀阀芯4左移，进而连通三级阀阀芯5左端腔至泄漏油路，在高压油的作用下，三级阀阀芯5左移。这样B口为高压口，A3口回油。阀芯控制油的回油口L和主回油T分开，避免了回油残余压力对各级阀芯动作的干扰，保证了状态可以快速的可靠的切换。单向阀二7将阀芯控制油路和主压力油管路隔离开，并采用蓄能器8供油方式，可以有效地避免大流量造成的压力波动对阀芯动作造成的影响。
如图2所示，本发明的大流量双稳态换向阀的一种结构，先导阀一1和先导阀二2为先后并列安装。节流口3和二级阀阀芯4集成在一起，即采用在阀芯上钻孔的方式来实现，这样有利于结构紧凑。通过大端盖9可以清楚的看到三级阀阀芯5的动作情况。在图1虚线框中的所有连接油路均包含在阀体内，结构紧凑，外观整洁。可以在左端观察二级阀的阀芯和三级阀的阀芯的动作。
本发明的大流量双稳态换向阀中的二级阀阀芯4具有电磁锁定机构，电磁锁定机构包括锁定电磁铁18、锁定弹簧16和电磁锁定杆17，电磁锁定杆17上具有凹槽，二级阀阀芯4左端具有凸起，在锁定电磁铁18得电后，二级阀阀芯4上的凸起可以插入电磁锁定杆18上的凹槽中，在锁定电磁铁18失电后，锁定弹簧16将电磁锁定杆17弹起阻止二级阀阀芯4左移而将其锁定。机械锁定功能在放置锁定销14以后，通过锁定螺钉15可将二级阀阀芯4锁定在右端，即使控制油路接通，二级阀阀芯也不能动作，通过这两种锁定功能，可以满足不同使用情况下的高度可靠性要求。
Claims (2)
1.一种双稳态电液换向阀，包括先导阀一(1)、先导阀二(2)、节流口(3)、二级阀、三级阀、单向阀一(6)、单向阀二(7)和蓄能器(8)，
所述的二级阀包括二级阀阀腔和二级阀阀芯(4)，所述的二级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔和右端阀腔，所述二级阀阀芯(4)具有两个台肩，二级阀阀芯(4)的左端面面积大于其右端面面积，二级阀阀芯(4)的左端与二级阀阀腔的左端壁之间安装有在二级阀阀芯(4)整个行程中都处于压缩状态的复位弹簧，在二级阀阀芯(4)位于中位时，二级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在二级阀阀芯(4)从中位向左移动时，二级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，在二级阀阀芯(4)从中位向右移动时，二级阀阀腔的中右部阀腔和中部阀腔相连通，所述二级阀阀腔的中部阀腔设有出油口A2，二级阀阀腔的中左部阀腔设有回油口L，二级阀阀腔的中右部阀腔设有进油口P2，
所述的三级阀包括三级阀阀腔和三级阀阀芯(5)，所述的三级阀阀腔被其阀腔壁和阀腔壁上的凸台由左至右分为左端阀腔、左中部阀腔、中左部阀腔、中部阀腔、中右部阀腔、右中部阀腔和右端阀腔，所述三级阀阀芯(5)具有三个台肩，三级阀阀芯(5)的左端面面积大于其右端面面积，在三级阀阀芯(5)位于中位时，三级阀阀腔的中部阀腔分别与中左部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔处于封闭状态，三级阀阀腔的右中部阀腔和中右部阀腔处于封闭状态，在三级阀阀芯(5)从中位向左移动时，三级阀阀腔的左中部阀腔和中左部阀腔相连通，三级阀阀腔的中部阀腔和中右部阀腔相连通，在三级阀阀芯(5)从中位向右移动时，三级阀阀腔的中左部阀腔和中部阀腔相连通，三级阀阀腔的中右部阀腔和右中部阀腔相连通，所述三级阀阀腔的中左部阀腔设有出油口A3，三级阀阀腔的中右部阀腔设有出油口B，三级阀阀腔的中部阀腔设有主进油口P3，三级阀阀腔的左中部阀腔和右中部阀腔分别设有主回油口T1和主回油口T2，
所述的先导阀一(1)为二位三通阀，其设有进油口P1-1、出油口A1-1和出油口B1-1，
所述的先导阀二(2)为二位三通阀，其设有进油口P1-2、出油口A1-2和出油口B1-2，
其特征在于，
主压力油管路连通所述的主进油口P3，主回油口T1和主回油口T2通过管路连通并连接主回油管路，所述的进油口P2、出油口A1-1、蓄能器、二级阀阀腔的右端阀腔和三级阀阀腔的右端阀腔通过油路连通后通过单向阀二(7)与主压力油管路相连，单向阀二(7)阻止液压油向主压力油管路回流，所述的回油口L连接独立的回油管路并通过油路与出油口B1-1、出油口B1-2和进油口P1-2连通，所述的出油口A2和三级阀阀腔的左端腔通过油路连通后通过节流口(3)与二级阀阀腔的左端腔连通，在二级阀阀芯(4)的左端台肩上钻孔连通二级阀阀腔的左端阀腔和中左部阀腔，该二级阀阀芯(4)的左端台肩上的钻孔即为节流口(3)，二级阀阀腔的左端腔还通过油路与出油口A1-2连通后通过单向阀一(6)与进油口P1-1连通，该单向阀一(6)阻止二级阀阀腔的左端腔的液压油流向进油口P1-1。
2.如权利要求1所述的一种双稳态电液换向阀，其特征在于，所述的二级阀阀芯(4)具有电磁锁定机构，电磁锁定机构包括锁定电磁铁(18)、锁定弹簧(16)和电磁锁定杆(17)，电磁锁定杆(17)上具有凹槽，二级阀阀芯(4)左端具有凸起，在锁定电磁铁(18)得电后，二级阀阀芯(4)上的凸起可以插入电磁锁定杆(18)上的凹槽中，在锁定电磁铁(18)失电后，锁定弹簧(16)将电磁锁定杆(17)弹起阻止二级阀阀芯(4)左移而将其锁定。
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| GR03 | Grant of secret patent right | ||
| GRSP | Grant of secret patent right | ||
| DC01 | Secret patent status has been lifted | ||
| DCSP | Declassification of secret patent |