CN107269918B - 一种低冲击水压直驱式大流量换向阀 - Google Patents

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Abstract

一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，涉及一种水液压系统中控制液流方向的元件。本发明采用带有位移传感器的直线驱动装置直接驱动换向阀先导锥阀阀芯和主阀阀芯结构，实现阀口开度的精确控制，并降低阀口冲击，减小冲击噪声，同时在主阀芯上开设先导锥阀结构减少了主阀芯和阀体之间的密封要求，从而降低了摩擦力，提高其开启关闭时间，满足其高速大流量的性能要求。本发明具有结构简单、便于控制、响应速度快、流通能力大、密封性好、无卡死等优点，适用于中高压水介质(淡海水、海水基等)液流方向控制场合，尤其适合在高速大流量水液压传动系统中使用。

Description

一种低冲击水压直驱式大流量换向阀
技术领域
本发明属流体传动与控制领域，涉及一种水液压系统中控制液流方向的元件，是一种水液压换向阀，适用于中高压大流量水介质(淡海水、海水基等)液流方向控制场合，尤其适合于高速大流量水液压传动系统中使用。
背景技术
水液压传动技术除具备传统液压传动结构紧凑、功率与质量比大、稳定性好等优点外，还具有无污染、阻燃性好、介质来源广等优点，在食品加工、海洋资源勘探与开发、海军装备等领域具有独特优势，应用前景十分广阔。
随着工程机械、船舶、潜艇等快速发展，其规模也越来越大，对于一些关键控制水压系统需要大流量高速换向阀进行控制，以满足其快速响应和大流量的需求。目前利用通径较大的二位二通插装阀来实现高速大流量控制较为广泛，而对于大通径的二位二通插装阀(DN≥63mm)，由于其控制腔面积较大，在实现快速换向时的控制流量很大，小通径的(如DN10mm)电磁先导控制阀已经不能胜任，因此对于高速大流量开关阀的设计提出了特别的要求。
发明内容
本发明提供一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，用于解决现有先导式电磁阀无法控制大通径插装阀实现高速大流量的问题，保证插装阀控制腔的控制流量能够快速流出/流入，进而确保插装主阀快速开启关闭。为此本发明采用以下技术方案：
本发明采用的技术方案为一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，包括阀体1、阀套2、主阀芯3、先导阀芯4、弹簧挡板5、端盖6、直线驱动装置保持架7、直线驱动装置8、第一O型圈9、第一格莱圈10、主阀复位弹簧11、先导阀复位弹簧12、第二O型圈13、第二格莱圈14，阀套2安装在阀体1内，阀体1和阀套2配合处设有第一O型圈9，主阀芯3和先导阀芯4配合处设有第一格莱圈10；主阀芯3安装在阀套2内，先导阀芯4的左侧穿过主阀芯3伸入阀套2内，通过螺钉连接使弹簧挡板5和主阀芯3紧密连接，并通过先导阀复位弹簧12将先导阀芯4与主阀芯3之间的阀口压紧，通过螺钉连接使阀套2被端盖6压紧固定，并通过主阀复位弹簧11将主阀芯3和阀套2之间的阀口压紧，同时先导阀芯4的右侧依次穿过弹簧挡板5和端盖6与直线驱动装置8相连接，直线驱动装置8被直线驱动装置保持架7通过螺钉和端盖6连接在一起；在初始状态下，进口与主阀芯3和先导阀芯4的控制腔通过阀体1上的环形槽、阀套2上均匀分布的通孔和主阀芯3上的沟槽以及弹簧挡板5上均匀分布的通孔相连通，而先导阀芯4左侧的运动腔通过先导阀芯4内部的连接孔道与空气相通。阀体1和端盖6配合处设有第二O型圈13，先导阀芯4和端盖6配合处设有第二格莱圈14。
先导阀芯4与弹簧挡板5之间有一定的间隙，该间隙的大小即先导阀芯4的开度大小，在初始状态下，先导阀复位弹簧12使先导阀芯4与主阀芯3之间的阀口紧密关闭，当换向阀开始工作时，直线驱动装置8首先克服弹簧力、摩擦力和控制腔压力，拉动先导阀芯4向右运动，使主阀芯3的控制腔压力逐渐降低，当先导阀芯4与弹簧挡板5接触后，先导阀芯4开始拉动弹簧挡板5开始向右运动，继而拉动主阀芯3向右运动，从而使主阀口打开。
先导阀芯4采用抗背压结构设计，即当出口有背压时，先导阀芯4基本不受背压的影响，从而保证先导阀芯4在有背压的情况下，实现可靠密封。
直线驱动装置8带有位移传感器，能够实现先导阀芯4的开度控制，同时减低阀口冲击，减小冲击噪声，提高系统的隐蔽性。
当主阀芯3开启后，在主阀复位弹簧11的作用下，主阀芯3和直线驱动装置8紧密连接，通过直线驱动装置8能够实现主阀芯3的开度控制，同时减低主阀口冲击，减小主阀口冲击噪声，提高系统的隐蔽性。
本发明所具有的有益效果是：
本发明采用带有位移传感器的直线驱动装置直接驱动换向阀先导锥阀阀芯和主阀阀芯结构，能够实现先导阀口和主阀口开度的精确控制，并降低阀口冲击，减小冲击噪声，提高系统的隐蔽性，同时在主阀芯上开设先导锥阀结构减少了主阀芯和阀体之间的密封要求，从而降低了摩擦力，提高其开启关闭时间，满足其高速大流量的性能要求。本发明具有结构简单、便于控制、响应速度快、流通能力大、密封性好、无卡死等优点，适用于中高压水介质(淡海水、海水基等)液流方向控制场合，尤其适合在高速大流量水液压传动系统中使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图中：1-阀体，2-阀套，3-主阀芯，4-先导阀芯，5-弹簧挡板，6-端盖，7-直线驱动装置保持架，8-直线驱动装置，9-第一O型圈，10-第一格莱圈，11-主阀复位弹簧，12-先导阀复位弹簧，13-第二O型圈，14-第二格莱圈。
具体实施方式
本发明一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，在初始状态下，主阀芯3在主阀复位弹簧11的作用下使主阀口紧密关闭，先导阀芯4在先导复位弹簧12的作用下使先导阀口紧密关闭，此时进口与出口不相通，实现阀口可靠关闭。
当换向阀开启时，直线驱动装置8首先向右快速克服先导复位弹簧12的弹簧力和摩擦力以及作用在先导阀芯4上的压力拉动先导阀芯4运动，此时先导阀口逐渐打开，在此过程中，主阀芯3控制腔的压力开始逐渐降低，当先导阀芯4运动一定距离后，与弹簧挡板5相接触，此时先导阀口完全打开，先导阀阀口开度保持稳定，先导阀芯4拉动弹簧挡板5向右继续运动，从而拉动主阀芯3向右运动，此时主阀口逐渐打开，即换向阀开始逐渐开启，直到主阀阀口完全打开。
当换向阀关闭时，直线驱动装置8向左运动，在主阀复位弹簧11的作用下，主阀芯3和先导阀芯4继续保持紧密连接，先导阀阀口开度保持完全打开，主阀阀口逐渐关闭，当运动一定距离后，主阀阀口完全关闭，此时直线驱动装置8推动先导阀芯4继续向左运动，先导阀口开始逐渐关闭，当运动一定距离后，先导阀口完全关闭，此时换向阀完全关闭。
在换向阀开启关闭过程中，通过直线驱动装置8的位移传感器，可实现先导阀口和主阀口开度的精确控制，同时通过对直线驱动装置8的运动速度进行精确控制，可降低阀口运动冲击，减小冲击噪声，提高系统的隐蔽性。

Claims (5)

1.一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，其特征在于：包括阀体(1)、阀套(2)、主阀芯(3)、先导阀芯(4)、弹簧挡板(5)、端盖(6)、直线驱动装置保持架(7)、直线驱动装置(8)、第一O型圈(9)、第一格莱圈(10)、主阀复位弹簧(11)、先导阀复位弹簧(12)、第二O型圈(13)、第二格莱圈(14)，阀套(2)安装在阀体(1)内，主阀芯(3)安装在阀套(2)内，阀体(1)和阀套(2)配合处设有第一O型圈(9)，主阀芯(3)和先导阀芯(4)配合处设有第一格莱圈(10)；先导阀芯(4)的左侧穿过主阀芯(3)伸入阀套(2)内，通过螺钉连接使弹簧挡板(5)和主阀芯(3)紧密连接，并通过先导阀复位弹簧(12)将先导阀芯(4)与主阀芯(3)之间的阀口压紧，通过螺钉连接使阀套(2)被端盖(6)压紧固定，并通过主阀复位弹簧(11)将主阀芯(3)和阀套(2)之间的阀口压紧，同时先导阀芯(4)的右侧依次穿过弹簧挡板(5)和端盖(6)与直线驱动装置(8)相连接，直线驱动装置(8)被直线驱动装置保持架(7)通过螺钉和端盖(6)连接在一起；在初始状态下，进口与主阀芯(3)和先导阀芯(4)的控制腔通过阀体(1)上的环形槽、阀套(2)上均匀分布的通孔和主阀芯(3)上的沟槽以及弹簧挡板(5)上均匀分布的通孔相连通，而先导阀芯(4)左侧的运动腔通过先导阀芯(4)内部的连接孔道与空气相通；阀体(1)和端盖(6)配合处设有第二O型圈(13)，先导阀芯(4)和端盖(6)配合处设有第二格莱圈(14)。
2.根据权利要求1所述的一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，其特征在于：先导阀芯(4)与弹簧挡板(5)之间有一定的间隙，该间隙的大小即先导阀芯(4)的开度大小，在初始状态下，先导阀复位弹簧(12)使先导阀芯(4)与主阀芯(3)之间的阀口紧密关闭，当换向阀开始工作时，直线驱动装置(8)首先克服弹簧力、摩擦力和控制腔压力，拉动先导阀芯(4)向右运动，使主阀芯(3)的控制腔压力逐渐降低，当先导阀芯(4)与弹簧挡板(5)接触后，先导阀芯(4)开始拉动弹簧挡板(5)开始向右运动，继而拉动主阀芯(3)向右运动，从而使主阀口打开。
3.根据权利要求1所述的一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，其特征在于：先导阀芯(4)采用抗背压结构设计，即当出口有背压时，先导阀芯(4)基本不受背压的影响，从而保证先导阀芯(4)在有背压的情况下，可以实现可靠密封。
4.根据权利要求1所述的一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，其特征在于：直线驱动装置(8)带有位移传感器，能够实现先导阀芯(4)的开度控制，同时减低阀口冲击，减小冲击噪声，提高系统的隐蔽性。
5.根据权利要求1所述的一种低冲击水压直驱式大流量换向阀，其特征在于：当主阀芯(3)开启后，在主阀复位弹簧(11)的作用下，主阀芯(3)和直线驱动装置(8)紧密连接，通过直线驱动装置(8)能够实现主阀芯(3)的开度控制。
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