CN107559256A - 液压集成阀块及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压阀元件及其制备，特别是指液压集成阀块及其制备和应用。利用模具制作、孔口结构固定、油管通道安装、油管通道与孔口结构装配、浇铸、脱模等工序制成的液压集成阀块包括阀块体，设于其内部的油管通道，设于其表面连通油管通道的孔口结构，阀块体以轻质金属制作；油管通道采用铜管或无缝钢管，其中直管为铜管或无缝钢管，弯管为弯曲的铜管、经金属管件密封连接的铜管或无缝钢管中的一种或其结合，孔口结构为与控制元件、管件、油管通道适配并密封固定装配的接口、端口或容纳功能元件的型腔。本发明有效解决了难于进行较为复杂的管路设计且工艺复杂等技术难题，具有能进行较为复杂的管路设计、制备工艺简单、适用范围宽等优点。

Description

液压集成阀块及其制备和应用

技术领域

本发明属于液压阀元件及其制备，特别是指液压集成阀块及其制备和应用。

背景技术

液压阀是一种用压力油操作的自动化元件，它受配压阀压力油的控制，通常与电磁配压阀组合使用，可用于远距离控制水电站油、气、水管路系统的通断。常用于夹紧、控制、润滑等油路。液压阀的工作原理是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。液压控制阀按其作用可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类，按控制方式的不同，液压阀又可分为普通液压控制阀、伺服控制阀、比例控制阀。根据安装形式不同，液压阀还可分为管式、板式和插装式等若干种。

液压控制阀块是将多个选定的液压控制阀件集成或组合安装在同一金属块体上，组成具有预定控制功能的装配体。其主要结构包括：

1、阀块体：用于安装选定的各类液压控制阀件，并加工有要求的油路孔道，以组成具有预定的液压控制功能的金属块体

2、油管通道

(1)主级孔道：阀块体上动力传动油液流经的孔道，一般指与液压动力源、主回油以及液压执行机构工作腔相连的孔道；

(2)先导孔道：阀块体上先导控制油液流经的孔道，指与先导控制回路对应的进油、回油、泄油、与受控连通、压力检测以及相应的工艺孔道等。

3、孔口结构：孔道口部用于安装其它零部件的结构。

液压集成阀块通常为矩形，并且长宽比例多为1/4至1/3.液压集成阀块具有液压控制构件的容纳部和用于连接液压控制构件容纳部的管道，液压控制构件包括电磁阀、换向阀、止回阀、节流阀、溢流阀、单向阀、管路连通端口等。液压集成阀块的制作材料多选用球墨铸铁、35钢、45钢或铝合金等。

液压集成阀块的设计大多属于非标设计,需要根据液压系统不同的工况和使用要求进行针对性设计,设计阀块时大致分为以下几步:选材、加工与热处理、去毛刺与清洗、表面防锈处理、装配、试验。

液压集成阀块在液压系统中的重要性已被越来越多的人们所认识，其应用范围也越来越广泛。液压集成阀块的使用不仅能简化液压系统的设计和安装，而且便于实现液压系统的集成化和标准化，有利于降低制造成本，便于维修更换和可靠性，液压集成阀块的小型化、集成化程度高、轻量化、便于加工制造、降低安装定位精度等不仅是本领域人员的主要研发方向，同时也是其设计过程的中的主要技术关键。

就申请人了解的范围而言，关于液压集成阀块的设计未见相应的国标或行业标准对其性能指标进行限定，所公开的技术规范及标准仅局限于《液压阀块体设计规范》(标准号：Q/J06.01-2002)等。

申请人认为，基于液压通用件的设计及应用需要，作为液压集成阀块的应当进行保压试验，各密封面、各接头处不得有泄漏现象。

基于上述设计要求所加工的液压集成阀块通常情况下存在以下问题：

1、基于液压元件的通用要求，阀体应避免或尽可能减少气孔、砂眼或夹层现象，现有的液压集成阀块通常阀体采用金属(一般为球墨铸铁、35#钢、45#钢或铝合金)制作毛坯，通常采用铸造、锻压、下料等工艺完成阀体制作，而上述工艺不可避免地会在阀体中产生上述缺陷，从而难于对装配后产品的耐压性能是否合格进行有效检验，进而无法对产品的合格率进行有效检验。更为重要的是随着压力载荷条件的变化，上述产品在应用中所存在先天构造瑕疵会随时因内部渗漏造成功能丧失或安全隐患。

2、在管路制作时通过从毛坯的外围向其中央钻孔制作液体孔口和液压通道，所需要的各循环路径可能在设计及排列上相当复杂，造成的问题一是加工工序复杂；二是对于加工要求较高的孔则进一步增加了加工难度，废品率较高，提高了制作成本。

3、基于机加工钻孔的常识，钻头应尽量与被加工基面垂直，以减少加工难度，而上述加工要求使现有液压集成阀块在内部管路设计上尽可能采用垂直相连，这样存在的问题一是管路设计复杂且难度大，二是空间利用率低，三是垂直连接的管路对于避免湍流和减少压力损失并非最佳设计，四是管路相贯处易产生较大的飞边毛刺，尤其是管径较小的深孔尚无有效方法进行检测和清除，未清除的飞边毛刺在应用中如脱落会造成液压元件的功能丧失或损伤。

4、在通孔内部需要有拐弯的地方必须进行许多额外的工艺钻孔，而这些钻孔需要用密封堵密封，一是使结构较为复杂，二是增加了部件，三是随着外部密封面的增加，外泄露点及液压油渗漏的概率进一步增加。

申请人检索到的专利文献包括：

申请号为201510638203.8的专利文献中公开了一种集成阀块、集成阀组及液压系统，该集成阀块包括管件和支撑面板；管件形成流体流道，管件固定在支撑面板上。集成阀组包括液压阀，还包括上述集成阀块，所述液压阀设于所述集成阀块。液压系统上述集成阀组。

上述专利文献存在的技术缺陷包括：

1、由于其采用无缝钢管(通常情况下其管径最小为)作为管件构成管路的主要组成部分，存在的问题一是由于钢的延展性差、机械强度高，因此需要通过专用设备(如折弯机)并配合一定距离内设置的夹持设备完成无缝钢管的折弯操作，因为无缝钢管的上述特性导致其在折弯时无法在短距离内连续折弯，造成在管路设计时所需要的长度或空间较大，不能进行较为复杂的管路设计，阀块的集成化程度低；二是由于无缝钢管的塑性差且抗拉强度高，导致其在进行角度调整(尤其是小角度调整)时较为困难，使其在加工和装配调整时难度大，容易因超出疲劳强度发生折弯处开裂或强度下降，且强度下降部位的耐压程度低；三是在焊接形成管路时由于液压集成阀形体及内部管路管径一般较小，因无缝钢管的管径与管壁成正比，薄壁钢管的焊接一般需通过手动操作完成，焊接难度大且标准化程度低，且需要对焊缝质量进行耐压试验，增加工序的同时提高了制造成本。

2、将成型后的管路半成品与支撑面板形成密封焊接时，存在如下技术缺陷：一是手动焊接操作的空间狭小并存在焊接死点，焊接难度进一步加大的同时，焊接质量无法有效保证，容易出现渗漏；二是需进一步通过耐压试验检测焊接质量，其制作成本进一步提高。

3、采用支撑面板组成的成型框架并通过浇铸填充料的方式成型，需在封装面进行管路设计时应尽量避免接口设计，从而降低装配焊接难度，这样一是使管路及液压阀的布局受到较大局限，阀块的集成化程度低且与液压系统的适配性差；二是采用具有一定厚度的热轧钢板为材质的支撑面板，提高了阀块的整体重量。

4、阀块中仅包含主级孔道及用于板式连接的孔口结构，外置的液压阀与支撑面板仅能采用板式连接，一是增加集成阀组的体积及重量，使其在应用中受到安装空间较大的局限；二是由于板式连接需要的安装空间大，集成阀组的结构松散，布局紧凑性差；三是阀块体的插件安装孔一般应符合GB2877的规定，因上述文献中未涉及插件安装孔的说明，故不能安装插装式阀件，应用功能较现有机加工成型的阀块反而受到了局限。

发明内容

本发明的目的在于提供液压集成阀块及其制备和应用，采用本发明中的液压集成阀块及制备方法能够有效降低制作工艺的难度，进行较为复杂的管路设计并提高与相关零部件的适配性。

本发明的整体技术构思是：

液压集成阀块，包括阀块体，设置于阀块体内的油管通道，开设于阀块体表面且与油管通道连通的孔口结构，阀块体以轻质金属为制作材料；油管通道采用铜管或无缝钢管制成，其中直管采用铜管或无缝钢管，弯管采用弯曲的铜管、通过金属管件密封连接的铜管或无缝钢管中的一种或其结合，孔口结构为与控制元件、管件、油管通道适配并密封固定装配的接口、端口或容纳功能元件的型腔。

液压集成阀块在液压阀及液压阀组制作中的应用。

申请人需要说明的是，可以通过在孔口结构的端口装配控制元件或容纳功能元件形成液压阀、液压阀组等多种产品。可以根据具体的产品需要对液压集成阀块的管路及孔口结构进行设计，然后在孔口结构的端口装配相应的控制元件或功能元件。

液压集成阀块的制备方法，包括如下工艺步骤：

A、模具的制作：采用支撑板搭接构成不含有顶部封装面的模具；

B、孔口结构的固定：按照设计要求在模具的支撑板上开设孔口，将孔口结构与孔口定位密封；

C、油管通道的安装：根据要求采用铜管或无缝钢管制作油管通道；

D、油管通道与孔口结构的装配：根据设计要求，将油管通道分别与相应的孔口结构实现定位连接；

E、浇铸：将熔融的轻质金属液浇铸到模具型腔内；

F、脱模：金属液冷却后去除搭接构成模具的支撑板制成液压集成阀块。

本发明的具体技术构思还有：

在便于弯管成型的前提下，为更加利于小口径弯管的制作及管路布局，或便于在较为狭小的安装区域内装配安装油管通道，优选的技术实现方式是，弯管选用弯曲的铜管。

为便于管路布置中的连接、变径等需要，优选的技术实现方式是，所述的金属管件包括接头、弯头、三通、四通、异径管、法兰、弯管、管帽中的一种或其结合。可以根据需要灵活选用上述管件进行油管通道中直管及弯管之间的连接，实现管路的合理布局。

为减轻液压集成阀块的重量，阀块体的制作材料选用轻质金属，因油管通道及孔口结构的结构选用及零部件的连接有效保证了其管腔的密封及承压要求，因此成型后的阀块体在耐压性能上要求较低，根据上述要求轻质金属可选用多种化学性能较为稳定的现有材质，基于降低成产成本且易于工业化生产的考虑，优选采用如下技术实现方式，所述的轻质金属为铝。

油管通道与孔口结构端口之间的连接主要要求是满足密封的需要，其优选的技术实现方式是，油管通道与孔口结构内端的连接采用快速接头、卡箍连接、卡套连接、卡压连接、承插连接、法兰连接、焊接、螺纹连接中的一种或其结合。上述连接方式可以根据需要灵活的选用及组合，均不脱离本发明的技术实质。因连接定型后的模具内通过金属液浇铸实现液压集成阀块的成型，且上述成型工艺可对管路连接处实现进一步的密封，因此基于简化装配且易于实现的目的，更为优选的技术实现方式是，上述连接优选采用螺纹连接、快速接头、卡压连接、承插连接中的一种或其结合。

为便于孔口结构与模具支撑板材表面开设的孔口进行定位装配，优选的技术实现方式是，所述的步骤B是在模具支撑板材的孔口装配定位构件，孔口结构通过定位构件与孔口定位密封。所对应的脱模工序优选的实现方式是，步骤F的步骤是先拆下定位构件，然后去除搭接构成模具的支撑板。

定位构件优选采用管帽。

管帽作为管件中的常见部件，其具体的产品结构不再赘述，可以根据装配的需要进行选配，其中包括但不局限于采用如下方式，所述的定位构件选用丝堵、螺纹管帽、封头、快装堵头、盲片、堵头、闷盖中的一种或其结合。

为在金属液浇铸前进一步实现管路连接处的密封，同时利于浇铸时两种不同金属之间的有效结合，优选的技术实现方式是，步骤D中将油管通道分别与相应的孔口结构实现定位连接后，对油管通道以及孔口结构与相邻部件的连接处密封。

更为优选的技术实现方式是，对油管通道连接处进行密封的工艺条件如下：

对步骤D中装配好的模具型腔内的油管通道及孔口结构进行表面清理，将表面清理后的模具预热后浸入熔融的轻质金属液。

为促进不同材质之间的有效结合，提高密封效果，优选的技术实现方式是，将预热后的模具浸入熔融金属液的时间为不低于10分钟。熔融的轻质金属液选用熔融的铝液。

为进一步对成型后液压集成阀块的阀块体进行表面处理，以使其外形美观并实现标准化，优选的技术实现方式是，阀块体步骤F后还包括一步骤G，该步骤的工艺条件如下：

G、平整：对脱模后液压集成阀块的阀块体表面进行平整处理。

本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

1、油管通道中的直管采用无缝钢管，弯管采用弯曲的铜管、通过金属管件密封连接的铜管或无缝钢管制作，一是由于铜管的延展性好、机械强度低于钢管高，因此折弯操作简单(手工或通过简易工具即可完成)，且铜管可在短距离内任意折弯，能进行较为复杂的管路设计，阀块表面工艺孔少且不易渗漏，阀块的集成化程度高且体积小；二是由于铜管塑性好且抗拉强度低，导致其在进行角度调整(尤其是小角度调整)时较为容易，使其在加工和装配调整时难度小；三是较现有技术减少了焊接工序，有效降低了渗漏的可能性及制造成本；四是因管道及连接管件具有较好的耐压性能，配合浇铸的阀块体时液压集成阀块具有较好的耐压性能。

2、采用完成管路与孔口结构的密封固定后再通过浇铸轻质金属液的方式成型阀块体，一是浇铸难度小；二是管路的耐压性不受浇铸工艺的限制；三是支撑板能够重复使用且液压阀块的重量大大减轻。

3、孔口结构采用适配于控制元件、接头、管路并实现密封固定装配的端口，不仅符合标准的要求，而且可与其它零部件采用多种连接方式，一是减少液压阀块的体积及重量，使其在应用中更适于狭小的安装空间；二是由于便于实现较为紧凑的结构布局设计。

4、油管通道、孔口结构便于通过标准化手段实现生产及装配，有效避免了因机加工造成的管路内部的飞边毛刺现象，设备的故障率大大降低。

5、采用浇铸前将模具在熔融的金属液中浸蘸的工艺，在有利于浇铸后不同材质有效结合的同时，进一步提高了油管通道及孔口结构连接处的密封性能。

6、孔口结构与支撑板上的定位构件采用定位密封的技术手段，在保证孔口结构定位密封的前提下，能够实现定位构件与支撑板及孔口结构的快速简易装配，大大提高了功效。

附图说明

图1是采用本发明的方法成型后的液压集成阀块的立体示意图。

图2是现有在阀块体上通过机加工工艺所制备的液压集成阀块的立体示意图。

为利于说明本发明及现有工艺所制备产品在结构上的显著差异，申请人在图1、图2中将阀块体虚化而重点突出了油管通道、孔口结构、相应的工艺孔及管路。

图3是本发明中步骤A所制备的模具立体示意图。

图4是本发明中的装配有定位构件的模具示意图。

图5是本发明中孔口结构与定位构件定位密封后的模具立体示意图。

图6是本发明中油管通道与孔口结构装配后的模具立体局部剖切示意图。

图7是本发明中浇铸前的模具立体示意图。

图8是本发明中脱模前的模具立体示意图。

图9是本发明步骤F脱模后的液压集成阀块的立体示意图。

图10是本发明中步骤G表面平整处理后液压集成阀块的立体示意图。

附图中的附图标记如下：

1、阀块体；2、定位构件；3、液压锁插套；4、油管通道；5、电磁阀安装板；6、溢流阀插套；7、油口插套；8、支撑板材。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

本实施例中液压集成阀块的整体结构及各工艺步骤如图示，液压集成阀块，包括阀块体1，设置于阀块体1内的油管通道4，开设于阀块体1表面且与油管通道4连通的孔口结构，阀块体1以铝为制作材料；油管通道4采用铜管或无缝钢管制成，其中直管采用铜管或无缝钢管，弯管采用弯曲的铜管，孔口结构为与控制元件、管件、油管通道适配并密封固定装配的接口、端口或容纳功能元件的型腔。

本实施例中的孔口结构包括液压锁插套3、电磁阀安装板5、溢流阀插套6、油口插套7。

利用本实施例所制备的液压集成阀块装配液压锁、电磁阀、溢流阀后形成液压阀组。

液压集成阀块的制备方法，包括如下工艺步骤：

A、模具的制作：采用支撑板8搭接构成不含有顶部封装面的模具；

B、孔口结构的固定：按照设计要求在模具的支撑板8上开设孔口，将液压锁插套3、电磁阀安装板5、溢流阀插套6、油口插套7与支撑板8上开设的孔口通过定位构件2定位密封；

C、油管通道的安装：根据要求采用铜管或无缝钢管制作油管通道4；

D、油管通道与孔口结构的装配：根据设计要求，将油管通道4分别与液压锁插套3、电磁阀安装板5、溢流阀插套6、油口插套7实现定位连接；对步骤D中装配好的模具型腔内的油管通道4及孔口结构进行表面清理，将表面清理后的模具预热后浸入熔融的铝液后取出，浸入时间为不低于10分钟。

E、浇铸：将熔融的铝液液浇铸到模具型腔内；

F、脱模：浇铸的铝液冷却后，拆下定位构件2，去除搭接构成模具的支撑板8制成液压集成阀块；

G、平整：对脱模后液压集成阀块的阀块体1表面进行平整处理。

定位构件2选用丝堵。

为在金属液浇铸前进一步实现管路连接处的密封，同时利于浇铸时两种不同金属之间的有效结合，优选的技术实现方式是，步骤D中将油管通道4分别与相应的孔口结构实现定位连接后，对油管通道4以及孔口结构与相邻部件的连接处密封。

Claims (16)

1.液压集成阀块，包括阀块体(1)，设置于阀块体(1)内的油管通道(4)，开设于阀块体(1)表面且与油管通道(4)连通的孔口结构，阀块体(1)以轻质金属为制作材料；其特征在于油管通道(4)采用铜管或无缝钢管制成，其中直管采用铜管或无缝钢管，弯管采用弯曲的铜管、通过金属管件密封连接的铜管或无缝钢管中的一种或其结合，孔口结构为与控制元件、管件、油管通道适配并密封固定装配的接口、端口或容纳功能元件的型腔。

2.根据权利要求1所述的液压集成阀块，其特征在于所述的弯管选用弯曲的铜管。

3.根据权利要求1所述的液压集成阀块，其特征在于所述的金属管件包括接头、弯头、三通、四通、异径管、法兰、弯管、管帽中的一种或其结合。

4.根据权利要求1所述的液压集成阀块，其特征在于所述的轻质金属为铝。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的液压集成阀块，其特征在于油管通道(4)与孔口结构内端的连接采用快速接头、卡箍连接、卡套连接、卡压连接、承插连接、法兰连接、焊接、螺纹连接中的一种或其结合。

6.根据权利要求1-5所述的液压集成阀块在液压阀及液压阀组制作中的应用。

7.根据权利要求1-5所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

A、模具的制作：采用支撑板(8)搭接构成不含顶部封装面的模具；

B、孔口结构的固定：按照设计要求在模具支撑板(8)上开设孔口，将孔口结构与孔口定位密封；

C、油管通道的安装：根据要求采用铜管或无缝钢管制作油管通道；

D、油管通道与孔口结构的装配：根据设计要求，将油管通道(4)分别与相应的孔口结构实现定位连接；

E、浇铸：将熔融的轻质金属液浇铸到模具型腔内；

F、脱模：金属液冷却后去除搭接构成模具的支撑板(8)制成液压集成阀块。

8.根据权利要求7所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于所述的步骤B是在模具支撑板材的孔口装配定位构件(2)，孔口结构通过定位构件(2)与支撑板材的孔口定位密封。

9.根据权利要求8所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于步骤F的步骤是先拆下定位构件(2)，然后去除搭接构成模具的支撑板(8)。

10.根据权利要求8所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于所述的定位构件选用管帽。

11.根据权利要求8或10所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于所述的定位构件(2)选用丝堵、螺纹管帽、封头、快装堵头、盲片、堵头、闷盖中的一种或其结合。

12.根据权利要求8所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于在步骤D中将油管通道(4)分别与相应的孔口结构实现定位连接后，对油管通道(4)以及孔口结构与相邻部件的连接处密封。

13.根据权利要求12所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于对油管通道连接处进行密封的工艺条件如下：

对步骤D中装配好的模具型腔内的油管通道(4)及孔口结构进行表面清理，将表面清理后的模具预热后浸入熔融的轻质金属液。

14.根据权利要求13所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于将预热后的模具浸入熔融金属液的时间为不低于10分钟。

15.根据权利要求7所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于熔融的轻质金属液选用熔融的铝液。

16.根据权利要求7-10、12-14中任一项所述的液压集成阀块的制备方法，其特征在于在步骤F后还包括一步骤G，该步骤的工艺条件如下：

G、平整：对脱模后液压集成阀块的阀块体(1)表面进行平整处理。