CN110081040B - 一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：包括阀套、阀芯、连接头、隔板、管式比例电磁铁、压扭转换装置及复位弹簧；采用的分段式阀套和阀芯结构，将传统二维阀两侧的导控机构转移到同一侧，实现了单侧伸出杆的全桥导控机构，同时将柔性铰链应用到压扭转换装置的设计，使本发明的盖板插装式二维电液比例换向阀具有无摩擦传递、柔性好、动态响应好、体积小的优点。

Description

一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀

技术领域

本发明涉及流体传动与控制领域，特别涉及一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀。

背景技术

插装阀相对于其它连接方式的液压阀，具有许多不可取代的优点如密封可靠、重量轻、易于系统集成、加工改型相对容易等。因此它是液压技术的一个重要的发展方向。

插装阀的阀芯结构简单，动作灵敏，密封性好。但它的功能比较单一，主要实现液路的通或断，与普通液压控制阀组合使用时，才能实现对系统油液方向、压力和流量的控制。由于要和别的控制阀组合使用，从而使得液压系统较复杂，出现故障时不容易维修。

针对由于高压大流量时稳态液动力的影响，传统换向阀结构复杂，且均配有先导阀芯，存在无法将导阀阀芯和主阀阀芯同时插入集成阀块的缺点，借助二维阀阀芯的结构特点，即先导级和功率级集成在单个2D阀芯的两个自由度上，可以进行插装结构设计，从而形成集成度更高的二维插装阀。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀，其特征在于：包括阀套、阀芯、连接头、隔板、管式比例电磁铁、压扭转换装置及复位弹簧；所述阀套包括第一阀套和第二阀套；所述第一阀套设有P口、T口、A口、B口，其中P口是进液口，具有系统压力；所述第二阀套内部设有内台肩，所述内台肩将第二阀套容腔分为第一容腔和第二容腔；

所述第一容腔内设有矩形配流槽；

所述第一阀套与第二阀套之间安装有隔板以形成密闭容腔；

所述隔板两侧端面有橡胶密封层；

所述阀芯包括第一阀芯和第二阀芯；所述第一阀芯放置在第一阀套内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯上有两个台肩，两台肩中间处设有高压通孔与P口相连，第一阀芯轴心处设有轴心通道；所述第二阀芯上有两个台肩，两台肩上分别设有高压孔，第二阀芯安装在第二阀套内，第二阀芯两台肩将第一容腔分割为左高压腔、右高压腔和低压腔，第二阀芯两台肩上第一高压孔和第二高压孔分别与第二阀套内的矩形配流槽相交且相交面积相同，第二阀芯中心设也有轴心通道；

所述第一阀芯与第二阀芯通过销钉连接，第一阀芯与第二阀芯轴心通道也连通；

所述第一阀芯上的高压通孔将P口的高压油经轴心通道引入第一高压孔和第二高压孔，左、右高压腔通入高压油，左、右高压腔分别通过矩形配流槽与低压腔构成阻力半桥；

所述压扭转换装置包括密封连接部分、V形管部分及压扭联轴器部分；所述V形管部分在两端及中间弯折处均设有柔性铰链机构；所述压扭联轴器包括上、下连接板及两弹性螺旋片，弹性螺旋片设置在上、下连接板之间；所述上连接板通过螺栓与阀芯固定连接；所述下连接板中心设有与管式比例电磁铁衔铁配合的轴孔；

所述复位弹簧安装于第二阀套与压扭联轴器的下连接板之间；

所述管式比例电磁铁衔铁伸出部分有台肩设计，衔铁台肩部分直径大于压扭联轴器的下连接板轴孔内径，台肩侧面与下连接板端面接触；管式比例电磁铁与连接头通过螺纹连接；

所述管式比例电磁铁无控制信号时，第二阀芯两台肩上高压孔分别与第二阀套内的矩形配流槽交接面积相等，阀芯左高压腔与右高压腔压力相等，阀芯处于零位状态；

当所述管式比例电磁铁推动所述压扭联轴器的下连接板时，使弹性螺旋片产生压缩，双螺旋结构使压扭联轴器上连接板产生旋转，带动阀芯转动。

作为优选，所述两弹性螺旋片采用双螺旋结构布置。

作为优选，所述压扭转换装置与阀套配合处采用径向密封方式密封。

作为优选，所述压扭联轴器上连接板轴孔边缘均匀分布有通油孔。

作为优选，所述压扭联轴器的V形管部分设有三处柔性铰链机构。

作为优选，所述压扭转换装置为一体式结构。

本发明的有益效果：本发明，所述基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀采用的分段式阀套和阀芯结构，将传统二维阀两侧的导控机构转移到同一侧，实现了单侧伸出杆的全桥导控机构，同时将柔性铰链应用到压扭转换装置的设计，相较于一些传统结构，柔性铰链的结构比较简单，体积较小，铰链工作时主要铰链薄弱部分产生弯折，消除了传动过程中的机械摩擦，能获得较高的位移分辨率，从而使本发明的盖板插装式二维换向阀具有无摩擦传递、柔性好、动态响应好、体积小的优点。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀的内部结构示意图；

图2是本发明基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀的第一阀套主视图；

图3是本发明基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀的阀芯结构示意图；

图4是本发明基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀的第二阀套的剖视图；

图5是本发明基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维换向阀的压扭转换装置结构示意图。

图6是图5 中A处柔性铰链薄弱处细节放大图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明，应当理解的是，本文中提及的各个实施例仅是示例性的并且不限定本专利的权利界定范围。考虑到本专利各个实施例中描述的机械/机电式结构的便利性，通常指称的“上”、“下”、“左”或“右”是根据附图中描绘的方向或位置来表示。为了更好地体现各个实施例，每一附图中表示出的这些机械/机电式结构的视角是最佳的，并且还有可能分别对每一个细节零部件进行单独描绘。有时，方位“前”或“后”指称从观察附图的视角来定义这些零部件的布置位置。

参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明包括阀套、阀芯、连接头（4）、隔板（6）、管式比例电磁铁（3）、压扭转换装置（5）及复位弹簧（12）。

其中阀套包括第一阀套（1）和第二阀套（10）；第一阀套（1）设有P口、T口、A口、B口，其中P口是进液口，具有系统压力；第一阀套（1）与第二阀套（10）之间安装有隔板（6）以形成密闭容腔；

阀芯包括第一阀芯（201）和第二阀芯（202）；第一阀芯（201）放置在第一阀套（1）的内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯（201）上有两个台肩，两台肩中间处设有高压通孔（205）与P口相连，第一阀芯（201）中心设有轴心通道（206）；第二阀芯（202）上有两个台肩，两个台肩上分别设有第一高压孔（207）和第二高压孔（208），第二阀芯（202）安装在第二阀套（10）内，第二阀芯（202）中心设也有轴心通道（206）；

第一阀芯（201）与第二阀芯（202）通过销钉（203、204）连接，第一阀芯（201）与第二阀芯（202）轴心通道（206）也连通；

第一阀芯（201）上的高压通孔（205）将P口的高压油经轴心通道（206）引入高压孔（207、208），左、右高压腔（7、8）通入高压油，左、右高压腔（7、8）分别通过矩形配流槽（1001、1002）与低压腔（9）构成阻力半桥；第二阀芯（202）两台肩上高压孔（207、208）分别与第二阀套（10）内的矩形配流槽（1001、1002）相交且相交面积相同，所以两高压腔（7、8）压力相同；

压扭转换装置（5）包括密封连接（15）部分、V形管（16）部分及压扭联轴器部分；V形管（16）在两端及中间弯折处均设有柔性铰链机构（19、20、21）；压扭联轴器包括上、下连接板（18、23）及两弹性螺旋片（22），弹性螺旋片（22）设置在在上、下连接板（18、23）之间；上连接板（18）通过螺栓与阀芯（2）固定连接；下连接板（23）中心设有与管式比例电磁铁衔铁（14）配合的轴孔（17）；

复位弹簧（12）安装于第二阀套（10）与压扭联轴器的下连接板（23）之间；

管式比例电磁铁衔铁（14）伸出部分有台肩设计，衔铁台肩部分直径大于压扭联轴器的下连接板（23）轴孔内径，台肩侧面与下连接板（23）端面接触；

当管式比例电磁铁（3）得电，磁铁推动所述压扭联轴器的下连接板（23）时，使弹性螺旋片（22）产生压缩，双螺旋结构使压扭联轴器上连接板（18）产生旋转，带动阀芯（2）转动，阀芯（2）旋转过程中，第二高压孔（208）与矩形配流槽（1002）的重叠面积变大，第一高压孔（207）与矩形配流槽（1001）的重叠面积减小，导致左高压腔（7）压力下降，而右高压腔（8）压力升高，从而使得阀芯（2）向远离电磁铁的方向运动，P口与A口连通，T口与B口连通。在阀芯（2）的运动过程中带动压扭联轴器上连接板（18）移动，压扭联轴器上、下连接板（18、23）距离增加，在弹性螺旋片（22）作用下，上连接板（18）转回初始角度，左、右高压腔（7、8）的压力，左高压腔（7）的压力逐渐增大，右高压腔（8）的压力逐渐减小，最终使得阀芯（2）重新达到平衡。此过程压扭转换装置（5）的特性：较小的电磁输出力矩通过压扭转换装置（5）进行功率放大，可以转化为较大的液动力(左高压腔与右高压腔的压力差)，从而推动阀芯直动。

当管式比例电磁铁（3）失电，复位弹簧（12）推动所述压扭联轴器的下连接板（23）时，使弹性螺旋片（22）产生拉伸，双螺旋结构使压扭联轴器上连接板（18）产生旋转，带动阀芯（2）转动，阀芯（2）旋转过程中，第一高压孔（207）与矩形配流槽（1001）的重叠面积增大，第二高压孔（208）与矩形配流槽（1002）的重叠面积减小，导致右高压腔（8）压力下降，而左高压腔（7）压力升高，从而使得阀芯向靠近电磁铁的方向运动，P口与A口断开,B口与T口也断开。在阀芯（2）的运动过程中带动压扭联轴器上连接板（18）移动，压扭联轴器上、下连接板（18、23）距离减小，在弹性螺旋片（22）作用下，上连接板（18）转回初始角度，左、右高压腔（7、8）的压力，左高压腔（7）压力逐渐减小，右高压腔（8）压力逐渐增大，最终使得阀芯（2）重新达到平衡,阀芯（2）处于关闭状态。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，包括：阀套、阀芯、连接头、隔板、管式比例电磁铁、压扭转换装置及复位弹簧；其中阀套包括第一阀套和第二阀套；第一阀套设有P口、T口、A口、B口，其中P口是进液口，具有系统压力；第二阀套内部设有内台肩，内台肩将第二阀套容腔分为第一容腔和第二容腔；第一容腔内设有矩形配流槽；第一阀套与第二阀套之间安装有隔板以形成密闭容腔；阀芯包括第一阀芯和第二阀芯；第一阀芯放置在第一阀套内，并可转动和进行轴向滑动，第一阀芯上有两个台肩，两台肩中间处设有高压通孔与P口相连，第一阀芯中心设有轴心通道；第二阀芯上有两个台肩，两台肩上分别设有第一高压孔和第二高压孔，第二阀芯安装在第二阀套内，第二阀芯两台肩将第一容腔分割为左高压腔、右高压腔和低压腔，第二阀芯两台肩上第一高压孔和第二高压孔分别与第二阀套内的矩形配流槽相交且相交面积相同，第二阀芯中心也设有轴心通道；第一阀芯与第二阀芯通过销钉连接，第一阀芯与第二阀芯轴心通道也连通；第一阀芯上的高压通孔将P口的高压油经轴心通道引入第一高压孔和第二高压孔，左、右高压腔通入高压油，左、右高压腔分别通过矩形配流槽与低压腔构成阻力半桥；第二阀芯两台肩上第一高压孔和第二高压孔分别与第二阀套内的矩形配流槽相交且相交面积相同，所以左高压腔和右高压腔压力相同；所述压扭转换装置包括密封连接部分、V形管部分及压扭联轴器部分；所述V形管部分在两端及中间弯折处均设有柔性铰链机构；所述压扭联轴器包括上、下连接板及两弹性螺旋片，弹性螺旋片设置在上、下连接板之间；所述上连接板通过螺栓与阀芯固定连接；所述下连接板中心设有与管式比例电磁铁衔铁配合的轴孔。

2.如权利要求1所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述复位弹簧安装于第二阀套与压扭联轴器的下连接板之间。

3.如权利要求1所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述管式比例电磁铁衔铁伸出部分有台肩设计，衔铁台肩部分直径大于压扭联轴器的下连接板轴孔内径，台肩侧面与下连接板端面接触；管式比例电磁铁与连接头通过螺纹连接。

4.如权利要求1所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述隔板两侧端面均有橡胶密封层。

5.如权利要求2所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述两弹性螺旋片采用双螺旋结构布置。

6.如权利要求2所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述压扭转换装置与阀体配合处采用径向密封方式密封。

7.如权利要求2所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述压扭联轴器上连接板轴孔边缘均匀分布有通油孔。

8.如权利要求2所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述压扭转换装置的V形管部分设有三处柔性铰链机构。

9.如权利要求2所述的基于柔性铰链型压扭联轴器的盖板插装式二维电液比例换向阀，其特征在于：所述压扭转换装置为一体式结构。

Images