CN110925474A - 流道切换机构及控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流道切换机构，其包括阀芯座和第一驱动组件，阀芯座上开设有沟槽，沟槽用于连通流体进口和流体出口，沟槽所在平面与定子贴合，第一驱动组件包括第一电机和第一减速机构，第一驱动电机与第一减速机构的动力输入端连接，第一减速机构的动力输出端与阀芯座连接，第一驱动组件驱动阀芯座转动时，可使沟槽在流体出口之间切换连通。本发明的流道切换机构，定子和沟槽所在平面相贴合，相较于球形接触面更易于加工，且能够保证定子和沟槽所在平面之间紧密贴合，防止了流体换向过程中发生流体泄漏的情况。本发明还公开了一种带有该流道切换机构的控制阀。

Description

流道切换机构及控制阀

技术领域

本发明涉及流体控制设备技术领域，特别地，涉及一种流道切换机构及控制阀。

背景技术

换向阀借助转子和定子之间的相对运动来改变连接流道。现有的换向阀结构中，转子和定子之间的接触面通常为球面结构，球面结构加工精度难以保证，使用过程中，极易发生因加工误差而使转子和定子之间难以贴合的情况发生，导致流体换向过程中发生流体泄漏的情况。

发明内容

基于此，有必要提供一种可防止流体泄漏的流道切换机构及控制阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种流道切换机构，所述流道切换机构包括阀芯座和第一驱动组件，所述阀芯座上开设有沟槽，所述沟槽用于连通流体进口和流体出口，所述沟槽所在平面与定子贴合，所述第一驱动组件包括第一电机和第一减速机构，所述第一驱动电机与所述第一减速机构的动力输入端连接，所述第一减速机构的动力输出端与所述阀芯座连接，所述第一驱动组件驱动所述阀芯座转动时，可使所述沟槽在所述流体出口之间切换连通。

进一步地，所述沟槽沿所述阀芯座的径向设置。

进一步地，所述第一减速机构包括第一齿圈、第一主行星轮、第一主行星架、第一副行星轮及第一副行星架，所述第一主行星轮设于所述第一主行星架上，所述第一主行星轮啮合于所述第一齿圈及所述第一驱动电机的输出轴之间，所述第一副行星轮设于所述第一副行星架上，所述第一副行星轮啮合于所述第一齿圈及所述第一副行星架的中心轴之间，所述第一主行星轮构成所述第一驱动组件的动力输入端，所述第一副行星架构成所述第一驱动组件的动力输出端。

一种控制阀，所述控制阀包括前述任一项所述的流道切换机构。

进一步地，所述控制阀还包括阀头和定子，所述定子安装在所述阀头上，所述定子和所述沟槽所在平面相贴合形成一贴合平面，所述阀头上开设有公共接口和多个换向接口，所述换向接口及所述公共接口贯通所述贴合平面，所述公共接口形成所述流体进口，所述换向接口形成所述流体出口。

进一步地，所述定子的下端面凸出设置在所述阀头的下端面上，所述沟槽所在平面凸出设置在所述阀芯座的上端面。

进一步地，所述定子与所述阀头可拆卸地固定连接，所述定子由耐磨材料制成。

进一步地，所述控制阀还包括阀座，所述阀头安装在所述阀座的一端，所述阀座套设在所述阀芯座的外部，且所述阀芯座相对所述阀座可转动。

进一步地，所述控制阀还包括平面轴承和弹性件，所述阀芯座上形成有抵持面，所述平面轴承套设在所述阀芯座的外部，所述弹性件可伸缩地设置在所述平面轴承与所述抵持面之间，所述平面轴承的一端面与所述阀座的一端的内壁相抵持。

进一步地，所述控制阀还包括外壳，所述阀座安装在所述外壳的一端，所述第一驱动组件安装在所述外壳内。

本发明的有益效果是：本发明提供的流道切换机构或控制阀，定子和转子阀芯的贴合面为平面，相较于球形接触面而言，平面更易于加工，且能够保证定子和沟槽所在平面之间紧密贴合，防止了流体换向过程中发生流体泄漏的情况。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的控制阀的立体图；

图2是图1所示控制阀的另一立体图(省略外壳)；

图3是图1所示控制阀中阀体的部分分解图；

图4是图1所示控制阀中阀体的另一视角的部分分解图；

图5是图3所示阀体中驱动轴的立体图；

图6是图3所示阀体中驱动轴与转子阀芯的连接结构示意图；

图7是图2所示控制阀中第一驱动组件的分解图；

图8是图2所示控制阀中第二驱动机构的部分分解图(省略连接轴)；

图9是图1所示控制阀的剖视图。

图中零部件名称及编号分别为：

外壳10 阀体20 阀头21

换向接口211 公共接口212 阀芯座22

滑槽221 座体222 连杆223

转子阀芯23 沟槽231 导槽232

定子24 转子耐磨件25 驱动轴26

连接柱261 轴承262 阀芯轴承263

阀座27 螺栓271 密封件272

平面轴承28 弹性件29 第一驱动组件30

第一驱动电机31 第一减速机构32 第一齿轮箱321

第一齿圈322 第一主行星轮323 第一主行星架324

第一副行星轮325 第一副行星架326 第二驱动组件40

第二驱动电机41 第二减速机构42 第二齿轮箱421

第二齿圈422 第二主行星轮423 第二主行星架424

第二副行星轮425 第二副行星架426 连接轴427

具体实施方式

现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

请参阅图1、图2，本发明提供了一种控制阀，用于切换流体流道以及控制流体流量，该控制阀包括外壳10、安装在外壳10一端的阀体20以及安装在外壳10内部的第一驱动组件30和第二驱动组件40。所述流体可以是液体或气体，也可以是气液混合体，此处不作限定。

请参阅图3、图4，阀体20包括阀头21、相对阀头21可转动的阀芯座22以及可滑动地安装在阀芯座22上的转子阀芯23，阀头21上开设有多个换向接口211，转子阀芯23上开设有沟槽231。使用时，相对阀头21转动阀芯座22，可带动转子阀芯23一同转动，进而使得沟槽231与任意换向接口211连通，从而实现切换流体流道的功能；滑动转子阀芯23，可改变沟槽231与换向接口211的连通面积，从而实现控制流体流量的功能，满足了不同场合的使用需要，使用广泛性好。

阀头21大致呈圆柱状结构，阀头21的中心处沿阀头21的轴向开设有公共接口212，多个换向接口211沿阀头21的周向均匀分布在阀头21上，换向接口211与公共接口212均贯通阀头21相对的两端面，且换向接口211贯通阀头21靠近阀芯座22的端面的开口与公共接口212贯通阀头21靠近阀芯座22的端面的开口之间的距离相等。其中，换向接口211形成流体出口，公共接口212形成流体进口。使用时，流体经由公共接口212流入，流经沟槽231后经由换向接口211流出。另外，请参阅图9，换向接口211均倾斜设置，且换向接口211的中轴线与公共接口212的中轴线之间形成一夹角α，其中，30°≤α≤60°，本实施方式中，α＝45°。

阀芯座22大致呈圆柱状结构，阀芯座22靠近阀头21的端面上开设有滑槽221，滑槽221呈腰圆形结构，且滑槽221的长度方向沿阀芯座22的径向设置。转子阀芯23呈腰圆形结构，转子阀芯23与滑槽221相配合，且转子阀芯23的长度小于滑槽221的长度，使得转子阀芯23能够沿滑槽221的长度方向滑动而无法相对阀芯座22转动。沟槽231开设在转子阀芯23靠近阀头21的端面上，沟槽231的长度方向与滑槽221的长度方向相互平行，且沟槽231沿阀芯座22的径向设置。

在一个具体的实施方式中，阀体20还包括定子24和转子耐磨件25。定子24呈圆片状结构，定子24可拆卸地固定安装在阀头21的一端，转子阀芯23与定子24相贴合形成于一贴合平面，且转子阀芯23相对定子24可转动，定子24上对应换向接口211和公共接口212均开设有通孔，所述通孔与对应的换向接口211或公共接口212连通，即，换向接口211及公共接口212均贯通所述贴合平面。使用时，沟槽231通过定子24上的通孔实现与换向接口211及公共接口212之间的连通关系。转子耐磨件25呈腰圆形结构，且转子耐磨件25配合安装在滑槽221内，转子阀芯23与转子耐磨件25贴合，且转子阀芯23相对转子耐磨件25可转动。定子24及转子耐磨件25均由耐磨材料制成，防止转子阀芯23活动时上述二者发生严重磨损的情况，保证了流体的密封性，防止泄露。本实施方式中，定子24和转子耐磨件25的材料均为蓝宝石。由于阀头21上安装定子24，只需保证定子24具有较好的耐磨性能即可，可有效减少阀头21的生产成本。另外，当定子24磨损严重时，只需更换定子24即可，进一步节省了生产成本。进一步地，定子24和转子阀芯23的贴合面为平面，相较于球形接触面而言，平面更易于加工，且能够保证定子24和转子阀芯23之间紧密贴合，防止了流体换向过程中发生流体泄漏的情况。

另外，定子24与转子阀芯23的贴合平面位于阀头21与阀芯座22相对的两端面之间，即，定子24的下端面凸出设置在阀头21的下端面上，转子阀芯23的上端面凸出设置在阀芯座22的上端面上，如此，可保证定子24与转子阀芯23始终接触，避免二者贴合不充分，进而导致密封性降低。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，定子24及转子耐磨件25还可以均省略，此时，转子阀芯23的两端面分别与阀头21的端面及滑槽221的槽底壁相贴合。

请参阅图5、图6，在一个具体的实施方式中，阀体20还包括驱动轴26，驱动轴26可转动地穿插在阀芯座22内，驱动轴26的中轴线与阀芯座22的中轴线同轴设置，且驱动轴26的一端延伸至滑槽221内。另外，转子阀芯23远离阀头21的端面上开设有导槽232，导槽232呈腰圆形结构，导槽232的长度方向与滑槽221的长度方向相互垂直。驱动轴26的端部沿驱动轴26的轴向凸出设置有连接柱261，连接柱261的中轴线与驱动轴26的中轴线错开设置，连接柱261上安装有轴承262，轴承262可活动地收容于导槽232内。其中，驱动轴26和连接柱261共同构成偏心轴。

为了保证驱动轴26相对阀芯座22顺畅转动，驱动轴26与阀芯座22之间安装有阀芯轴承263。

使用时，驱动轴26相对阀芯座22转动，带动轴承262围绕驱动轴26的中轴线转动，轴承262转动至与导槽232上距离较近的两个相对槽壁中的任意一个相抵持时，轴承262便推抵转子阀芯23沿滑槽221的长度方向滑动，从而调节沟槽231的径向位置；而转动阀芯座22时，会带动转子阀芯23一同转动，从而调节沟槽231的周向位置。

本实施方式中，通过在连接柱261上安装轴承262，当转子阀芯23在轴承262的推抵作用下沿滑槽221滑动时，轴承262的外圈于导槽232的槽壁上滚动，从而减小了连接柱261与转子阀芯23之间的摩擦力，有利于推抵转子阀芯23活动。可以理解地，在其他未示出的实施方式中，轴承262还可以省略，此时，依靠连接柱261对导槽232的槽壁的推抵作用实现滑动转子阀芯23的作用。

在一个具体的实施方式中，阀体20还包括阀座27，阀座27大致呈两端贯通的套筒状结构，阀头21固定安装在阀座27的一端，阀座27套设在阀芯座22的外部，且阀芯座22相对阀座27可转动，阀座27的另一端与外壳10固定连接。阀头21与阀座27之间通过螺栓271固定连接，为了提升密封性，阀芯座22的外壁与阀座27的内壁之间夹设有密封件272，可以理解地，密封件272由硅胶或橡胶等密封材料制成。

在一个具体的实施方式中，阀体20还包括平面轴承28和弹性件29，平面轴承28和弹性件29均收容于阀座27的内部。具体地，阀芯座22包括相互连接的座体222和连杆223，座体222及连杆223均为圆柱状结构，且座体222的直径大于连杆223的直径，滑槽221开设在座体222远离连杆223的端面上，座体222上相对滑槽221的端面形成抵持面(图未标出)。平面轴承28套设在连杆223的外部，弹性件29可伸缩地设置在平面轴承28与所述抵持面之间，使得弹性件29的一端弹性抵持平面轴承，弹性件29的另一端弹性抵持平面轴承28的一个端面，进而使得平面轴承28的另一端面在弹性件29的弹性作用下与阀座27的一端的内壁相抵持。安装到位时，弹性件29被压缩，弹力作用于阀芯座22上，使转子阀芯23和定子24的抵持面相互贴紧，进一步起到了密封作用，同时，通过设置平面轴承28，保证了阀芯座22相对阀座27能够顺畅转动。

本实施方式中，弹性件29为套设在连杆223外部的碟形弹簧，可以理解地，弹性件29还可以是诸如不锈钢弹片或铜制弹片等具有刚性和弹性的元件，此处不作限定。

在一个具体的实施方式中，换向接口211具有十二个，当需要将当前与沟槽231连通的换向接口211切换成目标换向接口211而不与上述两个换向接口211之间的其他接口211交叉时，只需先滑动转子阀芯23使沟槽231与换向接口211断开连通，然后转动阀芯座22，使沟槽231转动至与目标换向接口211相对应，最终再滑动转子阀芯23使沟槽231与目标换向接口211连通即可，实现了无交叉切换连通，避免了切换换向接口211时，非目标换向接口211因与沟槽231交叉而发生流体污染的情况。另外，可通过调节转子阀芯23沿滑槽221的滑动距离控制沟槽231与换向接口211的连通面积，进而控制流体流量。可以理解地，为了达到换向接口211的切换功能，换向接口211至少具有三个。

本实施方式中，沟槽231每次仅能够与其中一个换向接口211连通，可以理解地，在其他未示出的实施方式中，沟槽231每次还可以与多个换向接口211同时连通，且与沟槽231连通的多个换向接口211可以彼此相邻，也可以被其他换向接口211隔开，具体连通情况视沟槽231的形状而定，此处不作限定。

请参阅图7-图9，第一驱动组件30用于驱动阀芯座22相对阀头21转动，第二驱动组件40用于驱动转子阀芯23相对阀芯座22滑动。本发明的控制阀还包括流道切换机构，所述流道切换机构包括阀芯座22和第一驱动组件30。

第一驱动组件30包括第一驱动电机31和第一减速机构32，第一减速机构32包括第一齿轮箱321、第一齿圈322、第一主行星轮323、第一主行星架324、第一副行星轮325及第一副行星架326，其中，第一齿轮箱321固定安装在外壳10内，第一齿圈322固定安装在第一齿轮箱321内，第一主行星轮323安装在第一主行星架324上，且第一主行星轮323位于第一齿圈322与第一驱动电机31的输出轴之间，第一主行星轮323与第一齿圈322及套设在第一驱动电机31的输出轴外部的齿轮均啮合，第一副行星轮325安装在第一副行星架326上，第一副行星轮325位于第一齿圈322与第一副行星架326的中心轴之间，第一副行星轮325与第一齿圈322及套设在第一副行星架326的中心轴外部的齿轮均啮合，第一副行星架326的中心轴与阀芯座22连接。具体地，第一副行星架326的中心轴套设在连杆223的外部，第一副行星架326与连杆223可滑动地卡嵌连接，即第一副行星架326可带动连杆223转动，连杆223可相对第一副行星架326沿阀芯座22的轴向滑动，如此，当定子24发生磨损时，阀芯座22能够在弹性件29的弹力作用下发生轴向移动进而使得定子24与转子阀芯23紧密贴合。

工作时，第一驱动电机31转动，驱动第一主行星轮323转动，从而带动第一主行星架324转动，第一副行星轮325在第一主行星架324的驱动下转动，从而带动第一副行星架326转动，进一步带动阀芯座22转动，实现了二级减速的作用。可以理解地，第一主动行星轮323做为第一驱动组件30的动力输入端，第一副行星架326做为第一驱动组件30的动力输出端。

第二驱动组件40位于第一驱动组件30远离阀体20的一侧，第二驱动组件40包括第二驱动电机41和第二减速机构42，第二减速机构42包括第二齿轮箱421、第二齿圈422、第二主行星轮423、第二主行星架424、第二副行星轮425及第二副行星架426，其中，第二齿轮箱421固定安装在外壳10内，第二齿圈422固定安装在第二齿轮箱421内，第二主行星轮423安装在第二主行星架424上，且第二主行星轮423位于第二齿圈422与第二驱动电机422的输出轴之间，第二主行星轮423与第二齿圈422及套设在第二驱动电机41的输出轴外部的齿轮均啮合，第二副行星轮425安装在第二副行星架426上，第二副行星轮425位于第二齿圈422与第二副行星架426的中心轴外部的齿轮均啮合，第二副行星架426的中心轴上连接有连接轴427，连接轴427可转动地贯穿第一驱动组件30后与驱动轴26连接。另外，为了配合阀芯座22沿轴向活动，连接轴427与驱动轴26之间同样可滑动地卡嵌连接，即，连接轴427可带动驱动轴26转动，驱动轴26相对连接轴427可沿轴向活动。

工作时，第二驱动电机41转动，驱动第二主行星轮423转动，从而带动第二主行星架424转动，第二副行星轮425在第二主行星架424的驱动下转动，从而带动第二副行星架426转动，进一步使得驱动轴26在连接轴427的带动下转动，最终使得转子阀芯23滑动，且实现了二级减速的作用。可以理解地，第二主行星轮423做为第二驱动组件40的动力输入端，连接轴427做为第二驱动组件40的动力输出端。

可以理解地，在其他未示出的实施方式中，驱动阀芯座22转动的第一驱动组件30还可以是齿轮驱动组件，具体地，所述齿轮驱动组件包括齿轮，所述齿轮设置在阀芯座22的一侧且与阀芯座22的外周面啮合，或者，第一驱动组件30还可以是皮带驱动组件，所述皮带驱动组件包括皮带，所述皮带套设在阀芯座22的外部用于驱动阀芯座22转动。另外，驱动转子阀芯23滑动的第二驱动组件40还可以依靠气缸实现，具体地，气缸安装在阀芯座22上，转子阀芯23与所述气缸的伸出端连接，所述气缸的伸缩动作带动转子阀芯23滑动。

本发明提供的控制阀，相对阀头21转动阀芯座22，可实现流体流道的切换功能，相对阀芯座22滑动转子阀芯23，可实现控制流体流量的功能，阀芯座22与转子阀芯23共同动作可实现无交叉切换连通功能，结构紧凑，且避免了污染流体的情况发生。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种流道切换机构，其特征在于：所述流道切换机构包括阀芯座和第一驱动组件，所述阀芯座上开设有沟槽，所述沟槽用于连通流体进口和流体出口，所述沟槽所在平面与定子贴合，所述第一驱动组件包括第一电机和第一减速机构，所述第一驱动电机与所述第一减速机构的动力输入端连接，所述第一减速机构的动力输出端与所述阀芯座连接，所述第一驱动组件驱动所述阀芯座转动时，可使所述沟槽在所述流体出口之间切换连通。

2.如权利要求1所述的流道切换机构，其特征在于：所述沟槽沿所述阀芯座的径向设置。

3.如权利要求1所述的流道切换机构，其特征在于：所述第一减速机构包括第一齿圈、第一主行星轮、第一主行星架、第一副行星轮及第一副行星架，所述第一主行星轮设于所述第一主行星架上，所述第一主行星轮啮合于所述第一齿圈及所述第一驱动电机的输出轴之间，所述第一副行星轮设于所述第一副行星架上，所述第一副行星轮啮合于所述第一齿圈及所述第一副行星架的中心轴之间，所述第一主行星轮构成所述第一驱动组件的动力输入端，所述第一副行星架构成所述第一驱动组件的动力输出端。

4.一种控制阀，其特征在于：所述控制阀包括权利要求1-3任一项所述的流道切换机构。

5.如权利要求4所述的控制阀，其特征在于：所述控制阀还包括阀头和定子，所述定子安装在所述阀头上，所述定子和所述沟槽所在平面相贴合形成一贴合平面，所述阀头上开设有公共接口和多个换向接口，所述换向接口及所述公共接口贯通所述贴合平面，所述公共接口形成所述流体进口，所述换向接口形成所述流体出口。

6.如权利要求5所述的控制阀，其特征在于：所述定子的下端面凸出设置在所述阀头的下端面上，所述沟槽所在平面凸出设置在所述阀芯座的上端面。

7.如权利要求6所述的控制阀，其特征在于：所述定子与所述阀头可拆卸地固定连接，所述定子由耐磨材料制成。

8.如权利要求5所述的控制阀，其特征在于：所述控制阀还包括阀座，所述阀头安装在所述阀座的一端，所述阀座套设在所述阀芯座的外部，且所述阀芯座相对所述阀座可转动。

9.如权利要求8所述的控制阀，其特征在于：所述控制阀还包括平面轴承和弹性件，所述阀芯座上形成有抵持面，所述平面轴承套设在所述阀芯座的外部，所述弹性件可伸缩地设置在所述平面轴承与所述抵持面之间，所述平面轴承的一端面与所述阀座的一端的内壁相抵持。

10.如权利要求8所述的控制阀，其特征在于：所述控制阀还包括外壳，所述阀座安装在所述外壳的一端，所述第一驱动组件安装在所述外壳内。

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