CN113027846B - 一种同步动作的轴配流开关换向多路阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，该轴配流开关换向多路阀为转阀结构，包括轴配流阀体定子以及通过间隙配合且可旋转地安装在轴配流阀体定子内的轴配流阀芯转子，所述的轴配流阀体定子和轴配流阀芯转子由上至下分别通过依次设置的4个密封圈分隔为三个密封区，即用以实现多路开关换向的第一密封区、用以实现供油通断的第二密封区以及用以实现回油通断的第三密封区，所述的轴配流阀芯转子在第一密封区内沿周向互不连通设有多个圆形槽，在第二密封区和第三密封区全周向开槽。与现有技术相比，本发明具有结构紧凑简单、调节方便，通流能力大，多执行机构同时供油/回油，重复性高等优点。

Description

一种同步动作的轴配流开关换向多路阀
技术领域
本发明涉及流体控制技术领域，尤其是涉及一种同步动作的轴配流开关换向多路阀。
背景技术
常规开关电磁换向阀，双线圈的电磁阀结构上主要包括：采用锁紧螺母+电磁线圈+芯管+弹簧+垫片+阀芯+阀体+垫片+弹簧+芯管+电磁线圈+锁紧螺母的结构；单线圈的电磁阀结构上主要包括：采用锁紧螺母+电磁线圈+芯管+弹簧+垫片+阀芯+阀体+垫片+弹簧+端盖；供电电压类型可分为直流和交流，供电电压值可以选范围较大，阀芯在阀体内运动主要靠液压油膜支承，油液污染颗粒通过阀芯阀体间隙将影响其阀芯运动的平滑性，若电磁线圈长期处于得电状态，阀芯容易卡滞，造成执行机构故障；且由于安装空间所限，线圈的尺寸规格将限制其最大吸持力，影响其输出功率特性，流体流过阀芯/阀体所构成的腔体，所产生的液动力也限制常规开关电磁换向阀的通流能力；线圈的尺寸也影响其散热特性，在高温或高湿环境容易烧线圈，线圈的塑封工艺及与电气连接的方式影响其防水等级；
因此需要设计一种控制元件少，故障率低的轴配流开关换向多路阀来实现对多个执行机构的同时运动控制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种同步动作的轴配流开关换向多路阀。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，该轴配流开关换向多路阀为转阀结构，包括轴配流阀体定子以及通过间隙配合且可旋转地安装在轴配流阀体定子内的轴配流阀芯转子，所述的轴配流阀体定子和轴配流阀芯转子由上至下分别通过依次设置的4个密封圈分隔为三个密封区，即用以实现多路开关换向的第一密封区、用以实现供油通断的第二密封区以及用以实现回油通断的第三密封区，所述的轴配流阀芯转子在第一密封区内沿周向互不连通设有多个圆形槽，在第二密封区和第三密封区全周向开槽。
所述的轴配流阀体定子在第一密封区内的第一设定位置处沿水平周向均匀开设i对工作油口，每对工作油口分别与外部执行机构连接。
所述的轴配流阀芯转子在第一密封区的第一设定位置处沿水平周向均匀开设与i对工作油口对应的i对工作通道，具体包括沿周向依次间隔设置的i个第一工作通道和i个第二工作通道，所述的第一密封区内在周向的圆形槽数量为2i个，且分别与每个第一工作通道和第二工作通道对应设置。
相邻的两个圆形槽间通过未开槽部沿周向相互不连通，所述的未开槽部沿周向上的弧线长度大于工作油口的孔径，用以实现在转动换向过程中对工作油口的封堵闭合。
所述的轴配流阀体定子在第二密封区的第二设定位置处在水平方向开设一个与外部油源连通的供油口。
所述的轴配流阀芯转子在第二密封区的第二设定位置处沿水平周向均匀开设i个第三工作通道，并且轴配流阀芯转子在第二密封区的区域内在全周向开槽，所述的供油口分别通过轴配流阀体定子与轴配流阀芯转子之间的开槽与i个第三工作通道连通。
所述的轴配流阀体定子在第三密封区的第三设定位置处在水平方向开设一个与外部油源连通的回油口。
所述的轴配流阀芯转子在第三密封区的第三设定位置处沿水平周向均匀开设i个第四工作通道，并且轴配流阀芯转子在第三密封区的区域内在全周向开槽，所述的回油口分别通过轴配流阀体定子与轴配流阀芯转子之间的开槽与i个第四工作通道连通。
所述的轴配流阀芯转子呈圆柱体，在上表面圆心处沿轴向竖直开设一条连通i个第二工作通道以及i个第四工作通道的回油通道，并且在上表面以圆心为中心均匀竖直开设i个供油通道，每个供油通道分别连通对应的第一工作通道和第三工作通道。
通过伺服电机或步进电机控制轴配流阀芯转子在+360°/4i(正向最大流通位置)、0°(中位机能位置)以及-360°/4i(反向最大流通位置)共三个角度位置进行旋转切换，实现回油通道和供油通道与执行机构的正反向通断控制，进而实现同时对每个执行机构的正向和反向运动的切换控制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
一、本发明突破目前常规开关阀的设计理念，采用在轴配流阀芯转子上开槽的方式，通过供油通道P和回油通道T实现轴配流，通过旋转轴配流阀芯转子的非全周开槽可实现工作油口的有序供油，实现对执行机构的逻辑配流控制。
二、本发明通过在轴配流阀芯转子上开设多个不连通的圆形槽，分别对应正反向最大流通位置，实现了回油通道和供油通道与执行机构的正反向通断控制。
三、本发明通过增加旋转轴配流阀芯转子上通油口数量，提高工作油口的通流能力，可扩展性强。
四、本发明在轴向配流电磁阀的转子和定子之间采用间隙配合，外部采用推力轴承减少转子的转动阻力矩及大流量通过时所产生的径向作用力，因此不论是轴向配流阀处于工作或非工作状态，轴向配流阀转子与定子之间均无机械接触，减少转子与定子之间的机械接触磨损及偏磨隐患，可确保轴向配流阀长期有效工作。
五、本发明采用轴向配流结构，可实现工作油口与供油/回油通道之间的间隙密封长度，减小泄漏量。
附图说明
图1为本发明的结构主剖图。
图2为本发明的结构俯视图。
图3为轴配流阀转子A/B口剖视图，即图1中I-I截面示意图。
图4为轴配流阀转子P口剖视图，即图1中II-II截面示意图。
图5为轴配流阀转子T口剖视图，即图1中III-III截面示意图。
图中标记说明：
1、轴配流阀，2、轴配流阀芯转子，3、密封圈，4、轴配流阀体定子，31、第一密封圈，32、第二密封圈，33、第三密封圈，34、第四密封圈，A1-A4、B1-B4均为轴配流阀芯转子上的工作油口，P1-P4均为转子供油通道，P为转子的供油通道，T为转子的回油通道，P0为供油口，T0为回油口，A、B均为轴配流阀体定子上的工作油口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1-2所示，本发明提供一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，该轴配流阀1为转阀结构，包括轴配流阀芯转子2、密封圈3及轴配流阀体定子4，通过调节轴配流阀芯转子2转动到不同的角度范围内，实现工作油口与供油口P0、回油口T0之间的连通/隔断，实现对执行机构动作的开关控制；
轴配流阀芯转子2、4个密封圈3及轴配流阀体定子4之间由上至下依次形成三个高度不同的分隔密封区域，与轴配流阀体定子4对应的三个密封区与定子工作油口的连通关系为：
如图3所示，第一密封区域具体为第一密封圈31和第二密封圈32之间包含的区域，在该区域内包含轴配流阀芯转子2的第一设定截面(I-I所在截面)，第一密封区域与轴配流阀体定子4上的工作油口A/B连通；
如图4所示，第二密封区域具体为第二密封圈32和第三密封圈33之间包含的区域，在该区域内包含轴配流阀芯转子2的第二设定截面(II-II所在截面)，第二密封区域与轴配流阀体定子4上的供油口P0连通；
如图5所示，第三密封区域具体为第三密封圈33和第四密封圈34之间包含的区域，在该区域内包含轴配流阀芯转子2的第二设定截面(III-III所在截面)，第三密封区域与轴配流阀体定子4上的回油口T0连通。
供油口P0与回油口T0分别与外部油源连通，第二密封区域与第三密封区域均不与工作油口A/B连通；
轴配流阀芯转子2对应的三个密封区域与轴配流阀芯转子2上的供油通道P和转子的回油通道T的连通关系为：
第一密封区域内的第一设定截面分别与转子的供油通道P和转子的回油通道T连通，第二密封区域内的第二设定截面与转子的供油通道P和回油通道T连通，第三密封区域内的第三设定截面仅与转子的回油通道T连通；
如图2可知，沿轴配流阀芯转子2轴向开设供油通道P和回油通道T，供油通道P的深度到达第二密封区域，回油通道T的深度到达第三密封区域，且供油通道P和回油通道T的顶部均密封。
轴配流阀体定子4在与轴配流阀芯转子2的第一设定截面所相对应配合圆周上间隔均布2i个工作油口Ai及Bi，工作油口Ai/Bi分别连接到对应的第i个执行机构；
轴配流阀芯转子2自第二密封圈32以下部分全周开槽(其截面为圆形)，轴配流阀体定子4上的供油口P0通过轴配流阀芯转子2开槽后的外表面与第二密封圈32和第三密封圈33所形成的密封间隙后，再与轴配流阀芯转子2的供油通道P连通；
轴配流阀体定子4上的回油口T0通过轴配流阀芯转子2开槽后的外表面与第三密封圈33和第四密封圈34所形成的密封间隙后，与轴配流阀芯转子2回油通道T连通；
如图3所示，图为第一密封区域的I-I截面，轴配流阀芯转子2外圆周表面在360°角度范围内开设2i个圆形槽；在2i个圆形槽中，奇数槽通过第一工作通道与供油通道P连通，偶数槽通过第二工作通道与回油通道T连通；相邻的槽之间通过未开槽区域阻隔，使其不相互连通，每个未开槽区域圆周方向的弧长及轴向尺寸均大于工作油口Ai/Bi的底径，用以实现在转动换向过程中对工作油口的封堵，用以实现在转动换向过程中对工作油口的封堵进而实现该多路阀的中位性能；
在第二密封区域II-II截面内，轴配流阀芯转子2为全周开槽的方式，并与轴配流阀芯转子2供油通道P相通；
在第三密封区域III-III截面内，轴配流阀芯转子2为全周开槽的方式，并与轴配流阀芯转子2回油通道T相通，供油通道P与回油通道T不相通；
轴配流阀芯转子2轴上开孔的数量可根据通过流量大小、切换频率以及轴配流阀芯转子2的轴尺寸大小需要设计为一组至多组供油通道P和回油通道T。
本发明的工作原理如下：
通过控制轴配流开关换向多路阀的轴配流阀芯转子在-180°/2imax、0°、+180°/2imax三个角度位置处进行正向和反向旋转的位置切换，实现轴配流阀芯转子I-I截面上的工作油口Ai及工作油口Bi与轴配流阀体定子的对应的工作油口Aj，j＝1～4和Bj，j＝1～4的通断控制，进而实现与对应工作油口连接的执行机构动作的双向运动开关控制，即通过一个轴配流开关换向多路阀控制多个执行机构同时实现开关动作，减少控制开关阀的数量及降低开关阀的故障率。
本实施例以i＝4为例进行说明：
将供油通道P作为供油压力通道、回油通道T作为回油通道与外部油源接通，通过调节伺服电机或步进电机带动轴配流阀芯转子在-180°/2imax、0°、+180°/2imax三个角度位置处正向或反向旋转进行位置切换，正向旋转至22.5°时则实现四个执行机构同时正方向运动控制，反向旋转至-22.5°时则实现四个执行机构反方向运动控制，当旋转到0°位置时，则该轴配流开关换向多路阀全部通道均处于封堵的中位机能，以此实现同时切换四组开关换向阀正反向动作以及全部关闭；
实际相关角度及轴向配流阀中位机能可根据需要设计并调整相互对应角度关系来实现，具体对应角度通过配流轴在工作油口区的切槽与供油油口P/回油油口T的接通或断开，实现工作油口Ai/Bi供油流量的正反向通断状态的切换，实现对执行机构正反向动作的控制。

Claims (9)

1.一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，该轴配流开关换向多路阀为转阀结构，包括轴配流阀体定子(4)以及通过间隙配合且可旋转地安装在轴配流阀体定子(4)内的轴配流阀芯转子(2)，所述的轴配流阀体定子(4)和轴配流阀芯转子(2)由上至下分别通过依次设置的4个密封圈分隔为三个密封区，即用以实现多路开关换向的第一密封区、用以实现供油通断的第二密封区以及用以实现回油通断的第三密封区，所述的轴配流阀芯转子(2)在第一密封区内沿周向互不连通设有多个圆形槽，在第二密封区和第三密封区全周向开槽，所述的轴配流阀体定子(4)在第一密封区内的第一设定位置处沿水平周向均匀开设i对工作油口，每对工作油口分别与外部执行机构连接，且i取值为4。
2.根据权利要求1所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)在第一密封区的第一设定位置处沿水平周向均匀开设与i对工作油口对应的i对工作通道，具体包括沿周向依次间隔设置的i个第一工作通道和i个第二工作通道，所述的第一密封区内在周向的圆形槽数量为2i个，且分别与每个第一工作通道和第二工作通道对应设置。
3.根据权利要求2所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，相邻的两个圆形槽间通过未开槽部沿周向相互不连通，所述的未开槽部沿周向上的弧线长度大于工作油口的孔径，用以实现在转动换向过程中对工作油口的封堵闭合。
4.根据权利要求3所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀体定子(4)在第二密封区的第二设定位置处在水平方向开设一个与外部油源连通的供油口(P0)。
5.根据权利要求4所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)在第二密封区的第二设定位置处沿水平周向均匀开设i个第三工作通道，并且轴配流阀芯转子(2)在第二密封区的区域内在全周向开槽，所述的供油口(P0)分别通过轴配流阀体定子(4)与轴配流阀芯转子(2)之间的开槽与i个第三工作通道连通。
6.根据权利要求5所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀体定子(4)在第三密封区的第三设定位置处在水平方向开设一个与外部油源连通的回油口(T0)。
7.根据权利要求6所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)在第三密封区的第三设定位置处沿水平周向均匀开设i个第四工作通道，并且轴配流阀芯转子(2)在第三密封区的区域内在全周向开槽，所述的回油口(T0)分别通过轴配流阀体定子(4)与轴配流阀芯转子(2)之间的开槽与i个第四工作通道连通。
8.根据权利要求7所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，所述的轴配流阀芯转子(2)呈圆柱体，在上表面圆心处沿轴向竖直开设一条连通i个第二工作通道以及i个第四工作通道的回油通道，并且在上表面以圆心为中心均匀竖直开设i个供油通道，每个供油通道分别连通对应的第一工作通道和第三工作通道。
9.根据权利要求2-8任一项所述的一种同步动作的轴配流开关换向多路阀，其特征在于，通过伺服电机或步进电机控制轴配流阀芯转子(2)在+360°/4i、0°以及-360°/4i共三个角度位置进行旋转切换，从而实现回油通道和供油通道与执行机构的正反向通断控制，进而实现同时对每个执行机构的正向和反向运动的切换控制。
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