CN113074156A - 一种加装接触密封的液压换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于阀领域的一种加装接触密封的液压换向阀；包括：执行机构和两组三通阀，两组三通阀的压力油口缸体互相连通，共用一个压力油口P；其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动；三通阀包括：阀体、以及安装于阀体内并同时进行往复运动的一组阀塞，回油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与回油侧阀塞间隙配合且间隙密封，压力油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与压力油侧阀塞间隙配合且间隙密封。本发明通过加装端面接触密封套件或周面接触密封套件构成的内环接触密封或外环接触密封，可以保证阀芯动作时只有少量的间隙密封泄露；提升了阀门的密封性能，提高了阀门的使用寿命。

Description

一种加装接触密封的液压换向阀

技术领域

本发明属于阀技术领域，具体为一种加装接触密封的液压换向阀。

背景技术

传统换向阀是利用阀芯对阀体相对运动，使液压油路接通、关断或变换液压油流动的方向，从而实现液压负载元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。液动换向阀是以控制油作用在阀芯上，当控制油有压力时控制换向阀换向。传统换向阀通常采用间隙密封的方式减小阀门在换向过程中的液体泄露量，但大口径化后间隙密封的密封性能变差，失去自身优越性，成本较高。

传统同轴阀由先导电磁阀和阀体本身构成，能够承受高压力、大流量。同轴阀多采用平衡式结构设计。平衡式结构设计令同轴阀换向时所需的执行力很小，只需克服摩擦力，耐高压，且同轴阀的密封性能高，寿命可至上千万次。但其结构复杂，成本较高，尤其大口径下价格昂贵，且扩展为三通、五通等多端口时使用寿命急剧下降。

传统换向阀可以改变液压油路的流通方向但间隙密封的密封性能较差；传统同轴阀开关寿命高，接触密封性能好，但成本高；如何开发一种可以频繁换向且密封性能高，开关寿命长的液压换向阀，能够在相同成本条件下最大程度提升阀门性能成为阀门应用领域热点问题。

针对这一问题，我们提出了一种加装接触密封的液压换向阀，在阀塞的端面周面安装接触密封件，形成外环或内环轴向的接触密封，阻断缸体与阀塞间的间隙密封泄露；阀塞与缸体内壁间存在极小的间隙而形成间隙密封。利用加装接触密封的方式可在阀芯进入停止位时阻断间隙密封泄露，得到低成本高寿命高性能的液压换向阀。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，换向阀包括：执行机构和两组三通阀，两组三通阀的压力油口缸体互相连通，共用一个压力油口P；其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动；

三通阀包括：阀体、以及安装于阀体内并同时进行往复运动的一组阀塞，阀塞由一个回油侧阀塞和一个压力油侧阀塞刚性连接组成，阀塞端面接触密封件安装在回油侧阀塞和压力油侧阀塞上；与各阀塞端面接触密封件通过接触密封形式匹配的阀体侧端面匹配件密封安装于阀体内；

阀体由回油口缸体、介质通道缸体和压力油口缸体组成，其中介质通道缸体居中，回油口缸体、介质通道缸体和压力油口缸体的轴线共线；介质通道缸体的中央引出介质阀口；回油口缸体通过换向阀的回油口与回油箱相连；压力油口缸体通过换向阀的压力油口与高压油源连接；换向阀每组阀塞的轴向长度大于等于介质通道缸体的轴向长度；

回油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与回油侧阀塞间隙配合且间隙密封，压力油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与压力油侧阀塞间隙配合且间隙密封。

所述阀塞端面接触密封件安装于回油侧阀塞或压力油侧阀塞的端向外侧，阀塞端面接触密封件为：内侧锥形截面环或圆柱体；

阀体侧端面匹配件包括：环形匹配基座和内侧锥形截面匹配环，其中环形匹配基座安装在回油口缸体或压力油口缸体内，内侧锥形截面匹配环固接在环形匹配基座上。

所述三通阀还包括：阀塞周面接触密封件，阀塞周面接触密封件安装在回油侧阀塞和/或压力油侧阀塞的周向外侧；阀塞周面接触密封件为：锥形截面环组或“L”形截面环，其中锥形截面环组由外侧锥形截面环和环形阀塞基座组成；环形阀塞基座设置于回油侧阀塞和压力油侧阀塞的外周，外侧锥形截面环安装在环形阀塞基座上；

与各阀塞周面接触密封件通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件密封安装于阀体内；阀体侧周面匹配件包括：外侧锥形截面匹配环，外侧锥形截面匹配环安装于介质通道缸体内。

所述换向阀有三个工作位置，包括：中间位置和两端位置；

一组阀塞位于中间位置时，介质阀口对应的介质通道全部被关断，中间位置的存在可提升换向阀换向时的平稳性；

一组阀塞由中间位置向两端移动时，一组阀塞与所对应侧的阀体进行间隙密封，与另一侧的介质通道逐渐打开；

一组阀塞位于两端位置时，一组阀塞与此时所对应侧的阀体进行间隙密封，一个介质阀口与高压油源相连通，另一个与回油箱相连通。

所述执行机构为外部安装或内部安装的形式，当执行机构为外部安装的形式时，执行机构选用电动、液动或气动驱动装置。

所述换向阀还包括：中空圆柱形的刚性固定件，刚性固定件的外周，均匀开有镂空槽；刚性固定件安装于介质通道缸体中且与介质阀口相邻的两侧阀体位于同一水平线,刚性固定件的内径与介质通道缸体的内径相等。

换向阀包括：执行机构和两组三通阀，两组三通阀的压力油口缸体互相连通，共用一个压力油口P；其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动；

三通阀包括：阀体、以及安装于阀体内并同时进行往复运动的一组阀塞，每组阀塞由一个回油侧阀塞和一个压力油侧阀塞组成，阀塞周面接触密封件安装在回油侧阀塞和压力油侧阀塞上；与各阀塞周面接触密封件通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件密封安装于阀体内；

阀体由回油口缸体、介质通道缸体和压力油口缸体组成，其中介质通道缸体居中，回油口缸体、介质通道缸体和压力油口缸体的轴线共线；介质通道缸体的中央引出介质阀口；回油口缸体通过换向阀的回油口与回油箱相连；压力油口缸体通过换向阀的压力油口与高压油源连接；换向阀每组阀塞的轴向长度大于等于介质通道缸体的轴向长度；

回油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与回油侧阀塞间隙配合且间隙密封，压力油口缸体紧邻介质通道缸体一侧的内壁与压力油侧阀塞间隙配合且间隙密封。

所述阀塞周面接触密封件安装于回油侧阀塞或压力油侧阀塞的周向外侧，阀塞周面接触密封件为：锥形截面环组或“L”形截面环，其中锥形截面环组由外侧锥形截面环和环形阀塞基座组成；环形阀塞基座设置于回油侧阀塞和压力油侧阀塞的外周，外侧锥形截面环安装在环形阀塞基座上；

阀体侧周面匹配件包括：外侧锥形截面匹配环，外侧锥形截面匹配环安装于介质通道缸体内。

所述三通阀还包括：阀塞端面接触密封件，阀塞端面接触密封件安装在回油侧阀塞和/或压力油侧阀塞的端向外侧，阀塞端面接触密封件为：内侧锥形截面环或圆柱体；

与各阀塞端面接触密封件通过接触密封形式匹配的阀体侧端面匹配件密封安装于阀体内；阀体侧端面匹配件包括：环形匹配基座和内侧锥形截面匹配环，其中环形匹配基座安装在回油口缸体或压力油口缸体内，内侧锥形截面匹配环固接在环形匹配基座上。

阀体内设有至少一组执行辅助机构，执行辅助机构安装于介质阀口中和/或安装于介质通道缸体上，执行辅助机构与执行机构组合运行。

所述执行辅助机构为辅助电磁机构，包括：永磁体和电磁机构，“L”形截面环的外周贴装有一对平行于轴向的永磁体，且一对永磁体位于同一径面上；电磁机构由线圈、铁芯、可控电源构成，其中四个铁芯安装于介质阀口中和安装于介质通道缸体上，且位置与一对永磁体的两级位置对应，铁芯通过线圈与可控电源相连；线圈设置于阀体内部通道中。

所述换向阀还包括：中空圆柱形的刚性固定件，刚性固定件的外周，均匀开有镂空槽；刚性固定件安装于阀塞的端面外，此时刚性固定件的外径与回油侧阀塞和压力油侧阀塞的外径相匹配。

本发明的有益效果在于：

1.通过加装端面接触密封套件或周面接触密封套件构成的内环接触密封或外环接触密封，可以保证阀芯动作时只有少量的间隙密封泄露；阀门关断时，间隙密封失效，完全由接触密封阻断液体泄露。提升了阀门的密封性能，提高了阀门的使用寿命。

2.三通阀的阀体基于液压缸分三段设计，阀体可承受大流量高压力的工况，可实现大口径、速度快的运行效果，扩大阀门的应用场合。

3.通过增补接触密封，降低了对间隙密封的要求，减小了阀芯运行中的密封摩擦力，阀门开断对执行力的需求也相应减小，降低了对执行机构输出要求，控制简单方便。

4.回油侧阀塞和压力油侧阀塞与回油口缸体和压力油口缸体间存在微小间隙，阀芯动作时实现可靠的间隙密封；端面或周面接触密封套件构成端面或周面接触密封，阀芯停止时接触密封阻断间隙密封泄露。两种密封方式的复合极大地降低了阀门在换向过程中的泄漏损耗。

附图说明

图1为本发明一种加装接触密封的液压换向阀宽泛实施例的结构示意图。

图2为本发明宽泛实施例中左侧三通阀的结构示意图。

图3为本发明宽泛实施例中安装有阀塞周面接触密封件和阀体侧周面匹配件的局部示意图。

图4为本发明宽泛实施例中安装有阀塞端面接触密封件和阀体侧端面匹配件的局部示意图。

图5为本发明实施例1的结构示意图。

图6为本发明实施例2中单个三通阀的结构示意图。

图7为本发明实施例3中单个三通阀的结构示意图。

图8为本发明实施例3的结构示意图。

图9为本发明实施例3中一组阀塞的结构示意图。

图10为本发明实施例5的单个三通阀中阀塞位于左端位置的结构示意图。

图11为本发明实施例5的单个三通阀中阀塞位于中间位置的结构示意图。

图12为本发明实施例5的单个三通阀中阀塞位于右端位置的结构示意图。

图13为本发明实施例5的单个三通阀的结构示意图。

图14为本发明实施例5的结构示意图。

图15为本发明实施例6的结构示意图。

图16为本发明实施例7的结构示意图。

图17为本发明实施例8的结构示意图。

图18为本发明实施例8中执行机构附近的结构示意图。

图19为本发明实施例9中当执行机构为外部安装的形式时的结构示意图。

图20为本发明实施例9中单个三通阀的结构示意图。

图21为本发明实施例9中当执行机构为内部安装的形式时的结构示意图。

图22为本发明实施例10中单个三通阀的结构示意图。

图23为本发明实施例中刚性固定件的结构示意图。

图24为本发明实施例11的结构示意图。

图25为本发明实施例12的结构示意图。

其中：

1-阀体，2-回油侧阀塞，3-压力油侧阀塞，8-刚性固定件，9-执行机构，40-阀体侧周面匹配件，41-阀塞周面接触密封件，50-阀体侧端面匹配件，51-阀塞端面接触密封件，101-辅助电磁机构，110-回油口缸体，120-压力油口缸体，130-介质通道缸体，131-介质阀口，501-内侧锥形截面匹配环，502-环形匹配基座，411-外侧锥形截面环，412-环形阀塞基座，511-内侧锥形截面环，512-圆柱体，801-镂空槽，1001-支撑装置，1002-金属平板，1011-永磁体，1012-电磁机构，4102-“L”形截面环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

如图1～图4所示的本发明一宽泛实施例，换向阀包括：执行机构9和两组三通阀F，其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构9驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动，两组三通阀的中间压力油口缸体120连通且共享一个阀口P；

三通阀包括：阀体1、以及安装于阀体1内并同时进行往复运动的一组阀塞，每组阀塞由一个回油侧阀塞2和一个压力油侧阀塞3组成，回油侧阀塞2上密封安装有阀塞端面接触密封件51和/或阀塞周面接触密封件41，压力油侧阀塞3上也密封安装有阀塞端面接触密封件51和/或阀塞周面接触密封件41；与各阀塞端面接触密封件51通过接触密封形式匹配的阀体侧端面匹配件50密封安装于阀体1内，与各阀塞周面接触密封件41通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件40密封安装于阀体1内；

阀体1由依次一体固接的回油口缸体110、介质通道缸体130和压力油口缸体120组成，其中介质通道缸体130居中，回油口缸体110、介质通道缸体130和压力油口缸体120的轴线共线，两组三通阀连通的压力油口缸体120轴线共线；由回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3组成的一组阀塞的轴向长度大于等于介质通道缸体130的轴向长度；介质通道缸体130的中央引出介质阀口131，介质阀口131对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；回油口缸体110通过换向阀的回油口与回油箱相连；压力油口缸体120通过换向阀的压力油口与高压油源连接；

回油口缸体110紧邻介质通道缸体130一侧的内壁与回油侧阀塞2间隙配合且间隙密封，压力油口缸体120紧邻介质通道缸体130一侧的内壁与压力油侧阀塞3间隙配合且间隙密封。

由于换向阀有中间位置和两端位置这三个工作位置，因此在工作时，每组阀塞在执行机构的驱动下做轴向平移，从而使得阀芯的位置改变，以及各油口的连接关系发生变化。

当每组阀塞位于中间位置时，介质阀口131对应的介质通道全部被关断，中间位置的存在可提升换向阀换向时的平稳性；

当每组阀塞由中间位置向两端移动时，该组阀塞与所对应侧的阀体1进行间隙密封，与另一侧的介质通道逐渐打开；

当每组阀塞位于两端位置时，该组阀塞与此时所对应侧的阀体1进行间隙密封，且该侧的阀塞端面接触密封件51和/或阀塞周面接触密封件41与所对应的阀体侧端面匹配件50和/或阀体侧周面匹配件40接触密封，一个介质阀口131与高压油源相连通，另一个与回油箱相连通；

执行机构9采用外部安装或内部安装的形式。

阀塞端面接触密封件51安装于回油侧阀塞2或压力油侧阀塞3的端面外，阀塞端面接触密封件51为：内侧锥形截面环511或圆柱体512；与阀塞端面接触密封件51匹配的阀体侧端面匹配件50包括：环形匹配基座502和内侧锥形截面匹配环501，其中环形匹配基座502安装在回油口缸体110或压力油口缸体120内，内侧锥形截面匹配环501固接在环形匹配基座502上；内侧锥形截面环511或圆柱体512在每组阀塞位于运行所处端位置时，内侧锥形截面环511通过接触密封形式匹配。

阀塞周面接触密封件41安装于回油侧阀塞2或压力油侧阀塞3的周向外侧，阀塞周面接触密封件41为：锥形截面环组或“L”形截面环4102，其中锥形截面环组由外侧锥形截面环411和环形阀塞基座412组成；环形阀塞基座412设置于回油侧阀塞2或压力油侧阀塞3的外周，外侧锥形截面环411安装在环形阀塞基座412上；与阀塞周面接触密封件41匹配的阀体侧周面匹配件40包括：外侧锥形截面匹配环401，外侧锥形截面匹配环401安装于介质通道缸体130内。

在如图5所示的实施例1中，各三通阀中的回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3上均安装有阀塞端面接触密封件51和阀塞周面接触密封件41；

所使用的阀塞端面接触密封件51均为内侧锥形截面环511，具体的，内侧锥形截面环511设置于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3的端面，内侧锥形截面环511的轴心侧拥有倾斜面；阀体侧端面匹配件50由环形匹配基座502和内侧锥形截面匹配环501组成，回油口缸体110和压力油口缸体120内均安装有环形匹配基座502，内侧锥形截面匹配环501固接于环形匹配基座502面向阀塞端面接触密封件51的一侧，内侧锥形截面匹配环501的周向侧拥有与内侧锥形截面环511匹配的倾斜面；

所使用的阀塞周面接触密封件41均为锥形截面环组41；具体的，锥形截面环组41中的环形阀塞基座412设置于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3的外周，外侧锥形截面环411固接于环形阀塞基座412面向阀塞周面接触密封件41的一侧；外侧锥形截面环411的周向侧拥有倾斜面；阀体侧周面匹配件40包括：外侧锥形截面匹配环701，外侧锥形截面匹配环701安装于介质通道缸体130内；外侧锥形截面匹配环701的轴心侧拥有与外侧锥形截面环411匹配的倾斜面；

换向阀的介质阀口131分别为左侧的阀口A和右侧的阀口B；阀口A和阀口B对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；中央的压力油口缸体120引出共享的阀口P；两侧的回油口缸体110均引出阀口T；介质阀口131对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；阀口P对应压力油口，与高压油源相连；阀口T对应换向阀的回油口，与回油箱相连；

当阀芯位于右端时，阀口P与阀口B对应的介质通道连通，阀口A与阀口T对应介质通道相连通；阀芯位于中间位置时，四个阀口对应的介质通道全部被关断，中间位的存在可提升换向阀换向时的平稳性；

当阀芯位于左端时，阀口P与阀口A对应的介质通道连通，阀口B与阀口T对应介质通道相连通；当阀芯位于右端时，阀口P与阀口B对应的介质通道连通。

本实施例中，负载元件为具有四个进出口的液压缸。

本实施例中，执行机构9为采用外部安装的形式，执行机构9选用电动、液动或气动驱动装置；具体的，使用直线电机或旋转电机与直线传动机构的组合作为电动驱动装置；执行机构9通过阀杆依次与各组阀塞刚性连接；

本换向阀具体为三位四通换向阀或三位五通换向阀，由两个回油口的方式决定；两个回油口先相连再与回油箱相连的，为三位四通换向阀，两个回油口分别与回油箱相连的，为三位五通换向阀。

在如图6所示的实施例2中，以两组三通阀中的一组为例，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3上均安装有阀塞周面接触密封件41；

所使用的阀塞周面接触密封件41均为锥形截面环组41；具体的，锥形截面环组41中的环形阀塞基座412设置于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3的外周，外侧锥形截面环411固接于环形阀塞基座412面向阀塞周面接触密封件41的一侧；外侧锥形截面环411的周向侧拥有倾斜面；外侧锥形截面匹配环701安装于介质通道缸体130内；外侧锥形截面匹配环701的轴心侧拥有与外侧锥形截面环411匹配的倾斜面；

在本实施例中，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3之间无缝拼接，具体的，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3共用一个阀板；安装于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3周向上的环形阀塞基座412同样无缝拼接。

阀体1内密封安装有与各阀塞周面接触密封件41通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件40。

在如图7和图8所示的实施例3中，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3上均安装有阀塞端面接触密封件51；

所使用的阀塞端面接触密封件51均为圆柱体512，具体的，圆柱体512设置于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3的端面；与内侧锥形截面环511匹配的阀体侧端面匹配件50由环形匹配基座502和内侧锥形截面匹配环501组成，回油口缸体110和压力油口缸体120内均安装有环形匹配基座502，内侧锥形截面匹配环501安装在环形匹配基座502面向阀塞端面接触密封件51的一侧；

在本实施例中，内侧锥形截面匹配环501的周向侧拥有倾斜面。

实施例3的阀体1内设有刚性固定件8，沿中空圆柱形的刚性固定件8的外周，均匀开有镂空槽801；刚性固定件8的安装方式与阀塞端面接触密封件51或与阀塞周面接触密封件41匹配；当单个三通阀中仅安装有阀塞端面接触密封件51时，刚性固定件8安装于介质通道缸体130中用于遮挡介质阀口131(阀口A或阀口B)，此时刚性固定件8的内径与介质通道缸体130的内径相匹配；当单个三通阀中仅安装有阀塞周面接触密封件41时，刚性固定件8安装于阀塞的端面外；当两相邻的阀塞均需安装刚性固定件8时，可使用轴线长度较长的刚性固定件8将两个阀塞相连，同时还可替代该部分的阀杆。容易理解的是，刚性固定件8的内径与所在缸体的内径匹配是为了保证阀塞不脱离所在缸体运行。

在本实施例中，各三通阀中均采用了端面接触密封(阀塞端面接触密封件51)的形式，因此两介质通道缸体130内均安装有刚性固定件；本实施例工作时，由执行机构9驱动其中一组阀塞。两刚性固定件位于介质通道缸体130内并遮挡住两介质阀口131(阀口A和阀口B)，即在回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3往复运行过程中，当回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3运行至两端时，位于介质通道缸体130中的回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3在向另一端运动时因刚性固定件8的存在不会与介质通道缸体130的侧壁碰撞，以保证该组阀塞与回油口缸体110或压力油口缸体120均不会发生碰撞现象。在阀门换向过程中，刚性固定件8的存在使相邻的阀塞不发生偏心现象，两组阀塞同步移动；同时可引导每组阀塞按正确位置进入小管径缸体，提升间隙密封的密封效果，延长阀门的使用寿命；既保证可靠换向，又可提高间隙密封的寿命。

在本实施例中较优的，每组阀塞的总长度L与介质通道缸体130的轴向长度相等；当每组阀塞位于两端位置时，即每组阀塞上所安装的阀塞端面接触密封件51和/或阀塞周面接触密封件41与对应阀体侧端面匹配件50和/或阀体侧周面匹配件40接触时，一组阀塞整体进入两侧的阀体(回油口缸体110或压力油口缸体120)内；此时介质阀口131开口最大，流量最大，此时从流量角度来考虑是一种较优的情况；

工作时，通过控制执行机构9驱动阀杆带动每组阀塞左右同轴平移，可实现左位到中间位到右位的重复切换。

在如图9所示的实施例4，未描述部分与实施例3相同；

在实施例4中，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3与背靠背设置阀板的两端面无缝连接，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3均采用空心圆柱式结构；同时圆柱体512的中央也开有通孔与内侧的回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3匹配；具体的，每组阀塞整体可视为空心圆柱钢筒，该组阀塞两端各安装有略小于阀塞直径的空心的圆柱体512。

在如图10～图14所示的实施例5中，由两个三通阀共享压力油口缸体120组成的三位四通换向阀，其中两组三通阀中的一组阀塞组通过阀杆同轴连接，由同一执行机构9驱动两组阀塞沿轴线往复平移；三位四通换向阀有三个工作位置四个通道口；三个工作位置分别指一组阀塞在中间及平移到左右两端时的位置；

两个三通阀中的回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3上均安装有阀塞周面接触密封件41；所使用的阀塞周面接触密封件41均为“L”形截面环4102；具体的，“L”形截面环4102设置于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3的外周，且“L”形截面环4102的突出环状朝向阀塞端面接触密封件51；与“L”形截面环4102匹配的外侧锥形截面匹配环701安装于介质通道缸体130内；外侧锥形截面匹配环701的轴心侧拥有与外侧锥形截面环411匹配的倾斜面；

在本实施例中，回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3之间无缝拼接，安装于回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3周向上的“L”形截面环4102的竖直面同样无缝拼接，之间无液体通路，构成一组阀塞整体。

在本实施例中，外侧锥形截面环411拥有倾斜面，可以根据需要将较厚的一侧设置于轴心侧如图10或者周向侧如图11；

两个的介质阀口131分别为左侧的阀口A和右侧的阀口B；阀口A和阀口B对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；中央共享的压力油口缸体120引出阀口P；两侧的回油口缸体110均引出阀口T；介质阀口131对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；阀口P对应压力油口，与高压油源相连；阀口T对应换向阀的回油口，与回油箱相连；

在本实施例中，三位五通换向阀中的四个通路口分别为：阀口A、阀口B、阀口P和阀口T。每组阀塞在执行机构的驱动下做轴向平移，位置改变，各油口的连接关系发生变化。该组阀塞位于左端时，阀口P与阀口A对应的介质通道连通，阀口B与右侧的阀口T对应介质通道相连通，左侧的阀口T介质通道被关断；该组阀塞位于右端时，阀口P与阀口B对应的介质通道连通，阀口A与左侧的阀口T对应介质通道相连通，右侧的阀口T介质通道被关断；该组阀塞位于中间位置时，四个阀口对应的介质通道全部被关断，可提升换向阀换向时的平稳性。

实施例5的工作流程和原理以两组三通阀中的一组为例，

回油侧阀塞2进入回油口缸体110的最大的长度为d₁、两阀塞周面接触密封件41(“L”形截面环4102)接触面间的距离为d₂、压力油侧阀塞3进入压力油口缸体120的最大的长度为d₃，每组阀塞的总长度L为三段之和，即L＝d₁+d₂+d₃；介质在介质通道缸体130中可流通的横向长度为d₄。该组阀塞总长度大于等于介质通道缸体130的轴向长度，即L≥d₂+d₃+d₄；

介质阀口131分别为阀口A和阀口B；阀口A和阀口B对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；中央共享的压力油口缸体120引出阀口P；两侧的回油口缸体110均引出阀口T；介质阀口131对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；阀口P对应压力油口，与高压油源相连；阀口T对应换向阀的回油口，与回油箱相连；

通过控制执行机构9驱动阀杆带动该组阀塞向右同轴平移，可实现左位切换到中间位。如图12所示为阀门的中间位运行示意图，阀口P、阀口T、阀口A分别对应的介质通道全部关断。

如图13所示的阀门的右位运行示意图。此时阀口T和阀口A对应的介质通道连通，而与阀口P的介质通道关断。对执行机构9发出控制指令，驱动阀杆带动该组阀塞往复平移，可实现阀门三位之间的切换。

在本实施例中，该组阀塞的总长度L与介质通道缸体130的长度相等，介质于压力油口缸体120中可流通的横向长度d₄＝d₃，此时开度最大，流量最大，此时从流量角度来考虑是一种较优的情况；通过控制执行机构9驱动阀杆带动该组阀塞向右同轴平移，可实现中间位切换到右位。

如图15所示的本发明实施例6，未描述部分与实施例5相同；

由两个实施例6中的三通阀共享压力油口缸体120组成的三位五通换向阀，其中两组三通阀的每组阀塞通过阀杆同轴连接，由同一执行机构9驱动两个每组阀塞沿轴线往复平移；三位五通换向阀有三个工作位置五个通道口；三位分别指每组阀塞在中间及平移到左右两端时的位置；

介质阀口131分别为左侧的阀口A和右侧的阀口B；阀口A和阀口B对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；中央共用的压力油口缸体120引出阀口P；左右两侧的回油口缸体110分别引出阀口T₁和阀口T₂；介质阀口131对应的介质通道与负载元件两端管道相连接；阀口P对应压力油口，与高压油源相连；阀口T₁和阀口T₂分别对应换向阀的两个回油口，与回油箱相连；

在本实施例中，三位五通换向阀中的五个通路口分别为：阀口A、阀口B、阀口P、阀口T₁和阀口T₂。每组阀塞在执行机构的驱动下做轴向平移，位置改变，各油口的连接关系发生变化。每组阀塞位于左端时，阀口P与阀口A对应的介质通道连通，阀口B与阀口T₂对应介质通道相连通，阀口T₁介质通道被关断；每组阀塞位于右端时，阀口P与阀口B对应的介质通道连通，阀口A与阀口T₁对应介质通道相连通，阀口T₂介质通道被关断；每组阀塞位于中间位置时，五个阀口对应的介质通道全部被关断，可提升换向阀换向时的平稳性。

本实施例采用气动执行结构示意图；为当压缩空气从P1口进入气动执行机构时，气体推动活塞向右端直线运动，气动执行机构右端的气体随P2口排出；反之，当压缩空气从P2口进入气动执行器的时，气体推动活塞向对端运动，气动执行机构中的气体随P1口排出；通过控制活塞的直线往复运动控制三通阀阀芯的运动，实现阀门的开断。

如图16所示的本发明实施例7，未描述部分与实施例6相同；

本实施例采用液动执行机构。液动执行机构与气动执行机构工作原理相似，不同之处在于流通介质为液压油或其他介质。同理，电动执行机构可选用直线电机或旋转电机与直线传动机构的组合等方式。

如图17和图18所示的本发明实施例8，未描述部分与实施例6相同；

与实施例6所示三位五通换向阀不同的是，实施例8中的执行机构9为采用内部安装的形式，具体将执行机构9作为独立模块安设于阀体内部，执行机构9包括：内部执行机构100；

内部执行机构100由支撑装置1001和金属平板1002两部分组成，固定于阀体内的金属平板1002设置于阀杆的上方，并在面向阀杆一侧(下方)开有齿槽，每个锯齿上都按一定规律缠绕有线圈(图中未示出)；阀杆与金属平板1002配合的部分采用导磁材料制成，在阀杆与金属平板相向的一面上极性交替地沿横向呈间隔贴装有永磁体；阀杆的下方设有支撑装置1001；

在本实施例中，支撑装置1001为排布滚珠丝杠或滚珠的凹槽，对应滚珠丝杠各相邻丝杠通过螺纹相接排布；对应滚珠间采用一定的润滑介质排列固定。

该实施例将执行机构9安设于内部，相比于执行机构置于阀体1外部的形式，不存在对外的密封摩擦，减小了对执行机构的输出要求；支撑装置在固定阀杆的同时，摩擦性质也变为滑动摩擦，进一步减小了阀门开断过程中的摩擦力。

如图19～图21所示的实施例9中，未描述部分与实施例6相同；

在实施例9中的阀体1内设有至少一组执行辅助机构，执行辅助机构安装于介质阀口131中和/或安装于介质通道缸体130上，实施例9的运行方式为执行机构9独立运行或执行机构9与执行辅助机构组合运行；

在实施例9中，执行辅助机构为辅助电磁机构101，包括：永磁体1011和电磁机构1012，“L”形截面环4102的外周贴装有一对平行于轴向的永磁体1011，且一对永磁体位于同一径面上。电磁机构由线圈、铁芯、可控电源组合构成，控制流入线圈的电流方向使铁芯与永磁体相互作用，实现阀门快速换向；四个铁芯安装于介质阀口131中和安装于介质通道缸体130上，且位置与一对永磁体1011的两级位置对应，铁芯通过线圈与可控电源相连；电磁机构1012外加防腐套管，线圈经阀体内部通道与外界可控电源连接。

用于控制电磁机构的电磁控制模块可实现换向阀往复换向时，在启动阶段瞬时高速启动。线圈中通入正向电流(此处的正向表示流入线圈会产生与永磁铁相反磁场方向的电流方向)，铁芯两端感应出与永磁体极性相同的磁极，且二者距离较近，较大的斥力令该组阀塞以大加速度瞬时启动，实现高速启动。

电磁控制模块可实现换向阀往复换向时，在停止阶段快速稳定停止。可控电源向线圈中通入正向电流(此处的正向表示流入线圈会产生与永磁体相反磁场方向的电流方向)，两端感应出与永磁体极性相同的磁极，于该组阀塞施加缓冲力，令该组阀塞于左右位时快速停止；该组阀塞运动到与电磁机构距离较近时，可控电源改变电流流向，电磁机构两端感应出与永磁铁极性相反的磁极，靠磁性引力实现阀门可靠换向和牢固密封。

本实施例所使用的执行机构9可以根据需要采用外部安装的形式如图19的使用直线电机或旋转电机与直线传动机构的组合作为电动驱动装置，或者采用内部安装的形式如图21的内部执行机构。

在本发明的各实施例装配后，根据需求对换向阀进行离线检测调试；以实施例9为例，检测功能指通过检测换向阀中两组阀塞在运行过程中，由永磁体1011与电磁机构1012相互作用导致磁场变化感应出的电流大小是否相同，以及相位是否一致，以此为依据判断两组阀塞是否保持同步，保证换向阀平稳换向。如果不同步则需调整接触密封组件(阀体侧端面匹配件50)的安装位置或每组阀塞与阀杆6的位置，最终保证左右两组阀塞保持同步平移。

同时，针对所有实施例，均采用可调整位置的阀体侧端面匹配件50、或者通过螺纹等工艺调整活塞之间、或者通过螺纹等工艺调整活塞相对于阀杆的位置，以达到换向阀的两组阀塞能够保持同步。

如图22所示的实施例10，未描述部分与实施例1相同；

以两组三通阀中的一组为例，在三通阀中回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3半径不一致，与回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3所对应的回油口缸体110或压力油口缸体120的内径也不一致，从而允许使用缸体的内径对设计流量进行调节。

如图23和图24所示的本发明实施例11，未描述部分与实施例5相同；

实施例11的阀体1内设有刚性固定件8，在本实施例中，各三通阀中均采用了周面接触密封(阀塞周面接触密封件41)的形式，因此两回油侧阀塞2的端面外均安装有刚性固定件8；且两压力油侧阀塞3之间也装有刚性固定件8，即两组阀塞通过刚性固定件8同轴连接。

本实施例工作时，由执行机构9驱动其中一组阀塞，全部刚性固定件8始终处于回油口缸体110和压力油口缸体120内，即在换向阀每组阀塞往复运行过程中刚性固定件始终处于回油口缸体110和压力油口缸体120内，刚性固定件未脱离两侧缸体，以保证每组阀塞与回油口缸体110或压力油口缸体120均不会发生碰撞现象。

在本实施例中，各镂空槽801的形状为相同的矩形。

如图25所示的本发明实施例12，未描述部分与实施例5相同；

实施例11的阀体1内设有刚性固定件8，在本实施例中，各三通阀中均采用了周面接触密封(阀塞周面接触密封件41)的形式，因此两回油侧阀塞2和两压力油侧阀塞3的端面外均安装有刚性固定件8；安装在两压力油侧阀塞3的端面外的刚性固定件8之间通过套筒连接件相连，即两组阀塞通过刚性固定件8和套筒连接件同轴连接，执行机构9为外部安装的气动执行器或内部安装的电磁执行器，本实施例中具体为气动执行器。

本实施例工作时，由执行机构9驱动套筒连接件的中部，带动回油侧阀塞2左侧的刚性固定件8和压力油侧阀塞3右侧的刚性固定件8同时运动，从而驱动两组阀塞往复平移实现阀门内液体流通及换向。全部刚性固定件8始终处于回油口缸体110和压力油口缸体120内，即在回油侧阀塞2和压力油侧阀塞3往复运行过程中刚性固定件始终处于回油口缸体110和压力油口缸体120内，刚性固定件8未脱离两侧缸体，以保证每组阀塞与回油口缸体110或压力油口缸体120均不会发生碰撞现象。

Claims (12)

1.一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，换向阀包括：执行机构(9)和两组三通阀(F)，两组三通阀的压力油口缸体(120)互相连通，共用一个压力油口P；其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构(9)驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动；

三通阀(F)包括：阀体(1)、以及安装于阀体(1)内并同时进行往复运动的一组阀塞，阀塞由一个回油侧阀塞(2)和一个压力油侧阀塞(3)刚性连接组成，阀塞端面接触密封件(51)安装在回油侧阀塞(3)和压力油侧阀塞(6)上；与各阀塞端面接触密封件(51)通过接触密封形式匹配的阀体侧端面匹配件(50)密封安装于阀体(1)内；

阀体(1)由回油口缸体(110)、介质通道缸体(130)和压力油口缸体(120)组成，其中介质通道缸体(130)居中，回油口缸体(110)、介质通道缸体(130)和压力油口缸体(120)的轴线共线；介质通道缸体(130)的中央引出介质阀口(131)；回油口缸体(110)通过换向阀的回油口与回油箱相连；压力油口缸体(120)通过换向阀的压力油口与高压油源连接；换向阀每组阀塞的轴向长度大于等于介质通道缸体(130)的轴向长度；

回油口缸体(110)紧邻介质通道缸体(130)一侧的内壁与回油侧阀塞(2)间隙配合且间隙密封，压力油口缸体(120)紧邻介质通道缸体(130)一侧的内壁与压力油侧阀塞(3)间隙配合且间隙密封。

2.根据权利要求1所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述阀塞端面接触密封件(51)安装于回油侧阀塞(3)或压力油侧阀塞(6)的端向外侧，阀塞端面接触密封件(51)为：内侧锥形截面环(511)或圆柱体(512)；

阀体侧端面匹配件(50)包括：环形匹配基座(502)和内侧锥形截面匹配环(501)，其中环形匹配基座(502)安装在回油口缸体(110)或压力油口缸体(120)内，内侧锥形截面匹配环(501)固接在环形匹配基座(502)上。

3.根据权利要求1所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述三通阀还包括：阀塞周面接触密封件(41)，阀塞周面接触密封件(41)安装在回油侧阀塞(2)和/或压力油侧阀塞(3)的周向外侧；阀塞周面接触密封件(41)为：锥形截面环组或“L”形截面环(4102)，其中锥形截面环组由外侧锥形截面环(411)和环形阀塞基座(412)组成；环形阀塞基座(412)设置于回油侧阀塞(2)和压力油侧阀塞(3)的外周，外侧锥形截面环(411)安装在环形阀塞基座(412)上；

与各阀塞周面接触密封件(41)通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件(40)密封安装于阀体(1)内；阀体侧周面匹配件(40)包括：外侧锥形截面匹配环(401)，外侧锥形截面匹配环(401)安装于介质通道缸体(130)内。

4.根据权利要求1～3之一所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述换向阀有三个工作位置，包括：中间位置和两端位置；

一组阀塞位于中间位置时，介质阀口(131)对应的介质通道全部被关断，中间位置的存在可提升换向阀换向时的平稳性；

一组阀塞由中间位置向两端移动时，一组阀塞与所对应侧的阀体(1)进行间隙密封，与另一侧的介质通道逐渐打开；

一组阀塞位于两端位置时，一组阀塞与此时所对应侧的阀体(1)进行间隙密封，一个介质阀口(131)与高压油源相连通，另一个与回油箱相连通。

5.根据权利要求1所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述执行机构(9)为外部安装或内部安装的形式，当执行机构(9)为外部安装的形式时，执行机构(9)选用电动、液动或气动驱动装置。

6.根据权利要求1所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述换向阀还包括：中空圆柱形的刚性固定件(8)，刚性固定件(8)的外周，均匀开有镂空槽(801)；刚性固定件(8)安装于介质通道缸体(130)中且与介质阀口(131)相邻的两侧阀体位于同一水平线,刚性固定件(8)的内径与介质通道缸体(130)的内径相等。

7.一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，换向阀包括：执行机构(9)和两组三通阀(F)，两组三通阀的压力油口缸体(120)互相连通，共用一个压力油口P；其中三通阀均加装接触密封且使用同一执行机构(9)驱动两组三通阀中的各阀塞进行的往复运动；

三通阀(F)包括：阀体(1)、以及安装于阀体(1)内并同时进行往复运动的一组阀塞，每组阀塞由一个回油侧阀塞(2)和一个压力油侧阀塞(3)组成，阀塞周面接触密封件(41)安装在回油侧阀塞(2)和压力油侧阀塞(3)上；与各阀塞周面接触密封件(41)通过接触密封形式匹配的阀体侧周面匹配件(40)密封安装于阀体(1)内；

阀体(1)由回油口缸体(110)、介质通道缸体(130)和压力油口缸体(120)组成，其中介质通道缸体(130)居中，回油口缸体(110)、介质通道缸体(130)和压力油口缸体(120)的轴线共线；介质通道缸体(130)的中央引出介质阀口(131)；回油口缸体(110)通过换向阀的回油口与回油箱相连；压力油口缸体(120)通过换向阀的压力油口与高压油源连接；换向阀每组阀塞的轴向长度大于等于介质通道缸体(130)的轴向长度；

回油口缸体(110)紧邻介质通道缸体(130)一侧的内壁与回油侧阀塞(3)间隙配合且间隙密封，压力油口缸体(120)紧邻介质通道缸体(130)一侧的内壁与压力油侧阀塞(6)间隙配合且间隙密封。

8.根据权利要求7所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述阀塞周面接触密封件(41)安装于回油侧阀塞(2)或压力油侧阀塞(3)的周向外侧，阀塞周面接触密封件(41)为：锥形截面环组或“L”形截面环(4102)，其中锥形截面环组由外侧锥形截面环(411)和环形阀塞基座(412)组成；环形阀塞基座(412)设置于回油侧阀塞(2)和压力油侧阀塞(3)的外周，外侧锥形截面环(411)安装在环形阀塞基座(412)上；

阀体侧周面匹配件(40)包括：外侧锥形截面匹配环(401)，外侧锥形截面匹配环(401)安装于介质通道缸体(130)内。

9.根据权利要求7或8之一所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述三通阀还包括：阀塞端面接触密封件(51)，阀塞端面接触密封件(51)安装在回油侧阀塞(2)和/或压力油侧阀塞(3)的端向外侧，阀塞端面接触密封件(51)为：内侧锥形截面环(511)或圆柱体(512)；

与各阀塞端面接触密封件(51)通过接触密封形式匹配的阀体侧端面匹配件(50)密封安装于阀体(1)内；阀体侧端面匹配件(50)包括：环形匹配基座(502)和内侧锥形截面匹配环(501)，其中环形匹配基座(502)安装在回油口缸体(110)或压力油口缸体(120)内，内侧锥形截面匹配环(501)固接在环形匹配基座(502)上。

10.根据权利要求8所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，阀体(1)内设有至少一组执行辅助机构，执行辅助机构安装于介质阀口(131)中和/或安装于介质通道缸体(130)上，执行辅助机构与执行机构(9)组合运行。

11.根据权利要求10所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述执行辅助机构为辅助电磁机构，包括：永磁体(1011)和电磁机构(1012)，“L”形截面环(4102)的外周贴装有一对平行于轴向的永磁体(1011)，且一对永磁体位于同一径面上；电磁机构由线圈、铁芯、可控电源构成，其中四个铁芯安装于介质阀口(131)中和安装于介质通道缸体(130)上，且位置与一对永磁体(1011)的两级位置对应，铁芯通过线圈与可控电源相连；线圈设置于阀体内部通道中。

12.根据权利要求7所述的一种加装接触密封的液压换向阀，其特征在于，所述换向阀还包括：中空圆柱形的刚性固定件(8)，刚性固定件(8)的外周，均匀开有镂空槽(801)；刚性固定件(8)安装于阀塞的端面外，此时刚性固定件(8)的外径与回油侧阀塞(2)和压力油侧阀塞(3)的外径相匹配。

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