CN113483119A - 一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀 - Google Patents

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CN113483119A CN202110695617.XA CN202110695617A CN113483119A CN 113483119 A CN113483119 A CN 113483119A CN 202110695617 A CN202110695617 A CN 202110695617A CN 113483119 A CN113483119 A CN 113483119A
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周金跃
马立瑞
王加喜
邓艳昭
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Shanghai Yigong Hydrogen Technology Co ltd
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Abstract

本发明涉及一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，包括壳体、配流套和芯轴；壳体上开设有油口，壳体内壁上设有与油口相对应的油沟；配流套外壁面包括多个过液面，过液面上开设有多个过液孔；芯轴上开设有过液槽，芯轴的转动使得过液槽与不同的过液孔连通。与现有技术相比，本申请壳体和配流套相对固定，油口、油沟与过液孔之间的通道常通，芯轴相对于配流套的转动使得过液槽与不同的过液孔连通，实现换向，只要为芯轴提供足够的转速就可以实现高频换向；在转速固定的前提下，本申请还可以通过开设多个过液槽和多个过液孔实现更高的换向频率，提供了更多的换向选择，也适用于更多工作口的换向场合。

Description

一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀
技术领域
本发明涉及一种液压换向阀，尤其是涉及一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀。
背景技术
在液压控制领域中，存在对脉动高压进行高频换向的需求。目前，芯轴滑动式的换向阀难以应用于高频换向的场合，芯轴旋转式的换向阀在脉动高压且频繁换向的工况下少有应用，或者在应用中由于脉动高压的影响，零件受力不均匀，可靠性较低，寿命较短。并且，现有的芯轴旋转式的换向阀结构较为复杂，加工难度高，装配难度和不确定性较大，拆装不便，不利于后期维护。
中国专利CN210687175U中公开了一种液压换向阀及液压换向装置，能够依靠阀体、阀套和阀芯的组合，通过过液槽与油沟内的过液孔的配合、阀芯与阀套之间的间隙密封，满足一些设备的执行机构的换向频率高、工作压力高的使用需求。但是，该换向阀的结构设计仍然存在缺陷和不足，装配过程的零件数量较多，性能不够稳定，寿命较短，加工难度大。
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适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，壳体和配流套相对固定，油口、油沟与过液孔之间的通道是常通的，芯轴相对于配流套转动，芯轴的旋转使得过液槽与不同的过液孔连通，实现换向，相较于传统的芯轴滑动式换向阀，本申请只要为芯轴提供足够的转速就可以实现高频换向，在转速固定的前提下，本申请还可以通过开设多个过液槽和多个过液孔实现更高的换向频率，提供了更多的换向选择，也适用于更多工作口的换向场合。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，包括壳体、配流套和芯轴，所述壳体的内部具有第一安装腔室，所述配流套固定地安装在第一安装腔室内，所述配流套的内部具有第二安装腔室，所述芯轴可转动地安装在第二安装腔室内；
所述壳体的侧壁上开设有与第一安装腔室连通的油口，包括压力油口P、工作油口A、工作油口B、回油口T1和回油口T2，所述壳体的内壁周向上设有凹槽状的油沟，包括压力油沟P、工作油沟A、工作油沟B、回油沟T1和回油沟T2，所述油口与油沟相对应；
所述配流套的外壁面包括多个过液面，包括与压力油沟P所对应的第一过液面、与工作油沟A所对应的第二过液面、与工作油沟B所对应的第三过液面、与回油沟T1所对应的第四过液面以及与回油沟T2所对应的第五过液面，每个过液面的两侧均设有凹槽状的密封沟，所述过液面上开设有多个过液孔；
所述芯轴上开设有过液槽，包括多个第一过液槽和相同数量的第二过液槽，以所述压力油沟P轴向上的中部位置的截面为参考面，第一过液槽和第二过液槽分别布置在参考面的两侧，且第一过液槽和第二过液槽在芯轴径向截面上的投影不重叠，所述芯轴的转动使得过液槽与不同的过液孔连通。
优选的，所述油沟是环形凹槽，这样不需要限制油口的位置与过液孔的位置对齐，液压油可以在油沟内流动从而进出过液孔和油口，且壳体径向受力平衡。
优选的，所述参考面的一侧为工作油沟A和回油沟T1，所述参考面的另一侧为工作油沟B和回油沟T2，压力油沟P关于参考面对称，参考面两侧油沟成对出现且投影面积相同，壳体轴向受力平衡；
所述压力油口P、压力油沟P及第一过液面上的过液孔为常通状态且构成进油通道，所述回油口T1、回油沟T1及第四过液面上的过液孔为常通状态且构成回油通道T1，所述回油口T2、回油沟T2及第五过液面上的过液孔为常通状态且构成回油通道T2，所述工作油口A与工作油沟A为常通状态且构成工作通道A，所述工作油口B与工作油沟B为常通状态且构成工作通道B；
以芯轴的轴向为长度方向，过液槽的长度跨过参考面一侧的全部过液孔；
所述芯轴处于第一工作位置时，所述进油通道连通第一过液槽，第一过液槽通过第二过液面上的过液孔连通工作通道A，工作通道B通过第三过液面上的过液孔连通第二过液槽，第二过液槽连通回油通道T2，同时进油通道与工作通道B之间关闭、工作通道A与回油通道T1之间关闭；
所述芯轴处于第二工作位置时，所述进油通道连通第二过液槽，第二过液槽通过第三过液面上的过液孔连通工作通道B，工作通道A通过第二过液面上的过液孔连通第一过液槽，第一过液槽连通回油通道T1，同时进油通道与工作通道A之间关闭、工作通道B与回油通道T2之间关闭。
优选的，所述过液面的宽度与其所对应的油沟的宽度相配合，所有过液孔的尺寸相同，同一个过液面上的过液孔对称分布；所有过液槽的尺寸相同，所述过液槽的宽度与过液孔的尺寸相配合，所有的第一过液槽在参考面的一侧沿芯轴周向均匀布置，所有的第二过液槽在参考面的另一侧芯轴周向均匀布置，芯轴周向、轴向、径向受力平衡。
优选的，所述第一过液面上开设有4个共面的第一过液孔，在参考面的两侧沿配流套周向均匀分布，其中2个第一过液孔在参考面一侧成180°对称分布，2个第一过液孔在参考面另一侧成180°对称分布；
所述第二过液面上开设有4个沿配流套周向均匀分布且共面的第二过液孔，这4个第二过液孔成90°对称分布；
所述第三过液面上开设有4个沿配流套周向均匀分布且共面的第三过液孔，这4个第三过液孔成90°对称分布；
所述第四过液面上开设有2个沿配流套周向均匀分布且共面的第四过液孔，这2个第四过液孔成180°对称分布；
所述第五过液面上开设有2个沿配流套周向均匀分布且共面的第五过液孔，这2个第五过液孔成180°对称分布；
所述第四过液孔与第五过液孔在同一个方向，2个第四过液孔的连线平行于2个第五过液孔的连线；所述第一过液孔与第四过液孔和第五过液孔垂直，180°对称分布的2个第一过液孔的联系垂直于2个第四过液孔的连线、2个第五过液孔的连线；
所述第一过液槽和第二过液槽的数量均为2个，2个第一过液槽成180°对称分布，2个第二过液槽成180°对称分布，第一过液槽和第二过液槽在芯轴径向截面上的投影错开90°。
优选的，以所述过液孔沿配流套周向的方向为过液孔的宽度方向，所述过液孔在宽度方向上所对应的配流套内壁的截面弧长等于配流套内壁圆周的1/8，以所述过液槽沿芯轴周向的方向为宽度方向，所述过液槽在宽度方向上所对应的芯轴外壁的截面弧长等于芯轴外壁圆周的1/8。
优选的，所述油沟的开口两侧设计有倒角，所述油沟的底部设计有圆角过渡；所述过液孔设计有倒角结构；所述过液槽为矩形结构，在槽底四周设计有过渡圆角a，所述过液槽与芯轴外圆相交处设计有倒角b。
优选的，所述密封沟内安装有O型圈和挡圈，用于密封油沟。
优选的，所述芯轴的两端设有卡簧槽，第二安装腔室的第一侧为台阶孔结构，所述芯轴的一端通过大轴承和大弹簧挡圈安装在第二安装腔室的第一侧，大轴承与台阶孔配合安装，所述芯轴的另一端通过小轴承和小弹簧挡圈安装在第二安装腔室的第二侧。
优选的，所述液压换向阀还包括用于封闭壳体、配流套和芯轴端部的第一端盖、第二端盖和轴封，所述第一端盖与配流套之间留有间隙a，所述第二端盖与壳体之间留有间隙b；所述第一端盖上设有向第二安装腔室的腔壁凸出的限位凸台，第一端盖通过所述限位凸台顶住大轴承并与大轴承的外圈贴紧，轴封的外圆过渡配合安装在第一端盖内，轴封与芯轴形成动密封；所述第二端盖与壳体和配流套固定连接。
优选的，所述配流套靠近第一端盖的一端设有凹槽状的泄油槽，所述壳体靠近第一端盖的一侧开设有泄油通道，所述泄油槽上开设有泄油孔，第一端盖与大轴承之间存在的空腔形成第一泄油腔，所述第一泄油腔连通配流套上的泄油槽和泄油孔，第一泄油腔连通壳体上的泄油通道；所述第二端盖上开设有泄油通道，所述第二端盖与小轴承之间存在的空腔形成第二泄油腔，第二泄油腔连通第二端盖上的泄油通道。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)壳体和配流套相对固定，油口、油沟与过液孔之间的通道是常通的，芯轴相对于配流套转动，芯轴的旋转使得过液槽与不同的过液孔连通，实现换向，相较于传统的芯轴滑动式换向阀，本申请只要为芯轴提供足够的转速就可以实现高频换向，在转速固定的前提下，本申请还可以通过开设多个过液槽和多个过液孔实现更高的换向频率，提供了更多的换向选择，也适用于更多工作口的换向场合。
(2)第一安装腔室是圆柱形空间，没有较高的同轴度加工要求，油沟是环形凹槽，保证了壳体径向受力平衡，油沟在参考面两侧成对出现且投影面积相同，保证了壳体轴向受力平衡，油沟的底部设计有圆角过渡可以防止应力集中，从而有效提高了壳体抵抗脉冲高压的能力。
(3)配流套的外圆只设有密封沟和泄油槽，没有多余的结构，配流套整体强度较好，没有较明显的应力集中，过液面在参考面两侧成对出现且投影面积相同，且过液孔在每个过液面上对称分布，各个过液孔均设计有倒角结构，有效提高了配流套抵抗脉冲高压的能力。
(4)所有过液槽的尺寸相同，在芯轴的径向、周向和轴向上过液槽成对出现且投影面积相同，保证了芯轴周向、轴向、径向受力平衡，过液槽的槽底四周设计有过渡圆角a，可以防止槽底根部应力集中，这样有效提高了芯轴抵抗脉冲高压的能力。
(5)第二安装腔室的第一侧为台阶孔结构，芯轴的一端通过大轴承安装在台阶孔，芯轴的另一端通过小轴承安装在第二安装腔室的第二侧，大轴承作为固定端，小轴承作为浮动端，芯轴旋转时，对同轴度的要求与壳体没有直接关系，这种轴承的安装形式易于保证大轴承、芯轴、小轴承以及配流套的同轴度，能够补偿芯轴的热膨胀对配合间隙的影响，同时防止高温等极端情况下造成的芯轴的卡滞现象，能够保证合理的配合间隙，并且能够保证间隙的均匀性，从而提高了阀门的性能稳定性、延长了阀门的寿命。
(6)壳体上的油口、配流套上的过液孔，芯轴上的过液槽所连通形成的用于流通液压油的通道的通流截面设计不受限制，能够根据应用工况设计通流截面的大小，以应用在不同流量的工况下，可以应用在需要对大流量进行换向的工况。
(7)芯轴、大轴承以及小轴承均放置于配流套内，可作为组件进行拆装，维护时无需拆下壳体，取出配流套后即可同时取下芯轴，维护方便，大大提高了维护效率。
附图说明
图1为实施例中本发明的装配示意图；
图2为实施例中壳体的剖视图；
图3为实施例中壳体的轴测图；
图4为实施例中配流套的两个相互垂直的截面图；
图5为实施例中配流套的轴测图；
图6为实施例中芯轴的轴测图；
图7为实施例中配流套上的泄油槽的示意图；
图8为实施例中第一端盖与壳体和配流套的连接示意图；
图9为实施例中第二端盖与壳体和配流套的连接示意图；
图10为实施例中芯轴处于第一工作位置的示意图；
图11为实施例中芯轴处于第二工作位置的示意图；
附图标记：1、壳体，1-1、压力油口P，1-2、工作油口A，1-3、工作油口B，1-4、回油口T1，1-5、回油口T2，1-6、压力油口P，1-7、工作油口A，1-8、工作油口B，1-9、回油口T1，1-10、回油口T2，1-11、第一泄油通道；
2、配流套2-1、第一过液面，2-2、第二过液面，2-3、第三过液面，2-4、第四过液面，2-5、第五过液面，2-6、密封沟，2-7、第一过液孔，2-8、第二过液孔，2-9、第三过液孔，2-10、第四过液孔，2-11、第五过液孔，2-12、泄油槽，2-13、泄油孔；
3、芯轴，3-1、第一过液槽，3-2、第二过液槽，3-3、过渡圆角a，3-4、倒角b；4、第一安装腔室，5、第二安装腔室，6、第一端盖，6-1、限位凸台，7、第二端盖，7-1、第二泄油通道，8、轴封，9、大弹簧挡圈，10、小弹簧挡圈，11、大轴承，12、小轴承，13、第一泄油腔，14、第二泄油腔。
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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1：
一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，如图1所示，包括壳体1、配流套2和芯轴3，壳体1的内部具有第一安装腔室4，配流套2固定地安装在第一安装腔室4内，配流套2的内部具有第二安装腔室5，芯轴3可转动地安装在第二安装腔室5内，芯轴3可以外接电机或其他驱动装置以进行转动。
如图2和图3所示，壳体1的侧壁上开设有与第一安装腔室4连通的油口，包括压力油口P1-1、工作油口A1-2、工作油口B1-3、回油口T11-4和回油口T21-5，壳体1的内壁周向上设有凹槽状的油沟，包括压力油沟P1-6、工作油沟A1-7、工作油沟B1-8、回油沟T11-9和回油沟T21-10，油口与油沟相对应；
如图4和图5所示，配流套2的外壁面包括多个过液面，包括与压力油沟P1-6所对应的第一过液面2-1、与工作油沟A1-7所对应的第二过液面2-2、与工作油沟B1-8所对应的第三过液面2-3、与回油沟T11-9所对应的第四过液面2-4以及与回油沟T21-10所对应的第五过液面2-5，每个过液面的两侧均设有凹槽状的密封沟2-6，密封沟2-6内安装有O型圈和挡圈，用于密封油沟，过液面上开设有多个过液孔；
如图6所示，芯轴3上开设有过液槽，包括多个第一过液槽3-1和相同数量的第二过液槽3-2，以压力油沟P1-6轴向上的中部位置的截面为参考面，第一过液槽3-1和第二过液槽3-2分别布置在参考面的两侧，且第一过液槽3-1和第二过液槽3-2在芯轴3径向截面上的投影不重叠，芯轴3的转动使得过液槽与不同的过液孔连通。
壳体1可以为圆柱形、方形或其他形状，压力油口P1-1、工作油口A1-2、工作油口B1-3、回油口T11-4和回油口T21-5在壳体1上的开设位置可以灵活改变。
本实施例中，第一安装腔室4为圆柱形空间，没有较高的同轴度加工要求，油沟是沿壳体1内壁周向的环形凹槽，如图2所示，油口与油沟连通，配流套2上的过液孔不需要对准特定的油口，液压油可以在油沟内流动从而进出过液孔和油口。而且，环形凹槽的油沟能够保证壳体1径向受力平衡，从而有效提高了壳体1抵抗脉冲高压的能力。
压力油沟P1-6在壳体1的中间位置，参考面的一侧为工作油沟A1-7和回油沟T11-9，参考面的另一侧为工作油沟B1-8和回油沟T21-10，压力油沟P1-6关于参考面对称，而且工作油沟A1-7和工作油沟B1-8的大小以及距参考面的距离相同，回油沟T11-9和回油沟T21-10的大小以及距参考面的距离相同，即参考面两侧油沟成对出现且投影面积相同，这样保证了壳体1轴向受力平衡，从而有效提高了壳体1抵抗脉冲高压的能力。
本申请提供的换向阀具有脉冲高压适应性：
壳体1上环形凹槽状的油沟以及油沟的对称分布保证了壳体1径向和轴向的受力平衡，油沟的底部设计有圆角过渡可以防止应力集中，从而有效提高了壳体1抵抗脉冲高压的能力。油沟的开口两侧设计有倒角(本实施例中为30°)，可以防止密封沟2-6中的O型圈和挡圈装配损伤，换向阀的装配更加方便。
对于配流套2，其上的过液面的宽度与其所对应的油沟的宽度相配合，即过液面也是相对于参考面对称分布的，过液面上所有过液孔的尺寸相同，而且同一个过液面上的过液孔对称分布，整个配流套2外圆除了密封沟2-6和泄油槽2-12外没有多余的结构，配流套2整体强度较好，没有较明显的应力集中，过液孔设计有倒角结构，这样有效提高了配流套2抵抗脉冲高压的能力。
对于芯轴3，所有过液槽的尺寸相同，过液槽的宽度与过液孔的尺寸相配合，所有的第一过液槽3-1在参考面的一侧沿芯轴3周向均匀布置，所有的第二过液槽3-2在参考面的另一侧芯轴3周向均匀布置，即在芯轴3的径向上过液槽成对出现且投影面积相同，在芯轴3的轴向上过液槽成对出现且投影面积相同，在芯轴3的周向上过液槽成对出现且投影面积相同，保证了芯轴3周向、轴向、径向受力平衡；而且，过液槽为矩形结构，在槽底四周设计有过渡圆角a，可以防止槽底根部应力集中，过液槽与芯轴3外圆相交处设计有倒角b，可以防止高压下局部薄壁变形过大造成芯轴3的卡滞，这样有效提高了芯轴3抵抗脉冲高压的能力。
如图8和图9所示，芯轴3的两端设有卡簧槽，第二安装腔室5的第一侧为台阶孔结构，芯轴3的一端通过大轴承11和大弹簧挡圈9安装在第二安装腔室5的第一侧，大轴承11与台阶孔配合安装，芯轴3的另一端通过小轴承12和小弹簧挡圈10安装在第二安装腔室5的第二侧。
如图8和图9所示，液压换向阀还包括用于封闭壳体1、配流套2和芯轴3端部的第一端盖6、第二端盖7和轴封8，第一端盖6与配流套2之间留有间隙a，第二端盖7与壳体1之间留有间隙b；第一端盖6上设有向第二安装腔室5的腔壁凸出的限位凸台6-1，第一端盖6通过限位凸台6-1顶住大轴承11并与大轴承11的外圈贴紧，轴封8的外圆过渡配合安装在第一端盖6内，轴封8与芯轴3形成动密封；第二端盖7与壳体1和配流套2固定连接。第一端盖6、第二端盖7与壳体1和配流套2之间可以通过螺钉固定连接。
在装配换向阀时，第一端盖6与配流套2之间留有间隙a，第二端盖7与壳体1之间留有间隙b，第一端盖6(与壳体1固定连接)-大轴承11-配流套2-小轴承12-第二端盖(与壳体1固定连接)实现了可靠定位，如果没有间隙a和间隙b，由于加工误差累积，装配后上述零件不一定能够轴向定死。
如图7所示，配流套2靠近第一端盖6的一端设有凹槽状的泄油槽2-12，壳体1靠近第一端盖6的一侧开设有泄油通道1-11，泄油槽2-12上开设有泄油孔2-13，第一端盖6与大轴承11之间存在的空腔形成第一泄油腔13，第一泄油腔13连通配流套2上的泄油槽2-12和泄油孔2-13，第一泄油腔13连通壳体1上的泄油通道1-11，第一泄油腔13与外部管路连接，收集外泄漏液压油；第二端盖7上开设有泄油通道7-1，第二端盖7与小轴承12之间存在的空腔形成第二泄油腔14，第二泄油腔14连通第二端盖7上的泄油通道7-1，第二泄油腔14与外部管路连接，收集外泄漏液压油。
本申请中，芯轴3、大轴承11以及小轴承12均放置于配流套2内，因此可作为组件进行拆装，当换向阀安装于设备上时，不用将壳体1从设备上拆解，维护时无需拆下壳体1，取出配流套2后即可同时取下芯轴3，维护方便，同时壳体1不属于易损件，这就大大提高了维护效率。
本申请提供的换向阀具有高温下热变形的适应性，
配流套2内的第二安装腔室5是单侧台阶孔结构，大轴承11安装在有台阶孔的大孔内并与第一端盖6的限位凸台6-1进行可靠固定，相应芯轴3的位置利用台阶和大弹簧挡圈9进行固定，因此大轴承11作为固定端。小轴承12安装在第二安装腔室5另一端无台阶孔的小孔内，相应芯轴3利用芯轴3上的外圆台阶和小弹簧挡圈10进行固定，因此小轴承12作为浮动端，芯轴3旋转时，对同轴度的要求与壳体1没有直接关系。这种轴承的安装形式能够补偿芯轴3的热变形对配合间隙(芯轴3与配流套2)的影响，同时防止高温等极端情况下造成的芯轴3的卡滞现象。
本申请提供的换向阀易于保证关键间隙：
芯轴3和配流套2在正常工况下是间隙配合，芯轴3与配流套2的配合间隙对阀门的性能和寿命至关重要，如果配合间隙过大会导致内漏增加降低性能并增加发热量，甚至导致下游设备无法工作，同时，当外部系统过滤器失效时，过大的间隙容易引进异物而导致芯轴3卡滞；如果配合间隙过小，在同轴度以及热变形的影响下，芯轴3和配流套2很容易直接接触并产生滑动摩擦，滑动摩擦会造成芯轴3的磨损，同时增大了驱动力矩，从而导致驱动设备过载失效。
本申请的结构特点使得配合间隙的大小和均匀性易于加工和保证，从而提高了阀门的性能稳定性、延长了阀门的寿命。
本申请本质为旋转换向阀，为避免配合面的磨损，采用2个轴承作为支撑；大轴承11和小轴承12具体为调心轴承，其作用是补偿所相关零件同轴度的加工误差；大轴承11、小轴承12以及芯轴3均放置在配流套2内，此时，配流套2的内外圆同轴度、壳体1的内孔对换向阀装配后的同轴度以及配合间隙没有影响，即芯轴3转动时的同轴度要求只与配流套2内孔相关；
小轴承8的外圈直径与芯轴3外圆直径的基本尺寸相等，配流套2在此处安装小轴承8时，不用设计台阶孔，此时，配流套2内孔为单侧台阶孔，相较于双侧均设计台阶孔并均使用大轴承11进行安装，本申请的单侧台阶孔和大轴承11与小轴承12的安装结构能够更好地保证两轴承安装孔的同轴度；芯轴3外圆台阶设计合理，保证了两个轴承安装面与上述配合间隙的配合面的同轴度；而且，在进行配流套2的加工时，可以一次装夹实现其内孔的磨削加工，无需掉头装夹，降低了配流套2的加工难度，避免了两次装夹和换刀带来的加工误差，提升了精度；在进行芯轴3的加工时，一次装夹就能实现各配合面的磨削加工，降低了芯轴3的加工难度，避免了两次装夹和换刀带来的加工误差，提升了精度。
综上，壳体1、配流套2及芯轴3良好的加工性辅以调心轴承的支撑，使得本申请的各关键配合间隙较易保证，整个换向阀运转状态更为理想，同时延长了使用寿命。
压力油口P1-1、压力油沟P1-6及第一过液面2-1上的过液孔为常通状态且构成进油通道，回油口T11-4、回油沟T11-9及第四过液面2-4上的过液孔为常通状态且构成回油通道T1，回油口T21-5、回油沟T21-10及第五过液面2-5上的过液孔为常通状态且构成回油通道T2，工作油口A1-2与工作油沟A1-7为常通状态且构成工作通道A，工作油口B1-3与工作油沟B1-8为常通状态且构成工作通道B；
以芯轴3的轴向为长度方向，过液槽的长度跨过参考面一侧的全部过液孔；芯轴3转动到位处于第一工作位置时，进油通道连通第一过液槽3-1，第一过液槽3-1通过第二过液面2-2上的过液孔连通工作通道A，工作通道B通过第三过液面2-3上的过液孔连通第二过液槽3-2，第二过液槽3-2连通回油通道T2，同时进油通道与工作通道B之间关闭、工作通道A与回油通道T1之间关闭；芯轴3转动到位处于第二工作位置时，进油通道连通第二过液槽3-2，第二过液槽3-2通过第三过液面2-3上的过液孔连通工作通道B，工作通道A通过第二过液面2-2上的过液孔连通第一过液槽3-1，第一过液槽3-1连通回油通道T1，同时进油通道与工作通道A之间关闭、工作通道B与回油通道T2之间关闭。这样，芯轴3转动至不同位置时，能够连通或关闭不同的通道，实现换向。
本实施例中，参见图4和图5，第一过液面2-1上开设有4个共面的第一过液孔2-7，在参考面的两侧沿配流套2周向均匀分布，其中2个第一过液孔2-7在参考面一侧成180°对称分布，2个第一过液孔2-7在参考面另一侧成180°对称分布；
第二过液面2-2上开设有4个沿配流套2周向均匀分布且共面的第二过液孔2-8，这4个第二过液孔2-8成90°对称分布；
第三过液面2-3上开设有4个沿配流套2周向均匀分布且共面的第三过液孔2-9，这4个第三过液孔2-9成90°对称分布；
第四过液面2-4上开设有2个沿配流套2周向均匀分布且共面的第四过液孔2-10，这2个第四过液孔2-10成180°对称分布；
第五过液面2-5上开设有2个沿配流套2周向均匀分布且共面的第五过液孔2-11，这2个第五过液孔2-11成180°对称分布；
第四过液孔2-10与第五过液孔2-11在同一个方向，2个第四过液孔2-10的连线平行于2个第五过液孔2-11的连线；第一过液孔2-7与第四过液孔2-10和第五过液孔2-11垂直，180°对称分布的2个第一过液孔2-7的联系垂直于2个第四过液孔2-10的连线、2个第五过液孔2-11的连线；
如图6所示，第一过液槽3-1和第二过液槽3-2的数量均为2个，2个第一过液槽3-1成180°对称分布，2个第二过液槽3-2成180°对称分布，第一过液槽3-1和第二过液槽3-2在芯轴3径向截面上的投影错开90°。
过液面的大小与油沟的大小相配合，过液孔的大小与过液槽的大小相配合，以过液孔沿配流套2周向的方向为过液孔的宽度方向，过液孔在宽度方向上所对应的配流套2内壁的截面弧长等于配流套2内壁圆周的1/8，以过液槽沿芯轴3周向的方向为宽度方向，过液槽在宽度方向上所对应的芯轴3外壁的截面弧长等于芯轴3外壁圆周的1/8。
当芯轴3处于0°或180°位置时，视为第一工作位置，当芯轴3处于90°或270°位置时，视为第二工作位置。芯轴3在配流套2内旋转：
如图10所示，在第一工作位置时，第一过液槽3-1对齐第一过液面2-1上的两个第一过液孔2-7、第二过液面2-2上的两个第二过液孔2-8，第二过液槽3-2对齐第三过液面2-3上的两个第三过液孔2-9、第五过液面2-5上的两个第五过液孔2-11。这样，进油通道与工作通道A连通，工作通道B与回油通道T2连通，同时，进油通道与工作通道B关闭，工作通道A与回油通道T1关闭。
如图11所示，在第二工作位置时，第二过液槽3-2对齐第一过液面2-1上的两个第一过液孔2-7、第三过液面2-3上的两个第三过液孔2-9，第一过液槽3-1对齐第二过液面2-2上的两个第二过液孔2-8、第四过液面2-4上的两个第五过液孔2-10。这样，进油通道与工作通道B连通，工作通道A与回油通道T1连通，同时，进油通道与工作通道A关闭，工作通道B与回油通道T2关闭。
芯轴3在配流套2内旋转，压力油口P会交替与工作油口A以及工作油口B连通或者关闭；同时，工作油口A和回油口T1、工作油口B与回油口T2会交替连通或者关闭；每当芯轴3旋转90°，换向阀实现一次换向，本申请从功能和结构上属于两位五通换向阀(T1和T2在阀门外部汇流后为两位四通换向阀)。当芯轴3旋转180°时，换向阀实现一个周期的换向，即当芯轴3旋转一周时，换向阀实现两个周期的换向。
当芯轴3处于0°、90°、180°、270°时，换向阀处于完全流通状态；当芯轴3处于45°、135°、225°、315°时，换向阀处于瞬时封闭状态；当芯轴3处于其它相位时，换向阀处于节流的半流通状态。
本申请提供的换向阀具有高频换向性：
壳体1和配流套2相对固定，油口、油沟与过液孔之间的通道是常通的，芯轴3相对于配流套2转动，芯轴3的旋转使得过液槽与不同的过液孔连通，当芯轴3处于不同的位置时，换向阀处于不同的状态，从而完成换向；相较于传统的芯轴滑动式换向阀，本申请中只要为芯轴3提供足够的转速，就能提高换向频率。在其他实施方式中，可以在芯轴3上开设更多(偶数)的过液槽，同时配流套2上开设相应数量的过液孔，这样能够在芯轴3转速无法增加时实现更高的换向频率，同时也提供了更多的换向选择，可用于更多工作口的换向场合。
各压力通道(壳体1上的油口、配流套2上的过液孔，芯轴3上的过液槽所连通形成的用于流通液压油的通道)的通流截面设计不受限制，可根据应用工况设计通流截面的大小，以应用在不同流量的工况下，可以应用在需要对大流量进行换向的工况。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，包括壳体(1)、配流套(2)和芯轴(3)，所述壳体(1)的内部具有第一安装腔室(4)，所述配流套(2)固定地安装在第一安装腔室(4)内，所述配流套(2)的内部具有第二安装腔室(5)，所述芯轴(3)可转动地安装在第二安装腔室(5)内；
所述壳体(1)的侧壁上开设有与第一安装腔室(4)连通的油口，包括压力油口P(1-1)、工作油口A(1-2)、工作油口B(1-3)、回油口T1(1-4)和回油口T2(1-5)，所述壳体(1)的内壁周向上设有凹槽状的油沟，包括压力油沟P(1-6)、工作油沟A(1-7)、工作油沟B(1-8)、回油沟T1(1-9)和回油沟T2(1-10)，所述油口与油沟相对应；
所述配流套(2)的外壁面包括多个过液面，包括与压力油沟P(1-6)所对应的第一过液面(2-1)、与工作油沟A(1-7)所对应的第二过液面(2-2)、与工作油沟B(1-8)所对应的第三过液面(2-3)、与回油沟T1(1-9)所对应的第四过液面(2-4)以及与回油沟T2(1-10)所对应的第五过液面(2-5)，每个过液面的两侧均设有凹槽状的密封沟(2-6)，所述过液面上开设有多个过液孔；
所述芯轴(3)上开设有过液槽，包括多个第一过液槽(3-1)和相同数量的第二过液槽(3-2)，以所述压力油沟P(1-6)轴向上的中部位置的截面为参考面，第一过液槽(3-1)和第二过液槽(3-2)分别布置在参考面的两侧，且第一过液槽(3-1)和第二过液槽(3-2)在芯轴(3)径向截面上的投影不重叠，所述芯轴(3)的转动使得过液槽与不同的过液孔连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述参考面的一侧为工作油沟A(1-7)和回油沟T1(1-9)，所述参考面的另一侧为工作油沟B(1-8)和回油沟T2(1-10)，参考面两侧油沟成对出现且投影面积相同；
所述压力油口P(1-1)、压力油沟P(1-6)及第一过液面(2-1)上的过液孔为常通状态且构成进油通道，所述回油口T1(1-4)、回油沟T1(1-9)及第四过液面(2-4)上的过液孔为常通状态且构成回油通道T1，所述回油口T2(1-5)、回油沟T2(1-10)及第五过液面(2-5)上的过液孔为常通状态且构成回油通道T2，所述工作油口A(1-2)与工作油沟A(1-7)为常通状态且构成工作通道A，所述工作油口B(1-3)与工作油沟B(1-8)为常通状态且构成工作通道B；
以芯轴(3)的轴向为长度方向，过液槽的长度跨过参考面一侧的全部过液孔；所述芯轴(3)处于第一工作位置时，所述进油通道连通工作通道A，工作通道B连通回油通道T2；所述芯轴(3)处于第二工作位置时，所述进油通道连通工作通道B，工作通道A连通回油通道T1。
3.根据权利要求1所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述过液面的宽度与其所对应的油沟的宽度相配合，所有过液孔的尺寸相同，同一个过液面上的过液孔对称分布；所有过液槽的尺寸相同，所述过液槽的宽度与过液孔的尺寸相配合，所有的第一过液槽(3-1)在参考面的一侧沿芯轴(3)周向均匀布置，所有的第二过液槽(3-2)在参考面的另一侧芯轴(3)周向均匀布置。
4.根据权利要求3所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述第一过液面(2-1)上开设有4个共面的第一过液孔(2-7)，在参考面的两侧沿配流套(2)周向均匀分布，所述第二过液面(2-2)上开设有4个沿配流套(2)周向均匀分布且共面的第二过液孔(2-8)，所述第三过液面(2-3)上开设有4个沿配流套(2)周向均匀分布且共面的第三过液孔(2-9)，所述第四过液面(2-4)上开设有2个沿配流套(2)周向均匀分布且共面的第四过液孔(2-10)，所述第五过液面(2-5)上开设有2个沿配流套(2)周向均匀分布且共面的第五过液孔(2-11)；所述第四过液孔(2-10)与第五过液孔(2-11)在同一个方向，所述第一过液孔(2-7)与第四过液孔(2-10)和第五过液孔(2-11)垂直；所述第一过液槽(3-1)和第二过液槽(3-2)的数量均为2个。
5.根据权利要求4所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，以所述过液孔沿配流套(2)周向的方向为过液孔的宽度方向，所述过液孔在宽度方向上所对应的配流套(2)内壁的截面弧长等于配流套(2)内壁圆周的1/8，以所述过液槽沿芯轴(3)周向的方向为宽度方向，所述过液槽在宽度方向上所对应的芯轴(3)外壁的截面弧长等于芯轴(3)外壁圆周的1/8。
6.根据权利要求1所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述油沟的开口两侧设计有倒角，所述油沟的底部设计有圆角过渡；所述过液孔设计有倒角结构；所述过液槽为矩形结构，在槽底四周设计有过渡圆角a，所述过液槽与芯轴(3)外圆相交处设计有倒角b。
7.根据权利要求1所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述密封沟(2-6)内安装有O型圈和挡圈，用于密封油沟。
8.根据权利要求1所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述芯轴(3)的两端设有卡簧槽，第二安装腔室(5)的第一侧为台阶孔结构，所述芯轴(3)的一端通过大轴承(11)和大弹簧挡圈(9)安装在第二安装腔室(5)的第一侧，大轴承(11)与台阶孔配合安装，所述芯轴(3)的另一端通过小轴承(12)和小弹簧挡圈(10)安装在第二安装腔室(5)的第二侧。
9.根据权利要求8所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述液压换向阀还包括用于封闭壳体(1)、配流套(2)和芯轴(3)端部的第一端盖(6)、第二端盖(7)和轴封(8)，所述第一端盖(6)与配流套(2)之间留有间隙a，所述第二端盖(7)与壳体(1)之间留有间隙b；所述第一端盖(6)上设有向第二安装腔室(5)的腔壁凸出的限位凸台(6-1)，第一端盖(6)通过所述限位凸台(6-1)顶住大轴承(11)并与大轴承(11)的外圈贴紧，轴封(8)的外圆过渡配合安装在第一端盖(6)内，轴封(8)与芯轴(3)形成动密封；所述第二端盖(7)与壳体(1)和配流套(2)固定连接。
10.根据权利要求9所述的一种适用于脉动高压和高频换向的液压换向阀，其特征在于，所述配流套(2)靠近第一端盖(6)的一端设有凹槽状的泄油槽(2-12)，所述壳体(1)靠近第一端盖(6)的一侧开设有泄油通道(1-11)，所述泄油槽(2-12)上开设有泄油孔(2-13)，第一端盖(6)与大轴承(11)之间存在的空腔形成第一泄油腔(13)，所述第一泄油腔(13)连通配流套(2)上的泄油槽(2-12)和泄油孔(2-13)，第一泄油腔(13)连通壳体(1)上的泄油通道(1-11)；所述第二端盖(7)上开设有泄油通道(7-1)，所述第二端盖(7)与小轴承(12)之间存在的空腔形成第二泄油腔(14)，第二泄油腔(14)连通第二端盖(7)上的泄油通道(7-1)。
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