CN114198531A - 一种低泄漏管式电液比例换向阀及换向方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低泄漏管式电液比例换向阀及换向方法，解决了现有技术中比例换向阀响应时间长、体积大的问题。本发明低泄漏管式电液比例换向阀，包括可拆卸连接的阀体和连接板座，所述阀体和连接板座内部设有液压驱动的阀芯组件，阀芯组件的一端伸出连接板座且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，电磁驱动装置固定设置在连接板座上，阀芯组件的另一端位于阀体内且通过端盖组件密封。本发明阀芯组件靠液压驱动，不受电磁铁驱动力的限制，电磁铁体积小，大大缩短了响应时间，弹簧座与阀芯之间采用O形圈加挡圈的密封形式，降低加工要求的同时降低了泄漏量。

Description

一种低泄漏管式电液比例换向阀及换向方法
技术领域
本发明涉及阀门技术领域，特别是指一种低泄漏管式电液比例换向阀及换向方法。
背景技术
电液比例阀是采用比例控制技术，介于开关型液压阀和电液伺服阀之间的一种液压元件。由于电液比例阀能够与电子控制装置组合，因而便于对各种输入、输出信号进行运算处理，以实现复杂的控制功能。同时，电液比例阀具有抗污染、低成本且响应速度快等优点，在工业生产中获得了广泛的应用。
现有的电液比例换向阀一般可采用直动式和导控型两种结构的设计方案。在传统的液压系统中，传统比例阀依靠电磁铁直接驱动，响应时间长，体积大，并且阀芯与弹簧座之间采用配磨的方法控制泄漏量，往往泄漏量不容易达标。导控型电液比例换向阀由导阀控制主阀敏感腔的压力变化，产生较大的液压静压力驱动主阀芯运动，可以实现大流量控制，但其结构复杂，体积较大，且无法在零导控压力下工作。
发明内容
针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种低泄漏管式电液比例换向阀及换向方法，解决了现有技术中比例换向阀响应时间长、体积大的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种低泄漏管式电液比例换向阀，包括可拆卸连接的阀体和连接板座，所述阀体和连接板座内部设有液压驱动的阀芯组件，阀芯组件的一端伸出连接板座且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，电磁驱动装置固定设置在连接板座上，阀芯组件的另一端位于阀体内且通过端盖组件密封。
所述阀芯组件包括阀芯轴、传动轴和连接框体，传动轴与连接框体固定连接，传动轴伸出连接板座且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，阀芯轴与连接框体滑动配合且能随连接框体同步转动；所述连接框体内设有弹簧座，阀芯轴插接在弹簧座内且阀芯轴能相对弹簧座进行轴向运动，所述阀芯轴与弹簧座之间沿轴向设有弹簧。
所述阀芯轴与阀体之间形成敏感腔，阀芯轴与弹簧座之间形成高压腔，阀芯轴位于敏感腔的一端设有高压槽和低压槽，高压槽和低压槽分别阀体相配合，阀芯轴上设有径向进油口和沿轴向设置的中心孔流道，径向进油口与中心孔流道相连通，中心孔流道的出油口分别与高压腔、高压槽相对应。
所述阀体上设有回油口和工作油口，回油口和工作油口分别对应阀芯组件的两个开关状态位置。所述阀芯轴与弹簧座之间设有密封圈和挡圈，密封圈通过挡圈固定在弹簧座内。
所述阀芯轴、传动轴和连接框体同轴线设置，所述连接框体上设有用于限位弹簧座的定位块，定位块与连接框体插接配合。
所述电磁驱动装置包括与连接板座转动连接的中心轴，中心轴上设有相配合的衔铁和线圈组件，线圈组件通过挡铁限位在中心轴上，线圈组件通过导线连接有插座；中心轴通过拨叉拨杆组件与阀芯组件的传动轴相连接。
所述电磁驱动装置位于设置在连接板座上的保护罩内。
所述拨叉拨杆组件包括拨叉和拨杆，拨叉与电磁驱动装置的动力输出端相连接，拨杆与阀芯组件的动力输入端相连接，所述拨叉和拨杆对应配合；所述拨叉拨杆组件通过盒盖密封在连接板座的外端面上。
一种所述的低泄漏管式电液比例换向阀的换向方法，步骤如下：当航空插座未通电时，电磁驱动装置的衔铁不发生偏转，进油口的液压油通过阀芯组件的中心孔流道，一部分进入高压腔，另一部分通过高压槽进入敏感腔，此时，高压槽面积等于低压槽面积，高压腔液压油作用阀芯轴的液压力等于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯轴处于左端平衡状态，工作油口和回油口连通；
当航空插座通电后，在电磁力的作用下电磁驱动装置的衔铁发生偏转，衔铁带动传动轴使得拨叉进行一定角度的摆动，拨叉带动拨杆转动从而使得阀芯轴转动，当高压槽面积大于低压槽面积时，高压腔液压油作用阀芯轴的液压力小于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯向轴向右移动，进油口与工作油口连通。
本发明通过阀芯组件与电磁驱动装置的配合，缩短了响应时间，实现电磁+液压驱动的快速精确换向，且整体结构紧凑，布置合理，大大精简比例换向阀整体体积。本发明阀芯组件靠液压驱动，不受电磁铁驱动力的限制，电磁铁体积小，大大缩短了响应时间，弹簧座与阀芯之间采用O形圈加挡圈的密封形式，降低加工要求的同时降低了泄漏量，从而降低加工成本，提高产品合格率，延长阀使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明整体结构内部示意图。
图2为本发明阀芯组件结构示意图。
图3为图2中A-A向视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，实施例1，一种低泄漏管式电液比例换向阀，包括可拆卸连接的阀体3和连接板座4，所述阀体3和连接板座4内部设有液压驱动的阀芯组件2，所述阀体3和连接板座4密封安装在一起时，内部形成安装腔，阀芯组件2位于安装腔内。阀芯组件2的一端伸出连接板座4且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，电磁驱动装置通电通过拨叉拨杆组件带动阀芯组件转动，改变高低压槽的开启面积，使得左端敏感腔与右端高压腔存在压力差从而推动阀芯左右移动。电磁驱动装置固定设置在连接板座4上，阀芯组件2的另一端位于阀体3内且通过端盖组件1密封。连接板座4整体为L型结构，电磁驱动装置安装在L型结构上，且为电磁驱动装置提供支撑，整体结构紧凑，布置合理，大大精简比例换向阀整体体积。
进一步，如图2、3所示，所述阀芯组件2包括阀芯轴2-1、传动轴2-2和连接框体2-3，所述阀芯轴2-1、传动轴2-2和连接框体2-3同轴线设置，传动轴2-2与连接框体2-3固定连接，固定连接方式可采用焊接或螺栓固定连接。传动轴2-2伸出连接板座4且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，电磁驱动装置通电后，通过拨叉拨杆组件带动传动轴2-2转动，进而带动连接框体和阀芯轴转动，改变高低压槽的溶液体积。阀芯轴2-1与连接框体2-3滑动配合且能随连接框体2-3同步转动，实现上述功能的连接结构类似花键套筒与花键轴的配合，既能转动又能进行相对滑动。所述连接框体2-3内设有弹簧座2-4，阀芯轴2-1的右端插接在弹簧座2-4内且阀芯轴2-1能相对弹簧座2-4进行轴向运动，阀芯轴2-1与弹簧座2-4之间设有密封件，确保其密封性。所述阀芯轴2-1与弹簧座2-4之间沿轴向设有弹簧2-5，所述弹簧产生的弹簧力可以限制弹簧座的位置。
进一步，所述阀芯轴2-1与阀体3之间形成敏感腔5，阀芯轴2-1与弹簧座2-4之间形成高压腔6，阀芯轴2-1位于敏感腔5的一端设有两个高压槽和两个低压槽，两个高压槽对称设置，两个低压槽对称设置。高压槽和低压槽分别位于阀芯轴的外圆周上，高压槽和低压槽均与阀体3上的直槽相配合，形成敏感腔，通过转动阀芯轴改变高低压槽的位置与阀体内直槽的配合，改变高低压槽整体的面积。阀芯轴2-1上设有径向进油口P和沿轴向设置的中心孔流道7，径向进油口P与中心孔流道7相连通，中心孔流道7的出油口分别与高压腔6、高压槽相对应。当航空插座未通电时，衔铁不发生偏转，P口液压油通过阀芯中心孔流道，一部分进入高压腔，另一部分通过高低压槽进入敏感腔。所述阀体3上设有回油口T和工作油口A，回油口T和工作油口A分别对应阀芯组件2的两个开关状态位置。当航空插座未通电时，阀芯组件位于左端平衡状态位置，回油口T和工作油口A连通；当航空插座通电时，阀芯向右移动，位于右端平衡状态位置，径向进油口P与工作油口A连通，实现电磁+液压驱动的快速精确换向。
进一步，所述阀芯轴2-1与弹簧座2-4之间设有密封圈9和挡圈10，密封圈9通过挡圈10固定在弹簧座2-4内。挡圈、O形圈安装阀芯上，形成动密封，因此可以减少泄漏量。所述连接框体2-3上设有用于限位弹簧座2-4的定位块2-6，定位块2-6与连接框体2-3插接配合，用于限定弹簧座的位置。阀芯轴在弹簧座内做轴向移动和转动，阀芯轴的外圆与弹簧座内孔配磨，保证阀芯做轴向移动和转动不卡滞，同时减少泄漏量。
如图1所示，实施例2，一种低泄漏管式电液比例换向阀，所述电磁驱动装置包括与连接板座4转动连接的中心轴11，中心轴通过轴承20与连接板座4转动连接，中心轴11上设有相配合的衔铁12和线圈组件13，衔铁15在电磁力的作用下可以转动一定角度，衔铁转动时可以带动传动轴转动。线圈组件13通过挡铁15限位在中心轴11上。线圈组件13通过导线连接有插座14，插座14通电，在线圈组件的作用下，衔铁带动中心轴转动。中心轴11通过拨叉拨杆组件与阀芯组件2的传动轴2-2相连接，提供传动轴转动的动力。所述电磁驱动装置位于设置在连接板座4上的保护罩16内，起到保护和密封作用，同时确保整体结构的紧凑，中心轴伸出保护罩16。
其中，所述拨叉拨杆组件包括拨叉17和拨杆18，拨叉17与电磁驱动装置的动力输出端相连接，拨杆18与阀芯组件2的动力输入端相连接，所述拨叉17和拨杆18对应配合。插座14通电时，中心轴11的转动可以带动拨叉17转动，拨叉的转动带动拨杆18转动，拨杆18带动阀芯转动。所述拨叉拨杆组件通过盒盖19密封在连接板座4的外端面上，保证密封性和结构紧凑。
其他结构与实施例1相同。
实施例3，一种如实施例2所述的低泄漏管式电液比例换向阀的换向方法，是2D技术的应用，2D技术就是利用阀芯自身的双运动自由度实现转动角位移和轴向直线位移的线性转换的技术。具体步骤如下：当航空插座未通电时，电磁驱动装置的衔铁不发生偏转，进油口P的液压油通过阀芯组件2的阀芯轴上的中心孔流道，一部分进入高压腔，另一部分通过高压槽进入敏感腔，此时，高压槽面积等于低压槽面积，而高压腔液压油作用阀芯轴的液压力等于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯轴处于平衡状态，阀芯组件位于左端开关状态位置，工作油口A和回油口T连通。
当航空插座通电后，在电磁力的作用下电磁驱动装置的衔铁发生偏转，衔铁带动传动轴使得拨叉进行一定角度的摆动，拨叉带动拨杆转动从而使得阀芯轴转动，当高压槽面积大于低压槽面积时，高压腔液压油作用阀芯轴的液压力小于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯向轴向右移动，阀芯组件位于右端开关状态位置，进油口P与工作油口A连通。
上述过程是利用开设在阀芯轴左端台肩上的一对高低压槽和开设于阀体左端的阀体内直槽相交形成的两个微小弓形面积组成液压阻力半桥控制左腔的压力，由流量连续性原理与流量计算公式可得，敏感腔（左腔）压力为系统压力的二分之一；高压腔（右腔）压力为系统压力，右腔面积为左腔面积的二分之一，此时阀芯处于平衡位置。旋转电磁铁通电后转动并带动阀芯轴转动一个角度，此时高低压槽和阀体内直槽重叠面积不再相等，导致左腔压力发生变化，阀芯在左腔与右腔压力差作用下轴向移动，阀芯轴轴向移动的结果会使高低压孔和阀体内直槽重叠面积恢复到相等，阀芯达到新的平衡稳定状态。旋转电磁铁断电后，转动复位并带动阀芯转动复位，阀芯轴向运动随之复位。通过上述例换向阀靠液压驱动，不受电磁铁驱动力的限制，电磁铁体积小，大大缩短了响应时间，弹簧座与阀芯之间采用O形圈加挡圈的密封形式，降低加工要求的同时降低了泄漏量，从而降低加工成本，提高产品合格率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低泄漏管式电液比例换向阀，包括可拆卸连接的阀体（3）和连接板座（4），其特征在于：所述阀体（3）和连接板座（4）内部设有液压驱动的阀芯组件（2），阀芯组件（2）的一端伸出连接板座（4）且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，电磁驱动装置固定设置在连接板座（4）上，阀芯组件（2）的另一端位于阀体（3）内且通过端盖组件（1）密封。
2.根据权利要求1所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述阀芯组件（2）包括阀芯轴（2-1）、传动轴（2-2）和连接框体（2-3），传动轴（2-2）与连接框体（2-3）固定连接，传动轴（2-2）伸出连接板座（4）且通过拨叉拨杆组件与电磁驱动装置相连接，阀芯轴（2-1）与连接框体（2-3）滑动配合且能随连接框体（2-3）同步转动；所述连接框体（2-3）内设有弹簧座（2-4），阀芯轴（2-1）插接在弹簧座（2-4）内且阀芯轴（2-1）能相对弹簧座（2-4）进行轴向运动，所述阀芯轴（2-1）与弹簧座（2-4）之间沿轴向设有弹簧（2-5）。
3.根据权利要求2所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述阀芯轴（2-1）与阀体（3）之间形成敏感腔（5），阀芯轴（2-1）与弹簧座（2-4）之间形成高压腔（6），阀芯轴（2-1）位于敏感腔（5）的一端设有高压槽和低压槽，高压槽和低压槽分别阀体（3）相配合，阀芯轴（2-1）上设有径向进油口（P）和沿轴向设置的中心孔流道（7），径向进油口（P）与中心孔流道（7）相连通，中心孔流道（7）的出油口分别与高压腔（6）、高压槽相对应。
4.根据权利要求3所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述阀体（3）上设有回油口（T）和工作油口（A），回油口（T）和工作油口（A）分别对应阀芯组件（2）的两个开关状态位置。
5.根据权利要求2~4任一项所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述阀芯轴（2-1）与弹簧座（2-4）之间设有密封圈（9）和挡圈（10），密封圈（9）通过挡圈（10）固定在弹簧座（2-4）内。
6.根据权利要求5所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述阀芯轴（2-1）、传动轴（2-2）和连接框体（2-3）同轴线设置，所述连接框体（2-3）上设有用于限位弹簧座（2-4）的定位块（2-6），定位块（2-6）与连接框体（2-3）插接配合。
7.根据权利要求1~4、6任一项所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述电磁驱动装置包括与连接板座（4）转动连接的中心轴（11），中心轴（11）上设有相配合的衔铁（12）和线圈组件（13），线圈组件（13）通过挡铁（15）限位在中心轴（11）上，线圈组件（13）通过导线连接有插座（14）；中心轴（11）通过拨叉拨杆组件与阀芯组件（2）的传动轴（2-2）相连接。
8.根据权利要求7所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述电磁驱动装置位于设置在连接板座（4）上的保护罩（16）内。
9.根据权利要求1~4、6、8任一项所述的低泄漏管式电液比例换向阀，其特征在于：所述拨叉拨杆组件包括拨叉（17）和拨杆（18），拨叉（17）与电磁驱动装置的动力输出端相连接，拨杆（18）与阀芯组件（2）的动力输入端相连接，所述拨叉（17）和拨杆（18）对应配合；所述拨叉拨杆组件通过盒盖（19）密封在连接板座（4）的外端面上。
10.一种如权利要求1~9任一项所述的低泄漏管式电液比例换向阀的换向方法，其特征在于：步骤如下：当航空插座未通电时，电磁驱动装置的衔铁不发生偏转，进油口（P）的液压油通过阀芯组件（2）的中心孔流道，一部分进入高压腔，另一部分通过高压槽进入敏感腔，此时，高压槽面积等于低压槽面积，高压腔液压油作用阀芯轴的液压力等于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯轴处于左端平衡状态，工作油口（A）和回油口（T）连通；
当航空插座通电后，在电磁力的作用下电磁驱动装置的衔铁发生偏转，衔铁带动传动轴使得拨叉进行一定角度的摆动，拨叉带动拨杆转动从而使得阀芯轴转动，当高压槽面积大于低压槽面积时，高压腔液压油作用阀芯轴的液压力小于敏感腔液压油作用阀芯轴的液压力，阀芯向轴向右移动，进油口（P）与工作油口（A）连通。
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