CN114508609A - 一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀 - Google Patents

一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀 Download PDF

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Abstract

一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，弹簧安装在阀芯中相贯孔处，弹簧两端分别有钢球。阀芯安装在阀体内部，钢球在弹簧的作用下，将阀芯位置锁定在阀体的钢球定位槽内。堵套与阀体通过焊接方式固定。锥销压入堵套中，将换向阀固定在所需安装的孔内，并通过堵套上的钢球定位槽起到外部密封的作用。本发明在传统换向阀基础上实现了微型化和集成化，降低了产品的外廓尺寸，缩小了产品的体积，能够集成安装在液压接头及液压管路中，安装更为便利，体积更小。

Description

一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀
技术领域
本发明涉及一种飞机刹车系统技术领域，具体是一种用于飞机刹车控制系统的插装换向阀。
背景技术
换向阀安装在飞机刹车控制系统中，将刹车装置的供油从正常系统转换到应急系统，或由应急系统转换到正常系统。
现有刹车系统换向阀多采用梭阀式结构，梭阀式结构主要结构如图1所示。主要由接管嘴10、密封圈11、活门密封圈12、梭芯13和壳体14组成。壳体14作为换向阀的载体，梭芯安装在壳体14内；两端接管嘴10通过螺纹旋合方式固定在壳体14上，并通过密封圈11来防止油液产生外部泄漏；在接管嘴10上固定有活门密封圈12，用于与梭芯13形成端面密封，来防止换向阀内部泄漏。使用这种结构能保证梭芯的转换位置唯一，但在两端液压力撤除后该梭芯13悬浮在壳体14内，位置不固定，会产生正常系统和应急系统串油的现象。另外，该刹车系统换向阀存在体积大、重量重的不足。随着航空产业的不断发展及系统集成化要求越来越高，对于液压换向阀的外观尺寸、重量、集成化的要求也越来越高，使该刹车系统换向阀的使用受到了限制，换向阀的发展趋势为轻量化、小体积。
在申请号为CN201910835360.6的发明创造中提出了一种三通换向阀，其采用柱塞移动至第一密封环位置时，柱塞在压力的作用下压紧第一密封环，关闭第一截止通道密封关闭，第二介质通道与第三介质通道连通。所述的柱塞移动至第三密封环位置时，柱塞在压力作用下压紧第三密封环，使得第二介质通道密封关闭，第一介质通道与第三介质通道连通。其工作位置靠作用在柱塞两端的压力来控制，并通过压力通过控制换向阀换向，当压力撤除后，导致柱塞位置不确定。
发明内容
为了解决现有刹车系统用换向阀体积大、重量大的问题，本发明提出了一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀。
本发明包括锥销、堵套、阀体、阀芯、堵帽、外密封件、两个内密封件、弹簧和钢球；其中，所述阀芯位于阀体内，并通过安装在阀芯中的弹簧和钢球将该阀芯锁定在阀体内部环形槽处。所述堵帽固定在阀体一端端头处的内孔中。所述两个内密封件分别为第一内密封件和第二内密封件；该第一内密封件位于阀体内并处于堵套的端面与阀芯的端面之间，该第二内密封件位于该堵帽内端面的内孔中。所述阀体另一端套装在所述堵套内端外圆周的阶梯面上，并将二者之间相贴合的端面焊接；所述外密封件安装在该堵帽的外圆周上。所述锥销位于该堵套内，并使该锥销的内端面与所述堵头的沉孔处有0.5mm的安全间隙。
所述弹簧位于阀芯相贯孔处，钢球分别安装在该弹簧的两端，通过弹簧为各钢球提供锁位力。所述第一内密封件端面的锥面与阀芯上的密封段锥面贴合，使所述外密封件的内锥面与堵帽外端的外锥面之间贴合，以实现二者之间的密封。
所述阀体内长度方向的中部有两处环形的钢球定位槽。在各所述钢球定位槽的外侧分别有过油孔；该过油孔的直径为2mm。所述阀体中段外圆周表面有用于油液流通的环形油路通道。各所述钢球定位槽外侧的过油孔分别有4个；各过油孔的直径均为2mm。
所述阀体与堵套连接端的内径d4＝5.2mm，长度h3＝3mm。该阀体与所述堵帽连接端的内径d1＝5.7mm，长度h1＝2mm。所述阀体中段的内径为d2＝4.4mm。所述钢球定位槽的轴向宽度h2＝1.2mm；两个钢球定位槽轴向宽度方向中心之间的距离为2.2mm。所述环形油路通道的深度为0.4mm，轴向宽度为8mm。
所述阀芯按功能分为密封段和定位段。该密封段分别位于该阀芯的两端，均为锥面；所述阀芯的锥面与所述内密封件的90°锥面配合，形成了对该阀体进油段的密封。所述两端密封段之间是该阀芯的定位段，该定位段的直径与阀体中部的内径相同，并使二者之间以0.05mm的间隙配合；该定位段的直径为4mm；所述阀芯中部有一处径向贯通的弹簧安装孔，用于安放所述弹簧和钢球；所述弹簧安装孔的直径为1.2mm；
所述堵帽内端的内径与所述第一内密封件的外径相同，轴向长度为1.3mm。该堵帽中部的最小孔径的端面为该第一内密封件的定位面。所述堵帽内孔的外端与外接装置的油孔连通。该堵帽外圆周表面中部有径向凸出的限位凸台，用于外密封件的安装定位。
所述外密封件的内表面为与所述堵帽外表面配合的锥面，锥口直径为6.1mm,锥度为1:20，轴向长度为1.6mm。
所述第一内密封件的轴向长度为1.6mm，壁厚为1.3mm，其内孔为出油孔。该第一内密封件与该阀芯配合端的内表面为锥面。
所述堵套安装有锥销的一端为进油端，该进油端的内径，d6＝5.6mm；该堵套的中段是锥度为1:12的锥段。该堵套另一端为出油端；该出油端内径d5＝2.8mm；出油端的轴向长度h＝2.6mm。在该锥段的外圆周表面有多个环形的密封凹槽；各所述密封凹槽的深度为0.2mm、宽度为0.5mm。
所述锥销的内孔为进油孔。该锥销内端的外圆周表面为与所述堵套锥段内表面配合的锥面；该锥销外端的内圆周表面为与工装配合的螺纹面。该锥销外端锥口的外径比堵套进油端内径d6大0.2mm，防止锥销压入堵套后脱落。
本发明在传统换向阀基础上实现了微型化、集成化、插装式的设计。本发明中弹簧安装在阀芯中相贯孔处，弹簧两端分别安装一个钢球。阀芯安装在阀体内部，钢球在弹簧的作用下，将阀芯位置锁定在阀体的钢球定位槽内。阀体的右侧沉孔内安装有内密封件，并通过堵帽固定。堵帽与阀体通过焊接方式固定。堵帽外部安装有外部密封件，受压后膨胀起到外部密封的作用。阀体左侧沉孔内安装有内密封件，并通过堵套固定。堵套与阀体通过焊接方式固定。锥销压入堵套中，将换向阀固定在所需安装的孔内，并通过设计在堵套上的钢球定位槽起到外部密封的作用。
通过集成式的安装方式，降低了产品的外廓尺寸，缩小了产品的体积，可以实现微型化液压元件的设计。因此采用本发明方法设计的换向阀的重量仅为6g，对安装位置和安装尺寸的要求较低，可以插装在液压接头、液压管路中。以单架份飞机刹车系统为例，背景技术中单个刹车系统中配套单向阀总重量720g，采用本发明后重量仅为36g；采用本发明方法设计的换向阀长度尺寸仅为26mm，外圆周尺寸仅为7mm。
本发明采用的插装式设计可以确保换向阀集成在刹车系统中的液压管路和液压附件中。
本实施例通过弹簧与钢球的组合，使钢球在弹簧力的作用下进入阀体的钢球定位槽内；在弹簧力和摩擦力的作用下，将阀芯锁定在环槽内，位置可以锁定。其次，通过锥销与堵套的配合，使本发明能够适用更多场合的安装，可以集成安装在液压接头及液压管路中，安装更为便利，体积更小。
附图说明
图1是现有技术的结构示意图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是阀体的结构示意图；
图4是堵套的结构示意图。
图中：1.锥销；2堵套；3.阀体；4.阀芯；5.堵帽；6.外密封件；7.内密封件；8.弹簧；9.钢球；10.接管嘴；11.密封圈；12.活门密封圈；13.梭芯；14.壳体；15.第二内密封件；16.过油孔；17.钢球定位槽；18.环形油路通道。
具体实施方式
本实例是一种用于飞机刹车控制系统的换向阀，包括锥销1、堵套2、阀体3、阀芯4、堵帽5、外密封件6、内密封件、弹簧8和钢球9，如图2所示。其中，所述阀体为本发明的载体，阀芯4位于该阀体内，并通过安装在阀芯中的弹簧8和钢球9将该阀芯锁定在阀体内部钢球定位槽处。所述弹簧8位于阀芯相贯孔处，在该弹簧的两端分别安装有钢球9，通过作用在各钢球上的弹簧力提供锁位力。所述堵帽5固定在阀体一端端头处的内孔中，并使该堵帽5的内表面与阀体的外表面焊接固定。所述两个内密封件分别为第一内密封件7和第二内密封件15；该第一内密封件位于阀体3内并处于堵套的端面与阀芯4的端面之间，并使该第一内密封件端面的锥面与阀芯4上的密封段锥面贴合；该第二内密封件位于该堵帽内端面的内孔中。所述外密封件6安装在该堵帽5的外圆周上，并通过内锥面与堵帽外端的外锥面之间贴合实现二者之间的密封。所述堵套2内端的阶梯面与阀体3的内圆周表面配合，并使二者之间相贴合的端面焊接。所述锥销1位于该堵套2内，并使该锥销的内端面与所述堵头的沉孔处有0.5mm的安全间隙。
所述阀体3为筒状，其内表面为阶梯面。该阀体与堵套2连接端的内径与所述堵套的外径相同；该阀体与所述堵帽5连接端的内径与该堵帽的外径相同。在该阀体长度方向的中部有两处用于所述钢球定位的钢球定位槽。在所述两处钢球定位槽的外侧分别均布有4个过油孔16；该过油孔的直径为2mm。所述阀体中段外圆周表面有用于油液流通的环形油路通道18。
本实施例中，所述阀体与堵套2连接端的内径d4＝5.2mm，长度h3＝3mm。该阀体与所述堵帽5连接端的内径d1＝5.7mm，长度h1＝2mm。所述阀体中段的内径为d2＝4.4mm。所述钢球定位槽的轴向宽度h2＝1.2mm；两个钢球定位槽轴向宽度方向中心之间的距离为2.2mm。所述环形油路通道18的深度为0.4mm，轴向宽度为8mm。
所述阀芯4按功能分为密封段和定位段。该密封段分别位于该阀芯的两端，为锥面；所述阀芯的锥面与所述内密封件的90°锥面配合，形成了对该阀体进油段的密封。所述阀芯的外圆柱面为圆面，直径为4mm；该阀芯的外径与阀体中部的内径相同，并使二者之间间隙配合，所述间隙为0.05mm。所述阀芯中部有一处垂直的贯通孔，该孔的直径为1.2mm；所述阀芯中部的贯通孔用于安放所述弹簧8和钢球9。
所述堵帽5为空心回转体。该堵帽的中心孔为阶梯状，其内端的内径与所述内密封件的外径相同，轴向长度为1.3mm。该堵帽中部的最小孔径的端面现场了该内密封件的定位面。堵帽的外端与外接装置的油孔连通。该堵帽外圆周表面中部有径向凸出的限位凸台，用于外密封件6的安装定位。
所述外密封件6为中空回转体，该外密封件的内表面为与所述堵帽5外表面配合的锥面，锥口直径为6.1mm,锥度为1:20,轴向长度为1.6mm。
所述第一内密封件7的轴向长度为1.6mm，壁厚为1.3mm，其内孔为出油孔。该第一内密封件与该阀芯配合端的内表面为锥面。
所述弹簧8为小刚度弹簧，丝径为0.2mm，最大载荷1N。
所述钢球9为标准件，直径为1.2mm。
所述堵套2为筒状，其内表面为阶梯面。该堵套安装有所述锥销1一端为进油端，该进油端的内径为d6，d6＝5.6mm；该堵套的中段为锥段；该锥段的锥度为1:12。该堵套另一端为出油端；该出油端内径为d5，d5＝2.8mm；出油端的轴向长度为h，h＝2.6mm。在该锥段的外表面有多个环形的密封凹槽；各所述密封凹槽的深度为0.2mm、宽度为0.5mm。所述锥销1为空心回转体，其内孔为进油孔。该锥销内端的外圆周表面为与所述堵套锥段内表面配合的锥面；该锥销外端的内圆周表面为与工装配合的螺纹面。该锥销外端锥口的外径比堵套2进油端内径d6大0.2mm，防止锥销1压入堵套2后脱落。
装配时，先将弹簧8和钢球9装入阀芯4的安装孔内。将阀芯推入阀体3至钢球9顶在阀体内的钢球定位槽，并先将内密封件装入堵帽5，焊接阀体3与堵帽5。再将第一内密封件7推入阀体3中，使用堵套2将该第一内密封件压紧固定在阀体3内；焊接阀体3与堵套2。通过对阀芯4上施加力，推动阀芯移动，并检查阀芯4的灵活性。
在使用本实施例时，将装配后的堵套2推入需插装配合的阀孔内，再将锥销1压入堵套2内，锥销压入位置确保距离堵套2端面±0.2mm，确保锥销1完全将堵套2完全压入插装孔内。
安装完成后，按压阀芯4，检查安装后换向阀是否工作灵活，同时检查换向阀阀芯4是否能够锁位。
本实施例中弹簧的刚度很小，降低了液压流通方向上的阻力，弹簧力只需要克服阀芯4与阀体3之间的摩擦力、弹簧作用钢球的力与钢球定位槽表面之间的分力；本实施设计的换向阀开启压力为0.17～0.69MPa，重量为6g。
通过以上方法最终设计出一种用于刹车系统的换向阀，其结构简单、体积小、重量轻。零件可反复使用、安装拆卸方便，且产品性能稳定、可靠。
工作时：当P1端的液压压力与P2端的液压压力的差值大于换向阀设定开启压力时，换向阀中阀芯4在液压力的推动下，钢球9压缩弹簧8，使阀芯4向低压端P2移动。当阀芯4移动到端面贴紧所述第二内密封件15后，阀芯停止位移，此时弹簧8顶开钢球9，钢球9进入阀体3上的钢球定位槽17内。
当P2端的液压压力与P1端液压压力的差值大于换向阀设定开启压力时，换向阀中阀芯4在液压力的推动下，钢球9压缩弹簧8，使阀芯4向低压端P1移动。当阀芯4移动到端面贴紧所述第一内密封件7后，阀芯停止位移，此时弹簧8顶开钢球9，钢球9进入阀体3上的钢球定位槽17内。
当P1端的液压压力与P2端的液压压力均解除后，由于在弹簧8的作用下，钢球9停留在阀体3上用于所述钢球定位的钢球定位槽17内，此时阀芯位置被锁定，阀芯固定在解除压力后的一端。

Claims (10)

1.一种用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，包括锥销(1)、堵套(2)、阀体(3)、阀芯(4)、堵帽(5)、外密封件(6)、两个内密封件、弹簧(8)和钢球(9)；其中，所述阀芯位于阀体内，并通过安装在阀芯中的弹簧和钢球将该阀芯锁定在阀体内部环形槽处；所述堵帽固定在阀体一端端头处的内孔中；所述两个内密封件分别为第一内密封件(7)和第二内密封件(15)；该第一内密封件位于阀体(3)内并处于堵套的端面与阀芯(4)的端面之间，该第二内密封件位于该堵帽内端面的内孔中；所述阀体另一端套装在所述堵套内端外圆周的阶梯面上，并将二者之间相贴合的端面焊接；所述外密封件(6)安装在该堵帽(5)的外圆周上；所述锥销(1)位于该堵套(2)内，并使该锥销的内端面与所述堵头的沉孔处有0.5mm的安全间隙。
2.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述弹簧(8)位于阀芯相贯孔处，钢球(9)分别安装在该弹簧的两端，通过弹簧为各钢球提供锁位力；所述第一内密封件(7)端面的锥面与阀芯(4)上的密封段锥面贴合，使所述外密封件(6)的内锥面与堵帽外端的外锥面之间贴合，以实现二者之间的密封。
3.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述阀体(3)内长度方向的中部有两处环形的钢球定位槽(17)；在各所述钢球定位槽的外侧分别有过油孔(16)；该过油孔的直径为2mm；所述阀体中段外圆周表面有用于油液流通的环形油路通道(18)；各所述钢球定位槽外侧的过油孔分别有4个；各过油孔的直径均为2mm。
4.如权利要求3所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述阀体与堵套(2)连接端的内径d4＝5.2mm，长度h3＝3mm；该阀体与所述堵帽(5)连接端的内径d1＝5.7mm，长度h1＝2mm；所述阀体中段的内径为d2＝4.4mm；所述钢球定位槽的轴向宽度h2＝1.2mm；两个钢球定位槽轴向宽度方向中心之间的距离为2.2mm；所述环形油路通道的深度为0.4mm，轴向宽度为8mm。
5.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述阀芯(4)按功能分为密封段和定位段；该密封段分别位于该阀芯的两端，均为锥面；所述阀芯的锥面与所述内密封件的90°锥面配合，形成了对该阀体进油段的密封；所述两端密封段之间是该阀芯的定位段，该定位段的直径与阀体中部的内径相同，并使二者之间以0.05mm的间隙配合；该定位段的直径为4mm；所述阀芯中部有一处径向贯通的弹簧安装孔，用于安放所述弹簧(8和)钢球(9)；所述弹簧安装孔的直径为1.2mm。
6.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述堵帽(5)内端的内径与所述第一内密封件(7)的外径相同，轴向长度为1.3mm；该堵帽中部的最小孔径的端面为该第一内密封件的定位面；所述堵帽(5)内孔的外端与外接装置的油孔连通；该堵帽外圆周表面中部有径向凸出的限位凸台，用于外密封件(6)的安装定位。
7.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述外密封件(6)的内表面为与所述堵帽(5)外表面配合的锥面，锥口直径为6.1mm,锥度为1:20,轴向长度为1.6mm。
8.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述第一内密封件的轴向长度为1.6mm，壁厚为1.3mm，其内孔为出油孔；该第一内密封件与该阀芯配合端的内表面为锥面。
9.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述堵套(2)安装有锥销(1)的一端为进油端，该进油端的内径，d6＝5.6mm；该堵套的中段是锥度为1:12的锥段；该堵套另一端为出油端；该出油端内径d5＝2.8mm；出油端的轴向长度h＝2.6mm；在该锥段的外圆周表面有多个环形的密封凹槽；各所述密封凹槽的深度为0.2mm、宽度为0.5mm。
10.如权利要求1所述用于飞机刹车控制系统的可插装式换向阀，其特征在于，所述锥销(1)的内孔为进油孔；该锥销内端的外圆周表面为与所述堵套锥段内表面配合的锥面；该锥销外端的内圆周表面为与工装配合的螺纹面；该锥销外端锥口的外径比堵套(2)进油端内径d6大0.2mm，防止锥销(1)压入堵套后脱落。
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