CN1281112A - 具有位置检测功能的换向阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有位置检测功能的换向阀,该换向阀中不采用磁性体和磁传感器,就可以检测阀部件全行程中的动作位置。检测阀塞6的动作位置的位置检测机构20,由检测线圈21、检测头23和信号处理电路22构成。检测线圈21设置在阀壳4上,用于产生交变磁场。检测头23安装在活塞12b上,通过接近或远离检测线圈21,使该检测线圈21的阻抗变化。信号处理电路22对上述检测线圈21施加交变电压,并从检测线圈21的阻抗变化中检测阀塞6的动作位置。

Description

具有位置检测功能的换向阀

本发明涉及可检测阀塞等阀部件动作位置的、具有位置检测功能的换向阀。

日本实开平2-66784号公报揭示了可检测阀塞动作位置的换向阀。该公知的换向阀，在阀塞的外周安装了磁性体，在阀壳上安装了磁传感器，当阀塞移动到一方切换位置时，磁性体接近磁传感器，该磁传感器开，当移动到另一方切换位置时，磁性体远离磁传感器，该磁传感器关，利用磁传感器的开、关来检测阀塞的切换。

但是，上述现有的换向阀，是将磁性体设在阀塞外周的作动流体流路中，所以，该磁性体与作动流体直接接触，当该作动流体中含有水分、化学雾沫或金属粉那样的磁性体粒子等时，该磁性体与其接触会生锈、腐蚀，或吸附微细粒子，使磁性减弱，从而导致检测精度降低，或者因吸附微细粒子而导致阀部件的动作不灵活等。

上述公知的换向阀，虽然通过检测磁性体可检测行程终端的阀塞位置，但是不能检测行程中的阀塞位置。因此，当阀塞在行程中因某种异常而不能灵活地规则动作时，不能检测其异常，从而不能在故障或事故发生前采取对策，在维护、管理方面存在问题。

而且，检测磁性体的磁传感器，通常在磁通密度超过一定值时开，在低于一定值时关，所以，在阀塞的驱动行程中，当因磁性体的接近使磁通密度大于一定值时，即使在阀塞到达行程终端前，磁传感器也开；反之，在阀塞的复回行程中，因磁性体的远离使磁通密度低于一定值时，即使在阀塞到达复回行程终端前，磁传感器也关。这样，在磁传感器开或关的瞬间当阀塞因某种原因停止在该位置时，从磁传感器也只能输出告知“阀塞已完全切换”的开、关信号，不能检测其异常。

本发明的目的是提供具有位置检测功能的换向阀。该换向阀不采用已往那样的磁性体和磁传感器，能检测阀部件在全行程中的动作位置。

为了实现上述目的，本发明的换向阀的特征在于具有：

多个孔口；

上述各孔口开口的阀孔；

具有上述孔口和阀孔的阀壳；

可滑动地收容在上述阀孔内的、流体流路切换用阀部件；

用于驱动上述阀部件的驱动机构；

设置在上述阀壳上的产生交变磁场的检测线圈；

与上述阀部件同步移动、在交变磁场内通过接近或远离上述检测线圈使该检测线圈的阻抗变化的检测头；

对上述检测线圈施加交变电压、并从该检测线圈的阻抗变化检测阀部件动作位置的信号处理电路。

在上述构造的本发明换向阀中，与阀部件同步移动的检测头接近或远离检测线圈时，该检测线圈的阻抗随着与检测头的距离而变化，所以，从该阻抗的变化中可检测阀部件的动作位置。因此，从各动作位置和动作时间的关系，可判断阀部件是否正常动作，可在故障或事故发生前采取适当的对策。

另外，由于不必象已往那样将磁性体设在阀塞外周的作动流体流路中，所以，即使作动流体成为高温、或含有水分、化学雾沫或金属粉那样的磁性粒子，也不必对生锈、腐蚀、磁性粒子的吸附、磁力减弱、温度变化等采取对策，可简单地得到高寿命、高可靠性的换向阀。

根据本发明的一实施例，在上述阀部件的至少一端侧，具有借助先导流体压的作用而动作并切换该阀部件的活塞，在一方活塞上设有上述检测头，在与该活塞相向的阀壳部分上，设置上述检测线圈。

根据本发明的另一实施例，上述检测头由磁性材料构成，可出入于检测线圈的中空部。

根据本发明的另一实施例，上述检测线圈，是产生高频磁场的高频线圈，上述检测头由金属构成。

图1是表示本发明换向阀第1实施例的断面图。

图2是图1的要部放大图。

图3是表示本发明第2实施例的要部放大图。

下面，参照附图说明实施例。

图1和图2表示本发明换向阀的第1实施例。图中所示的换向阀，是用2个先导阀2a、2b切换主阀1的双先导式换向阀。

上述主阀1是5孔口阀，包含由非磁性体材料构成的阀壳4。该阀壳4由长方体形的第1部件4a、第2部件4b和第3部件4c构成。第2部件4b连接在第1部件4a的一端，兼作集中安装先导阀2a、2b用的连接器。第3部件4c连接在第1部件4a的另一端，起端盖的作用。

在上述第1部件4a的上下任一面上，设有供给口P和2个排出口E1、E2，在另一面上设有2个输出口A、B，在第1部件4a的内部，设有这些各孔口沿轴线方向并排开口的阀孔5，在该阀孔5内收容着可滑动的流路切换用阀部件即阀塞6。

在上述阀塞6的外周设有若干个密封部件7，这些密封部件7把连接上述各孔口间的流路相互划分开，在阀塞6的两端部外周，分别设有端部密封部件8，该密封部件8将该阀塞6的端部所面临的呼吸室9和一部分的流路之间阻断。

在第2部件4b和第3部件4c上，在阀塞6的两端面临的位置，分别形成活塞室11a、11b。在各活塞室11a、11b内分别收容着可滑动的活塞12a、12b。这些活塞与阀塞6的两端面相接。

在上述各活塞12a、12b的背面侧、即与阀塞6相接面的相反侧的受压面侧，分别形成先导压力室13a、13b，各活塞12a、12b与阀塞6的端面之间，分别形成向外部开放的呼吸室9、9，这些压力室13a、13b与呼吸室9、9之间，被安装在活塞12a、12b外周的活塞密封垫15、15气密地阻断。

位于第1活塞12a侧的第1压力室13a，借助先导流路16a、16b，通过第1先导阀2a和第1手动操作机构17a与供给口P连通。位于第2活塞12b侧的第2压力室13b，借助先导流路16a、16c，通过第2先导阀2b和第2手动操作机构17b与供给口P连通。

在第1先导阀2a关闭且第2先导阀2b开放的状态，第1压力室13a的先导流体排出，先导流体供给到第2压力室13b，所以阀塞6被第2活塞12b推压，如图所示地成为移动到左侧的第1切换位置。从该状态上述第1先导阀2a开放且第2先导阀2b关闭时，第2压力室13b的先导流体排出，先导流体供给到第1压力室13a，所以，阀塞6被该第1活塞12a推压，成为移动到右侧的第2切换位置。

上述手动操作机构17a、17b，通过压下操作子18使先导流路16a、16b彼此或16a、16c彼此直接连接，使各压力室13a、13b与供给口P连通，该操作状态与先导阀2a、2b开放时相同。

上述先导阀2a、2b，是通过向螺线管通电而开闭先导流路的电磁操作式先导阀，其构造和作用与公知的先导阈相同，其具体说明从略。

在上述换向阀上，设有用于检测阀塞6的动作位置的位置检测机构20。该位置检测机构20设置在阀壳4的、安装着2个先导阀2a、2b侧的相反侧端部。该位置检测机构20由设置在阀壳4的第3部件4c上的、产生交变磁场用的检测线圈21和信号处理电路22以及形成在第2活塞12b上的检测头23构成。

上述检测线圈21，设在形成于第3部件4c外侧面的收容部25内、与第2活塞12b同轴的位置，用于向活塞室11b内产生高频的交变磁场。

检测头23由金属部件形成，安装在第2活塞12b受压面的中央部。在上述交变磁场内，借助于接近或远离测线圈21，使该检测头21的阻抗变化。当上述第2活塞12b是用金属形成的时，该第2活塞12b本身具有检测头的功能，就不必另外再安装该金属部件。

上述信号处理电路22，对上述检测线圈21赋予交变电压，并且，从该检测线圈21的阻抗变化检测活塞12b(阀塞6)的动作位置，将该检测信号输出到图未示的控制器。因此，内藏着所需的振荡电路、检测电路或输出电路等。该信号处理电路22虽然也可以设置在与换向阀不同的场所，但如图所示，最好与上述检测线圈21一起设置在换向阀阀壳4上的适当位置。

在上述位置检测机构20中，当第2活塞12b从图示位置向右侧的第2切换位置移动时，检测头23渐渐接近检测线圈21，该检测线圈21的阻抗与检测头23的距离相应地渐渐增大。反之，当第2活塞12b向第1切换位置复回时，检测头23渐渐远离检测线圈21，该检测线圈21的阻抗渐渐减少。因此，从该检测线圈21的阻抗变化，在信号处理电路22中，可在全行程检测上述第2活塞12b的动作位置即阀塞6的动作位置。把阀塞6的正常动作位置和动作时间的关系、移动到特定位置所需的动作时间的容许范围等预先输入该信号处理电路22，将检测结果与它们相比较，可以判断阀塞的动作是正常还是异常，可在故障或事故发生前采取适当对策。

把上述检测线圈21和信号处理电路22设置在阀壳4的第3部件4c上，故障时的修理和更换等容易，也可以与连同第3部件4c一起更换，提高维修性。

另外，检测出的阀塞6的动作位置和动作时间等，可以在显示装置上用数值或曲线等显示。

图3表示本发明换向阀第2实施例的要部。该换向阀中，位置检测机构20备有检测线圈21a、检测头23a和信号处理电路22a。检测线圈21a用于产生低频的交变磁场。检测头23a由磁性材料构成，用于使检测线圈21a的阻抗变化。信号处理电路22a对检测线圈21a赋予低频的交变电压，并且从该检测线圈21a的阻抗变化中检测阀塞6的动作位置。

上述检测线圈21a设在由非磁性材料构成的阀壳4的第3部件4c上，在检测线圈21a中形成与活塞室11b相连的中空部26。检测头23a由直径小于活塞12b的杆状材料构成，在活塞12b的受压面中央部沿轴线方向突出，随着该活塞12b的移动可出入于上述中空部26。这样，使检测线圈21a的阻抗增减。

上述以外的构造和作用效果等以及变形例，基本上与第1实施例相同，其说明从略。

上述各实施例中，对备有2个先导阀的双先导式换向阀作了说明，但也可以是备有1个先导阀的单先导式换向阀。

上述各实施例中，以阀塞作为阀部件作了说明。但阀部件并不限于该阀塞。例如也可以是提升式的阀部件。

或者也可以是由电磁或机械驱动机构直接驱动阀塞等阀部件的直动形换向阀，这时，在阀部件的端部安装另外形成的检测头，或者用阀部件的端部直接形成检测头。

如上所述，根据本发明，使检测头接近或远离产生交变磁场的检测线圈，利用该检测线圈的阻抗变化这一特性，不采用已往那样的磁性体和磁传感器，就可以检测阀部件全行程中的动作位置。这样，从阀部件的动作位置和动作时间的关系，可判断阀部件是否正常动作，可在故障或事故发生前采取适当的对策。

Claims (5)

1．具有位置检测功能的换向阀，其特征在于具有：

多个孔口；

上述各孔口开口的阀孔；

具有上述孔口和阀孔的阀壳；

可滑动地收容在上述阀孔内的流体流路切换用阀部件；

用于驱动上述阀部件的驱动机构；

设置在上述阀壳的非磁性材料形成的部分上、产生交变磁场的检测线圈；

在上述阀壳内与阀部件同步移动的、通过接近或远离上述检测线圈使该检测线圈的阻抗变化的检测头；

对上述检测线圈施加交变电压、并从该检测线圈的阻抗变化检测阀部件动作位置的信号处理电路。

2．如权利要求1所述的换向阀，其特征在于，该换向阀中，在上述阀部件的至少一端侧，具有借助先导流体压的作用动作并切换该阀部件的活塞，在一方活塞上设有上述检测头，在与该活塞相向的阀壳部分上，设置上述检测线圈。

3．如权利要求2所述的换向阀，其特征在于，上述检测线圈，是产生高频交变磁场的高频线圈，与上述活塞同轴地设置在形成于上述阀壳端面的凹部内，上述检测头是安装在上述活塞受压面中央部分的金属部件。

4．如权利要求2所述的换向阀，其特征在于，上述检测线圈是产生低频交变磁场的低频线圈，与活塞同轴地设置在上述阀壳的端部；上述检测头由磁性材料形成为杆状，在上述活塞受压面的中央从该活塞同轴状地伸出，该检测头借助活塞的动作可出入于上述检测线圈的中空部。

5．如权利要求2所述的换向阀，其特征在于，该换向阀是具有2个活塞和2个先导阀的双先导式换向阀，在阀壳的靠第1活塞侧的端部，集中地安装着2个先导阀，在阀壳的靠第2活塞侧，设置着上述检测线圈，在第2活塞上设置着上述检测头。

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