CN214465216U - 一种紧凑型换向阀结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公布一种紧凑型换向阀结构，属于液压阀领域。包括安装在阀体的阀芯孔中的同轴布置的第一换向阀阀芯、第二换向阀阀芯；第一换向阀阀芯的左端具有左控制腔，第一换向阀阀芯的右端与第二换向阀阀芯左端之间间隙，间隙形成第一换向阀阀芯的右控制腔；阀体上具有与第二换向阀阀芯配合的第一输出口、第二输出口、第一输入口、第二输入口；第二换向阀阀芯的第一输出口连通至第一换向阀阀芯的右控制腔，第二换向阀阀芯的第二输出口连通至第一换向阀阀芯的左控制腔。本实用新型的两路换向阀同轴布置，节省了空间，降低了重量，使得换向阀的布置更灵活，使用更轻便；可实现卡盘和夹持器的自动控制，使得换向阀的操作更加便捷。

Description

一种紧凑型换向阀结构

技术领域

本实用新型涉及液压阀领域，尤其涉及一种紧凑型换向阀结构。

背景技术

我国煤炭资源丰富且主要采用井工方式开采，煤矿瓦斯和水害是井下作业的主要灾害源，进行井下钻孔是排除瓦斯和防治水害的有效手段。目前井下钻孔主要采用的设备有履带式钻机和分体式钻机两种。

分体式钻机多采用标准的三位六通多路阀，再通过外部管路连接众多液压元件的方式，控制马达、进给油缸、卡盘和夹持器顺序动作，导致液压控制系统体积庞大，操作复杂，在井下狭窄的巷道内搬运和使用都及其不便；

履带式钻机虽采用了专门设计的多路阀，简化了操作，但仍存在多路阀体积大、重量大，占用过多空间，以至不能和分体式钻机通用的问题；

如何使液压换向阀在集成众多控制功能的同时，又能进一步减少体积和重量是亟待解决的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种紧凑型换向阀结构，使得多路阀既操作简便，又能体积小巧，重量轻，既能在履带式钻机中使用，也能在分体式钻机中使用。

为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种换向阀结构，包括安装在阀体的阀芯孔中的同轴布置的第一换向阀阀芯、第二换向阀阀芯；第一换向阀阀芯的左端具有左控制腔，第一换向阀阀芯的右端与第二换向阀阀芯左端之间具有间隙，所述间隙形成第一换向阀阀芯的右控制腔；所述阀体上具有与第二换向阀阀芯配合的第一输出口、第二输出口、第一输入口、第二输入口；所述第二换向阀阀芯的第一输出口连通至第一换向阀阀芯的右控制腔，第二换向阀阀芯的第二输出口连通至第一换向阀阀芯的左控制腔。

其进一步是：所述阀体内还安装有梭阀，梭阀位于第二换向阀阀芯第二输出口至第一换向阀阀芯左控制腔之间的通道中；所述梭阀的第二输入口与第二换向阀阀芯的第二输出口连接，梭阀的输出口连通至第一换向阀阀芯的左控制腔。

所述梭阀的阀芯与第二换向阀阀芯平行相对。

所述阀体上具有与第一换向阀阀芯配合的第一输出口、第二输出口、第三输出口、第一输入口、第二输入口；当所述第一换向阀阀芯处于第一换向位时，第一换向阀阀芯的第二输出口、第三输出口、第一输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口与第二输入口互相连通；当所述第一换向阀阀芯处于第二换向位时，第一换向阀阀芯的第二输出口、第三输出口、第二输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口与第一输入口互相连通；当所述第一换向阀阀芯处于第三换向位时，第一换向阀阀芯的第一输出口、第三输出口、第一输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第二输出口与第二输入口互相连通。

当所述第二换向阀阀芯处于第一换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第二输出口互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口、第一输出口互相连通；当所述第二换向阀阀芯处于第二换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第一输出口互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口、第二输出口互相连通；当所述第二换向阀阀芯处于第三换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第二输入口截止，第二换向阀阀芯的第一输出口、第二输出口互相连通。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、两路换向阀同轴布置，节省了空间，降低了重量，使得换向阀的布置更灵活，使用更轻便。

2、换向阀可实现卡盘和夹持器的自动控制，使得换向阀的操作更加便捷。

附图说明

此处所说明的附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用来解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限制。在附图中：

图1为井下钻机结构示意图；

图2为本实用新型实施例在钻机扫孔工况下的液压原理示意图；

图3为本实用新型实施例在钻机扫孔工况下的阀体结构示意图；

图4为本实用新型实施例在钻机钻进工况下的液压原理示意图；

图5为本实用新型实施例在钻机钻进工况下的阀体结构示意图；

图6为本实用新型实施例在钻机起钻工况下的液压原理示意图；

图7为本实用新型实施例在钻机起钻工况下的阀体结构示意图。

主要附图标记说明：

3—第二换向阀；4—第一换向阀；5—梭阀；8—液压马达；9—进给油缸；10—夹持器；11—卡盘；Z1—钻机机架；Z2—钻杆。

具体实施方式

下面通过附图对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

结合图1所示，液压马达8驱动卡盘11旋转，进给油缸9驱动液压马达8和卡盘11一起前进或后退，夹持器10布置在钻机机架Z1的前端，钻杆Z2从卡盘8和夹持器11的中心孔内穿过。通过夹持器10和卡盘11的开关控制，使得钻杆Z2始终被夹紧并旋转着钻进或退出煤层，实现井下钻探操作。本实用新型的技术方案正是被用于实现所述夹持器10和所述卡盘11的自动开关控制，且要求结构紧凑。

结合图2至图7所示，一种换向阀结构，包括第二换向阀3和第一换向阀4。第一换向阀4的第一换向阀阀芯和第二换向阀3的第二换向阀阀芯安装在阀体的阀芯孔中，第二换向阀阀芯、第一换向阀阀芯同轴布置。第一换向阀4左端具有左控制腔4x1，第二换向阀阀芯、第一换向阀阀芯之间留有间隙，形成第一换向阀4的右控制腔4x2。

阀体上具有与第一换向阀阀芯配合的第一输出口4a、第二输出口4b、第三输出口4c、第一输入口4p、第二输入口4t；

当第一换向阀阀芯处于第一换向位a4时，第一换向阀阀芯的第二输出口4b、第三输出口4c、第一输入口4p互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口4a与第二输入口4t连通；

当第一换向阀阀芯处于第二换向位b4时，第一换向阀阀芯的第二输出口4b、第三输出口4c、第二输入口4t互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口4a与第一输入口4p连通；

当第一换向阀阀芯处于第三换向位c4时，第一换向阀阀芯的第一输出口4a、第三输出口4c、第一输入口4p互相连通，第一换向阀阀芯的第二输出口4b与第二输入口4t连通。

阀体上具有与第二换向阀阀芯配合的第一输出口3c、第二输出口3d、第一输入口3a、第二输入口3b；

当所述第二换向阀阀芯处于第一换向位a3时，第二换向阀阀芯的第一输入口3a、第二输出口3d互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口3b、第一输出口3c互相连通；

当所述第二换向阀阀芯处于第二换向位b3时，第二换向阀阀芯的第一输入口3a、第一输出口3c互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口3b、第二输出口3d互相连通；

当所述第二换向阀阀芯处于第三换向位c3时，第二换向阀阀芯的第一输入口3a、第二输入口3b截止，第二换向阀阀芯的第一输出口3c、第二输出口3d互相连通。

阀体内还安装有梭阀5，梭阀5位于第二换向阀阀芯第二输出口至第一换向阀阀芯左控制腔之间的通道中，梭阀5的阀芯与第二换向阀阀芯平行相对。梭阀5的第二输入口5b与第二换向阀3的第二输出口3d连接，梭阀5的输出口5c连通至第一换向阀阀芯的左控制腔4x1。第一换向阀阀芯的右控制腔4x2与第二换向阀3的第一输出口3c连通。

在本实施例的一种实施方式中，

第二换向阀3的第一输入口4p与进给油缸9的前进油路连接，第二输入口4t与进给油缸9的后退油路连接；

梭阀5的第一输入口5a与液压马达8的正转油路连接；

第一换向阀4的第一输入口4p、第二输入口4t分别与压力油、回油连接，第一换向阀4的第一输出口4a连接油口A3，第一换向阀的第二输出口4b连接油口B3，第一换向阀的第三输出口4c连接油口A4；

油口A3、油口B3连接在夹持器10两端；

油口A4连接卡盘11。

本实施例将第一换向阀4、第二换向阀3的阀芯同轴布置，将第二换向阀3的第一输出口3c和第一换向阀4的右控制腔4x2共用一个容腔，使得常规设计中两联阀芯的空间需求，变为只需一联阀芯的空间即可，既简化了阀内流道又缩小了阀体体积，换向阀结构更简单紧凑。

工作原理：

从油路连接状态可以看出，第二换向阀3的输出信号和梭阀5的第一输入口5a输入信号共同决定了第一换向阀4的换向位状态；

钻机钻进工况：

结合图4和图5所示，

在钻进工况下，旋转操作第二换向阀3至第一换向位a3，使得第一输入口3a、第二输入口3b和第一输出口3c、第二输出口3d交叉位连通；

当进给油缸9伸出时，压力信号自进给油缸9的前进油路经第一输入口3a、第二输出口3d和梭阀5，到达第一换向阀4的左控制腔4x1，推动第一换向阀4向右运动并切换至第一换向位a4。此时，来自第一换向阀4的第一输入口4p通道的压力油沿图5箭头所示方向，分别经第一换向阀4的第三输出口4c进入卡盘11油路，推动卡盘11的活塞移动，并克服弹簧力作用，关闭卡盘11。与此同时，夹持器10的关闭侧油路经第一换向阀4的第一输出口4a和第二输入口4t连通泄压，压力油还经第一换向阀4的第二输出口通道4b到达夹持器10的开启侧油路，打开夹持器10，使得液压马达8得以通过卡盘11带动钻杆Z2旋转钻进；

同理，当进给油缸9回缩时，压力信号自进给油缸9的后退油路经第二输入口3b、第一输出口3c到达第一换向阀4的右控制腔4x2，推动第一换向阀4向左运动，切换至第二换向位b4，使得夹持器10关闭，卡盘11打开，进给油缸9得以拖动液压马达8和卡盘11一起后退，为钻进下一根钻杆Z2做准备，如此反复操作进给油缸9前进后退即可不断将钻杆Z2钻进。

钻机起钻工况：

结合图6和图7所示，

在起钻工况下，旋转操作第二换向阀3至第二换向位b3，使得第一输入口3a、第二输入口3b和第一输出口3c、第二输出口3d平行位连通；

当进给油缸9伸出时，压力信号自进给油缸9的前进油路经通道3a和第一输出口3c，到达第一换向阀4的右控制腔4x2，推动第一换向阀4向左运动并切换至第二换向位b4。此时，夹持器10的关闭侧油路和卡盘11油路经第一换向阀4的第二输出口4b、第三输出口4c、连通第二输入口4t后泄压，卡盘11打开。同时，来自第一换向阀4的第一输入口4p通道的压力油沿图7箭头所示方向，经第一换向阀4的第一输出口4a到达夹持器10的关闭侧油路，夹持器10关闭。进给油缸9得以带动液压马达8和卡盘11伸出至靠近夹持器10的位置，为拔出钻杆Z2做好准备；

继续操作进给油缸9回缩，此时自进给油缸9的后退油路的压力信号经第二输入口3b、第二换向阀3的第二输出口3d和梭阀5到达第一换向阀4的左控制腔4x1，推动第一换向阀4向右运动并切换至第一换向位a4，夹持器10打开，卡盘11关闭，进给油缸9得以拖动液压马达8、卡盘11和钻杆Z2一起后退，拔出钻杆；

进给油缸9后退至最大位置后停止运动并泄压，第一换向阀4的左控制腔4x1和右控制腔4x2也泄压，第一换向阀4在弹簧力作用下切换至第三换向位c4，夹持器10和卡盘11均关闭；

继续操作液压马达8反转，钻杆Z2被拆开，至此完成一次起钻动作，如此反复操作进给油缸9前进后退和液压马达8正反转即可不断将钻杆Z2拔出。

钻机扫孔工况：

结合图2和图3所示，

在钻孔内存在局部塌陷影响成孔质量时，需要在保持钻杆Z2始终旋转的情况下，使钻杆Z2在钻孔内反复前后移动，疏通钻孔，俗称为“扫孔”；

这种工况下，旋转操作第二换向阀3至第三换向位c3，第一输入口3a、第二输入口3b关闭，第一换向阀4先导控制的左控制腔4x1和右控制腔4x2不再受到进给油缸9的工作压力影响。操作多路阀使液压马达8开始正转，压力信号自液压马达8正转油路经梭阀5传递至左控制腔4x1，右控制腔4x2的油液也经梭阀5到达控制腔4x1，形成差动连接并推动第一换向阀4向右移动，切换至第一换向位a4，夹持器10打开，卡盘11关闭，进给油缸9得以拖动旋转的钻杆Z2在钻孔内来回运动，完成扫孔工作。

通过上述描述和附图可以看出，第一换向阀4为三位五通换向阀，可同时控制夹持器10和卡盘11两个执行器的顺序动作；同时，第二换向阀3为三位四通手动转阀，通过与第一换向阀4同轴布置，仅占用一联阀芯的空间即可实现上述联动逻辑控制；相比较由传统的标准阀芯组合而成的相同功能阀组而言，本实用新型提供的多路阀结构紧凑，大大减小了多路阀的体积和降低了多路阀的重量。

上述换向阀结构的实施例可以被应用到各种钻探机械的多路阀中，例如煤矿井下钻机多路阀。在这些多路阀中，可以包括控制液压马达8旋转的换向阀、控制进给油缸9运动的换向阀，还包括前面所描述的换向阀结构的任一实施例。

在本实用新型的描述中,术语“第一”、“第二”、“输入”、“输出”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性、相对数量或相对位置，所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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、数量、或以特定的构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述及附图中，“换向阀”可以是滑阀，也可以是转阀，可以是手动控制，也可以是液动先导控制、电动先导控制、电液先导控制，或是上述各种控制方式或结构形式的组合，说明书中的描述及附图中的图示仅用于描述目的，不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“连通”、“连接”应作广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接、直接连接、通过中间媒介间接相连、或是两个元件内部的连接。对于本领域内的技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体意义。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种换向阀结构，

其特征在于：

包括安装在阀体的阀芯孔中的同轴布置的第一换向阀阀芯、第二换向阀阀芯；第一换向阀阀芯的左端具有左控制腔，第一换向阀阀芯的右端与第二换向阀阀芯左端之间具有间隙，所述间隙形成第一换向阀阀芯的右控制腔；

所述阀体上具有与第二换向阀阀芯配合的第一输出口、第二输出口、第一输入口、第二输入口；所述第二换向阀阀芯的第一输出口连通至第一换向阀阀芯的右控制腔，第二换向阀阀芯的第二输出口连通至第一换向阀阀芯的左控制腔。

2.根据权利要求1所述的一种换向阀结构，其特征在于：所述阀体内还安装有梭阀，梭阀位于第二换向阀阀芯第二输出口至第一换向阀阀芯左控制腔之间的通道中；所述梭阀的第二输入口与第二换向阀阀芯的第二输出口连接，梭阀的输出口连通至第一换向阀阀芯的左控制腔。

3.根据权利要求2所述的一种换向阀结构，其特征在于：所述梭阀的阀芯与第二换向阀阀芯平行相对。

4.根据权利要求1所述的一种换向阀结构，其特征在于：所述阀体上具有与第一换向阀阀芯配合的第一输出口、第二输出口、第三输出口、第一输入口、第二输入口；

当所述第一换向阀阀芯处于第一换向位时，第一换向阀阀芯的第二输出口、第三输出口、第一输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口与第二输入口互相连通；

当所述第一换向阀阀芯处于第二换向位时，第一换向阀阀芯的第二输出口、第三输出口、第二输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第一输出口与第一输入口互相连通；

当所述第一换向阀阀芯处于第三换向位时，第一换向阀阀芯的第一输出口、第三输出口、第一输入口互相连通，第一换向阀阀芯的第二输出口与第二输入口互相连通。

5.根据权利要求1所述的一种换向阀结构，其特征在于：

当所述第二换向阀阀芯处于第一换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第二输出口互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口、第一输出口互相连通；

当所述第二换向阀阀芯处于第二换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第一输出口互相连通，第二换向阀阀芯的第二输入口、第二输出口互相连通；

当所述第二换向阀阀芯处于第三换向位时，第二换向阀阀芯的第一输入口、第二输入口截止，第二换向阀阀芯的第一输出口、第二输出口互相连通。

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