CN215058541U - 液压换向阀 - Google Patents

Abstract

一种液压换向阀包括：阀体(1)，其限定了阀室以及位于阀室轴向上至少一侧的弹簧室(3)；阀芯(2)，其以可轴向滑动的方式安装在阀室中；螺丝堵塞(5)，其将弹簧室(3)相对于外界封闭；以及复合式复位弹簧，其布置在阀芯与螺丝堵塞之间，用于向阀芯提供复位力；所述复位弹簧至少包括外圈复位弹簧(8)和位于外圈复位弹簧径向内侧的内圈复位弹簧(9)，在阀芯的端面与外圈和内圈复位弹簧的第一端部之间布置着弹簧垫圈(7)，所述弹簧垫圈具有将外圈和内圈复位弹簧的第一端部彼此分隔开的隔离结构。能够实现阀芯可靠且快速的复位。

Description

液压换向阀

技术领域

本申请涉及一种液压换向阀。

背景技术

在液压系统中经常使用换向阀来控制液体的流动方向。换向阀通常包括阀体和阀芯。通过阀芯在阀体中的轴向滑动来切换阀位。阀芯在常态下通过复位弹簧作用于其轴向端部的轴向弹簧力保持在原位，并且在受到作动力(例如液压力、电磁推力)时，可克服复位弹簧的弹簧力而切换到某个工作阀位。在这个工作阀位，液压油流经阀芯中的油槽和阀体中的油槽，会在阀芯上产生一个轴向的液压推力。在很多情况下，这个液压推力的作用方向与复位弹簧的弹簧力相反，因此，在解除了作动力后，这个液压推力会阻碍阀芯的复位，减缓阀芯复位的速度，并且在液压油的流速、压力很高的情况下，这个液压推力甚至可能高于复位弹簧的弹簧力，从而导致阀芯不能回归原位。

为了确保阀芯能够可靠且快速地复位，一种有效的措施是增大复位弹簧的弹簧力。根据一种现有技术，在阀体的面对着阀芯末端的部位添加一个罩盖，罩盖内可容置一个大的复位弹簧，由此增大复位弹簧的弹簧力。然而，这种方案需要对阀体进行改造(阀体的改造涉及阀体制造模具的改造，会产生昂贵的费用)，并且需要采用具有较大径向和轴向尺寸的罩盖，增大了换向阀的整体外形尺寸和总体成本。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种改进的液压换向阀，其能够以简单、低成本的方式实现阀芯可靠且快速的复位。

为此，本申请在其一个方面提供了一种液压换向阀，其包括：

阀体，其限定了阀室以及位于阀室轴向上至少一侧的弹簧室；

阀芯，其以可轴向滑动的方式安装在阀室中；以及

螺丝堵塞，其将弹簧室相对于外界封闭；

其中，复合式复位弹簧布置在阀芯与螺丝堵塞之间，用于向阀芯提供复位力；所述复位弹簧至少包括外圈复位弹簧和位于外圈复位弹簧径向内侧的内圈复位弹簧，在阀芯的端面与外圈和内圈复位弹簧的第一端部之间布置着弹簧垫圈，所述弹簧垫圈具有将外圈和内圈复位弹簧的第一端部彼此分隔开的隔离结构。

根据一种实施方式，所述弹簧垫圈包括端板和由端板前侧伸出的凸缘，所述端板包括分别被外圈和内圈复位弹簧的第一端部推压的外环和内环，所述凸缘构成所述隔离结构。

根据一种实施方式，所述外环的轴向高度与所述内环的轴向高度相等；或者，所述外环的轴向高度大于所述内环的轴向高度。

根据一种实施方式，所述端板的后侧构成平坦的后表面，所述后表面上形成有从端板内周延伸到外周的一个或多个沟槽。

根据一种实施方式，所述端板的内周限定通孔，所述端板的内周形成有一个或多个凹坑。

根据一种实施方式，所述端板的后侧构成平坦的后表面，所述后表面上形成有从端板内周延伸到外周的一个或多个沟槽，至少一个沟槽与相应的一个凹坑相通。

根据一种实施方式，所述阀芯具有延伸到所述弹簧室中的凸台，所述内环围绕所述凸台的根部布置。

根据一种实施方式，在螺丝堵塞与外圈和内圈复位弹簧的第二端部之间布置着附加的弹簧垫圈，所述附加的弹簧垫圈具有将外圈和内圈复位弹簧的第二端部彼此分隔开的隔离结构。

根据一种实施方式，外圈复位弹簧的弹簧刚度大于内圈复位弹簧的弹簧刚度。

根据一种实施方式，在阀室的轴向两侧上分别设有弹簧室，每个弹簧室分别由相应的螺丝堵塞相对于外界封闭，每个弹簧室中分别布置着所述复合式复位弹簧和所述弹簧垫圈。

本申请的液压换向阀中的复位弹簧是由径向内外嵌套的至少两根压缩弹簧构成的复合式复位弹簧，能够提高复位弹簧的弹簧力，确保实现阀芯可靠且快速的复位。此外，无需对阀体进行改造，并且无需采用导致换向阀的整体外形尺寸加大的罩盖，因而可保持换向阀整体外形尺寸不变，并且换向阀的总体成本的增加可以保持很小。弹簧垫圈为复位弹簧的端部提供的定位和隔离结构，可确保复位弹簧的端部稳定地定位，避免相互干扰。

附图说明

本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解和了解，其中：

图1是根据本申请的一种实施方式的液压换向阀的示意图；

图2是图1中的换向阀的一个端部的放大示意图；

图3至图7是本申请的换向阀中可以采用的弹簧垫圈的一些可行结构的示意图；

图8是换向阀端部采用两个彼此相对的弹簧垫圈时的结构的示意图。

具体实施方式

本申请总体上涉及液压换向阀，其阀芯具有外周的油槽，并且还可能具有内部流路。本申请的液压换向阀按工作位置划分可以包括二位、三位换向阀，按油口数量划分可以包括三通、四通、五通等换向阀。阀芯换位可通过电动、液压等方式实现。

图1示意性展示了可以实施本申请技术的一种三位四通换向阀。该换向阀包括阀体1，其限定了轴向延伸的阀室，以及阀芯2，其安装在阀室中，并且可轴向滑动，以实现阀位的切换。阀体1中面对着阀室从左至右依次形成了油槽(沉割槽)T、A、P、B、T，这些油槽分别与换向阀的T口(回油口)、A口(工作油口)、P口(进油口)、B口(工作油口)相通。在阀芯2的外周形成有轴向间隔的油槽(沉割槽)S1、S2。

此外，在阀体1中，在阀室的轴向两侧，分别形成有轴向延伸的弹簧室3，用于容纳复合式复位弹簧，如后面详细描述。

阀芯2的轴向两端面之间的轴向长度基本上等于阀室的轴向长度。每个弹簧室3的直径比阀室的直径略大，从而在阀室两端与相应的弹簧室3之间分别形成一个轴向向外的台阶。

阀芯2的轴向两端面上各自形成有轴向伸出的凸台4，每个凸台4分别伸入相应的弹簧室3中。凸台4优选大致呈锥形。

阀体1的轴向两端分别装有螺丝堵塞5，螺丝堵塞5的螺纹部分与阀体1端部螺合、旋入弹簧室3中。由此，螺丝堵塞5将相应的弹簧室3相对于外界封闭。

此外，在阀体1中还形成有各自通向弹簧室3的控制油道6。通过任何一个控制油道6向相应的弹簧室3中供应控制压力油，可推动阀芯2在阀室中轴向移动。

在每个弹簧室3中，布置着一个弹簧垫圈7，其套装在凸台4的根部，并且与阀芯2的相应端面以及阀室端部与弹簧室3之间的台阶抵接。在弹簧垫圈7与螺丝堵塞5之间，装有一对径向外内嵌套的复位弹簧，即外圈复位弹簧8和内圈复位弹簧9，二者均为压缩弹簧。如图2中清楚地展现。弹簧垫圈7一方面能够控制复位弹簧8、9的轴向工作范围和压缩量，另一方面能够对复位弹簧8、9的后端(面向阀芯2一侧的端部)进行定位，并将它们分隔开，以避免复位弹簧8、9的后端之间相互干扰。

回到图1，图1中的两个控制油道6都没有被供应控制压力油，此时阀芯2处在中位，即原位。阀体1的油槽A与阀芯2的油槽S1面对，油槽B与油槽S2面对，油槽T、P均被阀芯2的外周表面封闭。此时换向阀的各个油口都是堵塞的。阀芯2的两侧端面分别与相应的台阶大致平齐，每侧的弹簧垫圈7分别被相应侧的复位弹簧8、9推抵于阀芯2的端面和相应的台阶，每个凸台4的轴向端面与面对的螺丝堵塞5的端面之间相隔一段轴向间距，并且每侧的复位弹簧8、9均以一定的预压缩率被轴向压缩。

外圈复位弹簧8通常具有比内圈复位弹簧9大的弹簧刚度，例如外圈复位弹簧8的簧丝直径大于内圈复位弹簧9的簧丝直径，以使得外圈复位弹簧8提供较大份额的复位力。

当左侧控制油道6被供应控制压力油(右侧控制油道6中没有压力)时，控制压力油进入左侧弹簧室3，并且克服右侧弹簧室中的复位弹簧8、9的推力而推动阀芯2向右侧移动。此时，左侧弹簧室中的弹簧垫圈7被相应的台阶阻挡，因此两个复位弹簧8、9并不能轴向伸长。右侧弹簧室中的复位弹簧8、9则被阀芯2压缩。

随着阀芯2向右侧移动，右侧凸台4的轴向端面最终推抵于面对的螺丝堵塞5的端面，阀芯2不再移动。此时阀芯2处在右侧工作位置，其中阀体1的油槽A、P通过阀芯2的油槽S1连通，油槽B、T通过阀芯2的油槽S2连通。工作液压油可经这些油槽而从P口流到A口、从B口流到T口。

在工作液压油流经这些油槽时，会在阀芯2上产生一个轴向向右的液压推力，与右侧复位弹簧8、9的轴向推力相反。然而，由于每侧的复位弹簧由内外嵌套的两个复位弹簧8、9组成，因此，复位弹簧可提供足够大于所述液压推力的弹簧复位力。在左侧控制油道6中不被供应控制压力油而接触压力后，右侧的复位弹簧8、9能够克服所述液压推力，并且将快速阀芯2推回到图1所示的中位。

可以理解，类似地，当右侧控制油道6被供应控制压力油(左侧控制油道6中没有压力)时，阀芯2可移动到左侧工作位置，工作液压油可经相应的油槽从P口流到B口、从A口流到T口。在右侧控制油道6中不被供应控制压力油而接触压力后，左侧的复位弹簧8、9能够克服液压推力而将快速阀芯2推回到图1所示的中位。

相比于在每个弹簧室中布置一个复位弹簧的现有技术方案相比，本申请的每侧弹簧室中设置内外嵌套的两个复位弹簧，增大了复位弹簧的预压缩力和弹簧刚度，因此也就能提供更大的弹簧复位力，确保实现阀芯可靠且快速的复位。同时，不需要为复位弹簧提供额外的轴向或径向安置空间，也不需要对阀体进行改造，也就不涉及阀体制造模具的改造。因此，通过本申请，可以避免换向阀整体外形尺寸变大，并且换向阀的总体成本的增加可以保持很小。

接下来描述弹簧垫圈7的一些可行结构。

如前所述，弹簧垫圈7的作用是，一方面，控制复位弹簧8、9的轴向工作范围和压缩量，另一方面，对复位弹簧8、9的端部进行定位，且将二者的端部分隔开、避免相互干扰。

为此，根据弹簧垫圈7的一种可行实施方式，如图3所示，弹簧垫圈7包括端板10和垂直于端板10由短板10轴向向前伸出的凸缘11。这里，在描述弹簧垫圈7的方向时，“前”是指在弹簧垫圈7如图1所示的组装状态下面向螺丝堵塞5的方向，“后”是指在弹簧垫圈7如图1所示的组装状态下面向阀芯2的方向。

凸缘11可以是沿周向连续的一圈凸缘，或者可以由周向上离散的多个弧段组成。凸缘11大体上将端板10划分为外环12和内环13。外环12和内环13分别适于被外圈复位弹簧8和内圈复位弹簧9的后端推抵，而凸缘11将外圈复位弹簧8和内圈复位弹簧9的后端相互隔开。

端板10的中央形成有通孔14。通孔14的直径，即端板10的内径，等于或稍大于凸台4的根部直径，以使得凸台4能够穿过通孔14，从而弹簧垫圈7围绕凸台4的根部定位。端板10的外径稍小于弹簧室3的内径。

端板10的后表面为大致平坦表面，用于抵靠在阀芯2的端面和相应的台阶上。

在轴向上，外环12和内环13可以具有大致相等的高度，如图3所示。然而，考虑到外圈复位弹簧8通常具有更大的弹簧刚度、提供更大的复位力，因此，也可以将外环12设计成具有比内环13大的高度，如图4所示。通过设计外环12和内环13的高度，可以控制复位弹簧8、9的轴向工作范围和压缩量。

据弹簧垫圈7的进一步的可行实施方式，如图5中所示，可在端板10的内周面上形成一个或多个凹坑15。

此外，如图6中所示，可在端板10的后表面上形成一个、优选多个沟槽16。沟槽16从端板10的内周延伸到外周。沟槽可以如图中所示那样大致径向延伸，也可以沿其它方向(例如偏离径向)延伸。

此外，如图7所示，弹簧垫圈7可以同时包括图5中的凹坑15和图6中的沟槽16。在这种情况下，至少一些沟槽16通向对应的凹坑15。

上述凹坑15和沟槽16的作用在于，改善了弹簧垫圈7与阀芯2之间的流通条件，有利于缓解阀芯2对弹簧垫圈7的冲击。

此外，也可以在螺丝堵塞5一侧配备附加的弹簧垫圈7，如图8中展示。在这种情况下，附加的弹簧垫圈7位于复位弹簧8、9的前端与螺丝堵塞5之间，复位弹簧8、9的前端被附加的弹簧垫圈7的凸缘分隔开。附加的弹簧垫圈7可以具有与前面描述的弹簧垫圈7相同或相似的结构，这里不再详细描述。

此外，尽管前面描述了轴向每侧弹簧室中的复位弹簧由内外两根复位弹簧组成，但也可以设置内外嵌套布置的更多根复位弹簧。与此相应地，弹簧垫圈可以为各复位弹簧的端部设置定位和隔离结构。

此外，尽管前面描述了具有轴向两侧弹簧室的液压换向阀(能提供三个阀位)，但本申请也适用于仅在轴向一侧具有弹簧室的液压换向阀(能提供两个阀位)。对于仅在轴向一侧具有弹簧室的液压换向阀，该弹簧室中可以设置如前所述的弹簧垫圈和组合式复位弹簧。

综上所述，在根据本申请的液压换向阀中，复合式复位弹簧由径向内外嵌套的至少两根压缩弹簧构成，能够提高复位弹簧的弹簧力，确保实现阀芯可靠且快速的复位。此外，无需对阀体进行改造，并且无需采用导致换向阀的整体外形尺寸加大的罩盖，因而可保持换向阀整体外形尺寸不变，并且换向阀的总体成本的增加可以保持很小。此外，弹簧垫圈为复位弹簧的端部提供的定位和隔离结构，可确保复位弹簧的端部稳定地定位，避免相互干扰。

虽然这里参考具体的示例性实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种液压换向阀，包括：

阀体(1)，其限定了阀室以及位于阀室轴向上至少一侧的弹簧室(3)；

阀芯(2)，其以可轴向滑动的方式安装在阀室中；以及

螺丝堵塞(5)，其将弹簧室(3)相对于外界封闭；

其特征在于，复合式复位弹簧布置在阀芯与螺丝堵塞之间，用于向阀芯提供复位力；所述复位弹簧至少包括外圈复位弹簧(8)和位于外圈复位弹簧径向内侧的内圈复位弹簧(9)，在阀芯的端面与外圈和内圈复位弹簧的第一端部之间布置着弹簧垫圈(7)，所述弹簧垫圈具有将外圈和内圈复位弹簧的第一端部彼此分隔开的隔离结构。

2.如权利要求1所述的液压换向阀，其特征在于，所述弹簧垫圈包括端板(10)和由端板前侧伸出的凸缘(11)，所述端板包括分别被外圈和内圈复位弹簧的第一端部推压的外环(12)和内环(13)，所述凸缘构成所述隔离结构。

3.如权利要求2所述的液压换向阀，其特征在于，所述外环的轴向高度与所述内环的轴向高度相等；或者

所述外环的轴向高度大于所述内环的轴向高度。

4.如权利要求2所述的液压换向阀，其特征在于，所述端板的后侧构成平坦的后表面，所述后表面上形成有从端板内周延伸到外周的一个或多个沟槽(16)。

5.如权利要求2所述的液压换向阀，其特征在于，所述端板的内周限定通孔(14)，所述端板的内周形成有一个或多个凹坑(15)。

6.如权利要求5所述的液压换向阀，其特征在于，所述端板的后侧构成平坦的后表面，所述后表面上形成有从端板内周延伸到外周的一个或多个沟槽(16)，至少一个沟槽与相应的一个凹坑相通。

7.如权利要求2所述的液压换向阀，其特征在于，所述阀芯具有延伸到所述弹簧室中的凸台(4)，所述内环围绕所述凸台的根部布置。

8.如权利要求1所述的液压换向阀，其特征在于，在螺丝堵塞与外圈和内圈复位弹簧的第二端部之间布置着附加的弹簧垫圈，所述附加的弹簧垫圈具有将外圈和内圈复位弹簧的第二端部彼此分隔开的隔离结构。

9.如权利要求1所述的液压换向阀，其特征在于，外圈复位弹簧的弹簧刚度大于内圈复位弹簧的弹簧刚度。

10.如权利要求1至9中任一项所述的液压换向阀，其特征在于，在阀室的轴向两侧上分别设有弹簧室，每个弹簧室分别由相应的螺丝堵塞相对于外界封闭，每个弹簧室中分别布置着所述复合式复位弹簧和所述弹簧垫圈。

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