TWI639774B

TWI639774B - Rotary hydraulic valve

Info

Publication number: TWI639774B
Application number: TW104144144A
Authority: TW
Inventors: 鄭瑞源
Original assignee: 鄭瑞源
Priority date: 2015-12-29
Filing date: 2015-12-29
Publication date: 2018-11-01
Also published as: TW201723323A

Abstract

本發明係關於一種旋轉式液壓閥，包含閥體及可旋轉地軸設於閥體之旋轉空間內的閥蕊；當油壓源之液壓油從進油外孔流入閥蕊之進油壓力平衡孔時，液壓油隨時充滿其環型凹槽，且分別順勢流竄到第一、二工作部之開放狀倒U型凹槽、U型凹槽內，使閥蕊上、下力位差對稱平衡，並於閥體各外孔與閥蕊各內孔連通時，液壓油流竄至第一、二回油環型凹槽內、第一及第二工作部之開放狀U型凹槽、倒U型凹槽內，使液壓油之壓力隨時作用於閥體之內壁，令閥蕊與閥體之間的緊密度可以更為精密，液壓油內漏量達到最小，且閥蕊能隨時懸浮保持平衡，用極小的作用力即能輕易旋轉閥蕊以改變軸部方向，控制液壓油之流量，令液壓油順利隨預定方向流動，達到控制作動器預定之動作。

Description

旋轉式液壓閥

本發明涉及一種旋轉式液壓閥，在此專指液壓系統的控制閥，特別是控制閥之閥蕊能隨時保持平衡，以旋轉方式即可輕易改變流體方向及有效控制流量的旋轉式液壓閥。

惟，習知液壓系統(Hydraulic System)乃採用「巴斯卡定律(又稱巴斯卡原理Pascal’s Pinciple)」可以將力放大，根據巴斯卡原理：「對密閉容器中不會因受到壓力而產生體積變化的流體施加壓力時，此壓力可以傳至流體的其他各部位，且其壓力強度不變」，而液壓系統的方向控制閥即為油壓系統之控制機構，負責控制調節油路中之油壓、流量和導向，能夠傳遞能量，進而使作動器達到預定之動作，例如：千斤頂之升降、可以將能量轉換成機械運動的致動器(如：直線運動之液壓缸與旋轉運動之液壓馬達)、起重機或挖土機之各種動作的實現；但，傳統液壓系統的方向控制閥若為板式閥時，因閥蕊以直線滑移之方式來控制液壓油之流動方向，不但液壓油內漏量及壓力損失較高，並需要加設閥塊做為油管之轉接連結，以致於造成體積過大、笨重，成本又高之缺失；若是傳統電磁換向閥，又無法適用於大流量的大型液壓機械，因為，如果要克服大流量液流力之穩定性、液壓卡緊力、運動磨擦阻力，以及復位彈簧之反力等問題，就必須增大電磁鐵的推力，而導致電磁鐵太大，且要減少壓力之損失，還需要加大閥蕊的直徑，實在不符合經濟效益；由以上得知，此些缺失，不但讓液壓系統使用者帶來極大的不便與困擾，也是許多相關業者無法突破的長期缺弊。

本發明人有鑒於前述傳統液壓系統之方向控制閥在使用上及功效方面仍有諸多問題無法突破，對此本發明人乃著手進行研究並積極的研發、創作，期以突破現有之技術功能侷限，經多年從事於此一行業之專業經驗與心得，於是發明出本案之發明。

本發明之主要目的在於提供一種旋轉式液壓閥，該可旋轉地軸設於閥體之旋轉空間內的閥蕊之第一、二工作部所設置之開放狀倒U型凹槽與U型凹槽，使從進油外孔進入閥蕊之液壓油充滿於閥蕊之進油部的環型凹槽及相連通的第一、二工作部的U型凹槽，讓液壓油之壓力隨時都作用於閥體之內壁，且閥蕊上、下部位受到液壓油之平均受力，使受力於閥蕊軸部之油壓力位差達到最小，令閥蕊與閥體之間的緊密度更為精密，液壓油內漏量達到最小，有效調節穩定油路中之油壓，讓閥蕊能隨時保持平衡狀態，不會偏移卡緊，即使在高壓時，亦可用手動或電控方式，以極小的作用力輕易旋轉閥蕊以改變軸部方向，控制液壓油之流量，令液壓油能順利隨預定之方向流動，達到控制作動器預定之動作。

為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及功效所在，茲附以圖式及較佳實施例之詳細說明如後。

(1)‧‧‧旋轉式液壓閥

(10)‧‧‧閥體

(100)‧‧‧旋轉空間

(101)‧‧‧穿孔

(102)‧‧‧密封件

(11)‧‧‧下蓋

(12)‧‧‧固定件

(20)‧‧‧軸部

(200)‧‧‧封油牆

(20a)‧‧‧閥蕊

(21)‧‧‧第一工作部

(211a)、(211b)‧‧‧倒U型凹槽

(212a)、(212b)‧‧‧倒U型凹槽

(213)‧‧‧U型凹槽

(22)‧‧‧第二工作部

(221a)、(221b)‧‧‧U型凹槽

(222a)、(222b)‧‧‧U型凹槽

(223)‧‧‧倒U型凹槽

(23)‧‧‧進油部

(230)‧‧‧環型凹槽

(25)‧‧‧第一回油部

(26)‧‧‧第二回油部

(27)‧‧‧受控部

(30)‧‧‧油壓源

(50)‧‧‧作動器

(A11)‧‧‧第一工作外孔

(A21)‧‧‧第一回油壓力平衡孔

(B12)‧‧‧第二工作外孔

(B22)‧‧‧第二回油壓力平衡孔

(P11)‧‧‧進油外孔

(P21)‧‧‧進油壓力平衡孔

(T11)‧‧‧第一回油外孔

(T12)‧‧‧第二回油外孔

(T25)‧‧‧第一回油環型凹槽

(T26)‧‧‧第二回油環型凹槽

第1圖：係本發明較佳實施狀態立體示意圖。

第2圖：係本發明較佳實施例立體示意圖(一)。

第3圖：係本發明較佳實施例立體示意圖(二)。

第4圖：係本發明較佳實施例分解立體示意圖(一)。

第5圖：係本發明較佳實施例分解立體示意圖(二)。

第6圖：係本發明較佳實施例閥蕊立體示意圖。

第7圖：係本發明較佳實施例閥蕊六個不同角度立體示意圖。

第8圖：係本發明較佳實施例剖面示意圖。

第9A圖：係本發明較佳實施狀態截面示意圖(一)。

第9B圖：係本發明較佳實施狀態截面示意圖(二)。

第9C圖：係本發明較佳實施狀態截面示意圖(三)。

第10圖：係本發明較佳實施狀態閥蕊旋轉3種不同角度示意圖。

為使貴審查委員能進一步瞭解本發明之結構、特徵及功效所在，茲附以較佳實施例並配合圖式詳細說明如後。

請參閱第1圖、第2圖、第3圖、第4圖、第5圖、第6圖以及第7圖所示，本發明旋轉式液壓閥(1)主要包含有一內部具有旋轉空間(100)，且上部為密封狀之閥體(10)以及一具有軸部(20)之閥蕊(20a)；該閥體(10)上穿設有連通外界與所述旋轉空間(100)之進油外孔(P11)、第一工作外孔(A11)、第二工作外孔(B12)以及第一回油外孔(T11)、第二回油外孔(T12)；其中，進油外孔(P11)、第一回油外孔(T11)以及第二回油外孔(T12)係連通油壓源(30)，第一工作外孔(A11)與第二工作外孔(B12)連通作動器(50)，藉由作動器(50)俾使第一工作外孔(A11)與第二工作外孔(B12)相連通；該閥蕊(20a)之軸部(20)兩末段分別為第一回油部(25)與第二回油部(26)，第一回油部(25)與第二回油部(26)分別環設有第一回油凹型環槽(T25)以及第二回油凹型環槽(T26)，軸部(20)中段為進油部(23)，進油部(23)係呈環型凹槽(230)，環型凹槽(230)上穿設有呈連通狀之進油壓力平衡孔(P21)，進油部(23)與第一回油部(25)之間形成第一工作部(21)，進油部(23)與第二回油部(26)之間形成第二工作部(22)；請再参閱第7圖所示，其中，第一工作部(21)上設置有一對相鄰且呈開放狀之倒U型凹槽(211a)、(211b)，該對倒U型凹槽(211a)、(211b)之另一相對周面亦設置有一對相鄰且呈開放狀之倒U型凹槽(212a)、(212b)，俾使兩對倒U型凹槽之開口朝向進油部(23)並與進油部(23)之環型凹槽(230)呈連通狀態，一對U型凹槽(213)係分別設置於第一工作部(21)相對應之周面，且分別位於兩對倒U型凹槽的左邊和右邊，俾使該對 U型凹槽(213)之開口朝向第一回油部(25)並與第一回油部(25)之第一回油環型凹槽(T25)呈連通狀態；一第一回油壓力平衡孔(A21)係穿設於所述U型凹槽(213)內，俾使該對分別設置於相對應周面之U型凹槽(213)呈連通狀態；其中，第二工作部(22)上設置有一對相鄰且呈開放狀之U型凹槽(221a)、(221b)，該對U型凹槽(221a)、(221b)之另一相對周面亦設置有一對相鄰且呈開放狀之U型凹槽(222a)、(222b)，俾使兩對U型凹槽之開口朝向進油部(23)並與進油部(23)之環型凹槽(230)亦呈連通狀態；一對倒U型凹槽(223)係分別設置於第二工作部(22)相對應之周面，且分別位於兩對U型凹槽的左邊和右邊，俾使該對倒U型凹槽(223)之開口朝向第二回油部(26)並與第二回油部(26)之第二回油環型凹槽(T26)呈連通狀態；一第二回油壓力平衡孔(B22)係穿設於所述倒U型凹槽(223)內，俾使該對分別設置於第二工作部(22)相對應周面之倒U型凹槽(223)呈連通狀態；該閥蕊(20a)係可旋轉地軸設於閥體(10)之旋轉空間(100)內，閥蕊(20a)之軸部(20)上端軸向延伸有一受控部(27)，受控部(27)係凸伸於閥體(10)之旋轉空間(100)；其中，閥體(10)上穿設有一對應受控部(27)之穿孔(101)，穿孔(101)內周面可襯設密封件(102)，所述受控部(27)係對應穿孔(101)並凸伸出閥體(10)；該閥蕊(20a)之受控部(27)可藉由手動或電控(例如：電磁鐵、馬達)之方式被帶動而旋轉，進而相對於閥體(10)轉動，且閥蕊 (20a)相對於閥體(10)至少可旋轉三個角度；本發明每一相鄰之U型凹槽或倒U型凹槽之間均形成有封油牆(200)，藉由封油牆(200)產生密閉流道，用以控制進入每一相鄰之U型凹槽或倒U型凹槽內之液壓油流動之方向並能調節流量，俾使閥體(10)之各外孔與閥蕊(20a)之各凹槽呈連通或不連通狀態，令液壓油隨預定之方向流動，達到控制作動器(50)產生預定之動作；本發明可依據各種不同功能之需求以設置不同的U型凹槽及其開口方向；且所述U型凹槽及倒U型凹槽均可依據需要設置為具有開口且呈開放狀之幾何形狀，而所述回油環型凹槽亦可依據需要設置為呈開放狀之幾何形狀。

請參閱第8圖、第9A圖、第9B圖、第9C圖以及第10圖所示，當本發明閥蕊(20a)旋轉至第一角度(0度)時，即為中位狀態，此時，可依據工作需要調整各外孔與各凹槽之連通狀態，使作動器產生預定動作；在閥體(10)之進油外孔(P11)連通閥蕊(20a)之進油部(23)的環型凹槽(230)時，油壓源(30)之液壓油從進油外孔(P11)流入閥蕊(20a)之進油環型凹槽(230)，俾使進油部(23)的環型凹槽(230)充滿液壓油(如第9B圖所示)，該液壓油係順勢流竄到設置於第一工作部(21)且與進油部(23)的環形凹槽(230)連通之兩對倒U型凹槽(211a)、(211b)與(212a)、(212b)內(如第9A圖示)，相對地，液壓油亦順勢流竄到設置於第二工作部(22)且與進油部(23)的環形凹槽(230)連通之兩對U型凹槽(221a)、(221b) 與(222a)、(222b)內(如第9C圖示)，使閥蕊(20a)上、下部位受到液壓油之受力對等平均，油壓力位差極小，能隨時保持平衡懸浮狀態，只要極小的作用力即可輕易轉動閥蕊(20a)；當閥蕊(20a)相對閥體(10)旋轉+60度(第2角度)時，由於閥蕊(20a)之進油環型凹槽(230)仍與閥體(10)之進油外孔(P11)連通，此時，充滿液壓油之閥蕊(20a)第二工作部(22)之U型凹槽即對應連通閥體(10)之第二工作外孔(B12)，使作動器(50)產生預定動作，並藉由作動器(50)使第二工作外孔(B12)與第一工作外孔(A11)相連通，第一工作外孔(A11)又連通第一工作部(21)之U型凹槽(213)，再藉由U型凹槽(213)與第一回油環型凹槽(T25)相連通，讓第一回油環型凹槽(T25)與U型凹槽(213)均充滿液壓油，俾使第一回油環型凹槽(T25)連通閥體(10)之第一回油外孔(T11)，流回油壓源(30)；當閥蕊(20a)相對閥體(10)旋轉-60度(第3角度)時，由於閥蕊(20a)之進油環型凹槽(230)仍與閥體(10)之進油外孔(P11)連通，此時，充滿液壓油之閥蕊(20a)第一工作部(21)之倒U型凹槽對應連通閥體(10)之第一工作外孔(A11)，使作動器(50)產生預定動作，並藉由作動器(50)使第一工作外孔(A11)與第二工作外孔(B12)相連通，第二工作外孔(B12)又連通第二工作部(22)之倒U型凹槽(223)，再藉由所述倒U型凹槽(223)與第二回油環型凹槽(T26)相連通，第二回油凹型環槽(T26)連通閥體(10)之第二回油外孔(T12)，流回油壓源(30)內；由此可見，本發明於工作狀態時，液壓油之壓力隨時都作用於閥體(10)之內壁，不但能使閥蕊(20a)與閥體(10)之間的緊密度在3um以下，達到液壓油內洩漏最小之目的，且受力於閥蕊(20a)之油壓力差相當小，閥蕊(20a)能隨時保持平衡懸浮之狀態，提昇工作之效能；基於以上特點得知，本發明旋轉式液壓閥(1)具輕巧、重量小、功率大、工作平穩、結構簡單，以及控制方便的諸多優點，同時，不但不需要閥塊做為油管轉接連結，即可單獨使用，也可當扦裝閥或搭配板式閥使用，亦可做為流量閥使用，大幅提昇使用之便利實用性與經濟效益。

以上所述者，僅為本發明技術思想及特點之其中的較佳實施例而已，並非用來限定本發明的實施範疇，其他舉凡依本發明相同精神下及專利範圍所做的任何變化與修飾或均等性之安排，皆為本發明保護之技術範疇及專利範圍所涵蓋。

本發明基於以上特點而為一相當傑出且優異之設計；其未見於刊物或公開使用，合於發明專利之申請要件，爰依法具文提出申請。

Claims

一種旋轉式液壓閥，主要包含內部具有旋轉空間，且底部為密封狀之閥體以及一具有軸部之閥蕊；該閥體上穿設有連通外界與所述旋轉空間之至少一進油外孔、第一工作外孔、第二工作外孔以及第一回油外孔、第二回油外孔；其特徵在於：該閥蕊之軸部兩末段分別為第一回油部與第二回油部，所述第一回油部與第二回油部分別環設有第一回油環型凹槽以及第二回油環型凹槽；其中，軸部中段為進油部，所述進油部係呈環型凹槽，該環型凹槽上穿設有呈連通狀之進油壓力平衡孔；該進油部與第一回油部之間形成第一工作部，且進油部與第二回油部之間形成第二工作部；該第一工作部上設置有一對相鄰且開口朝向進油部並呈開放狀之凹槽，所述該對凹槽之另一相對周面亦設置有一對相鄰且開口朝向進油部並呈開放狀之凹槽，俾使兩對凹槽與進油部之環型凹槽呈連通狀態；一對開口朝向第一回油部並呈開放狀之凹槽係分別設置於第一工作部相對應之周面，且分別位於所述兩對凹槽的左邊和右邊，俾使該對凹槽與第一回油部之第一回油環型凹槽呈連通狀態，該對凹槽內穿設有一第一回油壓力平衡孔，以連通該對凹槽；其中，第二工作部上設置有一對相鄰且開口朝向進油部並呈開放狀之凹槽，所述該對凹槽之另一相對周面亦設置有一對相鄰且開口朝向進油部並呈開放狀之凹槽，俾使兩對凹槽與進油部之環型凹槽呈連通狀態；一對開口朝向第二回油部並呈開放狀之凹槽係分別設置於第二工作部相對應之周面，且分別位於第二工作部上兩對凹槽的左邊和右邊，俾使該對凹槽與第二回油部之第二回油環型凹槽呈連通狀態，該對凹槽內穿設有一第二回油壓力平衡孔，以連通該對凹槽；該閥蕊係可相對閥體至少旋轉三個角度，俾使閥體之各外孔與所述閥蕊之各內孔呈連通或不連通狀態，讓液壓油能隨預定之方向流動，據以達到控制作動器預定之動作。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，凹槽係為具有開口且呈開放狀之幾何形狀者。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，每一相鄰之凹槽之間均形成有封油牆，藉由封油牆產生密閉流道，用以控制進入每一相鄰之凹槽內之液壓油流動之方向並能調節流量。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，凹槽係為倒U型凹槽或U型凹槽者。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，進油外孔、第一回油外孔以及第二回油外孔係連通油壓源。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，第一工作外孔與第二工作外孔係連通作動器，藉由作動器俾使第一工作外孔與第二工作外孔相連通。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，閥體之進油外孔連通閥蕊之進油壓力平衡孔時，油壓源之液壓油從進油外孔流入閥蕊之進油壓力平衡孔，俾使與進油壓力平衡孔連通之進油部的環形凹槽充滿液壓油，且該液壓油係流通到設置於第一工作部且與進油部的環形凹槽連通之兩對凹槽內，所述液壓油並流通到設置於第二工作部且與進油部的環形凹槽連通之兩對凹槽內，令閥蕊上、下部位受到液壓油之受力對等平均，據以隨時保持平衡狀態。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，閥蕊旋轉至第二角度時，閥蕊之進油壓力平衡孔與閥體之進油外孔連通，第二工作部之凹槽對應連通閥體之第二工作外孔，使作動器產生預定動作，並藉由作動器使第二工作外孔與第一工作外孔相連通，第一工作外孔又連通第一回油部之第一回油環型凹槽，俾使第一回油環型凹槽連通閥體之第一回油外孔，流回油壓源。
如請求項1所述之旋轉式液壓閥，其中，閥蕊旋轉至第三角度時，閥蕊之進油壓力平衡孔與閥體之進油外孔連通，第一工作部之凹槽對應連通閥體之第一工作外孔，使作動器產生預定動作，並藉由作動器使第一工作外孔與第二工作外孔相連通，第二工作外孔又連通第二回油部之第二回油環型凹槽，第二回油環型凹槽連通閥體之第二回油外孔，流回油壓源。