一種旋轉比例換向閥的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種旋轉高低壓切換閥，包括閥體和閥芯，閥體上具有一個閥芯孔，還具有流體第一出/入通道以及它在閥體外殼和閥芯孔上對應的開口、流體第二出/入通道以及它在閥體外殼和閥芯孔上對應的開口、兩對流體工作通道以及它們在閥體外殼和閥芯孔上對應的開口，具有一些孔道和連通開口的閥芯被安裝在閥體的閥芯孔內且能繞自身軸線旋轉，其特征在于，所述閥芯具有旋轉位置，能將選定的一對流體工作通道按選定的順序分別與流體第一、第二出/入通道實現兩兩相互連通，另一對工作通道之間實現相互連通。相對于當前的切換閥，具有體積小、通流量大、壓損低、內泄小、成本低等特點。
【專利說明】一種旋轉比例換向閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種流體控制閥，具體涉及一種旋轉比例換向閥或者數字旋轉比例換向閥。
【背景技術】
[0002]比例換向閥不僅能控制流體在管道中的方向而且還能控制流體流量的大小，是開式閥控系統中最常用的一種閥。大家都知道，閥對流量的控制是通過控制連通面積的大小來實現的，其中連通面積變化率所體現的是閥的比例性能，最大的連通面積又將決定閥的最大通流量和壓損；目前幾乎所有換向閥都是滑閥結構，即通過閥芯在閥孔內軸向移到的方向來控制換向，通過位移的大小控制流量。由于結構的原因，滑閥的行程一般都比較小，因而其比例性能與最大通流量之間并不能很好的進行統一，尤其是在大流量系統中，比例換向閥能耗特別的突出，有些甚至影響到系統正常的使用；再者比例換向閥一般都是通過比例電磁鐵進行直接或間接控制，但在具體執行過程中，比例電磁鐵、彈簧、閥芯閥孔的加工及配合誤差都會直接對閥的定位精度、重復精度、響應速度、比例性能、甚至是可靠性都會造成很大的影響，因而滑閥類的比例換向閥并不能很好滿足大流量液壓系統特別是開式泵控系統的使用要求，雖然通過加裝閥芯位置傳感器+控制器使用內部閉環控制可有效提高閥芯的定位精度，但這不僅大幅增加了元件成本而且仍無法有效解決換向閥壓損高、t匕例性能不足的缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有滑閥類比例換向閥的不足，而提供一種通流量大、壓損小、比例性能好、控制精度高的旋轉比例換向閥。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的技術方案是:一種旋轉比例換向閥，包括配流盤(I)、輸出端蓋(2)，配流盤(I)上設有配流面(SI)、流體進油通道P、流體回油通道T以及流體進油通道P和回油通道T在配流面(SI)上對應的連通開口 KP和KT，輸出端蓋(2)上設有連通面(S2)、第一個工作通道A、第二個工作通道B以及工作通道A和B在連通面(S2)上對應的連通開口 KA和KB，其特征在于，能繞自身軸線(OX)旋轉的配流盤(I)通過配流面(SI)與輸出端蓋(2)上的連通面(S2)進行滑動配合，當驅動配流盤(I)相對于輸出端蓋(2)旋轉時，旋轉的方向能控制進油連通開口 KP、回油連通開口 KT分別選擇與工作通道連通開口 KA、KB或者KB、KA進行連通即控制KP和KT與KA和KB之間相互連通的方向，旋轉的角度能控制連通面積的大小。
[0005]所述配流面(SI)和所述連通面(S2)為旋轉面，具體為平面或者球面或者圓錐面。
[0006]在換向中位，所述連通開口 KP、KA、KT、KB將以所述軸線OX為圓心沿圓周依次排布。
[0007]通過調整所述連通開口 KP、KT、KA、KB的形狀、大小和位置，旋轉比例換向閥能實現進油比例節流控制功能和回油比例節流控制功能。
[0008]通過調整所述連通開口 KP、KT、KA、KB的形狀、大小和位置，能設定旋轉比例換向閥的中位機能，具體可為O型或者H型或者Y型。
[0009]所述比例換向閥進一步包括閥芯或者閥芯與所述配流盤為同一個零件；所述配流盤安裝在所述閥芯上并能隨所述閥芯一起旋轉，在所述閥芯上設有對應與所述配流盤的進油通道P和回油通道T相互貫通的進油通道P和回油通道T。
[0010]所述比例換向閥進一步包括閥體，所述輸出端蓋與所述閥體固定連接或者所述輸出端蓋與所述閥體為同一個零件，在所述閥體上設有閥芯孔，所述閥芯位于所述閥芯孔內旋轉，所述閥體上設有流體進油通道口 P和流體回油通道口 T，并通過它的孔道和開口將所述通道口 P和T對應與所述閥芯上進油通道P和回油通道T相互連通。
[0011]所述比例換向閥進一步包括能向配流盤(I)提供作用力的彈簧和壓力補償活塞；它們將能使SI與S2之間保持有一定的配合壓力。
[0012]所述比例換向閥進一步包括閥芯驅動裝置,具體包括步進電機或者減速機+步進電機或者減速機+伺服電機。
[0013]所述閥體內所述閥芯孔數量至少為一個，可以為多個。這樣可將多個換向閥的整體并聯形成整體多路旋轉換向閥。
[0014]與現有電比例換向閥相比，本發明的優點在于:
1.比例調控范圍寬，比例性能好；
2.通流量大、壓損低，并且內泄小；
3.能實現進油節流控制和回油節流控制；
4.能利用步進或伺服電機作為驅動，從而使本發明換向閥成為了高性能的數字比例換向閥，相對于電比例閥，它的定位更準確和重復精度更高，并具有更強的過程控制的能力；
5.閥體、閥芯為鍛件或型材，結構簡單、加工容易，功能擴展方便。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1a示本發明換向閥的連通原理結構示意圖。
[0016]圖1b示出第一種能實現B通道進油和回油節流控制的連通開口示意圖。
[0017]圖1c示出第二種能實現B通道進油和回油節流控制的連通開口示意圖。
[0018]圖1d示出一種H型中位機能連通開口示意圖。
[0019]圖1e示出一種Y型中位機能連通開口示意圖。
[0020]圖2a不出第一優選實施例一種數字比例換向閥正面剖視圖。
[0021]圖2b示出第一優選實施例H-H剖視圖。
[0022]圖3示出第二優選實施例另一種數字比例換向閥正面剖視圖。
[0023]圖4示出第三優選實施例一種整體2聯數字比例換向閥正面剖視圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1a為本發明換向閥的連通原理結構示意圖，為清楚顯示配合面上連通開口的相互關系，輸出端蓋(2)以虛線標示。圖中，I為配流盤，2為輸出端蓋；SI為配流盤(I)的配流面，P為配流盤(I)上流體進油通道，KP為P通道在SI面上的連通開口，T為配流盤(I)上流體回油通道，KT為T通道在SI面上的連通開口，OX為配流盤(I)的旋轉中心線，S2為輸出端蓋(2)的連通面，A為輸出端蓋(2)上第一工作通道，KA為A通道在S2面上的開口，B為輸出端蓋⑵上第二工作通道，KB為B通道在S2面上的開口 ；S1面與S2面之間為滑動配合并且SI能繞OX軸旋轉；通過圖可看出，在換向中位(也稱換向初始位置)的滑動配合SI和SI面上，節流開口 KP、KA、KT、KB以OX為中心沿圓周依次排布，當驅動配流盤
(I)相對于輸出端蓋(2)旋轉時，旋轉的方向能控制進油連通開口 KP、回油連通開口 KT分別選擇與工作通道連通開口 KA、KB或者KB、KA進行連通即控制KP和KT與KA和KB之間相互連通的方向；隨著旋轉角度的不斷增加，2個連通開口開始相互連通并不斷的重合，連接面積也將不斷增大，所以控制配流盤(I)旋轉的角度能調節連通面積的大小。從而通過連通開口，只要旋轉配流盤，不僅可以控制流體在A、B通道中的方向，而且可控制流量的大小，其中旋轉方向將控制流體的換向，旋轉角度將控制流量的大小。
[0025]通過圖1a及原理說明可知，配流面SI和連通面S2是以OX軸為旋轉中心的旋轉曲面，它不僅可以為平面，而且還可以為球面，圓錐面等；其中平面是加工最簡單的，配合精度也最容易實現；球面和圓錐面雖然具有自動對中功能，能有效提高配流盤旋轉的穩定性，但其加工精度要求會比較高。
[0026]在液壓系統中一般利用進油流量的來控制負載速度的加速，當負載減速時就需要對負載回油的流量進行控制。本發明閥通過調整通道連通開口 KP、KT、KA、KB的形狀、大小和位置，可實現換向閥的進油比例節流控制功能和回油比例節流控制功能。如在圖1a中，進油開口 KP的兩端設有三角形的小流量節流開口，在連通時，KP與KA或者KB的連通面積將小于KT與KB或者KA的，這樣換向閥能對P進入A、B工作通道的流通進行比例節流控制。當然也可以通過調整開口位置使KP與KA或KB開口的連通稍后于KT與BK或者KA開口，但小三角型的節流開口將能進一步提高流量的比例控制精度；小流量節流開口的形狀不一定就是三角形，還可以是斜面、矩形或小半圓等等。同理，當小流量節流開口設在KT開口的兩端時，就能實現并提高T與A或B通道的回油調節流；當小流量節流開口設在KA或KB兩端時，就能實現A或者B通道的進油和回油比例節流控制。這時我們可發現本發明換向閥，在不同的通道開口部位的修改可實現相同的控制功能；如圖1b和圖1c所示，它們均能實現B通道進油和回油節流控制，但在圖1c中，當B與T進行大流量回油節流控制時，KA與KP將有更大的連通面積進行補油。具此也可以說明本發明連通開口的設計和應用也將更加的靈活，可滿足不同系統更復雜的需求。
[0027]本發明閥通過調整連通開口 KP、KT、KA、KB的形狀、大小和位置能形成不同的換向閥中位機能；在圖la、圖1b所不的中位機能均為O型即中位各通道封閉；圖1d所不的中位機能為H型即中位P、A、B和T連通；圖1e所示的中位機能為Y型即中位A、B和T連通；0型、H型和Y型是最常使用的幾種中位機能，它們可滿足絕大多數系統的需求。
[0028]圖2a和圖2b為本發明第一優選實施例一種數字旋轉比例換向閥正面剖視圖和H-H剖面圖。圖中:1.配流盤、2.輸出端蓋、3.閥芯、4.閥體、5.后軸承、6.帶減速裝置的步進電機、7.壓力補償活塞、8.彈簧、9.前軸承、10.旋轉密封裝置；通過圖可看出，本實施例的結構特點有:1、配流面SI和連通面S2為與軸線OX垂直的平面即旋轉平面；2、配流盤(I)安裝裝閥芯(3)上，閥芯(3)通過前后軸承支撐在閥體(4)的閥芯孔內并能與配流盤一起繞中心OX旋轉；當然若閥芯與閥芯孔的配合精度比較高時，前軸承(9)可以取消；3、閥芯上設有與配油盤相互貫通的P通道和T通道以及對應開口，再通過閥體(4)上的孔道及開口與閥體(4)上的P通道口和T通道口保持連通，從而將配流盤上的連通開口 KP和連通開口 KT通道與對應閥體上的P通道口和T通道口保持相互貫通；在閥體與閥芯之間P通道兩端可設有旋轉密封裝置(10)，這將有效減小閥體內泄并降低閥芯與閥芯孔的配合精度，當閥體與閥芯的配合的間隙非常小時，此密封也是可以取消的；4、在本實施例中，有3個壓力補償活塞(7)以及4個彈簧(8)可向配流盤(I)提供軸向作用力，彈簧(8)的力能使配流副(SI與S2滑動摩擦副)形成一定的初始壓力，壓力補償活塞(7)的作用力與通道的壓力相關，能使配流副維持有一定的壓力，從圖中可看出，壓力補償活塞(7)分別能對P、A和B通道壓力進行補償，這樣即能保證配合面內泄小又能使滑動摩擦力不至于過大；5、配流盤和閥芯的旋轉驅動由步進電機(6)完成，從而也使本實施例換向閥成為了高性能的數字比例換向閥。
[0029]圖3所示為第二優選實施例另一種數字比例換向閥正面剖視圖；本實施例與第一實施例原理是一樣的；圖中零件名稱與第一實施例相同。與第一實施例不同之處在于:1.將配流盤和閥芯的功能合二為一，成為一個零件即配流盤(I)(也可以叫閥芯(3));2.配流盤(I)與閥芯孔為高精度、間隙非常小的滑動配合，它不僅能將配流盤(I)的徑向定位而且也可使P通道兩端的泄漏比較小,這樣就可取消第一實施例中的前軸承和旋轉密封裝置；3.本實例中壓力補償活塞(7)和彈簧(8)設在配流盤(I)的端部，其作用和原理與第一實例一樣，但結構和形狀稍有不同，在本實施例中壓力補償活塞(7)外端通過其滑靴底面直接與閥體(4)的平面S4進行滑動配合，并直接將軸向力傳遞給閥體(4)，從而也省去了第一實施例中的后軸承。相對于第一實施例，本實施例結構更加的緊促而且配流盤(I)旋轉阻力也將更小；但配流盤(I)與閥芯孔的加工要求比較高，而且閥體的內部泄漏量也將比第一實施例大。當然在具體實施中可以將第一實施例的結構與第二實施例的結構進行不同的組合形成新的結構形式，以滿足系統對換向閥功能、性能的需求。
[0030]與多路換向閥一樣，本發明換向閥也能將多片單聯閥并聯安裝，組合成多路旋轉比例換向閥使用。由于本發明比例換向閥的閥體結構比較簡單，加工也很方便，所以在一個閥體也很容易上加工多個閥芯孔，安裝多個閥芯，實現多個換向閥的整體并聯，從而形成整體多路旋轉比例換向閥。相對于并聯安裝的結構，整體結構具有更高的可靠性。圖4示出示的是整體2聯數字比例換向閥正面剖視圖，圖中所示內部結構與第二優選實例相同，當然也可以采用第一實施例的或者2者結構的組合；從圖4也可看出，在閥體上實現更多聯的并聯是可行的，這將大大提升換向閥應用的靈活性。
[0031]本發明換向閥主要針對泵控開式系統對比例換向閥的特點而設計的，能滿足大流量閥控系統特別是泵控開式系統對高性能比例換向閥的要求。以上所述僅為本發明較佳實施例而已，非因此即局限本發明的專利范圍，故舉凡用本發明說明書及圖式內容所為的簡易變化及等效變換，均應包含于本發明的專利范圍內。
【權利要求】
1.一種旋轉比例換向閥、尤其數字旋轉比例換向閥、尤其是整體式多路數字旋轉比例換向閥，包括配流盤(I)、輸出端蓋(2)，配流盤(I)上設有配流面(SI)、流體進油通道P、流體回油通道T以及流體進油通道P和回油通道T在配流面(SI)上對應的連通開口 KP和KT，輸出端蓋(2)上設有連通面(S2)、第一個工作通道A、第二個工作通道B以及工作通道A和B在連通面(S2)上對應的連通開口 KA和KB，其特征在于，能繞自身軸線(OX)旋轉的配流盤(I)通過配流面(SI)與輸出端蓋(2)上的連通面(S2)進行滑動配合，當驅動配流盤(I)相對于輸出端蓋(2)旋轉時，旋轉的方向能控制進油連通開口 KP、回油連通開口 KT分別選擇與工作通道連通開口 KA、KB或者KB、KA進行連通，旋轉的角度能控制連通面積的大小。
2.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，所述配流面(SI)和所述連通面(S2)為旋轉面，具體為平面或者球面或者圓錐面。
3.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，在換向中位，所述連通開口KP、KA、KT、KB將以所述軸線OX為圓心沿圓周依次排布。
4.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它能實現進油比例節流控制功能和回油比例節流控制功能。
5.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它的中位機能可為O型或者H型或者Y型。
6.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它進一步包括閥芯或者所述閥芯與所述配流盤為同一個零件；所述配流盤安裝在所述閥芯上且能隨所述閥芯一起旋轉，并且在所述閥芯上設有對應與所述配流盤的進油通道P和回油通道T相互貫通的進油通道P和回油通道T。
7.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它進一步包括閥體，所述輸出端蓋與所述閥體固定連接或者所述輸出端蓋與所述閥體為同一個零件，在所述閥體上設有閥芯孔，所述閥芯位于所述閥芯孔內旋轉，所述閥體上設有流體進油通道口 P和流體回油通道口 T，并通過它的孔道和開口將所述通道口 P和T對應與所述閥芯上進油通道P和回油通道T相互連通。
8.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它進一步包括能向配流盤(I)提供作用力的彈簧和壓力補償活塞。
9.根據權利要求1所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，它進一步包括閥芯驅動裝置，具體包括步進電機或者減速機+步進電機或者減速機+伺服電機。
10.根據權利要求1或7所述的旋轉比例換向閥，其特征在于，所述閥體內的所述閥芯孔數量至少為一個，可以為多個。
【文檔編號】F16K11/087GK104373630SQ201310358201
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月17日 優先權日:2013年8月17日
【發明者】宋久林 申請人:宋久林