專利名稱：一種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種液壓換向閥，主要用于實現(xiàn)外部負載高速往復運動且頻率可調(diào)的工程技術領域中。
背景技術：
疲勞試驗是指用低于破壞強度的載荷對被測物體進行長時間振動加載，直到物體發(fā)生疲勞機械損壞。當作用于零件、構件的應力水平較低，破壞的循環(huán)次數(shù)高于10ト105的疲勞試驗稱為高周疲勞試驗。疲勞試驗是現(xiàn)代工程領域中的ー項基本試驗，對于設計各類承受循環(huán)載荷的機械結構以及分析材料、零部件甚至整個構件的力學性能是最客觀、最直接的實驗途徑。疲勞試驗廣泛應用于交通運輸、航空航天、機電系統(tǒng)等關系國計民生的工程技術領域。激振器是疲勞試驗的關鍵元件，激振器是附加在機械設備上，破壞被激物的原有存在狀態(tài)，對被激物產(chǎn)生一定形式和大小的擾動或激勵作用的裝置，按照驅(qū)動方式的不同，激振器主要分為機械式、電動式、電磁式和電液式，其中電液激振器因具有激振カ大、結構牢靠、抗橫向負荷能力強、可控性好等優(yōu)點被廣泛應用于重載、大功率場合。目前常用的電液激振器主要是以換向閥或伺服閥控制流體的通斷而產(chǎn)生振動，即在電液伺服閥控制信號輸入端輸入振動激勵信號，閥芯作往復運動，閥ロ大小隨即周期性變化，控制液壓執(zhí)行元件作往復運動，實現(xiàn)振動。由于受到伺服閥工作結構和頻響特性的限制，電液激振器難以實現(xiàn)高頻激振，期望振動波形很難實現(xiàn)，且電液激振器的液壓系統(tǒng)結構復雜，成本和制造精度要求較高，加工以及維修難度比較大，抗污染性能也較差，另外伺服閥的軸向液動カ較大，影響閥的工作性能?，F(xiàn)有的閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥一般采用在閥芯的臺肩的一側或兩側開凹槽的結構，通過閥芯的旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)換向功能，流量較小，且由于液壓流道的非対稱性，現(xiàn)有的閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的軸向液動カ也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有新型結構的閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是本發(fā)明ー種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥包括閥體、閥套、閥芯和端蓋，其中，所述閥體的壁上沿周向依次開有徑向的進油ロ、A ロ、出油口和B ロ ；所述閥套的壁上對應地開有與所述進油ロ、A ロ、出油口和B ロ相匹配的閥套窗ロ，閥套還開有四個貫通的軸向流道，所述四個軸向流道分別對應地與所述進油ロ、Aロ、出油ロ、B ロ連通；所述閥芯的臺肩的外端面設有凸臺，所述凸臺將臺肩的外端面與端蓋之間形成的容腔分隔成互不相通的第一腔和第二腔，所述臺肩設有四個軸向通孔，其中兩個軸向通孔在第一腔內(nèi)，另兩個軸向通孔在第二腔內(nèi)，隨著閥芯的旋轉(zhuǎn)，四個所述軸向通孔能夠一一對應地與四個所述軸向流道同時連通。進ー步地，本發(fā)明所述四個軸向流道沿閥套的周向等間隔分布。進ー步地，本發(fā)明所述閥芯以閥體的中心橫截面為對稱面設有兩個對稱的所述臺肩。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是閥ロ開度變化連續(xù)，線性度好，増益恒定；功率大，流量大，高頻性能好，負載自適應能力強，可靠性高，控制靈活，結構新穎、簡單、對稱，使流入和流出閥腔的液體的動量相互抵消，大大減少軸向液動力，制造和裝配方便。


圖I是本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的內(nèi)部結構示意圖，其中閥體、閥套和端蓋部分是中心縱截面剖視 圖2是本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的閥體沿閥體的中心縱截面剖開的三維結構示意 圖3是閥套的三維結構示意 圖4是閥芯8的三維結構示意 圖5是閥芯9的三維結構示意 圖6是本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P — A工作狀態(tài)(即第一工作狀態(tài))吋，閥套窗ロ與臺肩的軸向通孔導通時的三維配合示意 圖7是本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P — B工作狀態(tài)(即第二工作狀態(tài))吋，閥套窗ロ與臺肩的軸向通孔導通時的三維配合示意圖。圖中，1、2—端蓋；8、9—閥芯；10—閥套；11—閥體；12—進油ロ； 13—A ロ； 14—出油ロ ；15—B ロ ；16、17、18、19ー閥套窗ロ ；20—第一軸向流道；21—第二軸向流道；22—第三軸向流道；23—第四軸向流道；24、25—第一軸向通孔；26、27—第二軸向通孔；28、29—第三軸向通孔；30、31—第四軸向通孔；32、33—臺肩；34、35—凸臺；38、39—第一腔；40、41 一第二腔；42 —閥芯8的凹咬合機構；43 —閥芯9的凸咬合機構。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進ー步說明。如圖I至圖7所示,本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥主要包括閥體11、帶有閥套10的閥芯和端蓋1、2。閥芯置于閥體11的腔內(nèi)，端蓋1、2分別在閥體11的兩端的端面處與閥體11安裝在一起。如圖I至圖3所示，閥體11的壁上沿周向依次開有徑向的進油ロ 12、A ロ 13、出油ロ 14和B ロ 15。閥套10的壁上對應地開有分別與進油ロ 12、A ロ 13、出油ロ 14和B ロ15相匹配的四個閥套窗ロ 16、17、18、19。在閥套10上開有四個軸向流道，即第一軸向流道
20、第二軸向流道21、第三軸向流道22和第四軸向流道23，第一軸向流道20、第二軸向流道
21、第三軸向流道22和第四軸向流道23沿閥套10的ー個端面貫通到閥套10的另ー個端面；第一軸向流道20、第二軸向流道21、第三軸向流道22和第四軸向流道23分別對應地與進油ロ 12、A ロ 13、出油ロ 14、B ロ 15連通。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，第一軸向流道20、第二軸向流道21、第三軸向流道22和第四軸向流道23沿閥套10的周向等間隔分布。作為本發(fā)明的實施方式之一，閥芯可以只由閥芯8構成，也可以由閥芯8和閥芯9共同組裝而成。
以下以整個閥芯僅由閥芯8構成為例進ー步說明本發(fā)明的技術方案。當整個閥芯只設ー個臺肩32吋，參見圖I和圖4，閥芯8的臺肩32的外端面設有凸臺34，凸臺34將臺肩32的外端面與端蓋I之間形成的容腔分隔成互不相通的第一腔38和第二腔40。臺肩32設有四個軸向通孔，即第一軸向通孔24、第二軸向通孔26、第三軸向通孔28、第四軸向通孔30，其中，第一軸向通孔24和第二軸向通孔26在第一腔38內(nèi)，第三軸向通孔28和第四軸向通孔30在第二腔40內(nèi)。第一軸向流道20、第二軸向流道21、第三軸向流道22和第四軸向流道23的位置和形狀要保證隨著閥芯8的旋轉(zhuǎn)，第一軸向通孔24、第二軸向通孔26、第三軸向通孔28、第四軸向通孔30能夠同時地、一一對應地與第一軸向流道20、第二軸向流道21、第三軸向流道22、第四軸向流道23中的ー個保持連通關系，從而實現(xiàn)本發(fā)明換向閥的換向功能。隨著閥芯的旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的過流面積按照大——小——大的方式發(fā)生周期性變化，由此使閥ロ開度連續(xù)變化。閥芯8的一端伸出第一端蓋Iタト，可以通過聯(lián)軸器與步進電機主軸連接，組成開環(huán)控制系統(tǒng)，結構簡單，操作方便。閥芯8的一端也可以通過聯(lián)軸器與旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵的轉(zhuǎn)子連接，并添加角度傳感器實現(xiàn)閥芯角位移的反饋控制，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的控制精度和穩(wěn)定性。當閥芯只有ー個臺肩時，本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的工作過程為當閥芯8轉(zhuǎn)到如圖6所示的位置時，第一軸向通孔24與第一軸向流道20連通，第二軸向通孔26與第二軸向流道21連通。由于第一軸向通孔24和第二軸向通孔26在第一腔38內(nèi)，所以第一軸向流道20與第二軸向流道21連通。同樣地，第三軸向通孔28與第三軸向流道22連通，第四軸向通孔30與第四軸向流道23連通。由于第三軸向通孔28和第四軸向通孔30在第二腔40內(nèi)，所以第三軸向流道22與第四軸向流道23連通。此時，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P —A工作狀態(tài)(即第一工作狀態(tài))，液壓油依次經(jīng)由進油ロ 12、閥套窗ロ 16進入第一軸向流道20，再依次經(jīng)過第一軸向通孔24、第一腔38、第二軸向通孔26進入第二軸向流道21，然后經(jīng)閥套窗ロ 17流出A ロ 13。同時，液壓油依次經(jīng)由B ロ 15、閥套窗ロ 19進入第四軸向流道23，再依次經(jīng)過第四軸向通孔30、第二腔40、第三軸向通孔28進入第三軸向流道22，然后經(jīng)閥套窗ロ 18流出出油ロ 14。當閥芯8轉(zhuǎn)到如圖7所示的位置時，第一軸向通孔24與第二軸向流道21連通，第二軸向通孔26與第三軸向流道22連通，由于第一軸向通孔24和第二軸向通孔26在第一腔38內(nèi)，所以第二軸向流道21與第三軸向流道22連通。同樣地，第三軸向通孔28與第四軸向流道23連通，第四軸向通孔30與第一軸向流道20連通。由于第三軸向通孔28和第四軸向通孔30在第二腔40內(nèi)，所以第四軸向流道23與第一軸向流道20連通。此時，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P — B工作狀態(tài)(即第二工作狀態(tài))，液壓油依次經(jīng)由進油ロ 12、閥套窗ロ 16進入第一軸向流道20，再依次經(jīng)過第四軸向通孔30、第二腔40、第三軸向通孔28進入第四軸向流道23，然后經(jīng)閥套窗ロ 19流出B ロ15。同時，液壓油依次經(jīng)由A ロ 13、閥套窗ロ 17進入第二軸向流道21，再依次經(jīng)過第一軸向通孔24、第一腔38、第二軸向通孔26進入第三軸向流道22，然后經(jīng)閥套窗ロ 18流出出油ロ 14。隨著閥芯8的旋轉(zhuǎn)，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥周期性交替地處于第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)。為了有效地減少本發(fā)明換向閥的軸向液動力，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，閥芯以閥體11的中心橫截面為對稱面設有兩個對稱的臺肩32、33?？紤]到裝配方便，本發(fā)明的閥芯可以由閥芯8和閥芯9兩部分共同構成(參見圖I、圖4和圖5)。在圖I、圖4、圖5所示的實施例中，通過閥芯8端部的凹咬合機構42與閥芯9端部的凸咬合機構43過盈配合在一起，以保證閥芯8和閥芯9同速轉(zhuǎn)動。如圖I和圖5所示，閥芯9的臺肩33的外端面設有凸臺35，凸臺35將臺肩33的外端面與端蓋2之間形成的容腔分隔成互不相通的第一腔39和第二腔41。臺肩33設有四個軸向通孔，即第一軸向通孔25、第二軸向通孔27、第三軸向通孔29、第四軸向通孔31，其中第一軸向通孔25和第二軸向通孔27在第一腔39內(nèi)，第三軸向通孔29和第四軸向通孔31在第二腔41內(nèi)。并且，隨著閥芯9的旋轉(zhuǎn)，第一軸向通孔25、第二軸向通孔27、第三軸向通孔29、第四軸向通孔31能夠同時地、一一對應地與第一軸向流道20、第二軸向流道21、第三軸向流道22、第四軸向流道23中的ー個保持連通關系，從而實現(xiàn)本發(fā)明換向閥的換向功能。并且，隨著閥芯的旋轉(zhuǎn)，本發(fā)明閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥的過流面積按照大——小——大的方式發(fā)生周期性變化，由此使閥ロ開度連續(xù)變化。當整個閥芯設有兩個臺肩(即臺肩32和臺肩33)時，本發(fā)明換向閥的工作過程為當閥芯8、9轉(zhuǎn)到如圖6所示的位置時，第一軸向通孔24、25與第一軸向流道20連通，第二軸向通孔26、27與第二軸向流道21連通，由于第一軸向通孔24和第二軸向通孔26在第一腔38內(nèi)，第一軸向通孔25和第二軸向通孔27在第二腔39內(nèi)，所以第一軸向流道20與第ニ軸向流道21連通。同樣地，第三軸向通孔28、29與第三軸向流道22連通，第四軸向通孔30,31與第四軸向流道23連通；由于第三軸向通孔28和第四軸向通孔30在第二腔40內(nèi)，第三軸向通孔29和第四軸向通孔31在第二腔41內(nèi)，所以第三軸向流道22與第四軸向流道23連通。此時，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P — A工作狀態(tài)(即第一工作狀態(tài))，液壓油依次經(jīng)由進油ロ 12、閥套窗ロ 16進入第一軸向流道20后分成兩路，一路經(jīng)過第一軸向通孔24、第一腔38、第二軸向通孔26進入第二軸向流道21，另一路經(jīng)過第一軸向通孔25、第一腔39、第二軸向通孔27進入第二軸向流道21，在第二軸向流道21匯合的液壓油經(jīng)閥套窗ロ 17流出A ロ 13。同時，液壓油依次經(jīng)由B ロ 15、閥套窗ロ 19進入第四軸向流道23后分成兩路，一路經(jīng)過第四軸向通孔30、第二腔40、第三軸向通孔28進入第三軸向流道22，另一路經(jīng)過第四軸向通孔31、第二腔41、第三軸向通孔29進入第三軸向流道22，在第三軸向流道22匯合的液壓油經(jīng)閥套窗ロ 18流出出油ロ 14。當閥芯8、9轉(zhuǎn)到如圖7所示的位置時，第一軸向通孔24、25與第二軸向流道21連通，第二軸向通孔26、27與第三軸向流道22連通。由于第一軸向通孔24和第二軸向通孔26在第一腔38內(nèi)，第一軸向通孔25和第二軸向通孔27在第二腔39內(nèi)，所以第二軸向流道21與第三軸向流道22連通。同樣地，第三軸向通孔28、29與第四軸向流道23連通，第四軸向通孔30、31與第一軸向流道20連通，由于第三軸向通孔28和第四軸向通孔30在第ニ腔40內(nèi)，第三軸向通孔29和第四軸向通孔31在第二腔41內(nèi)，所以第四軸向流道23與第一軸向流道20連通。此時，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥處于P — B工作狀態(tài)(即第二工作狀態(tài))，液壓油依次經(jīng)由進油ロ 12、閥套窗ロ 16進入第一軸向流道20分成兩路，一路經(jīng)過第四軸向通孔30、第二腔40、第三軸向通孔28進入第四軸向流道23，另一路經(jīng)過第四軸向通孔31、第二腔41、第三軸向通孔29進入第四軸向流道23，在第四軸向流道23匯合的液壓油經(jīng)閥套窗ロ 19流出B ロ 15。同時，液壓油依次經(jīng)由A ロ 13、閥套窗ロ 17進入第二軸向流道21分成兩路，一路經(jīng)過第一軸向通孔24、第一腔38、第二軸向通孔26進入第三軸向流道22，另一路經(jīng)過第一軸向通孔25、第一腔39、第二軸向通孔27進入第三軸向流道22，在第三軸向流道22匯合的液壓油經(jīng)閥套窗ロ 18流出出油ロ 14。隨著閥芯8、9的旋轉(zhuǎn)，閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥周期性交替地處于第一工作狀態(tài)和第二工作狀態(tài)。綜上可見，液壓油經(jīng)閥套10的對應閥套窗ロ進入第一軸向流道20、第二軸向流道
21、第三軸向流道22、第四軸向流道23時分成方向相反的兩路分別進入臺肩32、臺肩33對應的軸向通孔，由于臺肩32與臺肩33以閥體11的中心橫截面為對稱面，由此，有效地減少本發(fā)明換向閥的軸向液動力，且保證本發(fā)明四通換向閥實現(xiàn)大流量。本說明書陳述的實施方式只是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為只局限于實施方式所示的具體方式，而應當涉及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠思考到的等同技術方式。
權利要求
1.一種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥，包括閥體、閥套、閥芯和端蓋，其特征在干所述閥體的壁上沿周向依次開有徑向的進油ロ、A ロ、出油口和B ロ ；所述閥套的壁上對應地開有與所述進油ロ、A ロ、出油口和B ロ相匹配的閥套窗ロ，閥套還開有四個貫通的軸向流道，所述四個軸向流道分別對應地與所述進油ロ、A ロ、出油ロ、B ロ連通；所述閥芯的臺肩的外端面設有凸臺，所述凸臺將臺肩的外端面與端蓋之間形成的容腔分隔成互不相通的第一腔和第ニ腔，所述臺肩設有四個軸向通孔，其中兩個軸向通孔在第一腔內(nèi)，另兩個軸向通孔在第二腔內(nèi)，隨著閥芯的旋轉(zhuǎn)，四個所述軸向通孔能夠一一對應地與四個所述軸向流道同時連通。
2.根據(jù)權利要求I所述的ー種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥，其特征在于所述四個軸向流道沿閥套的周向等間隔分布。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的ー種閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥，其特征在于所述閥芯以閥體的中心橫截面為對稱面設有兩個對稱的所述臺肩。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有新型結構的閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥，包括閥體、閥套、閥芯和端蓋，其中，閥體的壁上沿周向依次開有徑向的進油口、A口、出油口和B口；所述閥套的壁上對應地開有與所述進油口、A口、出油口和B口相匹配的閥套窗口，閥套還開有四個貫通的軸向流道，所述四個軸向流道分別對應地與所述進油口、A口、出油口、B口連通；所述閥芯的臺肩的外端面設有凸臺，所述凸臺將臺肩的外端面與端蓋之間形成的容腔分隔成互不相通的第一腔和第二腔，所述臺肩設有四個軸向通孔，其中兩個軸向通孔在第一腔內(nèi)，另兩個軸向通孔在第二腔內(nèi)，隨著閥芯的旋轉(zhuǎn)，四個所述軸向通孔能夠一一對應地與四個所述軸向流道同時連通。
文檔編號F15B13/02GK102913494SQ20121036902
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者龔國芳, 韓冬, 劉毅, 肖紅秀, 楊華勇 申請人:浙江大學