本發(fā)明涉及一種低功耗大流量三通切換閥，尤其是適用于振動(dòng)沖擊液壓系統(tǒng)的大流量三通切換閥。

背景技術(shù)：
振動(dòng)沖擊液壓系統(tǒng)多為閥控缸系統(tǒng)，通過(guò)切換閥閥芯運(yùn)動(dòng)來(lái)控制流體流動(dòng)方向?qū)崿F(xiàn)液壓缸的振動(dòng)沖擊動(dòng)作。振動(dòng)沖擊系統(tǒng)中，液壓缸多為單出桿缸，宜采用差動(dòng)控制方式，小面積端常通高壓，而大面積端壓力受三通切換閥控制。隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進(jìn)，振動(dòng)沖擊液壓系統(tǒng)的振動(dòng)頻率不斷提高，三通切換閥的流量不斷增大。傳統(tǒng)的三通切換閥多為圓柱滑閥結(jié)構(gòu)，當(dāng)大流量通過(guò)閥口時(shí)，存在較大的壓力損失，會(huì)引起振動(dòng)沖擊系統(tǒng)輸出效率降低、頻響特性變差等一系列問(wèn)題。增大閥芯直徑可減小閥口壓力損失，但是過(guò)大的閥芯直徑會(huì)增加閥芯質(zhì)量，同樣會(huì)引起系統(tǒng)輸出效率降低和動(dòng)態(tài)特性變差。高頻振動(dòng)時(shí)，由主控閥所導(dǎo)致的系統(tǒng)輸出效率低下和動(dòng)態(tài)特性變差成為制約振動(dòng)沖擊系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵因素。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種低功耗大流量的三通切換閥，可用于振動(dòng)沖擊液壓系統(tǒng)，提高系統(tǒng)輸出效率，改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括一級(jí)先導(dǎo)閥和二級(jí)三通閥。所述的先導(dǎo)閥可以為四通換向閥或者四通伺服閥，其分配油液進(jìn)入二級(jí)三通閥的左右控制腔，實(shí)現(xiàn)對(duì)二級(jí)大流量三通閥閥芯的運(yùn)動(dòng)控制。所述的二級(jí)大流量三通閥包括閥芯、閥套、閥體、壓環(huán)和端蓋。所述閥體上分別設(shè)有進(jìn)油口P口和出油口T口，其向內(nèi)貫穿閥體側(cè)壁，與閥套對(duì)應(yīng)進(jìn)油口Ⅰ和出油口Ⅰ相通，其向外則分別與液壓系統(tǒng)高壓油路和系統(tǒng)回油相連；所述閥體上還分別設(shè)有左控制油口C1口和右控制油口C2口，其向內(nèi)貫穿閥體側(cè)壁，與閥套上相對(duì)應(yīng)的左控制油口、右控制油口相通，其向外與一級(jí)先導(dǎo)閥的控制油口A口、B口分別相通；所述閥體最右側(cè)開有負(fù)載油口D，其與閥芯內(nèi)部空腔相連。所述閥套內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有環(huán)形槽Ⅰ、環(huán)形槽Ⅱ、環(huán)形槽Ⅲ和環(huán)形槽Ⅳ；相對(duì)于環(huán)形槽Ⅰ、環(huán)形槽Ⅱ、環(huán)形槽Ⅲ和環(huán)形槽Ⅳ分別設(shè)有左控制油口、右控制油口、進(jìn)油口Ⅰ和出油口Ⅰ，向外貫穿閥套側(cè)壁后與閥體相應(yīng)油口相通。所述閥芯為中空式結(jié)構(gòu)，中心有圓柱形空腔，空腔與負(fù)載油口D口相通；所述閥芯外壁與閥套內(nèi)壁為間隙配合，閥芯可在閥套內(nèi)滑動(dòng)；所述閥芯設(shè)有進(jìn)油口Ⅱ和出油口Ⅱ，其向內(nèi)與閥芯內(nèi)部空腔相連；所述閥芯進(jìn)油口Ⅱ和出油口Ⅱ在閥芯滑動(dòng)到適當(dāng)位置時(shí)，可分別與閥套內(nèi)側(cè)的環(huán)形槽Ⅲ和環(huán)形槽Ⅳ相連通，但是兩者不能同時(shí)相連通，即當(dāng)閥芯進(jìn)油口Ⅱ與閥套內(nèi)側(cè)的環(huán)形槽Ⅲ連通時(shí)，閥芯出油口Ⅱ與閥套內(nèi)側(cè)的環(huán)形槽Ⅳ不能連通，反之亦然；所述閥芯外壁設(shè)有臺(tái)階Ⅰ和臺(tái)階Ⅱ，臺(tái)階Ⅰ和臺(tái)階Ⅱ可限制閥芯運(yùn)動(dòng)范圍，且臺(tái)階Ⅰ與閥套環(huán)形槽Ⅰ、閥套內(nèi)壁和壓環(huán)側(cè)壁形成左控制油腔，臺(tái)階Ⅱ與閥套環(huán)形槽Ⅱ、閥套內(nèi)壁、閥套右壁形成右控制油腔。所述壓環(huán)為與閥套同軸心的空心圓環(huán)。作為對(duì)本發(fā)明所述的一種閥芯中空結(jié)構(gòu)的大流量三通切換閥的改進(jìn)：所述閥芯進(jìn)油口Ⅱ可以為沿圓周均勻分布的多個(gè)通油孔，所述閥芯出油口Ⅱ也可以為沿圓周均勻分布的多個(gè)通油孔。作為對(duì)本發(fā)明所述的一種閥芯中空結(jié)構(gòu)的大流量三通切換閥的進(jìn)一步改進(jìn)：所述閥芯可以只設(shè)有進(jìn)油口Ⅱ，所述進(jìn)油口Ⅱ在閥芯滑動(dòng)到適當(dāng)位置時(shí)，可與閥套內(nèi)側(cè)壁的環(huán)形槽Ⅲ相連通；所述閥套內(nèi)側(cè)壁的環(huán)形槽Ⅳ位于閥芯右端面附近，當(dāng)閥芯于中位向左移動(dòng)時(shí)，閥芯右端面無(wú)法完全遮蓋環(huán)形槽Ⅳ，而使得環(huán)形槽Ⅳ與閥芯內(nèi)部空腔相通。作為對(duì)本發(fā)明所述的一種閥芯中空結(jié)構(gòu)的大流量三通切換閥的進(jìn)一步改進(jìn)：所述壓環(huán)內(nèi)側(cè)壁可設(shè)有環(huán)形槽Ⅴ，環(huán)形槽Ⅴ上設(shè)有進(jìn)油口Ⅲ；所述進(jìn)油口Ⅲ與閥體進(jìn)油口P口相通，此時(shí)閥套不再設(shè)置環(huán)形槽Ⅲ和進(jìn)油口Ⅰ，閥芯也不再設(shè)置進(jìn)油口Ⅱ；所述壓環(huán)內(nèi)側(cè)壁設(shè)有的環(huán)形槽Ⅴ位于閥芯左端面附近，當(dāng)閥芯于中位向右移動(dòng)時(shí)，閥芯左端面無(wú)法完全遮蓋環(huán)形槽Ⅴ，而使得環(huán)形槽Ⅴ與閥芯內(nèi)部空腔相通。作為對(duì)本發(fā)明所述的一種閥芯中空結(jié)構(gòu)的大流量三通切換閥的進(jìn)一步改進(jìn)：閥體的進(jìn)油口P口和出油口T口可以互換位置。作為對(duì)本發(fā)明所述的一種閥芯中空結(jié)構(gòu)的大流量三通切換閥的進(jìn)一步改進(jìn)：閥芯進(jìn)油口Ⅱ和出油口Ⅱ可以為圓孔、矩形孔或異形孔。本發(fā)明具有的有益效果是：（1）閥芯具有中空的結(jié)構(gòu)，油液可以在閥芯中心的圓柱形流道內(nèi)流動(dòng)，增大了流體通過(guò)閥芯時(shí)的等效通流面積，可以有效減小流體通過(guò)換向閥時(shí)的節(jié)流損失。（2）閥芯中間的空腔直接與負(fù)載油口相連，可減少流體通過(guò)換向閥時(shí)的轉(zhuǎn)向次數(shù)，明顯減小流體通過(guò)換向閥時(shí)的功率損耗。（3）閥芯中空的結(jié)構(gòu)有助于減小閥芯質(zhì)量，可以提高換向閥的頻響和液壓系統(tǒng)整體頻響，并減小換向閥閥芯運(yùn)動(dòng)所需要的驅(qū)動(dòng)功率，有助于提高系統(tǒng)整體效率。附圖說(shuō)明圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的連接原理圖。圖2是圖1的另一種工作狀態(tài)示意圖。圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)的連接原理圖。圖4是圖3的另一種工作狀態(tài)示意圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例1、圖1和圖2給出了一種大流量三通切換閥的兩種不同工作狀態(tài)，包括一級(jí)先導(dǎo)閥1和二級(jí)三通閥2兩部分組成，一級(jí)先導(dǎo)閥1可直接采用市售小流量四通換向閥或伺服閥；二級(jí)三通閥2包括閥芯7、閥套5、閥體20、壓環(huán)13和端蓋12；閥體20外壁面上分別設(shè)有進(jìn)油口P口和出油口T口，分別與液壓系統(tǒng)高壓油路和系統(tǒng)回油相連，其向內(nèi)貫穿閥體20側(cè)壁；閥體20外壁面還分別設(shè)有左控制油口C1口和右控制油口C2口，分別與先導(dǎo)閥的A口和B口相連，其向內(nèi)貫穿閥體20側(cè)壁；閥體20最右側(cè)開有負(fù)載油口D閥套5內(nèi)側(cè)壁上分別設(shè)有環(huán)形槽Ⅰ14、環(huán)形槽Ⅱ4、環(huán)形槽Ⅲ10和環(huán)形槽Ⅳ9；相對(duì)于環(huán)形槽Ⅰ14、環(huán)形槽Ⅱ4、環(huán)形槽Ⅲ10和環(huán)形槽Ⅳ9分別設(shè)有左控制油口18、右控制油口3、進(jìn)油口Ⅰ19和出油口Ⅰ21，向外貫穿閥套5側(cè)壁后分別與閥體20上的左控制油口C1口、右控制油口C2口、進(jìn)油口P口和出油口T口相通；閥芯7為中空式結(jié)構(gòu)，中心有圓柱形空腔17，空腔17與負(fù)載油口D口相通；閥芯7外壁與閥套5內(nèi)壁為間隙配合，閥芯7可在閥套5內(nèi)滑動(dòng)；閥芯7側(cè)壁上設(shè)有進(jìn)油口Ⅱ16和出油口Ⅱ6，其向內(nèi)與閥芯7內(nèi)部空腔17相連；閥芯7的進(jìn)油口Ⅱ16和出油口Ⅱ6在閥芯7滑動(dòng)到適當(dāng)位置時(shí)，可分別與閥套5內(nèi)側(cè)的環(huán)形槽Ⅲ10和環(huán)形槽Ⅳ9相連通，但是兩者不能同時(shí)相連通；閥芯7外壁設(shè)有臺(tái)階Ⅰ15和臺(tái)階Ⅱ8，臺(tái)階Ⅰ15和臺(tái)階Ⅱ8可限制閥芯7運(yùn)動(dòng)范圍；壓環(huán)13為與閥套5同軸心的空心圓環(huán)；所述端蓋12用螺栓固連于閥體20上，并將壓環(huán)13壓緊于閥套5上。具體使用的時(shí)候步驟如下：1.當(dāng)先導(dǎo)換向閥在電磁鐵作用下或手動(dòng)操作下位于左位時(shí)（圖1所示），系統(tǒng)中的高壓油通過(guò)先導(dǎo)閥的B口流入二級(jí)三通閥2閥體20外側(cè)的右控制油口C2口，因?yàn)橛铱刂朴涂贑2口通過(guò)閥套5上的右控制油口3與環(huán)形槽Ⅱ4相連，因此高壓油液進(jìn)入環(huán)形槽Ⅱ4中，并作用于閥芯7的右側(cè)臺(tái)階Ⅱ8的臺(tái)階面；同時(shí)，系統(tǒng)中的回油油路通過(guò)先導(dǎo)閥A口與二級(jí)三通閥2的左控制油口C1口相通，左控制油口C1口又通過(guò)閥套5上的左控制油口18與環(huán)形槽Ⅰ14相連，因此閥芯7左側(cè)臺(tái)階Ⅰ15的臺(tái)階面與系統(tǒng)回油油路相通，為低壓。閥芯7在臺(tái)階Ⅱ8處高壓與臺(tái)階Ⅰ15處低壓的作用下，向左移動(dòng)。閥芯7左移，使得閥芯7的進(jìn)油口Ⅱ16與閥套5上的環(huán)形槽Ⅲ10相連通，系統(tǒng)高壓油通過(guò)進(jìn)油口P口、閥套5上的進(jìn)油口Ⅰ19、環(huán)形槽Ⅲ10和閥芯7的進(jìn)油口Ⅱ16進(jìn)入閥芯7內(nèi)部空腔17之中，并從負(fù)載油口D流出，進(jìn)入執(zhí)行元件中，即此時(shí)換向閥進(jìn)油口P口與負(fù)載油口D口相通。2.當(dāng)先導(dǎo)換向閥在電磁鐵作用下或手動(dòng)操作下位于右位時(shí)（圖2所示），系統(tǒng)中的高壓油通過(guò)先導(dǎo)閥的A口流入二級(jí)三通閥2閥體20外側(cè)的左控制油口C1口，因?yàn)樽罂刂朴涂贑1口通過(guò)閥套5上的左控制油口18與環(huán)形槽Ⅰ14相連，因此高壓油液進(jìn)入環(huán)形槽Ⅰ14中，并作用于閥芯7的左側(cè)臺(tái)階Ⅰ15的臺(tái)階面；同時(shí)，系統(tǒng)中的回油油路通過(guò)先導(dǎo)閥B口與二級(jí)三通閥2的右控制油口C2口相通，控制油口C2口又通過(guò)閥套5上的右控制油口3與環(huán)形槽Ⅱ4相連，因此閥芯7右側(cè)臺(tái)階Ⅱ8的臺(tái)階面與系統(tǒng)回油油路相通，為低壓。閥芯7在臺(tái)階Ⅰ15處高壓與臺(tái)階Ⅱ8處低壓的作用下，向右移動(dòng)。閥芯7右移，使得閥芯7的出油口Ⅱ6與閥套5上的環(huán)形槽Ⅳ9相連通，此時(shí)油液從負(fù)載油口D口流入，進(jìn)入閥芯7空腔17，并通過(guò)閥芯7的出油口Ⅱ6、閥套5上的環(huán)形槽Ⅳ9、閥套5上的出油口Ⅰ21以及閥體20上的出油口T口進(jìn)入系統(tǒng)回油管路，即此時(shí)換向閥出油口T口與負(fù)載油口D口相通。實(shí)施例2、圖3和圖4給出了另一種二級(jí)三通閥的實(shí)施方式，先導(dǎo)閥與實(shí)施例1同，不再重復(fù)。本實(shí)施例中閥套5內(nèi)側(cè)壁的環(huán)形槽Ⅳ9位于閥芯7右端面附近，當(dāng)閥芯7于中位向左移動(dòng)時(shí)，閥芯7右端面無(wú)法完全遮蓋環(huán)形槽Ⅳ9，而使得環(huán)形槽Ⅳ9與閥芯7內(nèi)部空腔17相通；此時(shí)閥芯7不再設(shè)置出油口Ⅱ6。本實(shí)施例中壓環(huán)13內(nèi)側(cè)壁設(shè)有環(huán)形槽Ⅴ22，環(huán)形槽Ⅴ22上設(shè)有進(jìn)油口Ⅲ23；進(jìn)油口Ⅲ23與閥體20上的進(jìn)油口P口相通，此時(shí)閥套5不再設(shè)置環(huán)形槽Ⅲ10和進(jìn)油口Ⅰ19，閥芯7也不再設(shè)置進(jìn)油口Ⅱ16；所述壓環(huán)13內(nèi)側(cè)壁設(shè)有的環(huán)形槽Ⅴ22位于閥芯7左端面附近，當(dāng)閥芯7于中位向右移動(dòng)時(shí)，閥芯7左端面無(wú)法完全遮蓋環(huán)形槽Ⅴ22，而使得環(huán)形槽Ⅴ22與閥芯7內(nèi)部空腔17相通。具體使用的時(shí)候步驟如下：1.閥芯7受先導(dǎo)閥控制左右移動(dòng)過(guò)程與實(shí)施例1相同，當(dāng)閥芯7左移時(shí)（圖3所示），閥芯7完全遮蓋環(huán)形槽Ⅴ22，而環(huán)形槽Ⅳ9未完全遮蓋，此時(shí)閥體20上的回油口T口與負(fù)載油口D口相通。2.當(dāng)閥芯7右移時(shí)（圖4所示），閥芯7完全遮蓋環(huán)形槽Ⅳ9，而環(huán)形槽Ⅴ22未完全遮蓋，此時(shí)閥體20上的進(jìn)油口P口與負(fù)載油口D口相通。