專利名稱：無泄漏平面型純水電液換向閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及以液壓控制技術為特征的液壓元件，尤其涉及一種無泄漏平面型純水電液換向閥。
背景技術：
“環(huán)境革命”給液壓技術的發(fā)展帶來了強大的“環(huán)境壓力”，尋求與環(huán)境完全相容的無毒無公害綠色流體正受到世界各國液壓界的廣泛重視。純水液壓技術因其介質來源廣泛、環(huán)境友好、清潔安全及阻燃性好的獨特優(yōu)勢，而成為國際流體傳動及控制領域的一個研究熱點。純水換向閥作為純水液壓系統(tǒng)最為關鍵的閥類元件之一，其研究亦成為重點。
傳統(tǒng)的油壓換向閥多為滑閥型、轉閥型或錐閥型。滑閥型和轉閥型換向閥閥芯所受的不平衡力很小，所需要的操縱力也較小，但閥芯和閥孔間需要保證相對運動的間隙，泄漏往往較大。尤其對于水介質而言，水的粘度低會增大泄漏損失，在間隙和壓差相同時，同樣規(guī)格的水壓換向閥的泄漏損失為油壓換向閥的數(shù)十倍。因而，為減小泄漏就必須把間隙設計的非常小，這必然給加工帶來極大困難，同時運動副工作時極易出現(xiàn)堵塞、卡死現(xiàn)象。錐閥型換向閥的泄漏很小，但閥芯受到的軸向液壓力不平衡，所需的操縱力也較大。另外，由于水的可壓縮性小、剛性大，在純水換向閥突然切換時所產生的壓力沖擊更為嚴重。
此外，水的汽化壓力高，使得水極易汽化和沸騰，因而在相同條件下，純水換向閥遭受的氣蝕破壞程度要比油壓換向閥強上百倍；與礦物油相比，水介質腐蝕性很強，腐蝕作用的破壞使得現(xiàn)有的油壓換向閥材料都不適用于水介質。
因此，如何防止泄漏、減小換向沖擊，減小腐蝕及有效抑制氣蝕，提高靜動態(tài)特性，成為純水換向閥研究的關鍵所在。目前國際上研制的純水換向閥主要有二種形式第一種是采用錐閥式結構。如芬蘭Danfoss公司研制的純水換向閥等。它由對稱地安裝在閥體上的兩組主錐閥、兩個設計成端蓋法蘭的先導控制閥和兩個單向可控錐閥組成。該類閥過流能力強、抗氣蝕性能好。但其受加工精度的影響，無法完全克服軸向不平很壓力，所需要的操縱力也較大。
第二種是采用滑閥式結構。如德國hauhinco公司研制的純水換向閥等。該類閥為減小泄漏，把閥芯和閥套之間的配合間隙設計的非常小，如此小的間隙給閥的加工工藝提出了非常苛刻的要求，極大的提高了加工難度和加工成本。另外，如此小的間隙也容易被雜質卡阻，因此其應用受到了很大限制。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種無泄漏平面型純水電液換向閥，用于改善閥的靜動態(tài)特性，實現(xiàn)無泄漏，同時減輕氣蝕、沖擊及腐蝕等現(xiàn)象，適用于中高壓水介質環(huán)境下。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是包括1)平面型主閥芯裝在左端蓋、主閥體、右端蓋內，主閥套裝在主閥體中心，裝在主閥芯右端孔內的彈簧將主閥芯外肩面壓靠在主閥套端面上，主閥芯右端面與右端蓋孔間形成主閥敏感腔，主閥體上端開有進水口和工作口，兩者通過主閥套內流道相互連通，進水口和工作口為板式連接，主閥芯左右兩端分別用第一U形密封骨架加擋圈、兩個第二U形密封骨架加擋圈密封，其中一個第二U形密封骨架加擋圈密封裝在右端蓋孔支撐，第一U形密封骨架由裝在主閥體左端孔內的撐套和導向套內，撐套外的O形密封圈與主閥體密封，兩個第二U形密封骨架由兩個導向套支撐；在主閥體、右端蓋上端開有一端連通進水口另一端連通純水電磁球閥進水口的流道，在主閥體、右端蓋下端開有一端連通純水電磁球閥回水口另一端連通主閥體回水口的流道，主閥敏感腔通過右端蓋的中心孔與純水電磁球閥的工作口相通；2)純水電磁球閥包括在閥體孔內自上向下依次裝有徑向開有兩組孔的彈簧閥套、徑向開有兩組孔的八孔閥套、徑向開有一組孔的六孔閥套、徑向開有一組孔的二孔閥套，彈簧閥套上端小圓柱面上裝有調節(jié)閥套蓋，閥套蓋壓在伸出閥體外的彈簧閥套臺肩上，裝有干式直流電磁鐵的力放大機構壓在推桿的下端面，裝在彈簧閥套中的彈簧擋塊上端頂在復位彈簧上，彈簧擋塊下端頂在裝在彈簧閥套中的第一陶瓷球上，裝在八孔閥套中的頂桿上端頂在第一陶瓷球上，頂桿下端頂在裝在六孔閥套中的第二陶瓷球上，裝在六孔閥套和二孔閥套內的推桿上端頂在第二陶瓷球上，裝在二孔閥套內的推桿下端上裝有U形密封骨架，U形密封骨架與推桿肩面間裝有小彈簧；閥體左側開有分別設置阻尼器的進水口、工作口、回水口，閥體右側開有連通閥體上下兩端的流道；當干式直流電磁鐵得電時，力放大機構推動推桿向上運動，第二陶瓷球與八孔閥套遮蓋，第一陶瓷球與八孔閥套離開，液流通過進水口、彈簧閥套上的一組斜孔、八孔閥套上邊的一組斜孔，進入工作口；當干式直流電磁鐵失電時，復位彈簧推動彈簧擋塊向上運動，第二陶瓷球與八孔閥套離開，第一陶瓷球與八孔閥套遮蓋，液流通過工作口、八孔閥套下邊的一組斜孔，六孔閥套上的斜孔、進入出水口；在閥工作過程中，有部分液流經過彈簧閥套上的另一組斜孔進入復位彈簧腔，部分液流經過閥體流道、二孔閥套上的徑向通孔進入下端小彈簧腔，使推桿和陶瓷球所受液壓力平衡。
純水電磁球閥進水口和工作口能互換，組成P1-A1，P1-O機能的閥。
純水電磁球閥的二孔閥套和閥體之間用O形密封圈密封，六孔閥套和閥體之間用O形密封圈密封，八孔閥套和閥體之間用O形密封圈密封，彈簧閥套和閥體之間用O形密封圈密封，二孔閥套和推桿之間用U形密封骨架密封，六孔閥套和推桿之間用O形密封圈密封。
本發(fā)明與背景技術相比，具有的有益的效果是1、采用平面型主閥芯，這種主閥芯與主閥套通過端面進行密封，合理設計壓緊力，能夠保證可靠換向的同時實現(xiàn)零泄漏，同時，這種結構的閥芯在高壓條件下工作時所需操縱力小；2、在主閥芯與主閥體之間用U型密封骨架密封，并在主閥芯兩端增加閥套結構，閥套與閥體之間采用O形密封圈進行直接密封，有效解決了純水換向閥泄漏嚴重的問題，同時由于兩端閥套的支撐作用，液壓徑向力得到了平衡，可以保證主閥芯不會偏斜，動作靈活可靠，適用于中高壓工作條件；3、在主閥體上設置敏感腔，純水電磁球閥閥口設置閥口阻尼器，并進行匹配設計，保證了閥在快速換向的同時降低換向沖擊；4、該閥采用了內控外泄的控制方式，其純水電磁球閥為二位三通電磁換向球閥，不改變主閥結構，只改變純水電磁球閥閥芯結構，就可以實現(xiàn)不同的功能，因此具有通用性好，易于標準化的特點；5、特殊設計的主閥內流道和閥腔結構，有利于減輕氣蝕帶來的危害，為防止氣蝕，利用流場仿真對主閥內流道進行了優(yōu)化設計，可使水流更加流暢，減輕了氣蝕及流體噪聲，閥的所有元件均了采用耐蝕不銹材料，可保證閥具有較長的壽命。


圖1為本發(fā)明的結構原理示意圖；圖2為圖1中純水電磁球閥結構原理放大示意圖。
圖中1是左端蓋，2是主閥芯，3是導向套，4是擋圈，5是U形密封骨架，6是O形密封圈，7是撐套，8是主閥體，9是導向套，10是U形密封骨架，11是擋圈，12是導向套，13是O形密封圈，14是彈簧，15是右端蓋，16是螺堵，17是O形密封圈，18是主閥敏感腔，19是先導閥，20是先導閥芯，21是先導閥閥口阻尼器，18是主閥敏感腔，19是主閥閥口襯套，20是主閥套，21是O形密封圈，22是閥口阻尼器，23是螺釘，24是力放大機構，25是干式直流電磁鐵，26是推桿，27是擋圈，28是U型密封骨架，29是球堵，30是閥體，31是小彈簧，32是二孔閥套，33是O形密封圈，34是擋圈，35是O形密封圈，36是擋圈，37是六孔閥套，38是八孔閥套，39是頂桿，40是擋圈，41是陶瓷球，42是彈簧閥套，43是彈簧擋塊，44是閥套蓋，45是復位彈簧，46是O形密封圈，47是O形密封圈，48是O形密封圈，49是陶瓷球，50是O形密封圈，51是O形密封圈，52是O形密封圈，P口是進水口，A口是工作口，P1是進水口，A1是工作口，O是回水口，B是流道，C是流道，T是回水口。
具體實施例方式
如圖1、圖2所示，無泄漏平面型純水電液換向閥，包括1)平面型主閥芯2裝在左端蓋1、主閥體8、右端蓋15內，主閥套20裝在主閥體8中心，裝在主閥芯2右端孔內的彈簧14將主閥芯2外肩面壓靠在主閥套20端面上，主閥芯2右端面與右端蓋15孔間形成主閥敏感腔18，主閥體8上端開有進水口P和工作口A，兩者通過主閥套20內流道相互連通，進水口P和工作口A為板式連接，主閥芯2左右兩端分別用第一U形密封骨架5加擋圈4、兩個第二U形密封骨架10加擋圈11密封，其中一個第二U形密封骨架10加擋圈11密封裝在右端蓋15孔支撐，第一U形密封骨架5由裝在主閥體8左端孔內的撐套7和導向套3內，撐套7外的O形密封圈6與主閥體8密封，兩個第二U形密封骨架10由兩個導向套9、12支撐；在主閥體8、右端蓋15上端開有一端連通進水口P另一端連通純水電磁球閥進水口P1的流道B，在主閥體8、右端蓋15下端開有一端連通純水電磁球閥回水口O另一端連通主閥體回水口T的流道C，主閥敏感腔18通過右端蓋15的中心孔與純水電磁球閥的工作口A1相通；2)純水電磁球閥包括在閥體30孔內自上向下依次裝有徑向開有兩組孔的彈簧閥套42、徑向開有兩組孔的八孔閥套48、徑向開有一組孔的六孔閥套47、徑向開有一組孔的二孔閥套32，彈簧閥套42上端小圓柱面上裝有調節(jié)閥套蓋44，閥套蓋44壓在伸出閥體30外的彈簧閥套42臺肩上，裝有干式直流電磁鐵25的力放大機構24壓在推桿26的下端面，裝在彈簧閥套42中的彈簧擋塊43上端頂在復位彈簧45上，彈簧擋塊43下端頂在裝在彈簧閥套42中的第一陶瓷球41上，裝在八孔閥套38中的頂桿39上端頂在第一陶瓷球41上，頂桿39下端頂在裝在六孔閥套37中的第二陶瓷球49上，裝在六孔閥套37和二孔閥套32內的推桿26上端頂在第二陶瓷球49上，裝在二孔閥套32內的推桿26下端上裝有U形密封骨架28，U形密封骨架28與推桿26肩面間裝有小彈簧31；閥體30左側開有分別設置阻尼器22的進水口P1、工作口A1、回水口O，閥體右側開有連通閥體10上下兩端的流道D；當干式直流電磁鐵25得電時，力放大機構24推動推桿26向上運動，第二陶瓷球49與八孔閥套38遮蓋，第一陶瓷球41與八孔閥套38離開，液流通過進水口P1、彈簧閥套42上的一組斜孔、八孔閥套38上邊的一組斜孔，進入工作口A；當干式直流電磁鐵25失電時，復位彈簧45推動彈簧擋塊43向上運動，第二陶瓷球49與八孔閥套38離開，第一陶瓷球41與八孔閥套38遮蓋，液流通過工作口A1、八孔閥套38下邊的一組斜孔，六孔閥套37上的斜孔、進入出水口O；在閥工作過程中，有部分液流經過彈簧閥套42上的另一組斜孔進入復位彈簧腔，部分液流經過閥體流道D、二孔閥套32上的徑向通孔進入下端小彈簧腔，使推桿和陶瓷球所受液壓力平衡。
純水電磁球閥進水口P1和工作口A1能互換，組成P1-A1，P1-O機能的閥。
純水電磁球閥的二孔閥套32和閥體30之間用O形密封圈51密封，六孔閥套37和閥體30之間用O形密封圈50密封，八孔閥套38和閥體30之間用O形密封圈48、47密封，彈簧閥套42和閥體30之間用O形密封圈46密封，二孔閥套32和推桿26之間用U形密封骨架28密封，六孔閥套37和推桿26之間用O形密封圈35密封。
該閥的工作壓力為14MPa(最大工作壓力為21MPa)，最大流量為150L/min，采用平面型主閥芯結構形式、主閥敏感腔與先導閥口阻尼器匹配、可靠的密封形式以及特殊處理的不銹材料組合是本閥的特點。本閥采用內六角螺釘連接主閥體8與左端蓋1和右端蓋15，主閥芯2裝在主閥體8、左端蓋1、右端蓋15內，主閥套20裝在主閥體8中心，彈簧14將主閥芯2壓靠在主閥套20上。主閥體8上端開有進水口P和工作口A，兩者通過主閥套24內流道相互連通，進出水口采用板式連接。O形密封圈21用于板式連接時密封進出水口，閥口襯套19用于固定密封圈21。主閥芯2左右兩端靠U形密封骨架5加擋圈4、U形密封骨架10加密封擋圈11密封，這種配合密封在高壓水介質條件下密封性能良好。U形密封骨架5由撐套7和導向套3進行支撐，撐套7由O形密封圈6與主閥體8進行直接密封，U形密封骨架10由導向套9和導向套12進行支撐。
在主閥體8、右端蓋15上端開有一端連通進水口P另一端連通純水電磁球閥進水口P1的流道B，在主閥體8、右端蓋15下端開有一端連通純水電磁球閥回水口O另一端連通主閥體回水口T的流道C.敏感腔18與純水電磁球閥閥口阻尼器22進行了匹配設計，有效調節(jié)了進出敏感腔的液流流速，在保證主閥快速換向的同時減小了換向沖擊。純水電磁球閥為二位三通電磁換向球閥，它依靠干式直流電磁鐵25的通斷電，實現(xiàn)排液和進液，從而控制主閥芯2打開或關閉.平面型純水電液換向閥為內控外泄式，其進水口P通過流道B與純水電磁球閥進水口P1相通，純水電磁球閥回水口O通過流道C與主閥回水口T相通，主閥敏感腔18通過右端蓋15的中心孔與純水電磁球閥的工作口A1相通。
當純水電磁球閥的干式直流電磁鐵25得電時，力放大機構24推動推桿26向上運動，第二陶瓷球49與八孔閥套38遮蓋，第一陶瓷球41與八孔閥套38離開，由主閥進水口P進入的液流通過流道B進入純水電磁球閥，并通過進水口P1、彈簧閥套42上的一組斜孔、八孔閥套38上邊的一組斜孔，進入工作口A1，并通過與純水電磁球閥工作口A1連通的右端蓋15中心孔，進入主閥敏感腔18，從而推動主閥芯2向左運動，并壓靠在主閥套20的端面上，主閥關閉；當純水電磁球閥的干式直流電磁鐵25失電時，復位彈簧45推動彈簧擋塊43向上運動，第二陶瓷球49與八孔閥套38離開，第一陶瓷球41與八孔閥套38遮蓋，主閥敏感腔18內的液流通過右端蓋中心孔進入純水電磁球閥的工作口A1，并通過八孔閥套38下邊的一組斜孔，六孔閥套37上的斜孔、進入出水口O，并通過流道C進入主閥回水口T，主閥芯2在由進水口P進入的液流作用下向右運動，主閥芯2與主閥套20離開，進水口P與工作口A相通.不改變主閥結構，只改變純水電磁球閥的閥芯結構形式，就可以實現(xiàn)不同的換向閥功能。
權利要求
1.一種無泄漏平面型純水電液換向閥，其特征在于包括1)平面型主閥芯(2)裝在左端蓋(1)、主閥體(8)、右端蓋(15)內，主閥套(20)裝在主閥體(8)中心，裝在主閥芯(2)右端孔內的彈簧(14)將主閥芯(2)外肩面壓靠在主閥套(20)端面上，主閥芯(2)右端面與右端蓋(15)孔間形成主閥敏感腔(18)，主閥體(8)上端開有進水口(P)和工作口(A)，兩者通過主閥套(20)內流道相互連通，進水口(P)和工作口(A)為板式連接，主閥芯(2)左右兩端分別用第一U形密封骨架(5)加擋圈(4)、兩個第二U形密封骨架(10)加擋圈(11)密封，其中一個第二U形密封骨架(10)加擋圈(11)密封裝在右端蓋(15)孔支撐，第一U形密封骨架(5)由裝在主閥體(8)左端孔內的撐套(7)和導向套(3)內，撐套(7)外的O形密封圈(6)與主閥體(8)密封，兩個第二U形密封骨架(10)由兩個導向套(9、12)支撐；在主閥體(8)、右端蓋(15)上端開有一端連通進水口(P)另一端連通純水電磁球閥進水口(P1)的流道(B)，在主閥體(8)、右端蓋(15)下端開有一端連通純水電磁球閥回水口(O)另一端連通主閥體回水口(T)的流道(C)，主閥敏感腔(18)通過右端蓋(15)的中心孔與純水電磁球閥的工作口(A1)相通；2)純水電磁球閥包括在閥體(30)孔內自上向下依次裝有徑向開有兩組孔的彈簧閥套(42)、徑向開有兩組孔的八孔閥套(48)、徑向開有一組孔的六孔閥套(47)、徑向開有一組孔的二孔閥套(32)，彈簧閥套(42)上端小圓柱面上裝有調節(jié)閥套蓋(44)，閥套蓋(44)壓在伸出閥體(30)外的彈簧閥套(42)臺肩上，裝有干式直流電磁鐵(25)的力放大機構(24)壓在推桿(26)的下端面，裝在彈簧閥套(42)中的彈簧擋塊(43)上端頂在復位彈簧(45)上，彈簧擋塊(43)下端頂在裝在彈簧閥套(42)中的第一陶瓷球(41)上，裝在八孔閥套(38)中的頂桿(39)上端頂在第一陶瓷球(41)上，頂桿(39)下端頂在裝在六孔閥套(37)中的第二陶瓷球(49)上，裝在六孔閥套(37)和二孔閥套(32)內的推桿(26)上端頂在第二陶瓷球(49)上，裝在二孔閥套(32)內的推桿(26)下端上裝有U形密封骨架(28)，U形密封骨架(28)與推桿(26)肩面間裝有小彈簧(31)；閥體(30)左側開有分別設置阻尼器(22)的進水口(P1)、工作口(A1)、回水口(O)，閥體右側開有連通閥體(10)上下兩端的流道(D)；當干式直流電磁鐵(25)得電時，力放大機構(24)推動推桿(26)向上運動，第二陶瓷球(49)與八孔閥套(38)遮蓋，第一陶瓷球(41)與八孔閥套(38)離開，液流通過進水口(P1)、彈簧閥套(42)上的一組斜孔、八孔閥套(38)上邊的一組斜孔，進入工作口(A1)；當干式直流電磁鐵(25)失電時，復位彈簧(45)推動彈簧擋塊(43)向上運動，第二陶瓷球(49)與八孔閥套(38)離開，第一陶瓷球(41)與八孔閥套(38)遮蓋，液流通過工作口(A1)、八孔閥套(38)下邊的一組斜孔，六孔閥套(37)上的斜孔、進入出水口(O)；在閥工作過程中，有部分液流經過彈簧閥套(42)上的另一組斜孔進入復位彈簧腔，部分液流經過閥體流道(D)、二孔閥套(32)上的徑向通孔進入下端小彈簧腔，使推桿和陶瓷球所受液壓力平衡。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無泄漏平面型純水電液換向閥，其特征在于純水電磁球閥進水口(P1)和工作口(A1)能互換，組成P1-A1，P1-O機能的閥。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無泄漏平面型純水電液換向閥，其特征在于純水電磁球閥的二孔閥套(32)和閥體(30)之間用O形密封圈(51)密封，六孔閥套(37)和閥體(30)之間用O形密封圈(50)密封，八孔閥套(38)和閥體(30)之間用O形密封圈(48)、(47)密封，彈簧閥套(42)和閥體(30)之間用O形密封圈(46)密封，二孔閥套(32)和推桿(26)之間用U形密封骨架(28)密封，六孔閥套(37)和推桿(26)之間用O形密封圈(35)密封。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無泄漏平面型純水電液換向閥。在主閥中心裝有主閥套，平面型主閥芯位于主閥體軸線的腔體內，且由彈簧壓緊；主閥體上端開有進水口和出水口，兩者在閥體內通過主閥內流道相互連通；主閥設置了敏感腔，并通過孔道與電磁球閥相通；在電磁球閥的閥口處，設置了閥口阻尼器，并使之與主閥敏感腔相匹配，從而控制液流速度，在保證快速換向的同時，減小換向沖擊。本發(fā)明采用平面型主閥芯，設置主閥芯在主閥套上的壓緊力以及大量增加閥套，采用直接密封，實現(xiàn)零泄漏；通過主閥敏感腔和電磁球閥閥口阻尼器的匹配，實現(xiàn)快速平穩(wěn)換向；不改變主閥結構，只改變電磁球閥的結構形式，就可實現(xiàn)不同的功能，適合于在中高壓水介質環(huán)境下工作。
文檔編號F16K31/06GK1587720SQ20041005355
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權日2004年8月4日
發(fā)明者周華, 弓永軍, 楊華勇 申請人:浙江大學