一種平面密封型換向閥的制作方法
【專利摘要】一種平面密封型換向閥，屬于液壓控制閥，用于多通道的流體切換，解決現(xiàn)有換向閥換向操縱力較大，抗污染能力差，加工工藝難度大，成本高等問題。本發(fā)明包括下閥座、支撐座、滑塊、上閥座、固定閥芯、碟簧、浮動(dòng)閥芯、套筒、滾珠絲杠組件、連接螺套、推桿、減速電機(jī)。本發(fā)明為平面密封，采用帶有滾珠絲杠組件的小型旋轉(zhuǎn)減速電機(jī)直線驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)滑塊做直線運(yùn)動(dòng)，控制油路的換向。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、接口形式方便、工藝性好，能可靠地實(shí)現(xiàn)全壽命周期的密封，保證液壓系統(tǒng)的可靠換向，適合于標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)，適用于諸如石油、天然氣開采井下等高溫高壓嚴(yán)酷環(huán)境工況，可用于各種液壓系統(tǒng)流體控制。
【專利說明】一種平面密封型換向閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于液壓控制閥，具體涉及一種平面密封型換向閥，可用于諸如電廠、油氣 開采等高溫高壓領(lǐng)域的流體控制。

【背景技術(shù)】
[0002] 在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥被廣泛的用于控制液壓系統(tǒng)的流體流向，液壓控制閥 一般由閥芯、閥體、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等主要零部件組成，根據(jù)閥芯密封性形式的差異，常用的液壓 控制閥可以分為滑閥類和提升閥類兩大類：
[0003] (1)滑閥類：閥芯為圓柱形，閥芯及閥體上開有沉割槽，閥芯與閥體間隙配合密 封，通過閥芯在閥體孔內(nèi)的相對(duì)滑動(dòng)來改變液流通路的通斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的控制；滑閥類 換向閥由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，換向切換迅速，閥芯所受的不平衡力較小，換向所需操縱力較小 等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)中。但是滑閥類換向閥的閥芯與閥體需要保證 相對(duì)運(yùn)動(dòng)的間隙，所以主要靠閥芯與閥體的間隙配合來密封，泄漏往往難以避免。特別是對(duì) 于諸如水這種低粘度的工作介質(zhì)，在同樣的配合間隙和壓差下，介質(zhì)的泄漏損失會(huì)成數(shù)十 倍的增加。因此，為了減小泄漏量就必須減小閥芯閥體的配合間隙，這必然會(huì)給加工工藝提 出更高的要求，相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)造成運(yùn)動(dòng)副的卡緊力增大，甚至出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，所需的操 縱力也會(huì)更大。如德國Hauhinco公司生產(chǎn)的滑閥，為得到很小的配合間隙，滑閥閥芯采用 陶瓷制作，極大的提高加工難度和加工成本，抗污染能力差容易堵塞，因此應(yīng)用受到了極大 的限制。
[0004] ⑵提升閥類：這類閥包括錐閥、球閥、平板閥，閥芯與閥座為無間隙密封配合，主 要利用閥芯相對(duì)閥座孔的移動(dòng)來改變液流通路的開斷，以實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的控制。提升閥類換 向閥過流能力強(qiáng)，閥芯能完全關(guān)死，閥的泄漏小（甚至無泄漏），抗污染能力強(qiáng)，響應(yīng)速度 快，在液壓系統(tǒng)中也被廣泛的應(yīng)用。雖然提升閥擁有良好的密封性能，但是閥芯受到的軸向 液壓力不平衡，同時(shí)為了得到穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)性能，彈簧剛度往往較大，特別是對(duì)于高壓情況下 時(shí)，就會(huì)需要很大的操縱力，而且為了實(shí)現(xiàn)對(duì)流體多通路的同時(shí)控制，往往需要將多個(gè)單體 的提升閥進(jìn)行組合。如芬蘭Danfoss研制的錐閥式三位四通換向閥，由4組單向可控錐閥 進(jìn)行組合，分別用4組電磁鐵對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)控制，這類閥過流能力強(qiáng)，抗氣蝕性能好，但受 加工精度影響，無法完全克服軸向不平衡壓力，所需的操縱力也較大，由于由多個(gè)單閥組合 而成，不僅體積較大而且成本也較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種平面密封型換向閥，用于多通道的流體切換，解決現(xiàn)有換向閥換 向操縱力較大，抗污染能力差，加工工藝難度大，成本高等問題。
[0006] 本發(fā)明所提供的一種平面密封型換向閥，包括下閥座、支撐座、滑塊、上閥座、固定 閥芯、碟簧、浮動(dòng)閥芯、套筒、滾珠絲杠組件、連接螺套、推桿、減速電機(jī)，其特征在于 ：
[0007] 所述下閥座上放置有支撐座，所述支撐座為矩形框，其一邊具有螺紋孔，用于連接 套筒，滑塊放置在支撐座內(nèi)并能夠自由滑動(dòng)，上閥座覆蓋于支撐座和滑塊上端面，下閥座、 支撐座及上閥座通過螺柱連接固定，將滑塊封閉；
[0008] 所述滑塊為矩形立方體，其上端面具有圓形的上凹槽，其下端面具有圓形的下凹 槽，上凹槽和下凹槽的圓心同軸并通過軸向連通孔連通，上凹槽底部具有和軸向連通孔同 心的環(huán)形槽，其內(nèi)安裝有滑塊密封圈；滑塊的側(cè)面具有螺紋盲孔，用于和推桿螺紋連接；
[0009] 所述固定閥芯為圓盤形，嵌于所述上凹槽內(nèi)，固定閥芯的上端面具有同心的內(nèi)圓 槽和外環(huán)槽；
[0010] 所述下凹槽內(nèi)自上而下裝有碟簧和浮動(dòng)閥芯，碟簧和浮動(dòng)閥芯一起進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ) 償；浮動(dòng)閥芯為圓柱形，具有沿其軸線的軸向通孔，浮動(dòng)閥芯外圓周具有環(huán)形凹槽，其內(nèi)安 裝有閥芯密封圈，使得浮動(dòng)閥芯與所述下凹槽配合形成密封；
[0011] 所述上閥座上具有第一換向油口、第二換向油口、進(jìn)油口及第一回油口、第二 回油口，第一換向油口、第二換向油口、進(jìn)油口及第一回油口與固定閥芯的內(nèi)圓槽圓心 處于同一水平軸線上，第二回油口位于進(jìn)油口垂直上方；進(jìn)油口位于內(nèi)圓槽圓心右側(cè) S/2處，第一換向油口、第二換向油口對(duì)稱分布在進(jìn)油口右左兩側(cè)，與進(jìn)油口距離均為 (r2+r3-S) /2,第一回油口位于進(jìn)油口右側(cè)（r2+r3+S) /2處；第二回油口在進(jìn)油口垂直上方

【權(quán)利要求】
1. 一種平面密封型換向閥，包括下閥座（〇1〇)、支撐座（020)、滑塊（030)、上閥座 (040)、固定閥芯（050)、碟簧（060)、浮動(dòng)閥芯（070)、套筒（080)、滾珠絲杠組件（090)、連接 螺套（100)、推桿（110)、減速電機(jī)（120)，其特征在于： 所述下閥座（010)上放置有支撐座（020)，所述支撐座（020)為矩形框，其一邊具有 螺紋孔（021)，用于連接套筒，滑塊（030)放置在支撐座（020)內(nèi)并能夠自由滑動(dòng)，上閥座 (040)覆蓋于支撐座（020)和滑塊（030)上端面，下閥座（010)、支撐座（020)及上閥座 (040)通過螺柱連接固定，將滑塊（030)封閉； 所述滑塊（030)為矩形立方體，其上端面具有圓形的上凹槽（031)，其下端面具有圓形 的下凹槽（032)，上凹槽（031)和下凹槽（032)的圓心同軸并通過軸向連通孔（033)連通， 上凹槽（031)底部具有和軸向連通孔（033)同心的環(huán)形槽（034)，其內(nèi)安裝有滑塊密封圈 (160);滑塊（030)的側(cè)面具有螺紋盲孔（035)，用于和推桿螺紋連接； 所述固定閥芯（050)為圓盤形，嵌于所述上凹槽（031)內(nèi)，固定閥芯（050)的上端面具 有同心的內(nèi)圓槽（051)和外環(huán)槽（052); 所述下凹槽（032)內(nèi)自上而下裝有碟簧（060)和浮動(dòng)閥芯（070)，碟簧（060)和浮動(dòng)閥 芯（070) -起進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償；浮動(dòng)閥芯（070)為圓柱形，具有沿其軸線的軸向通孔（071)， 浮動(dòng)閥芯（070)外圓周具有環(huán)形凹槽（072)，其內(nèi)安裝有閥芯密封圈（170)，使得浮動(dòng)閥芯 (070)與所述下凹槽（032)配合形成密封； 所述上閥座（040)上具有第一換向油口（04A)、第二換向油口（04B)、進(jìn)油口（04P)及 第一回油口（04T)、第二回油口（04W)，第一換向油口（04A)、第二換向油口（04B)、進(jìn)油口 (04P)及第一回油口（04T)與固定閥芯（050)的內(nèi)圓槽（051)圓心處于同一水平軸線上， 第二回油口（04W)位于進(jìn)油口（04P)垂直上方；進(jìn)油口（04P)位于內(nèi)圓槽（051)圓心右側(cè) S/2處，第一換向油口（04A)、第二換向油口（04B)對(duì)稱分布在進(jìn)油口（04P)右左兩側(cè)，與進(jìn) 油口（04P)距離均為（r2+r3-S)/2,第一回油口（04T)位于進(jìn)油口（04P)右側(cè)（r2+r3+S)/2 處；第二回油口（04W)在進(jìn)油口（04P)垂直上方
處，所述第一回油 口（04T)和第二回油口（04W)通過上閥座內(nèi)的十字溝通油路（041)連通，S為滾珠絲杠組 件（090)的行程，rl為內(nèi)圓槽（051)的半徑，r2、r3分別為外環(huán)槽（052)的內(nèi)徑和外徑，且 2rl>S>(r2+r3-2rl)/2 ； 所述套筒（080)為具有內(nèi)空腔（081)的圓筒，其前端封閉并形成凸臺(tái)（082)，凸臺(tái) (082)側(cè)面具有外螺紋，以與所述螺紋孔（021)螺紋連接，凸臺(tái)端面具有軸向連通內(nèi)空腔 (081)的推桿孔（083)，所述內(nèi)空腔（081)中裝有滾珠絲杠組件（090)和連接螺套（100); 所述滾珠絲杠組件（090)由絲杠（091)、滾珠螺母（092)、滾珠導(dǎo)套（093)、鋼珠（094)、 左端限位銷（095)、右端限位銷（096)構(gòu)成；所述滾珠螺母（092)為具有軸向通孔的二階臺(tái) 階軸，其小端具有外螺紋；絲杠（091)上套有嵌入鋼珠（094)的滾珠導(dǎo)套（093)，絲杠（091) 連同滾珠導(dǎo)套（093)穿過滾珠螺母（092)的軸向通孔并形成間隙配合，所述鋼珠（094)與 絲杠（091)配合，絲杠（091)上接近左右兩端分別安裝有左端限位銷（095)、右端限位銷 (096)，以對(duì)嵌入鋼珠（094)的滾珠導(dǎo)套（093)運(yùn)動(dòng)加以限制； 所述連接螺套（100)為二階臺(tái)階軸，其小端內(nèi)加工有球窩（101)，連接螺套的大端具有 軸向空腔（102)，軸向空腔（102) 口部具有內(nèi)螺紋，以與滾珠螺母（092)的小端連接； 所述推桿（110)由螺桿段（111)、桿身（112)和尾部球頭（113)連為一體構(gòu)成；推桿 (110)的桿身（112)穿過套筒（080)的推桿孔（083)，螺桿段（111)和滑塊（030)側(cè)面的螺 紋盲孔（035)螺紋連接，尾部球頭（113)位于連接螺套（100)的球窩（101)內(nèi)； 所述減速電機(jī)（120)通過螺釘連接于所述套筒（080)的內(nèi)空腔（081)端口，減速電機(jī) (120)的電機(jī)軸與絲杠（091)右端通過鍵銷連接，通過絲杠（091)將減速電機(jī)（120)的旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為滑塊（030)的直線運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)滾珠螺母（092)運(yùn)動(dòng)到極限位置被左端限位銷（095)或右端限位銷（096)擋住時(shí)， 左端限位銷（095)或右端限位銷（096)擋住滾珠導(dǎo)套（093)阻止其做直線運(yùn)動(dòng)，減速電機(jī) (120)繼續(xù)工作，由于在螺紋間隙中的鋼珠（094)無法繼續(xù)做直線運(yùn)動(dòng)，使得絲杠（091)帶 動(dòng)滾珠導(dǎo)套（093)和滾珠螺母（092)做相對(duì)打滑運(yùn)動(dòng)，滾珠螺母（092)停留在極限位置，整 個(gè)滾珠絲杠組件在極限位置原地打滑，保持行程S ; 在滾珠絲杠組件（090)的行程S內(nèi)，進(jìn)油口（04P)始終在固定閥芯（050)的內(nèi)圓槽里， 第一回油口（04T)或第二回油口（04W)總有其一位于固定閥芯的外環(huán)槽里，固定閥芯做直 線運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)第一換向油口（04A)、第二換向油口（04B)在固定閥芯的內(nèi)圓槽和外環(huán)槽之 間移動(dòng)，完成換向功能。
2.如權(quán)利要求1所述的平面密封型換向閥，其特征在于： 所述上閥座（040)表面具有平行的前凸條和后凸條，形成凹字形橫截面，前、后凸條和 上閥座表面相交位置分別具有凹入的限位槽； 第一換向油口（04A)、第二換向油口（04B)、進(jìn)油口（04P)及第一回油口（04T)分別插 裝有連接管（130)，連接管（130)的管身自下而上依次具有環(huán)形密封槽（131)和環(huán)形定位槽 (132)； 卡片（140)為矩形片，其側(cè)邊開有位置分別與第一換向油口（04A)、第二換向油口 (04B)、進(jìn)油口（04P)及第一回油口（04T)對(duì)應(yīng)的四個(gè)卡口，當(dāng)四個(gè)連接管（130)分別插裝 入四個(gè)油口后，將卡片（140)水平插進(jìn)上閥座（040)表面的限位槽中，通過卡片（140)的 四個(gè)卡口卡住四根連接管的環(huán)形定位槽（132)，然后通過螺釘將卡片（140)固定在上閥座 (040)上。
【文檔編號(hào)】F16K11/065GK104344017SQ201410589335
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】劉銀水, 韓明興, 李東林, 吳德發(fā), 趙旭峰, 鄧亦攀, 羅剛, 楊曙東 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)