专利名称：三位四通型手动流量控制阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阀，特别是公开一种三位四通型手动流量控制阀，应用于流体动 力系统的运动控制，尤其适用于液压缸和液压马达的手动速度控制。
背景技术：
在液压动力系统中，通常作为运动的执行元件是液压缸或者液压马达。
对于运动执行元件的速度控制，第一种方法是在运动元件的液压回路中设置流量控制 阀，以控制进入执行元件的流体流量，从而控制速率。以做直线运动的液压油缸为例，流 量控制阔可以设置在油缸的进油侧或者回油侧。油缸的运动方向由方向控制阀来切换。这 种速度控制回路的特点是，流量控制与方向控制是由两个元件分开控制的。
第二种方法是，采用比例方向阀或者伺服阀。油缸的运动速率和方向都是由作用在比 例方向阀上的信号来决定。运动速率的大小与电信号的大小成比例的关系。当驱动信号由 正变为负时，运动方向也改变为负方向。这种阀的特性是既可以控制执行元件的速度，又 可以控制运动方向，控制方式为电控。原理是将控制电信号功率放大，驱动阀芯处于不同 位置，从而改变阀内部的开度，即改变液压油的流通截面积，使单位时间流过阀的油改变， 最终改变油缸的速度。采用比例方向阀或者伺服阀的控制精度高，响应频率高，但是成本 同时显著提高，对液压系统的清洁度也要求高。
特别是在一些特殊液压应用系统中，往往需要用手动的方式控制液压油缸的速度，以 控制油缸推力的缓慢变化，并且还需要实现油缸运动方向的切换功能。例如在用于材料力 学性能检测的液压万能试验机中，需要手动控制试验力的加载速率，要求实现力加载、保 载、卸栽和快退功能。现有技术的流量控制阀对此显然是不能胜任的。
发明内容
本实用新型的目的是解决现有技术存在的问题，公开一种三位四通型手动流量控制阀。 本实用新型是这样实现的 一种三位四通型手动流量控制阀，包括阀体、阀芯、端盖 和齿轮箱，其特征在于所述阀体轴心开有与阀芯相配的长通孔，阀芯沿阀芯孔轴向移动， 同时还开有P、 A、 B、 T四个油口，分别与压力油管、油缸进油口、油缸出油口和油箱连 接，P、 A、 B油口分布在阀体一侧在同一直线上，并与阀芯通孔垂直，T油口分布在阀体 与的P、 A、 B所在面垂直的平面内，阀体内部两端回油口通过一个内部通道连接在一起 后，对外油口只有一个T 口，在油口 P、 A、 B的底部位置有与油口连通的阀型孔，并设 有与阀型孔同轴的环形槽，环形槽直径大于阀芯孔，阀体上还设有与齿轮箱零件连接的接 □。
所述阀芯的右半部分是斜齿齿条，与齿轮构成齿轮副，阀芯左半部分是流量与方向的 控制部分，阀芯部分中间段直径变小，作为压力油腔，阀芯的轴向方向上开有两条进油节 流槽、两条回油节流槽。
所述的齿轮箱固定齿轮，使齿轮与阀芯的右半部分构成齿轮副，采用螺栓连接在阀体 的右端面上，所述的阀体左端面的端盖采用螺栓密封连接。
本实用新型能应用于一些特殊液压应用系统中，可以手动控制液压油缸的速度，以控 制油缸推力的缓慢变化，还实现了油缸运动方向的切换功能。例如应用于材料力学性能检 测的液压万能试验机中，就能手动控制试验力的加载速率，方便地实现力加载、保载、卸 栽和快退功能，不仅操作简单，而且还可以保证试验精度。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图l-l是本实用新型结构图l-2是图1-1的B-B向剖视图1-3是图1-2的側视图l-4是图1-1的D-D向剖视图2-l是本实用新型阀体结构示意图2-2是图2-l的B-B向剖视图3-l是本实用新型阀芯结构示意图3-2是图3-1的径向旋转90°结构示意图3-3是图3-1的A-A向剖视图3-4是图3-1的B-B向剖视图4-l是本实用新型阀芯处于中位功能位置结构图4-2是图4-1的B-B向剖视图5-l是本实用新型阀芯处于左位功能位置结构图5-2是图5-1的B-B向剖视图6-l是本实用新型阀芯处于右位功能位置结构图6-2是图6-1的B-B向剖视图。
在图中1、阀体；2、端盖；3、螺栓；4、阀芯；5、 0型圈；6、齿轮箱；7、 O型圈；8、螺栓；9、齿轮；10、螺栓；11、轴用格莱圈；12、0型圈；13、0型圈； 14、铜套。
具体实施方式
根据附图1-1、 1-2、 1-3、 1-4，本实用新型包括阀体1、阀芯4、端盖2和齿轮箱6。 根据附图2-1、 2-2,本实用新型阀体1上开有与阀芯4相配的长通孔，阀芯可以沿 阀芯孔的轴向移动。同时还开有P、 A、 B、 T四个油口，分别与压力油管、油缸进油口、 油缸出油口和油箱连接。阀体内部两端都作为回油口，通过一个内部通道连接在一起，使 对外只有一个T 口。在油口 P、 A、 B的底部位置有与油口连通的阀型孔，并设有与阀型 孔16同轴的环形槽15，环形槽15直径大于阀芯孔，其棱边保持锋利。阀体1上还有 与齿轮箱6等零件连接的接口。
根据附图3-1、 3-2、 3-3、 3-4，本实用新型阀芯4的右半部分是斜齿齿条，与齿轮构 成齿轮副。阀芯4左半部分，即阀芯部分是流量与方向的控制部分，具有对称性。在阀芯 部分轴向方向上开有两条进油节流槽17,两条(或四条)回油节流槽18。进油节流槽和 回油节流槽都呈三角形，不同位置时，三角槽的深度和宽度都不同。为减小油缸运动时的 背压作用，回油节流槽在轴向方向的面积变化梯度大于进油节流槽，即回油节流槽轴向角 度大于进油节流槽。三角槽与阀体上的环形槽构成节流孔。节流孔的面积由阀芯与阀体的 相对的位置来决定，位置不同，节流孔面积也不同。阀芯部分在径向开有多条平衡槽，阀 芯部分中间段直径更小，作为压力油腔。
齿轮箱6的作用是固定齿轮，使齿轮9与阀芯4的右半部分构成齿轮副。铜套嵌入 在齿轮箱6径向孔中，齿轮轴则安装在铜套14孔里面。齿轮轴与铜套之间用O型圈13 构成动密封，铜套14与齿轮箱6孔采用O型圈12静密封。齿轮箱6由固定嫘钉与阀 体连接在一起，由O型圈7密封。
本实用新型调速原理，根据流体力学的伯努力方程推导出来的流体流过细长孔的流量
计算公式
Q=CAo (2厶P/p) 1/2 式(1)
其中C=Ce*Cv
Ce是节流孔面积收縮系数，Cv是节流孔的速度系数。 C、 Ce、 Cv与雷诺系数有关。
Ao是节流孔面积，AP是作用在节流孔上的压力差，p是流体密度。 当作用在节流孔上的压力差AP保持不变时，那么流过节流孔的流量就与面积Ao成比 例关系。在液压回路中，通过设置压力补偿器即可以保持厶P不变。
根据三角形节流槽的几何特征，推导出其面积是轴向位移X的函数，如下所示-
AcrK,x2+K2X+K3 式(2)
其中Ki、 K2、 K3是常数。
由式(1)、式(2)得到
Q=C( K!X2+K2X+K) (2AP/p) 1/2
轴向位移X由齿轮旋转运动带动阀芯的直线运动来改变。
本实用新型三位四通型手动流量控制阀具有三个功能位置，即中位、左位、右位。根 据附图4-1、 4-2，在中位时，所有油口都关闭。左位与右位的功能位置分别由端盖2和齿 轮箱6内孔底面定位。
根据附图5-1、 5-2，当阀芯处于左位的功能位置时，P 口与A 口通过阀芯的中部与阀 体的A 口完全连通，B 口与T 口完全连通，油的流动方向是P到A， B到T,两个油 路都不具有节流作用，压力油可以自由流通，实现油缸快速运动，当阀芯朝右移动一定距 离后，阀芯上左侧的节流槽将P 口与A 口连通，右侧的回油槽与B 口连通，起到节流作 用。继续向右移动阀芯时，进流槽与回油槽的节流面积都逐渐减小，直到阀芯处于中位时， P 口与A 口完全关闭，B与T 口也完全关闭，油缸停止运动。
根据附图6-1、 6-2，当阀芯处于右位的极限位置时，P 口与B 口通过阀芯的中部与阀 体完全连通，A 口与T 口完全连通，油的流动方向是P到B， A到T，两个油路都不具 有节流作用，压力油可以自由流通，实现油缸快速运动，当阀芯朝左移动一定距离后，阀 芯上右侧的节流槽将P 口与B 口连通，左侧的回油槽与A 口连通，起到节流作用。继续 向左移动阀芯时，进流槽与回油槽的节流面积都逐渐减小，直到阀芯处于中位时，P 口与B 口完全关闭，A与T 口也完全关闭，油缸停止运动。
权利要求1.一种三位四通型手动流量控制阀，包括阀体、阀芯、端盖和齿轮箱，其特征在于所述阀体轴心开有与阀芯相配的长通孔，阀芯沿阀芯孔轴向移动，同时还开有P、A、B、T四个油口，分别与压力油管、油缸进油口、油缸出油口和油箱连接，P、A、B油口分布在阀体一侧在同一直线上，并与阀芯通孔垂直，T油口分布在阀体与的P、A、B所在面垂直的平面内，阀体内部两端回油口通过一个内部通道连接在一起后，对外油口只有一个T口，在油口P、A、B的底部位置有与油口连通的阀型孔，并设有与阀型孔同轴的环形槽，环形槽直径大于阀芯孔，阀体上还设有与齿轮箱零件连接的接口；所述阀芯的右半部分是斜齿齿条，与齿轮构成齿轮副，阀芯左半部分是流量与方向的控制部分，阀芯部分中间段直径变小，作为压力油腔，阀芯的轴向方向上开有两条进油节流槽、两条回油节流槽；所述的齿轮箱固定齿轮，使齿轮与阀芯的右半部分构成齿轮副，采用螺栓连接在阀体的右端面上，所述的阀体左端面的端盖采用螺栓密封连接。
2. 根据权利要求1所述的三位四通型手动流量控制阀，其特征在于所述阀芯上两条进油 节流槽分布阀芯中间段两侧的轴向方向，两条回油节流槽分布在阀芯两端，进油节流槽、 回油节流槽都呈三角形，在阀芯轴向不同位置，三角槽的深度和宽度都不同，回油节流 槽在轴向方向的面积变化梯度大于进油节流槽。
3. 根据权利要求1或2所述的三位四通型手动流量控制阀，其特征在于所述齿轮箱径 向孔中嵌入铜套，铜套孔内安装齿轮轴，齿轮轴与铜套之间用0型圈动密封，铜套与齿 轮箱孔采用0型圈静密封，齿轮箱与阀体固定螺钉连接也用0型圈密封。
专利摘要本实用新型为一种三位四通型手动流量控制阀，包括阀体、阀芯、端盖和齿轮箱，其特征在于所述阀体轴心开有与阀芯相配的长通孔，阀芯沿阀芯孔轴向移动，同时还开有P、A、B、T四个油口，分别与压力油管、油缸进油口、油缸出油口和油箱连接，P、A、B油口分布在阀体一侧在同一直线上，并与阀芯通孔垂直，T油口分布在阀体与的P、A、B所在面垂直的平面内，在油口P、A、B的底部位置有与油口连通的阀型孔，并设有与阀型孔同轴的环形槽，阀体上还设有与齿轮箱零件连接的接口。本实用新型可以手动控制液压油缸的速度，还实现了油缸运动方向的切换功能，应用时不仅操作简单，而且还可以保证试验精度。
文档编号F15B13/00GK201003519SQ200720066589
公开日2008年1月9日 申请日期2007年1月23日 优先权日2007年1月23日
发明者胡伟萍 申请人:上海新三思计量仪器制造有限公司