数字换向阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种数字换向阀。为解决电磁换向阀频响较低，而使用比例方向阀及伺服阀噪声大、成本高的问题，本实用新型提出一种数字换向阀，包括阀体、阀芯和两个电磁驱动装置。阀体内设置有一个进油腔、两个工作油腔以及一个回油腔；阀体上设置有四个油口，分别对应进油腔、两个工作油腔以及回油腔；阀芯设置在阀体内的中部，两侧各设置有一个推杆，电磁驱动装置设置在阀体两侧；电磁驱动装置的壳体内壁上设置有缓冲回弹垫。本实用新型数字换向阀响应速度较快，且缓冲回弹垫在与高速运动的阀芯相接触时，能够产生缓冲回弹力，加快阀芯的响应速度，消除了阀芯与阀体内壁碰撞产生的噪音，并延长数字换向阀的使用寿命。
【专利说明】数字换向阀
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种方向控制阀，尤其涉及一种能够快速切换系统工作介质方向 的数字换向阀。
【背景技术】
[0002] 方向控制阀是控制液压系统中液流方向的阀，用来对系统中各个支路的液流进行 通、断的切换，以适应工作的需求。一个液压系统中所应用的各种控制阀中，方向控制阀占 据了很大比重。常规方向控制阀的基本作用是对液流进行通、断切换，因此工作原理较为简 单，结构也不复杂。但为了满足不同液压系统对液流方向的控制要求，方向阀的品种规格名 目较多。换向阀作为一种常见的方向控制阀，其工作原理是借助于改变阀芯的位置来实现 与阀体相连的几个油路之间的连通或断开。
[0003] 现如今，工业上普遍使用的换向阀有手动换向阀、电磁换向阀、比例换向阀以及电 液换向阀等。其中，电磁换向阀由于其价格较低，控制方便且稳定性较高，因此使用范围最 广。然而电磁换向阀的频响时间最快只能达到几百毫秒，在需要高频响及长时间的连续控 制的场合下，只能选择使用比例方向阀或者伺服阀。但是比例方向阀与伺服阀的造价较电 磁换向阀高，且在高频响及连续控制通断的场合下，使用比例方向阀及伺服阀会产生较大 噪音，并造成阀芯的磨损影响系统的正常运转，因此需要经常更换，增加了系统运转的成 本。 实用新型内容
[0004] 为解决电磁换向阀频响较低，而使用比例方向阀及伺服阀噪声大、成本高的问题， 本实用新型提出一种数字换向阀，该数字换向阀包括阀体、阀芯和两个电磁驱动装置；
[0005] 所述阀体为长柱状中空结构，其内部设置有贯穿该阀体左右两侧面的圆柱状通 孔，且该通孔内壁上设置有一个进油腔、两个工作油腔以及两个回油腔，所述进油腔设置在 所述阀体中部，进油腔的左右两侧各设置有一个所述工作油腔，所述工作油腔与所述进油 腔和所述回油腔相邻，且两个所述回油腔通过回油通道相互连通；所述进油腔、两个所述工 作油腔以及两个所述回油腔均为环形沉割槽且这五个油腔的环形面与所述阀体的左右侧 面相平行，且中心均位于贯穿该阀体左右两侧面的中心轴线上；所述阀体上设置有四个油 口，分别对应所述进油腔、两个所述工作油腔以及所述回油腔；
[0006] 所述阀芯为柱状结构，包括两个大小相同的封堵段和三个连通段，所述封堵段和 连通段间隔设置，使每个封堵段与连通段相邻，且位于所述封堵段之间的连通段的长度与 两个所述工作油腔之间的距离相同；所述封堵段的直径与所述阀体内通孔的直径相同，所 述连通段的直径小于所述封堵段的直径；所述阀芯设置在所述阀体内的中部，且贯穿该阀 芯左右两端的中心轴线与贯穿所述阀体左右两侧面的中心轴线相重合，所述阀芯两端各设 置有一个推杆；
[0007] 所述电磁驱动装置包括一个壳体，以及在所述壳体内相对设置的两个电磁铁和设 置在这两个电磁铁之间的永磁体，所述电磁驱动装置的壳体能与所述阀体上的通孔相配 合，分别设置在所述阀体两侧，且所述永磁体的一端与所述推杆相连接，当所述阀芯运动到 两端极限位置处时，能够与所述壳体的内壁相接触，在该内壁处设置有缓冲回弹垫。
[0008] 当两端电磁驱动装置均不通电时，所述电磁驱动装置内的两电磁铁不产生磁力， 被设置在这两电磁铁之间的永磁体吸附在一起。
[0009] 当左端电磁驱动装置通电而右端电磁驱动装置断电时，设置在左端电磁驱动装置 内的两电磁铁产生磁力，相互吸引，并将设置在这两电磁铁之间的永磁体排斥出去，从而使 该永磁体将设置在所述阀芯左侧的推杆推动，使得所述阀芯向右移动至设置在右侧电磁驱 动装置的壳体内壁上的缓冲回弹垫处，此时，所述阀芯左连通段位于所述通孔内左侧所述 工作油腔和所述回油腔之间的部分，且所述阀芯的左封堵段将所述通孔在左侧所述工作油 腔和所述进油腔之间的部分封堵起来，使得左侧所述工作油腔内的工作介质能够流入所述 回油腔，左侧所述工作油腔与所述回油腔连通；同时，所述阀芯的中间连通段位于所述通孔 内所述进油腔和右侧所述工作油腔之间的部分，且所述阀芯的右封堵段将所述通孔在右侧 所述工作油腔和所述回油腔之间的部分封堵起来，使得所述进油腔内的工作介质能够流入 右侧所述工作油腔，所述进油腔和右侧所述工作油腔连通。
[0010] 然后将左端电磁驱动装置断电并对右端电磁驱动装置通电时，设置在右端电磁驱 动装置内的两电磁铁产生磁力，相互吸引，并将设置在这两电磁铁之间的永磁体排斥出去， 从而使该永磁体对设置在所述阀芯右侧的推杆产生一个推力，并与所述阀芯运动到右端极 限位置处时与设置在阀芯右侧电磁驱动装置的壳体内壁上的缓冲回弹垫碰撞产生的回弹 力，共同推动所述阀芯向左移动至设置在左侧电磁驱动装置的壳体内壁上的缓冲回弹垫 处，此时，所述阀芯的中间连通段位于所述通孔内所述进油腔和左侧所述工作油腔之间的 部分，且所述阀芯的左封堵段将所述通孔在左侧所述工作油腔与所述回油腔之间的部分封 堵起来，使得所述进油腔内的工作介质能够流入左侧所述工作油腔内，所述进油腔和左侧 所述工作油腔连通；同时，所述阀芯的右连通段位于所述通孔内右侧所述工作油腔和所述 回油腔之间的部分，且阀芯的右封堵段将所述通孔在右侧所述工作油腔和所述进油腔之间 的部分封堵起来，使得右侧所述工作油腔内的工作介质能够流入所述回油腔，右侧所述工 作油腔和所述回油腔连通。
[0011] 再将左端电磁驱动装置通电并对右端电磁驱动装置断电，使阀芯向右运动。如此 循环交替控制，从而实现所述数字换向阀的快速切换功能，且不会产生噪音，并且很好地保 护了所述阀芯，增加了阀芯的使用寿命。
[0012] 使用本实用新型数字换向阀，由于缓冲回弹垫被高速运动的阀芯撞击能够产生回 弹力，该回弹力与推杆推力同时推动阀芯向另一侧运动，加快了该数字换向阀的响应速度， 且所述缓冲回弹垫在与高速运动所述阀芯相接触时，能够产生一定的缓冲回弹力，使得所 述阀芯的响应速度加快，同时由于缓冲回弹垫为软性材料，所述阀芯与在所述缓冲回弹垫 相碰撞时，不会出现噪音，消除了所述阀芯在运动到极限位置处时与所述电磁驱动装置的 壳体碰撞产生的噪音，避免了所述阀芯与硬质金属相碰撞受损的问题，延长了所述阀芯的 使用寿命，从而延长了所述数字换向阀的使用寿命。
[0013] 优选地，所述推杆为可伸缩结构，一端与所述永磁体固定连接，另一端与所述阀芯 的一端固定连接。减小了所述数字阀的大小，使得所述数字阀体在响应时，所述推杆对阀芯 的推力及所述缓冲回弹垫的回弹力的传递更为快捷，减小了所述数字阀的体积，加快了数 字阀的响应并节约了制造成本。
[0014] 优选地，所述数字换向阀采用二级电压控制。当需要所述阀芯运动时，需要施加一 个24V的电压，使所述阀芯获得一个较大的推力，产生一个较大的加速度；当所述阀芯即将 运动到极限位置时，施加一个5V的电压，使所述阀芯再获得一个较小的推力，产生一个较 小的加速度，使得所述阀芯运动到极限位置时不会因速度过大而产生强烈的碰撞，从而起 到加速和缓冲的作用。
[0015] 优选地，所述数字换向阀采用二级电流控制。当需要所述阀芯运动时，需要施加一 个IOA的电流，使所述阀芯获得一个较大的推力，产生一个较大的加速度；当所述阀芯即将 运动到极限位置时，施加一个2A的电流，使所述阀芯再获得一个较小的推力，产生一个较 小的加速度，使得所述阀芯运动到极限位置时不会因速度过大而产生强烈的碰撞，从而起 到加速和缓冲的作用。
[0016] 优选地，所述缓冲回弹垫固定设置在所述电磁驱动装置的壳体内壁上。避免了所 述缓冲回弹垫在与所述阀芯相接触的过程中被所述阀芯带动，与所述阀芯发生摩擦，从而 延长了所述缓冲回弹垫的使用寿命，并保证了所述数字换向阀的正常工作。
[0017] 使用本实用新型数字换向阀，能够解决电磁换向阀频响仅能达到几百毫秒而无法 使用在快速切换工作介质方向的问题，以及使用比例方向阀或伺服阀来对工作介质方向进 行快速切换时带来的成本高、噪声大，磨损快等问题，而使用本实用新型数字换向阀时频响 最快能够达到一毫秒，且无噪声、使用寿命较长，使得该数字换向阀在应用到液压系统中实 现工作介质方向的快速切换工作时能够高效、稳定地进行工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型数字换向阀的阀芯运动到右侧极限位置处时的剖视示意图；
[0019] 图2为本实用新型数字换向阀阀体立体图的剖视示意图；
[0020] 图3为本实用新型数字换向阀的电磁驱动装置不通电时的剖视示意图。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1
[0022] 如图1、图2和图3所示，本实用新型数字换向阀包括阀体1、阀芯2以及两个电磁 驱动装置3。
[0023] 阀体1为长柱状中空结构，其内部设置有贯穿该阀体1左右两侧面的圆柱状通孔 11，且该通孔内壁上设置有一个进油腔12、左工作油腔131、右工作油腔132、左回油腔141 以及右回油腔142,进油腔12设置在阀体1的中部，进油腔12的左侧设置有左工作油腔 131，右侧设置有右工作油腔132,左工作油腔131的左侧设置有左回油腔141，右工作油腔 132右侧设置有右回油腔142,左回油腔141与右回油腔142通过回油通道143相互连通； 进油腔12、左工作油腔131、右工作油腔132、左回油腔141、以及右回油腔142均为环形沉 割槽，且这五个油腔的环形面与阀体1的左、右侧面相平行，且中心均位于贯穿该阀体1左 右两侧面的中心轴线上；阀体1上设置有四个油口 A、P、B、T，分别对应左工作油腔131、进 油腔12、右工作油腔132以及右回油腔142 ;
[0024] 阀芯2为柱状结构，包括左封堵段211、右封堵段212、左连通段221、右连通段222 以及中间连通段223,左封堵段211和右封堵段212的大小相同，左封堵段211的左侧设置 有左连通段221，右封堵段212的右侧设置有右连通段222,左封堵段211和右封堵段212通 过中间连通段223连接起来，且中间连通段的长度与左工作油腔131和右工作油腔132之 间的距离相同；左封堵段211和右封堵段212的直径与阀体1内通孔11的直径相同，三个 连通段的直径小于封堵段的直径；阀芯2设置在阀体1内的中部，且贯穿该阀芯1左右两端 的中心轴线与贯穿阀体1左右两侧面的中心轴线相重合，阀芯2的两端各设置有一个可伸 缩结构的推杆23 ;
[0025] 电磁驱动装置3包括一个壳体31，以及在壳体31内相对设置的两个电磁铁32和 设置在这两个电磁铁之间的永磁体33,电磁驱动装置3的壳体31能与阀体1上的通孔11 的两端相配合，阀体1两侧各设置有一个电磁驱动装置3,且电磁驱动装置3的永磁体33的 一端与推杆23相连接，当阀芯2运动到两端极限位置处时，能够与壳体31的内壁相接触， 该内壁上固定设置有缓冲回弹垫34。
[0026] 优选地，该数字换向阀采用二级电流控制。施加在电磁铁上的电流的越大，该电磁 铁对阀芯产生的推力就越大。该推力对阀芯的运动产生一个加速度，阀芯开始运动时施加 的IOA的电流，对阀芯产生了较大的推力，使阀芯获得了一个较大的加速度，当阀芯运动到 极限位置处时施加的2A的电流，使运动过程中的阀芯的加速度减小，使得阀芯运动到极限 位置时不会因速度过大而产生强烈的碰撞。
[0027] 当两端电磁驱动装置均不通电时，电磁驱动装置3内的两电磁铁32不产生磁力， 设置在这两电磁铁32之间的永磁体33吸附在电磁铁32上。
[0028] 当左端电磁驱动装置3通电而右端电磁驱动装置3断电时，设置在左端电磁驱动 装置3内的两电磁铁32产生磁力，相互吸引，并将设置在这两电磁铁32之间的永磁体33 排斥出去，从而使该永磁体33将设置在阀芯2左侧的推杆23推动，使得阀芯2向右移动至 设置在右侧的缓冲回弹垫34处，此时，阀芯2的左连通段221位于通孔11内左侧工作油腔 131和回油腔14之间的部分，且阀芯2的左封堵段211将位于通孔11在左侧工作油腔131 和进油腔12之间的部分封堵起来，使得左侧工作油腔131内的工作介质能够流入左回油腔 141，左侧工作油腔131与回油腔连通；同时，阀芯2的中间连通段223位于通孔11内进油 腔12和右侧工作油腔132之间的部分，且阀芯2的右封堵段212将通孔11在右侧工作油 腔132和回油腔14之间的部分封堵起来，使得进油腔12内的工作介质能够流入右侧工作 油腔132,进油腔12和右侧工作油腔132连通。
[0029] 然后将左端电磁驱动装置3断电并对右端电磁驱动装置3通电时，设置在右端电 磁驱动装置3内的两电磁铁32产生磁力，相互吸引，并将设置在这两电磁铁32之间的永磁 体33排斥出去，从而使该永磁体33对设置在阀芯2右侧的推杆23产生一个推力，并与阀 芯2运动到右端极限位置处时与设置在右侧电磁驱动装置3的壳体31上的缓冲回弹垫34 碰撞产生的回弹力，共同推动阀芯2向左移动至设置在左侧电磁驱动装置3的壳体31上的 缓冲回弹垫34处，此时，阀芯2的中间连通段位于通孔11内进油腔12和左侧工作油腔131 之间的部分，且阀芯2的左封堵段211将通孔11在左侧工作油腔131与回油腔14之间的 部分封堵起来，使得进油腔12内的工作介质能够流入左侧工作油腔131内，进油腔12和左 侧工作油腔131连通；同时，阀芯2的右连通段222位于通孔11内右侧工作油腔132和右 回油腔142之间的部分，且阀芯2的右封堵段212将通孔11在右侧工作油腔132和进油腔 12之间的部分封堵起来，使得右侧工作油腔132内的工作介质能够流入右回油腔142,右侧 工作油腔132和回油腔连通。
[0030] 再将左端电磁驱动装置3通电并对右端电磁驱动装置3断电，使阀芯2向右运动。 如此循环交替控制，从而实现所述数字换向阀的快速切换功能，且不会产生噪音，并且很好 地保护了阀芯2,增加了阀芯2的使用寿命。
[0031] 优选地，所述数字换向阀还可以使用二级电压控制。施加在电磁驱动装置上的电 压的越大，相应侧电磁驱动装置对阀芯产生的推力就越大。该推力对阀芯的运动产生一个 加速度，阀芯开始运动时施加的24V的电流，对阀芯产生了较大的推力，使阀芯获得了一个 较大的加速度，当阀芯运动到极限位置处时施加的5V的电流，使运动过程中的阀芯的加速 度减小，使得阀芯运动到极限位置时不会因速度过大而产生强烈的碰撞。
[0032] 对比例
[0033] 采用与实施例1中的数字换向阀内部结构类似的双电磁铁二位四通换向阀进行 对比实验，不同之处在于对比例中采用的换向阀在电磁驱动装置的壳体内壁上没有设置缓 冲回弹垫，阀芯在运动到极限位置处后直接与电磁驱动装置的壳体内壁发生碰撞。该双电 磁铁二位四通换向阀的额定流量及额定压力与本实用新型数字换向阀相同。
[0034] 在相同实验条件下，将对比例中的双电磁铁二位四通换向阀与实施例1中的数字 换向阀分别接入同一实验油路中连续工作100个周期后，记录相关实验数据，并进行计算， 得出结果如表1所示：
[0035] 表 1
[0036]
【权利要求】
1. 一种数字换向阀，其特征在于，该数字换向阀包括阀体、阀芯和两个电磁驱动装置； 所述阀体为长柱状中空结构，其内部设置有贯穿该阀体左右两侧面的圆柱状通孔，且 该通孔内壁上设置有一个进油腔、两个工作油腔以及两个回油腔，所述进油腔设置在所述 阀体中部，进油腔的左右两侧各设置有一个所述工作油腔，所述工作油腔与所述进油腔和 所述回油腔相邻，且两个所述回油腔通过回油通道相互连通；所述进油腔、两个所述工作油 腔以及两个所述回油腔均为环形沉割槽且这五个油腔的环形面与所述阀体的左右侧面相 平行，且中心均位于贯穿该阀体左右两侧面的中心轴线上；所述阀体上设置有四个油口，分 别对应所述进油腔、两个所述工作油腔以及所述回油腔； 所述阀芯为柱状结构，包括两个大小相同的封堵段和三个连通段，所述封堵段和连通 段间隔设置，使每个封堵段与连通段相邻，且位于所述封堵段之间的连通段的长度与两个 所述工作油腔之间的距离相同；所述封堵段的直径与所述阀体内通孔的直径相同，所述连 通段的直径小于所述封堵段的直径；所述阀芯设置在所述阀体内的中部，且贯穿该阀芯左 右两端的中心轴线与贯穿所述阀体左右两侧面的中心轴线相重合，所述阀芯两端各设置有 一个推杆； 所述电磁驱动装置包括一个壳体，以及在所述壳体内相对设置的两个电磁铁和设置在 这两个电磁铁之间的永磁体，所述电磁驱动装置的壳体能与所述阀体上的通孔相配合，分 别设置在所述阀体两侧，且所述永磁体的一端与所述推杆相连接，当所述阀芯运动到两端 极限位置处时，能够与所述壳体的内壁相接触，在该内壁处设置有缓冲回弹垫。
2. 根据权利要求1所述的数字换向阀，其特征在于，所述推杆为可伸缩结构，一端与所 述永磁体固定连接，另一端与所述阀芯的一端固定连接。
3. 根据权利要求1所述的数字换向阀，其特征在于，所述数字换向阀采用二级电流控 制。
4. 根据权利要求1所述的数字换向阀，其特征在于，所述数字换向阀采用二级电压控 制。
5. 据权利要求1所述的数字换向阀，其特征在于，所述缓冲回弹垫固定设置在所述电 磁驱动装置的壳体内壁上。
【文档编号】F15B13/02GK204082735SQ201420394612
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月16日 优先权日:2014年7月16日
【发明者】隆跃进, 吴振亚, 朱小明, 韩智慧, 方彪, 许仰曾 申请人:上海豪高机电科技有限公司