滑阀的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请于2018年8月14日作为pct国际专利申请提交，并要求于2017年8月15日提交的美国专利申请序列号62/545,886的权益，该专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。

引言

滑阀通过使阀芯沿纵向轴线在阀壳体的孔口内轴向移动来控制液压流体的流动方向。滑阀通常用于控制泵与液压致动器(例如，液压活塞、液压马达等)之间的流体连通。阀芯的移动打开和闭合由阀壳体限定的各种端口之间的流体连通，以沿着各种流动路径引导液压流体。

技术实现要素：

本公开整体涉及一种用于控制液压流体的流动的滑阀，并且更具体地，涉及用于滑阀的阀芯。

在一个方面，本发明所公开的技术涉及包括主体的阀，所述主体限定具有中心轴线的孔口以及由多个壁限定的第一工作通道和第二工作通道。阀芯定位在所述孔口内，并且所述阀芯包括具有中心主体部分直径的中心主体部分和定位在中心主体部分上的第一外侧密封基体与第二外侧密封基体之间的中心密封基体，每个密封基体具有大于中心主体部分直径的密封基体直径。所述阀芯与所述孔口之间的第一密封关系允许流体同时地从中心泵通道流动到第一工作通道和第二工作通道两者中。在一个示例中，所述第一工作通道和所述第二工作通道连接到液压缸的服务端口。在另一个示例中，所述阀进一步包括第一罐通道和第二罐通道，并且所述阀芯与所述孔口之间的第二密封关系允许流体同时地从所述第一工作通道和所述第二工作通道流动到所述第一罐通道和所述第二罐通道中。

在一个示例中，所述中心密封基体的轴向长度为所述第一外侧密封基体的轴向长度的约10％至约100％。在另一个示例中，所述中心密封基体的轴向长度为所述第二外侧密封基体的轴向长度的约10％至约100％。在另一个示例中，所述中心主体部分直径为所述密封基体直径的约10％至约99％。在一个示例中，所述中心主体部分包括在所述中心密封基体与所述第一外侧密封基体之间的中心段、在所述第一外侧密封基体与第一周边密封基体之间的第一外侧段，以及在所述第二外侧密封基体与第二周边密封基体之间的第二外侧段。在一个示例中，所述中心段的轴向长度为第一外侧段的轴向长度的约10％至约100％。在另一个示例中，所述中心段的轴向长度为所述第二外侧段的轴向长度的约10％至约100％。

在一个示例中，所述阀进一步包括一个或多个螺线管，其中每个螺线管与定位在所述阀芯的所述中心主体部分上的周边密封基体相邻。所述一个或多个螺线管被配置为使阀芯沿中心轴线轴向地移位。

在一个示例中，所述阀为比例3/2通液压阀。在另一个示例中，所述阀为cetop5液压阀。在另一个示例中，所述阀为开关液压阀。在一个示例中，所述密封基体中的至少一个密封基体包括围绕垂直于所述阀芯的所述中心主体部分的表面的边缘的一个或多个凹口。在另一个示例中，所述阀进一步包括位于所述主体和所述阀芯之间的套管。在一个示例中，所述阀为高流量伺服阀。

在另一个方面，本发明所公开的技术涉及一种阀，所述阀包括在具有中心轴线的阀主体内的孔口、在所述孔口内限定用于液压流体的流动路径的多个通道，以及定位在所述孔口内的阀芯。所述阀芯可沿所述中心轴线在以下位置之间移动：第一位置，其中来自中心泵通道的液压流体被阻止流动到第一工作通道和第二工作通道以及流动到一个或多个罐通道；第二位置，其中来自所述中心泵通道的液压流体同时地与所述第一工作通道和所述第二工作通道两者流体连通；和第三位置，其中所述第一工作通道和所述第二工作通道同时地与所述一个或多个罐通道流体连通。在一个示例中，所述阀为比例液压阀。在另一个示例中，所述阀为开关液压阀。在另一个示例中，所述阀为高流量伺服阀。

在下面列出的描述中将阐述各种另外方面。本发明的方面可以涉及各个特征和特征的组合。应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是示例性和说明性的，并不限制本文公开的实施方案所基于的广义发明构思。

附图说明

以下附图说明了本公开的具体实施方案，因此不限制本公开的范围。附图未按比例绘制，并且旨在与以下具体实施方式中的说明结合使用。下文将结合附图描述本公开的实施方案，其中类似的数字表示类似的要素。

图1为处于第一位置的示例性滑阀的侧剖视图。

图2为示出处于第一位置的图1的滑阀的示意图。

图3为处于第二位置的滑阀的侧剖视图。

图4为示出处于第二位置的图3的滑阀的示意图。

图5为处于第三位置的滑阀的侧剖视图。

图6为示出处于第三位置的图5的滑阀的示意图。

图7为比例3/2通阀的测试装置。

图8为示例性阀芯的透视图。

图9为具有凹口的另一个示例性阀芯的透视图。

图10为在滑阀主体中的图9的阀芯的侧剖视图。

图11为在滑阀主体中的图9的阀芯的透视剖视图。

图12为示例性阀芯的尺寸图。

图13为具有位于阀主体和阀芯之间的套管的示例性滑阀的侧剖视图。

具体实施方式

下文所述的技术在利用液压致动器的系统中具有应用。在一种可能的构造中并通过非限制性示例，液压致动器为包括可移位活塞的液压缸，该可移位活塞用于在由液压流体致动时提供单向力。此类液压致动器通常用于工业设备和建筑设备(例如，挖掘机、吊杆、升降机、摆臂、枢转机构等)中。然而，可是设想的，制动器可以是任何类型的液压致动器，包括例如液压马达。

图1为处于第一位置200的滑阀100的侧剖视图。滑阀100包括限定孔口104的滑阀主体102。阀芯106位于孔口104内。孔口104被多个通道110围绕，该多个通道根据阀芯106的位置限定用于液压流体的流动路径。阀芯106可经由电子或手动控制沿着阀芯主体102的主体轴线a-a轴向移动。在一个示例中，螺线管128定位在阀芯106的任一侧上，使得当右侧螺线管128被启动时，阀芯106被推动到孔口104的左侧，并且当左侧螺线管128被启动时，阀芯106被推动到孔口104的右侧。

每个通道110的形状为在其内侧通向孔口104敞开的环形腔体的形状。每个通道110由壁112隔开并且连接到经由专用液压流体管线连接到特定液压系统部件的端口116。最外侧的通道110是连接到一个或多个液压流体贮存器或罐t的罐通道。压力平衡道或流动通路114将罐通道110连接在一起。中心泵通道110连接到泵p出口，以用于将液压流体递送到孔口104。其他通道110为连接到液压致动器的服务端口a和b的第一工作通道和第二工作通道。流动布置结构在液压流体到达液压致动器之前合并来自服务端口a和b的液压流体流。在图1所示的示例性实施方案中，液压致动器为具有设置在其中的液压活塞hp的缸c。本文所示和所述的通道和端口构造是示例性的，并且可以设想，阀芯106可用于根据具体应用的需要或期望具有不同数量和/或构造的通道和端口的滑阀。

仍参考图1，阀芯106包括多个密封基体122、124、126，该多个密封基体从阀芯106径向向外突出，以用于在滑阀100的操作期间密封各个通道110。以此方式，滑阀100通过利用阀芯106上的密封基体来控制由通道110限定的各个流动路径，该密封基体各自包括基本上等于其中设置有阀芯106的孔口104的直径。密封基体通过抵靠壁112密封来密封孔口104内的各个通道110，从而决定被迫进入孔口104中的流体必须走的路径。

如图1所示，第一外侧密封基体122位于阀芯106的第一端部处，第二外侧密封基体126位于阀芯106的相对端部处，并且中心密封基体124位于第一外侧密封基体122与第二外侧密封基体126之间。阀芯106的中心主体部分120限定中心主体部分直径(图9中所示)，并且每个密封基体122、124和126包括大于中心主体部分直径的密封基体直径(图9中所示)。两个密封基体之间的空间限定了从孔104到端口116的轴向流动通路。第一周边密封基体132和第二周边密封基体134位于第一外侧密封基体122和第二外侧密封基体126的外侧，并且提供螺线管128可与之抵靠来偏置阀芯106的表面。

图2是示出位于第一位置200的滑阀100的示意图。在第一位置200，密封基体122、124、126与壁112处于密封关系，使得液压流体被阻止从泵p流到缸c的服务端口a和b。因此，没有流体可流入或流出缸c的服务端口a和b，并且液压流体也被阻止进入液压流体罐t。

图3为处于第二位置300的滑阀100的侧剖视图，并且图4为示出处于第二位置300的滑阀100的示意图。在第二位置300，阀芯106相对于第一位置200沿主体轴线a-a定位在左侧。如图3和图4所示，密封基体122、124、126与壁112处于第一密封关系，使得液压流体可从泵p流入由密封基体限定的孔口104的体积中并进入缸c的两个服务端口a和b中。流入缸c中的液压流体将液压活塞hp从停止状态驱动至启动状态，以用于致动工业设备的部件。在第二位置300，液压流体被阻止进入液压流体罐t。

图5为处于第三位置400的滑阀100的侧剖视图，并且图6为示出处于第三位置400的滑阀100的示意图。在第三位置400，阀芯106相对于第一位置200沿主体轴线a-a定位在右侧。如图5和图6所示，密封基体122、124、126与壁112处于第二密封关系，使得缸c中的液压流体经由服务端口a和b流动通过孔口104并进入液压流体罐t。这使液压活塞hp从启动状态返回至停止状态。在第三位置400，来自泵p的液压流体被阻止进入缸c的服务端口a和b。

图7示出了用于滑阀100的示例性测试装置10。在此示例中，滑阀100被描绘成比例3/2通阀，然而，本公开并不限于此种类型的阀，并且可以设想本公开适用于不同的阀类型。示例性测试装置10包括用于向滑阀100供应液压流体的泵p和用于保存液压流体的一个或多个液压流体贮存器或罐t。滑阀100经由服务端口a和b连接到具有液压活塞hp的缸c，服务端口a和b合并在一起以将流体供应到缸c的一侧。

在典型的cetop5阀中，对于具有两个服务端口a和b的4/3通构造，流体流量被限制为大约70lpm/10bar。在3/2构造中，由于并未使用服务端口b，所以流体流量被类似地进行限制。本公开的阀芯106的构造通过同时提供向服务端口a和b两者供应液压流体的能力而将流体流量增加到大约120lpm/10bar，与此同时允许服务端口a和b两者同时排放到液压流体罐t中。因此，可以在不增加阀的尺寸并且不使用两级阀的情况下增大流体流量。虽然在此示例中按照cetop5阀尺寸使用了阀芯106，但应当指出的是，本公开可用于许多不同尺寸，诸如例如cetop3、5、7、10和16尺寸。因此，本公开不限于特定的液压阀尺寸。

图8为从滑阀100移除的阀芯106的透视图。第一外侧密封基体122朝向阀芯106的第一端部定位，第二外侧密封基体126朝向阀芯106的相对端部定位，并且中心密封基体124位于第一外侧密封基体122与第二外侧密封基体126之间。另外，第一周边密封基体132和第二周边密封基体134位于第一外侧密封基体122和第二外侧密封基体126的外侧。中心主体部分120包括三个不同的段。每个段被定义为中心主体部分120在两个相邻密封基体之间的长度。第一外侧段130被定义为在第一周边密封基体132与第一外侧密封基体122之间的长度；中心段140被定义为第一外侧密封基体122与中心密封基体124之间的长度；并且第二外侧段150被定义为中心密封基体124与第二外侧密封基体126之间的长度。应当理解，在某些示例中，阀芯106可用于开关阀或类似类型的阀。

图9为根据本公开的另一个示例阀芯206的透视图。阀芯206与上述阀芯106共享许多相同的部件。例如，阀芯206包括朝向阀芯206的第一端部定位的第一外侧密封基体122，朝向阀芯206的相对端部定位的第二外侧密封基体126，以及位于第一外侧密封基体122和第二外侧密封基体126之间的中心密封基体124。然而，阀芯206上的密封基体122、124、126各自包括围绕垂直于阀芯206的中心主体部分120的一个或多个表面的边缘的一个或多个凹口208。凹口208可以通过增大两个密封基体之间的轴向流动通路的直径来增大阀芯206的计量。凹口208的数量和形状可根据具体应用的需要或期望而变化。例如，垂直于中心主体部分120的密封基体的表面可具有1个、2个、3个、4个或更多个凹口。此外，凹口208可为矩形、三角形、圆形、半圆形、复合圆形等。图10和图11示出了滑阀主体202中的阀芯206。在某些示例中，阀芯206可用于比例阀或类似类型的阀。还应当理解，图1至图6的阀芯106可包括凹口，诸如图9所示的凹口208。

图12示出了阀芯106的多个尺寸。阀芯106的尺寸也可适用于图9的阀芯206。一般来讲，中心主体部分直径为阀芯106上的最小直径。在图12的示例中，中心主体部分直径被描绘为针对中心主体部分120的段130、140、150中的每段大致相同或相等。然而，可以设想，在其他实施方案中，中心主体部分直径可在段130、140、150之间变化，使得每个段具有不同的直径。另外，可根据具体应用的需要或期望将半径、斜面和/或轮廓添加至段130、140、150中的一个或多个段，以实现阀芯106的最佳性能。图12进一步示出了密封基体122、124、126中的每个密封基体具有密封基底直径密封基体直径为阀芯106上的最大直径，并且通常基本上等于由孔口104内的每个壁112形成的壁直径更准确地说，密封基体直径与壁直径之间的差值最小，使得密封基体122、124、126可穿过孔口104而不受干扰。当这些部件对齐时，密封基体122、124、126和壁112之间的公差形成密封，从而决定流体通过孔口104的流动。图12进一步示出，第一外侧段130具有轴向长度l130，中心段140具有轴向长度l140，并且第二外侧段150具有轴向长度l150。图12还示出，第一外侧密封基体122具有轴向长度l122，第二外侧密封基体126具有轴向长度l126，并且中心密封基体124具有轴向长度l124。

尽管设想了阀芯的许多实施方案，但具有某些尺寸关系的那些已显示出高度期望的性能。在某些实施方案中，中心密封基体124的轴向长度l124可为第一外侧密封基体122的轴向长度l122的约10％至约100％。在其他实施方案中，中心密封基体124的轴向长度l124可为第二外侧密封基体126的轴向长度l126的约10％至约100％。在某些实施方案中，中心段140的轴向长度l140可为第一外侧段130的轴向长度l130的约10％至约100％。在其他实施方案中，中心段140的轴向长度l140可为第二外侧段150的轴向长度l150的约10％至约100％。还可以设想其他尺寸。例如，中心主体部分直径可为密封基体直径的约10％至约99％。可以设想，本文所述的尺寸关系也可适用于图9的阀芯206。

图13示出了根据本公开的另一个示例性实施方案，其中套管510安装在滑阀500的孔口504内。套管510位于阀主体502与阀芯506之间。套管510包括若干入口522，该入口具有类似于上文关于阀芯106所述的密封基体122、124、126的尺寸关系。应当理解，在某些示例中，套管510和阀芯506可用于高流量伺服阀或类似类型的阀。在一些示例中，诸如图13中所示的套管510的套管可以被包括在图1的滑阀主体102中，或者可以被包括在图11和图12的滑阀主体202中。

可以进一步设想的是，可以通过将滑阀主体102修改为具有与以上关于阀芯106的密封基体122、124和126所述的类似尺寸关系，根据本公开的阀技术来获得期望的阀性能。例如，对滑阀主体102的修改可以通过改变通道110与壁112之间的尺寸关系来实现，诸如它们相对于彼此在滑阀100的孔口104内的位置。

如上所述，本文所公开的阀技术并不限于特定类型的液压阀。相反，本文所公开的阀技术可以用于各种类型的液压阀，诸如开关阀、比例阀、高流量伺服阀或任何其它类型的液压阀。应当进一步注意的是，以上描述的各种实施方案仅以说明的方式提供，并且不应当被解释为限制所附的权利要求。本领域技术人员将容易地认识到可以在不遵循本文示出和描述的示例性实施方案和应用的情况下进行的各种修改和改变，并且不脱离所附权利要求书的真实精神和范围。