一种转阀式液压换向阀、液压系统以及板栅冲切设备的制作方法

本发明涉及换向阀技术领域，具体涉及一种转阀式液压换向阀、液压系统以及板栅冲切设备。

背景技术：

液压转阀是转阀式液压换向阀的一种，其工作原理是利用阀芯对阀体做旋转运动来实现通路的开闭和换向，常用于高速换向、高速激振的液压系统中。常见的液压转阀的阀体沿周向设置有一组油口，包括进油口、回油口以及与执行元件连接的工作油口，进油口与进油管路连接，回油口与回油管路连接；阀芯上设置有相应的油孔，阀芯相对于阀体的滑动或者转动切换液压执行元件中不同油腔的进油和出油状态。自动换向阀结构中阀芯的动作多通过电磁响应。

将现有的转阀式液压换向阀用于板栅冲切设备中过程如下：完成一次冲切后，切刀上行复位的同时，连续板栅进料至切刀下方，然后切刀再次下行。切刀上行复位以及切刀在高位保持的时长需要适应板栅进料的速度，即切刀上行复位以及切刀在高位保持的时长不小于板栅进料的速度。现有转阀式液压换向阀的液压系统阀芯电磁响应时间长，切刀下行和上行复位的时间相近，因此切刀下行以及切刀位于冲切低位的时间过长，不利于实现板栅的高速冲切。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种快速响应的转阀式液压换向阀。

实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种转阀式液压换向阀，包括阀芯、与所述阀芯间隙配合套接的阀体、密封设置于所述阀体两端的端盖、与所述阀芯连接的旋转驱动组件，其特征在于，

所述阀体上设置有第一油口组和第二油口组，所述第一油口组和第二油口组分别包括进油口、回油口以及与执行元件连接的两个工作油口；

所述阀芯上设置有第一油孔组和第二油孔组，所述第一油孔组的两个油孔与第一油口组相连通形成进油和回油的第一通路，所述第二油孔组的两个油孔与第二油口组相连通形成进油和回油的第二通路；所述第一通路和第二通路交替式导通。

优选的技术方案为，所述阀芯为单向旋转阀芯，由第二通路切换至第一通路的阀芯转角为第一转角，由第一通路切换至第二通路的阀芯转角为第二转角，所述第一转角大于第二转角。

优选的技术方案为，所述油孔均为直孔，所述油孔的中心线与所述阀芯的中心线相交。

优选的技术方案为，所述第一油孔组的两个油孔相平行设置，和/或所述第二油孔组的两个油孔相平行设置。

优选的技术方案为，所述油孔的中心线与所述阀芯的中心线具有锐角夹角。

优选的技术方案为，所述第一油孔组和第二油孔组之间设置有油封，所述油封沿所述阀芯的周向设置。

优选的技术方案为，所述旋转驱动组件为电机组件。

优选的技术方案为，所述第一油口组和第二油口组的进油口分设于所述阀芯的两侧。

本发明的目的之二在于提供一种液压系统，包括液压执行元件，其特征在于，还包括上述的转阀式液压换向阀，所述液压执行元件中包括第一油腔和第二油腔，所述第一油孔组与所述第一油腔的进油管路、第二油腔的出油管路连通，所述第二油孔组与所述第一油腔的出油管路以及第二油腔的进油管路连通。

优选的技术方案为，所述液压执行元件为伸缩式液压缸，所述伸缩式液压缸的活塞杆穿设于所述第二油腔中。

本发明的目的之三在于提供一种板栅冲切设备，其特征在于，包括上述的液压系统以及切刀，所述切刀与所述伸缩式液压缸的活塞杆连接。

本发明的优点和有益效果在于：

该转阀式液压换向阀利用旋转驱动组件带动阀芯主动旋转，油口组和油孔组连通形成的第一通路和第二通路交替导通，与现有技术中的电磁换向阀相比，响应时间缩短，满足液压执行元件高速动作的使用要求。

附图说明

图1是实施例1转阀式液压换向阀沿阀芯中心线的剖视结构示意图；

图2是沿图1中a-a的剖视图；

图3是实施例2转阀式液压换向阀的阀芯和阀体局部结构示意图；

图4是沿图3中b-b的剖视图；

图5是实施例3转阀式液压换向阀的阀芯和阀体局部结构示意图；

图6是沿图5中c-c的剖视图；

图7是实施例4转阀式液压换向阀的阀芯和阀体局部结构示意图；

图8是沿图7中d-d的剖视图；

图9是实施例5转阀式液压换向阀的阀芯结构示意图；

图10是实施例6液压系统的结构示意图；

图11是实施例7板栅冲切设备的结构示意图；

图中：1、阀芯；2、阀体；3、端盖；4、旋转驱动组件；5、第一油口组；6、第二油口组；7、第一油孔组；8、第二油孔组；9、油封；10、液压执行元件；101、第一油腔；102、第二油腔；103、活塞杆；11、切刀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

转阀为已知的换向阀种类之一，与阀芯连接的旋转驱动组件的选择范围为已知技术，包括但不限于高速电机、电机输出并经由旋转传动机构传动。旋转驱动组件位于阀体外，旋转驱动组件还包括传动轴，传动轴穿过端盖与阀芯连接。

油口组和油孔组的设置

油口组中各油口以及油孔组的油孔设置相适应，才能形成第一通路和第二通路。第一通路和第二通路分别包括进油通路和回油通路。阀芯旋转一定角度，第一通路的进油通路和回油通路同时形成，阀芯接着旋转一定角度，第二通路的进油通路和出油通路同时形成。

同一油口组中分别包括进油口、回油口以及与执行元件连接的两个工作油口。以第一油口组和第一油孔组连通形成第一通路为例，第一油口组的进油口p与工作油口a相对设置，上述相对设置以与进油口p与工作油口a相通的油孔为参照，工作油孔b与出油口t也同样相对设置。

第一油孔组的油孔可为直孔，或者弧形孔，考虑到油压和阀芯的结构稳定，优选的油孔为直孔。基于直孔形的油孔，第一油口组四个油口的分布取决于第一油孔组中油孔的相对位置：

两个油孔平行设置，且油孔在阀芯横截面上的投影重合时（油孔与阀芯中心线相交不相交均可），第一油口组的进油口、回油口以及与执行元件连接的两个工作油口的中心点（以油口为正圆形为例）分设在阀体圆柱形内腔的两条母线上；

两个油孔的中心线在阀芯横截面上的投影中间点交叉或者投影的延长线交叉，或者两油孔投影相平行，第一油口组的进油口、回油口以及与执行元件连接的两个工作油口的中心点（以油口为正圆形为例）分设在阀体圆柱形内腔的四条母线上；

两个油孔的中心线在阀芯横截面上的投影一端点交叉，第一油口组的进油口、回油口以及与执行元件连接的两个工作油口的中心点（以油口为正圆形为例）分设在阀体圆柱形内腔的三条母线上。

优选的，第一油口组和第二油口组中的进油口分设在阀体的两侧，沿阀体的圆柱形内腔轴向两个进油口相对设置或者错位设置，上述结构的技术效果为：第一油口组和第二油口组的进油口处均充满高压的液压油，当阀芯转动至第一通路和第二通路均断开状态，阀芯两侧的高压油挤压作用力相抵消，确保阀芯与阀体正常的间隙，也有助于延长阀芯和阀体的使用寿命。

第一转角和第二转角

以液压执行元件伸缩液压缸为例，第一通路和第二通路交替式导通过程如下：

s1：第一通路接通，活塞杆做伸出或者缩回动作；

s2：第一通路和第二通路断开，活塞杆保持s1的伸出终点位置或者缩回终点位置；

s3：第二通路接通，活塞杆做与s1相反的缩回或者伸出动作；

s4：第一通路和第二通路断开，活塞杆保持s3的缩回终点位置或者伸出终点位置；

s5：再一次第一通路接通。

基于通路导通过程的描述，优选的，由第二通路切换至第一通路的阀芯转角为第一转角，由第一通路切换至第二通路的阀芯转角为第二转角，第一转角大于第二转角。基于一定的阀芯旋转角速度，s4保持时间较s2较长。将上述的应用于冲切设备中，利用s4进料并且趋小控制s2保持时间（通过调整第一转角和第二转角的角度差），可减小单次冲切所消耗的时长。

油封

油封的作用在于阻止第一通路和第二通路均未接通的状态下，或者第一通路或第二通路单独接通的状态下，第一油口组和第二油口组的进油口高压油经过阀体和阀芯的间隙，影响液压执行元件的进油和出油。油封为已知结构，通常沿阀芯的周向设置，为封闭环状。

油封可单独设置在第一油孔组和第二油孔组之间，或者设置在第一油孔组和第二油孔组的两个油孔之间，或者设置在油孔与阀芯端部之间。油封也可以在上述三种位置同时设置。

油孔的中心线与阀芯的中心线的锐角夹角

油孔为直孔，油孔的中心线与阀芯的中心线相交且垂直，阀芯旋转360°，油孔与油口两次连通形成第一通路；当油孔的中心线与阀芯的中心线相交且具有锐角夹角时，阀芯旋转360°，油孔与油口一次连通形成第一通路。基于相同的阀芯旋转角速度，达到相同换向频率，油孔为直孔的阀芯直径更大，不利于阀芯散热。

液压执行元件

液压执行元件包括现有的液压马达和液压缸，基于本发明的液压切换阀，液压马达和液压缸适应高速生产，液压缸包括伸缩式、回转式、伸缩旋转一体式。

实施例1

如图1-2所示，实施例1转阀式液压换向阀包括阀芯1、与阀芯1间隙配合套接于阀体2、密封设置于阀体2两端的端盖3、与阀芯1连接的旋转驱动组件4；

阀体2上设置有第一油口组5和第二油口组6，第一油口组5包括进油口p、回油口t以及与执行元件连接的两个工作油口a、b，第二油口组6包括进油口p’、回油口t’以及与执行元件连接的两个工作油口a’、b’；

阀芯1上设置有第一油孔组7和第二油孔组8，第一油孔组7的两个油孔与第一油口组5相连通形成进油和回油的第一通路，第二油孔组8的两个油孔与第二油口组6相连通形成进油和回油的第二通路；第一通路和第二通路交替式导通。

油孔均为直孔，油孔的中心线与阀芯1的中心线相交并且相垂直。

第一油孔组7的两个油孔相平行设置，且第二油孔组8的两个油孔相平行设置；旋转驱动组件4为电机组件。

图2中阀芯1中的虚线表示第一油孔组，第一油口组5和第二油口组6重叠。

实施例1中阀芯旋转一圈形成两次第一通路和两次第二通路。

实施例1中阀芯逆时针旋转，图2中第一油孔组与第一油口组相通形成第一通路，阀芯逆时针旋转90°，第二油孔组与第二油口组相通形成第二通路，然后阀芯逆时针旋转90°，第一油孔组再次与第一油口组相通形成第一通路。

实施例2

如图3-4所示，实施例2基于实施例1，区别在于，第一油孔组7和第二油孔组8的油孔中心线与阀芯1的中心线均具有锐角夹角。

实施例2中的阀芯旋转360°，形成一次第一通路和一次第二通路。

实施例2中阀芯逆时针旋转，图4中第一油孔组7与第一油口组相5通形成第一通路，阀芯逆时针旋转35°，第二油孔组8与第二油口组6相通形成第二通路，然后阀芯逆时针旋转325°，第一油孔组7再次与第一油口组5相通形成第一通路。

实施例3

如图5-6所示，实施例3基于实施例1，区别在于，第一油口组7的四个油口两两相对设置，第一油孔组7中两个油孔的中心线与阀芯1的中心线垂直但不相交，同样的，第二油孔组8中两油孔的中心线与阀芯1的中心线也垂直但不相交，第一油孔组7和第二油孔组8的油孔中心线在阀芯1横截面的投影相交。

实施例3中阀芯逆时针旋转，图6中第一油孔组7与第一油口组相5通形成第一通路，阀芯逆时针旋转40°，第二油孔组8与第二油口组6相通形成第二通路，然后阀芯逆时针旋转320°，第一油孔组7再次与第一油口组5相通形成第一通路。

实施例4

如图7-8所示，实施例4基于实施例1，区别在于，实施例5中第一油孔组的油孔呈十字交叉状设置，油孔的中心线与阀芯的中心线相交，相应的，与第一油孔组相配合的第一油口组的油口中心点分布在阀体圆柱形内腔的四根母线上。

实施例4中第二油孔组的油孔设置同第一油孔组。

实施例4中阀芯逆时针旋转，图8中第一油孔组7与第一油口组5相通形成第一通路，阀芯逆时针旋转30°，第二油孔组8与第二油口组6相通形成第二通路，然后阀芯逆时针旋转120°，第一油孔组7再次与第一油口组5相通形成第一通路。

实施例5

如图9所示，实施例5基于实施例2，区别在于沿阀芯1的轴向每一个油孔孔口两侧均设置有封闭环形的油封9，油封9沿阀芯1的侧面周向设置。

实施例6

如图10所示，实施例6液压系统包括液压执行元件10，还包括实施例2的转阀式液压换向阀，液压执行元件中包括第一油腔101和第二油腔102，第一油孔组7与第一油腔101的进油管路、第二油腔102的出油管路连通，第二油孔组8与第一油腔101的出油管路以及第二油腔102的进油管路连通；第一油孔组7和第二油孔组8的进油口p与连接有油泵的进油管路连通，回油口t与连接有油槽的回油管路连通。

液压执行元件10为伸缩式液压缸，伸缩式液压缸的活塞杆103穿设于第二油腔102中。

实施例6液压系统的运行过程如下循环：

s1：阀芯1的第一油孔组7与第一油口组5连通，进油口p进油，经由工作油口a，液压油进入第一油腔101，活塞杆103下行伸出缸体中，活塞杆103将第二油腔102中的液压油挤出，并由工作油口b和回油口t回至油槽中；

s2：阀芯1逆时针旋转，第二通路被接通前，第一通路断开，活塞杆保持s1伸出动作的终点状态，此段时长计为t1；

s3：阀芯1持续逆时针旋转，第二油孔组8与第二油口组6连通，进油口p’进油，经由工作油口b’，液压油进入第二油腔102，活塞杆103上行缩回缸体中，活塞杆103将第一油腔101中的液压油挤出，并由工作油口a’和回油口t’回至油槽中；

s4：阀芯1逆时针旋转，第一通路被接通前，第二通路断开，活塞杆104保持s3缩回动作的终点状态，此段时长计为t2；

由于s2中阀芯1逆时针旋转35°，第二通路才能被完全接通，而s4中阀芯1逆时针旋转325°，第一通路才能被完全接通，基于恒定的阀芯1旋转角速度，t2远大于t1。

实施例7

如图11所示，实施例7板栅冲切设备包括实施例6液压系统以及切刀11，切刀11与伸缩式液压缸的活塞杆103连接。

由于s4中活塞杆保持s3缩回动作的终点状态，应用于高速冲切设备中时，s4步骤切刀位于高位，冲切进料；s1步骤活塞杆103可带动切刀11下行至低位，完成分切；s2步骤切刀11保持在低位的时间短；s3活塞杆103上行缩回缸体中的同时，切刀11上行至高位，循环进行s4。

包含实施例1、3、4、5液压换向阀的液压系统也可替换实施例6应用于高速冲切设备中，区别在于：包含实施例1液压换向阀的冲切设备使用过程中，切刀处于高位和地位的时长相同，实施例1转阀式液压换向阀配合高速电机使用，达到减小切换阀响应时间的目的，而包含实施例3、4、5液压换向阀的冲切设备使用过程中，t2均大于t1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。