一种用于高水基马达配流的插装式常开型梭阀及应用

1.本发明涉及一种用于马达配流的插装式常开型梭阀及应用，属于高压高水基液压马达领域。


背景技术：

2.液压马达被广泛应用在工程机械、矿山机械等领域，其中低速大扭矩液压马达输出扭矩大，转速低、能够直接驱动负载工作。一些特殊工况中，如煤下、食品加工、深水施工等，对液压系统工作介质的易燃性、易爆性、泄漏污染程度要求较高，要使用抗燃性好、污染小的高水基介质，如高水基乳化液、纯水、海水等。当前高压高水基液压马达多为曲轴柱塞式、内曲线式，其配流方式多为盘配流和轴配流。现有的盘配流和轴配流马达也可使用高水基乳化液，但是在高水基介质工况下，马达摩擦副间难以形成有效润滑膜，泄漏量大，容积效率低，且摩擦副易损坏；因此阀配流马达由于其优异的密封性能得到引起学者们的关注，但是一个柱塞需要配备两个配流单向阀，不仅导致液压马达的体积较大，功重比低，而且两个配流阀之间需要准确配合，否则会出现困液和窜液现象。因此有必要研发一款能够应用于高压高水基液压马达的配流阀。


技术实现要素：

3.发明目的：针对上述技术的不足，提出一种密封性好、结构紧凑、工作压力高、可靠性高的用于马达配流的插装式常开型梭阀及应用。
4.为实现上述技术目的，本发明的一种用于马达配流的插装式常开型梭阀，包括阀块，阀块内设有贯通的空腔，空腔内中部分别设有上阀座和下阀座从而将空腔分为三个子空腔：上空腔、中空腔和下空腔，上空腔、中空腔和下空腔位置的阀块壁上分别开有通孔形成的流道p、流道a和流道t；上空腔顶部通过阀套设置有上阀座固定螺堵，上阀座固定螺堵内设有下开口的弹簧腔，弹簧腔内设有预紧弹簧，上阀座固定螺堵的开口处外侧设有肩台，并通过肩台设有设置在上阀座固定螺堵开口外侧的浮动弹簧，浮动弹簧与上阀座的上表面压缩连接使上阀座处于浮动状态，浮动弹簧与上阀座之间浮动固定，流道p位于浮动弹簧位置水平设置；中空腔位于上阀座和下阀座之间设有阀芯的活塞头，活塞头为中间与中空腔尺寸匹配的结构，阀芯的杆体穿过上阀座直至上阀座固定螺堵内设的弹簧腔中，杆体端部与弹簧腔中设置的预紧弹簧接触；下空腔下方设有通过密封螺堵固定的向上设置的的下阀座固定螺堵，下阀座、下阀座固定螺堵和密封螺堵的圆心处开孔，孔内设有顶杆，顶杆顶部穿过下阀座与阀芯的活塞头下方连接，顶杆的底部与凸轮机构连接，顶杆底部与下阀座固定螺堵之间设有压紧弹簧，压紧弹簧将顶杆压紧在凸轮机构，通过凸轮机构实现顶杆上下运动，所述流道t位于下阀座固定螺堵与下阀座之间的空腔侧面水平设置。
5.进一步，所述阀芯的杆体顶端外侧设有格莱圈a，上阀座与腔体内壁之间设有格莱圈b，下阀座与腔体内壁之间设有格莱圈c，下阀座固定螺堵与密封螺堵之间设有格莱圈d。
6.进一步，顶杆为变径结构，顶杆的上半部分穿过下阀座固定螺堵与密封螺堵为细
杆部分，细杆部分与下空腔内壁之间留有间隙，顶杆的下半部分为在密封螺堵内的部分，下半部分为完全充满密封螺堵开孔的粗杆部分。
7.进一步，所述凸轮机构包括轴承a和销子。
8.进一步，所述阀芯为常开型配流梭阀，顶杆不动作时，阀芯被被预紧弹簧压紧在下阀座上，下阀座关闭，此时，流道p和流道a连通，流道a和流道t不连通，高压液进入马达；顶杆由于凸轮运动动作时，阀芯向上运动，关闭上阀座，此时，流道a和流道t连通，流道p和流道a不连通，液体从流道a进入流道t实现排液；阀芯的活塞头为中间宽，上下窄的结构，活塞头中间部分设有导向环，上下两部分分别设有密封倒角a和密封倒角b，其中导向环上间隔开有通油槽，使阀芯导向环的上下腔联通，可减少面积差，从而减少液压力；阀芯的杆体外侧为导向面，杆体顶端外缘设有导向倒角，杆体上还设有用以设置格莱圈a的密封槽。
9.进一步，上阀座采用浮动弹簧压紧的浮动式固定，用以过渡机械卡死，当顶杆上升固定距离时，阀芯行程并不能保证上阀座关闭，故需要对阀芯的行程加有余量，所以浮动弹簧和上阀座一起运动，从而过渡余量，避免没有余量时产生的机械卡死，下阀座与下阀座固定螺堵之间硬连接。
10.一种高水基曲轴摆缸马达，配流梭阀作为曲轴摆缸径向柱塞液压马达的配流阀，曲轴摆缸马达包括匹配的上壳体a和下壳体a，上壳体a和下壳体a之间设有摆缸套，两个摆缸套间安装有摆缸，摆缸内设有柱塞a、柱塞a压在曲轴a上，曲轴a上还设有轴承b，曲轴的前端通过配液凸轮a与配流梭阀底部的顶杆连接，下壳体a外侧设有盖板a；所述配流梭阀插装在马达下壳体a中，配流梭阀的顶杆被弹簧压紧在配液凸轮a上，配流梭阀的流道p连接泵出口，流道t连接油箱，流道a连接柱塞腔；配流阀常开时，顶杆静止，阀芯的活塞头位于中腔体最低位置，使流道p和流道a连通，关闭流道a和流道t，摆缸进液，柱塞a作用产生扭矩；顶杆随配液凸轮a转动，顶杆向上运动将阀芯的活塞头顶起，配流梭阀的流道a和流道t连通，关闭流道p和流道a，配流梭阀的上阀口关闭，柱塞a回液；通过配液凸轮a的转动实现配流梭阀的启闭，从而实现流道切换，实现马达的进排液过程。
11.一种高水基曲轴连杆马达，配流梭阀作为曲轴连杆径向柱塞液压马达的配流阀，曲轴连杆马达包括匹配的上壳体b和下壳体b，上壳体b和下壳体b之间设有柱塞缸，柱塞缸内设有柱塞、通过箍子与轴承c连接的连杆，轴承c设置在曲轴b上，曲轴b上还设有轴承d，曲轴b的前端通过配液凸轮b与配流梭阀底部的顶杆连接，配液凸轮b的内侧位置设有传力用的平键，下壳体b外侧设有盖板b；所述配流梭阀插装在马达下壳体b中，配流梭阀的顶杆被弹簧压紧在配液凸轮b上，配流梭阀的流道p连接泵出口，流道t连接油箱，流道a连接柱塞腔；配流阀常开时，顶杆静止，阀芯的活塞头位于中腔体最低位置，使流道p和流道a连通，关闭流道a和流道t，柱塞缸进液，柱塞作用产生扭矩；顶杆随配液凸轮b转动，顶杆向上运动将阀芯的活塞头顶起，配流梭阀的流道a和流道t连通，关闭流道p和流道a，柱塞回液；通过配液凸轮b的转动实现配流梭阀的启闭，从而实现流道切换，实现马达的进排液过程。
12.一种高水基内曲线径向柱塞液压马达，包括相互匹配的上壳体c和下壳体c，上壳体c中心通过轴承e设有轴，轴上通过多个柱塞转子连接有滚子，滚子与柱塞转子之间设有通过限位条固定的柱塞c，轴端部连接有配液凸轮底座，轴的端部上配备与柱塞转子数量相同的配流梭阀，配流梭阀通过螺纹与马达的配流转子连接并一起旋转，每个配流梭阀开设条流道进液流道p，回液流道t，柱塞流道a，配流梭阀的顶杆被压紧弹簧压紧在配液凸轮c
上，配液凸轮c套装在配液凸轮底座上，并由配液凸轮底座盖压紧，而配液凸轮底座与下壳体c连接固定不动；配流梭阀常开时，顶杆静止不工作，配流梭阀的流道p和流道a连通，流道a和流道t关闭，柱塞c进液，柱塞c作用，产生扭矩；配流转子转动后，配流梭阀产生周向运动，顶杆在配液凸轮c上滚动向上运动顶起阀芯，连通流道a和流道t，关闭流道p和流道a，配流阀关闭后柱塞c回液；通过配流阀转动，配流凸轮固定，实现配流阀的启闭，从而实现流道切换，实现马达的进排液过程。
13.有益效果
14.本装置的配流梭阀能够代替马达原来的轴配流、盘配流、双单向阀，并有效解决现有技术中的泄露严重和配流困难的问题，提升容积效率，解决困液现象，提升马达制造容错率，其结构精简，降低马达整机体积，显著提高马达的功重比，使马达体积紧凑、结构简单合理，制造成本低。
15.配流梭阀集成两个进液单向阀和排液单向阀的功能，采用插装式结构设计，对于曲轴连杆和曲轴摆缸液压马达，能够将配流梭阀安装在马达外部，易于观察配流阀故障，且方便更换。此配流阀通用性高，可用于多种乳化液马达，包括曲轴连杆马达、曲轴摆缸马达、内曲线径向柱塞马达。
附图说明
16.图1为本发明的插装式常开型配流梭阀结构示意图；
17.图2为本发明的插装式常开型配流梭阀芯结构示意图；
18.图3为本发明的梭阀配流的曲轴摆缸式径向柱塞液压马达结构示意图；
19.图4.为本发明的梭阀配流的曲轴连杆式径向柱塞液压马达结构示意图；
20.图5.为本发明的梭阀配流的内曲线式径向柱塞液压马达结构示意图；
21.图6为本发明的梭阀配流的曲轴连杆式径向柱塞液压马达液压原理图示意图；
22.图7为本发明的梭阀配流的内曲线径向柱塞液压马达液压原理图示意图。
23.图中：1上阀座固定螺堵，2预紧弹簧，3阀套，4格莱圈a，5阀块，6浮动弹簧，7格莱圈b，8上阀座，9阀芯，10下阀座，11格莱圈c，12格莱圈d，13下阀座固定螺堵，14密封螺堵，15压紧弹簧，16顶杆，17轴承a，18销子；
24.9-1导向倒角，9-2密封槽，9-3导向面，9-4密封倒角a，9-5密封倒角b，9-6导向环，9-7通油槽；
25.101上壳体a，102摆缸套，103摆缸，104柱塞a，105轴承b，106曲轴a，107下壳体a，108盖板a，109配液凸轮a，110配流梭阀；
26.201柱塞缸，202柱塞b，203连杆，204箍子，205上壳体b，206轴承c，207轴承d，208曲轴b，209下壳体b，210盖板b，211配液凸轮b，212平键，
27.301内曲线轨道，302滚子，303限位条，304柱塞c，305柱塞转子，306上壳体c，307轴承e，308轴，309下壳体c，310配流转子，311配液凸轮底座，312配液凸轮c，313配液凸轮底座盖，314斯特封。
具体实施方式
28.下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明：
29.如图1所示，本发明的一种用于高水基马达配流的插装式常开型梭阀，包括阀块5，阀块5内设有贯通的空腔，空腔内中部分别设有上阀座8和下阀座10从而将空腔分为三个子空腔：上空腔、中空腔和下空腔，上空腔、中空腔和下空腔位置的阀块5壁上分别开有通孔形成的流道p、流道a和流道t；上空腔顶部通过阀套3设置有上阀座固定螺堵1，上阀座固定螺堵1内设有下开口的弹簧腔，弹簧腔内设有预紧弹簧2，上阀座固定螺堵1的开口处外侧设有肩台，并通过肩台设有设置在上阀座固定螺堵1开口外侧的浮动弹簧6，浮动弹簧6与上阀座8的上表面压缩连接使上阀座8处于浮动状态，浮动弹簧6与上阀座8之间浮动固定，流道p位于浮动弹簧6位置水平设置；中空腔位于上阀座8和下阀座10之间设有阀芯9的活塞头，活塞头为中间与中空腔尺寸匹配的结构，阀芯9的杆体穿过上阀座8直至上阀座固定螺堵1内设的弹簧腔中，杆体端部与弹簧腔中设置的预紧弹簧2接触；下空腔下方设有通过密封螺堵14固定的向上设置的的下阀座固定螺堵13，下阀座10、下阀座固定螺堵13和密封螺堵14的圆心处开孔，孔内设有顶杆16，顶杆16顶部穿过下阀座10与阀芯9的活塞头下方连接，顶杆16的底部与凸轮机构连接，顶杆16底部与下阀座固定螺堵13之间设有压紧弹簧15，压紧弹簧15将顶杆16压紧在凸轮机构，通过凸轮机构实现顶杆16上下运动，所述流道t位于下阀座固定螺堵12与下阀座10之间的空腔侧面水平设置。所述阀芯9的杆体顶端外侧设有格莱圈a4，上阀座8与腔体内壁之间设有格莱圈b7，下阀座10与腔体内壁之间设有格莱圈c11，下阀座固定螺堵13与密封螺堵14之间设有格莱圈d12。顶杆16为变径结构，顶杆16的上半部分穿过下阀座固定螺堵13与密封螺堵14为细杆部分，细杆部分与下空腔内壁之间留有间隙，顶杆16的下半部分为在密封螺堵4内的部分，下半部分为完全充满密封螺堵4开孔的粗杆部分。所述凸轮机构包括轴承a17和销子18。
30.如图2所示，所述阀芯9为常开型配流梭阀，顶杆16不动作时，阀芯9被预紧弹簧2压紧在下阀座上，下阀座关闭，此时，流道p和流道a连通，流道a和流道t不连通，高压液进入马达；顶杆由于凸轮运动动作时，阀芯9向上运动，关闭上阀座，此时，流道a和流道t连通，流道p和流道a不连通，液体从流道a进入流道t实现排液；阀芯9的活塞头为中间宽，上下窄的结构，活塞头中间部分设有导向环9-6，上下两部分分别设有密封倒角a9-4和密封倒角b9-5，其中导向环9-6上间隔开有通油槽9-7，使阀芯导向环的上下腔联通，可减少面积差，从而减少液压力；阀芯9的杆体外侧为导向面9-3，杆体顶端外缘设有导向倒角9-1，杆体上还设有用以设置格莱圈a4的密封槽9-2。
31.上阀座8采用浮动弹簧6压紧的浮动式固定，用以过渡机械卡死，当顶杆16上升固定距离时，阀芯9行程并不能保证上阀座关闭，故需要对阀芯9的行程加有余量，所以浮动弹簧6和上阀座8一起运动，从而过渡余量，避免没有余量时产生的机械卡死，下阀座8与下阀座固定螺堵10之间硬连接。
32.如图3所示，一种曲轴摆缸马达，配流梭阀110作为曲轴摆缸径向柱塞液压马达的配流阀，曲轴摆缸马达包括匹配的上壳体a101和下壳体a107，上壳体a101和下壳体a107之间设有摆缸套102，两个摆缸套102间安装有摆缸103，摆缸103内设有柱塞a104、柱塞a104压在曲轴a106上，曲轴a106上还设有轴承b105，曲轴a106的前端通过配液凸轮a109与配流梭阀110底部的顶杆16连接，下壳体a107外侧设有盖板a108；所述配流梭阀110插装在马达下壳体a107中，配流梭阀110的顶杆16被弹簧压紧在配液凸轮a109上，配流梭阀110的流道p连接泵出口，流道t连接油箱，流道a连接柱塞腔；配流阀110常开时，顶杆16静止，阀芯9的活塞
头位于中腔体最低位置，使流道p和流道a连通，关闭流道a和流道t，摆缸103进液，柱塞a104作用产生扭矩；顶杆16随配液凸轮a109转动，顶杆16向上运动将阀芯9的活塞头顶起，配流梭阀110的流道a和流道t连通，关闭流道p和流道a，配流梭阀110的上阀口关闭，柱塞a104回液；通过配液凸轮a109的转动实现配流梭阀110的启闭，从而实现流道切换，实现马达的进排液过程。
33.如图4和图6所示，一种高水基曲轴连杆马达，对于曲轴摆缸径向柱塞液压马达和曲轴连杆径向柱塞液压马达，阀配流方式基本一致，故此处只对曲轴连杆马达进行叙述，曲轴208通过两侧的圆柱滚子轴承207分别于上壳体205和下壳体209连接，配液凸轮211通过平键212与曲轴208连接，两者可实现同时转动，且配液凸轮与曲轴成一固定角度，在柱塞202向下运动，柱塞腔进液时，顶杆不动作，配流阀110进液，配流梭阀采用插装式结构，与马达壳体通过螺栓连接安装在马达下壳体209上，顶杆211压紧在配液凸轮210上，流道p连接下壳体进液流道，盖板210与下壳体通过螺栓连接压紧，下壳体的环形流道槽两侧开设有密封槽，防止液体泄漏，流道t连接下壳体回液流道，盖板210上开有两个油口进油口连接泵出口，出油口连接油箱，盖板210通过螺栓与下壳体连接。下壳体另一侧的流道连接柱塞缸的油口，两侧开设有密封圈，柱塞缸201通过螺栓与下壳体连接，柱塞202套在柱塞缸内部，柱塞与连杆203通过球头铰接，连杆底部开设槽口，使用箍子204将连杆与轴承外圈箍在一起，防止连杆窜动，曲轴上安装轴承，将之前曲轴和连杆间的滑动摩擦转化为轴承滚子的滚动摩擦，上壳体205通过螺栓连接，压紧柱塞缸和轴承207，如图中所示，此时进液环形腔充满液体，但是此时配流梭阀向上关闭，不能进液，相应的，柱塞腔回液，柱塞腔内液体通过柱塞杠和下壳体流道，进入配流梭阀下腔，此时顶杆由于配液凸轮旋转而向上运动，液体通过配流梭阀下腔进去回液环形腔，实现柱塞排液，顶杆压紧在配液凸轮上，随着配液凸轮转动，顶杆上下运动，配流阀实现启闭，柱塞进回液，实现马达配流。
34.如图5和图7所示，一种高水基内曲线径向柱塞液压马达，轴308通过平键连接柱塞转子，柱塞转子上开有柱塞腔油孔，柱塞底侧开设有密封槽，降低泄漏，柱塞安装在转子的柱塞腔内，柱塞304被箍子303限位，防止柱塞弹出转子，同时限位滚子302，防止左右窜动，滚子302与内曲线轨道301接触，内曲线轨道301、上壳体306和下壳体309通过螺栓连接，轴308通过轴承307安装在上壳体和配液凸轮盖板上，配流转子310上开设3条流道，进液流道，回液流道和柱塞腔流道，留到两侧开设密封槽，进出油口出密封槽安装斯特封314，防止旋转状态下泄漏，配液凸轮底座311通过螺栓与下壳体连接在一起，配液凸轮312安装在配液凸轮底座311的顶端，配流梭阀110与配流转子10通过螺栓连接，配流转子310通过螺栓与柱塞转子305连接，一起旋转，而内曲线马达的配液凸轮固定，配流阀顶杆压紧在配液凸轮上。流道p连接配流转子进油流道，下壳体进油槽连接泵出口，流道a连接下壳体出油流道，壳体出油槽连接油箱。配流梭阀随配流转子转动，配液凸轮固定不动，顶杆压紧在配液凸轮上，随配流阀转动，顶杆上下运动，柱塞进回液，实现马达配流。