一种旋转比例换向阀的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种旋转比例换向阀，包括配流盘、输出端盖，配流盘上设有配流面、流体进油通道P、流体回油通道T以及流体进油通道P和回油通道T在配流面上对应的连通开口KP和KT，输出端盖上设有连通面、第一个工作通道A、第二个工作通道B以及工作通道A和B在连通面上对应的连通开口KA和KB，其特征在于，能绕自身轴线旋转的配流盘通过配流面与输出端盖上的连通面进行滑动配合，当驱动配流盘相对于输出端盖旋转时，旋转的方向能控制进油连通开口KP、回油连通开口KT分别选择与工作通道连通开口KA、KB或者KB、KA进行连通，旋转的角度能控制连通面积的大小。
【专利说明】一种旋转比例换向阀
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种流体控制阀，具体涉及一种旋转比例换向阀或者数字旋转比例换向阀。
【背景技术】
[0002]比例换向阀不仅能控制流体在管道中的方向而且还能控制流体流量的大小，是开式阀控系统中最常用的一种阀。大家都知道，阀对流量的控制是通过控制连通面积的大小来实现的，其中连通面积变化率所体现的是阀的比例性能，最大的连通面积又将决定阀的最大通流量和压损；目前几乎所有换向阀都是滑阀结构，即通过阀芯在阀孔内轴向移到的方向来控制换向，通过位移的大小控制流量。由于结构的原因，滑阀的行程一般都比较小，因而其比例性能与最大通流量之间并不能很好的进行统一，尤其是在大流量系统中，比例换向阀能耗特别的突出，有些甚至影响到系统正常的使用；再者比例换向阀一般都是通过比例电磁铁进行直接或间接控制，但在具体执行过程中，比例电磁铁、弹簧、阀芯阀孔的加工及配合误差都会直接对阀的定位精度、重复精度、响应速度、比例性能、甚至是可靠性都会造成很大的影响，因而滑阀类的比例换向阀并不能很好满足大流量液压系统特别是开式泵控系统的使用要求，虽然通过加装阀芯位置传感器+控制器使用内部闭环控制可有效提高阀芯的定位精度，但这不仅大幅增加了元件成本而且仍无法有效解决换向阀压损高、t匕例性能不足的缺陷。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有滑阀类比例换向阀的不足，而提供一种通流量大、压损小、比例性能好、控制精度高的旋转比例换向阀。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是:一种旋转比例换向阀，包括配流盘(I)、输出端盖(2)，配流盘(I)上设有配流面(SI)、流体进油通道P、流体回油通道T以及流体进油通道P和回油通道T在配流面(SI)上对应的连通开口 KP和KT，输出端盖(2)上设有连通面(S2)、第一个工作通道A、第二个工作通道B以及工作通道A和B在连通面(S2)上对应的连通开口 KA和KB，其特征在于，能绕自身轴线(OX)旋转的配流盘(I)通过配流面(SI)与输出端盖(2)上的连通面(S2)进行滑动配合，当驱动配流盘(I)相对于输出端盖(2)旋转时，旋转的方向能控制进油连通开口 KP、回油连通开口 KT分别选择与工作通道连通开口 KA、KB或者KB、KA进行连通即控制KP和KT与KA和KB之间相互连通的方向，旋转的角度能控制连通面积的大小。
[0005]所述配流面(SI)和所述连通面(S2)为旋转面，具体为平面或者球面或者圆锥面。
[0006]在换向中位，所述连通开口 KP、KA、KT、KB将以所述轴线OX为圆心沿圆周依次排布。
[0007]通过调整所述连通开口 KP、KT、KA、KB的形状、大小和位置，旋转比例换向阀能实现进油比例节流控制功能和回油比例节流控制功能。[0008]通过调整所述连通开口 KP、KT、KA、KB的形状、大小和位置，能设定旋转比例换向阀的中位机能，具体可为O型或者H型或者Y型。
[0009]所述比例换向阀进一步包括阀芯或者阀芯与所述配流盘为同一个零件；所述配流盘安装在所述阀芯上并能随所述阀芯一起旋转，在所述阀芯上设有对应与所述配流盘的进油通道P和回油通道T相互贯通的进油通道P和回油通道T。
[0010]所述比例换向阀进一步包括阀体，所述输出端盖与所述阀体固定连接或者所述输出端盖与所述阀体为同一个零件，在所述阀体上设有阀芯孔，所述阀芯位于所述阀芯孔内旋转，所述阀体上设有流体进油通道口 P和流体回油通道口 T，并通过它的孔道和开口将所述通道口 P和T对应与所述阀芯上进油通道P和回油通道T相互连通。
[0011]所述比例换向阀进一步包括能向配流盘(I)提供作用力的弹簧和压力补偿活塞；它们将能使SI与S2之间保持保持有一定的配合压力。
[0012]所述比例换向阀进一步包括阀芯驱动装置,具体包括步进电机或者减速机+步进电机或者减速机+伺服电机。
[0013]所述阀体内所述阀芯孔数量至少为一个，可以为多个。这样可将多个换向阀的整体并联形成整体多路旋转换向阀。
[0014]与现有电比例换向阀相比，本实用新型的优点在于:
[0015]1.比例调控范围宽，比例性能好；
[0016]2.通流量大、压损低，并且内泄小；
[0017]3.能实现进油节流控制和回油节流控制；
[0018]4.能利用步进或伺服电机作为驱动，从而使本实用新型换向阀成为了高性能的数字比例换向阀，相对于电比例阀，它的定位更准确和重复精度更高，并具有更强的过程控制的能力；
[0019]5.阀体、阀芯为锻件或型材，结构简单、加工容易，功能扩展方便。
[0020]【专利附图】
【附图说明】。
[0021]图1a示本实用新型换向阀的连通原理结构示意图。
[0022]图1b示出第一种能实现B通道进油和回油节流控制的连通开口示意图。
[0023]图1c示出第二种能实现B通道进油和回油节流控制的连通开口示意图。
[0024]图1d示出一种H型中位机能连通开口示意图。
[0025]图1e示出一种Y型中位机能连通开口示意图。
[0026]图2a不出第一优选实施例一种数字比例换向阀正面剖视图。
[0027]图2b示出第一优选实施例H-H剖视图。
[0028]图3示出第二优选实施例另一种数字比例换向阀正面剖视图。
[0029]图4示出第三优选实施例一种整体2联数字比例换向阀正面剖视图。
[0030]【具体实施方式】。
[0031]图1a为本实用新型换向阀的连通原理结构示意图，为清楚显示配合面上连通开口的相互关系，输出端盖(2)以虚线标示。图中，I为配流盘，2为输出端盖；SI为配流盘
(I)的配流面，P为配流盘⑴上流体进油通道，KP为P通道在SI面上的连通开口，T为配流盘(I)上流体回油通道，KT为T通道在SI面上的连通开口，OX为配流盘(I)的旋转中心线，S2为输出端盖(2)的连通面，A为输出端盖(2)上第一工作通道，KA为A通道在S2面上的开口，B为输出端盖(2)上第二工作通道，KB为B通道在S2面上的开口；SI面与S2面之间为滑动配合并且SI能绕OX轴旋转；通过图可看出，在换向中位(也称换向初始位置)的滑动配合SI和SI面上，节流开口 KP、KA、KT、KB以OX为中心沿圆周依次排布，当驱动配流盘(I)相对于输出端盖(2)旋转时，旋转的方向能控制进油连通开口 KP、回油连通开口 KT分别选择与工作通道连通开口 KA、KB或者KB、KA进行连通即控制KP和KT与KA和KB之间相互连通的方向；随着旋转角度的不断增加，2个连通开口开始连通并不断的重合，连接面积也将不断增大，所以控制配流盘(I)旋转的角度能调节连通面积的大小。从而通过连通开口，只要旋转配流盘，不仅可以控制流体在A、B通道中的方向，而且可控制流量的大小，其中旋转方向将控制流体的换向，旋转角度将控制流量的大小。
[0032]通过图1a及原理说明可知，配流面SI和连通面S2是以OX轴为旋转中心的旋转曲面，它不仅可以为平面，而且还可以为球面，圆锥面等；其中平面是加工最简单的，配合精度也最容易实现；球面和圆锥面虽然具有自动对中功能，能有效提高配流盘旋转的稳定性，但其加工精度要求会比较高。
[0033]在液压系统中一般利用进油流量的来控制负载速度的加速，当负载减速时就需要对负载回油的流量进行控制。本实用新型阀通过调整通道连通开口 KP、KT、KA、KB的形状、大小和位置，可实现换向阀的进油比例节流控制功能和回油比例节流控制功能。如在图1a中，进油开口 KP的两端设有三角形的小流量节流开口，在连通时，KP与KA或者KB的连通面积将小于KT与KB或者KA的，这样换向阀能对P进入A、B工作通道的流通进行比例节流控制。当然也可以通过调整开口位置使KP与KA或KB开口的连通稍后于KT与BK或者KA开口，但小三角型的节流开口将能进一步提高流量的比例控制精度；小流量节流开口的形状不一定就是三角形，还可以是斜面、矩形或小半圆等等。同理，当小流量节流开口设在KT开口的两端时，就能实现并提高T与A或B通道的回油调节流；当小流量节流开口设在KA或KB两端时，就能实现A或者B通道的进油和回油比例节流控制。这时我们可发现本实用新型换向阀，在不同的通道开口部位的修改可实现相同的控制功能；如图1b和图1c所示，它们均能实现B通道进油和回油节流控制，但在图1c中，当B与T进行大流量回油节流控制时，KA与KP将有更大的连通面积进行补油。具此也可以说明本实用新型连通开口的设计和应用也将更加的灵活，可满足不同系统更复杂的需求。
[0034]本实用新型阀通过调整连通开口 KP、KT、KA、KB的形状、大小和位置能形成不同的换向阀中位机能；在图la、图1b所示的中位机能均为O型即中位各通道封闭；图1d所示的中位机能为H型即中位P、A、B和T连通；图1e所示的中位机能为Y型即中位A、B和T连通；O型、H型和Y型是最常使用的几种中位机能，它们可满足绝大多数系统的需求。
[0035]图2a和图2b为本实用新型第一优选实施例一种数字旋转比例换向阀正面剖视图和H-H剖面图。图中:1.配流盘、2.输出端盖、3.阀芯、4.阀体、5.后轴承、6.带减速装置的步进电机、7.压力补偿活塞、8.弹簧、9.前轴承、10.旋转密封装置；通过图可看出，本实施例的结构特点有:1、配流面SI和连通面S2为与轴线OX垂直的平面即旋转平面；2、配流盘(I)安装装阀芯(3)上，阀芯(3)通过前后轴承支撑在阀体(4)的阀芯孔内并能与配流盘一起绕中心OX旋转；当然若阀芯与阀芯孔的配合精度比较高时，前轴承(9)可以取消；
3、阀芯上设有与配油盘相互贯通的P通道和T通道以及对应开口，再通过阀体(4)上的孔道及开口与阀体(4)上的P通道口和T通道口保持连通，从而将配流盘上的连通开口 KP和连通开口 KT通道与对应阀体上的P通道口和T通道口保持相互贯通；在阀体与阀芯之间P通道两端可设有旋转密封装置(10)，这将有效减小阀体内泄并降低阀芯与阀芯孔的配合精度，当阀体与阀芯的配合的间隙非常小时，此密封也是可以取消的；4、在本实施例中，有3个压力补偿活塞(7)以及4个弹簧(8)可向配流盘(I)提供轴向作用力，弹簧(8)的力能使配流副(SI与S2滑动摩擦副)形成一定的初始压力，压力补偿活塞(7)的作用力与通道的压力相关，能使配流副维持有一定的压力，从图中可看出，压力补偿活塞(7)分别能对P、A和B通道压力进行补偿，这样即能保证配合面内泄小又能使滑动摩擦力不至于过大；5、配流盘和阀芯的旋转驱动由步进电机(6)完成，从而也使本实施例换向阀成为了高性能的数字比例换向阀。
[0036]图3所示为第二优选实施例另一种数字比例换向阀正面剖视图；本实施例与第一实施例原理是一样的；图中零件名称与第一实施例相同。与第一实施例不同之处在于:1.将配流盘和阀芯的功能合二为一，成为一个零件即配流盘(I)(也可以叫阀芯(3));2.配流盘(I)与阀芯孔为高精度、间隙非常小的滑动配合，它不仅能将配流盘(I)的径向定位而且也可使P通道两端的泄漏比较小,这样就可取消第一实施例中的前轴承和旋转密封装置；3.本实例中压力补偿活塞(7)和弹簧(8)设在配流盘(I)的端部，其作用和原理与第一实例一样，但结构和形状稍有不同，在本实施例中压力补偿活塞(7)外端通过其滑靴底面直接与阀体(4)的平面S4进行滑动配合，并直接将轴向力传递给阀体(4)，从而也省去了第一实施例中的后轴承。相对于第一实施例，本实施例结构更加的紧促而且配流盘(I)旋转阻力也将更小；但配流盘(I)与阀芯孔的加工要求比较高，而且阀体的内部泄漏量也将比第一实施例大。当然在具体实施中可以将第一实施例的结构与第二实施例的结构进行不同的组合形成新的结构形式，以满足系统对换向阀功能、性能的需求。
[0037]与多路换向阀一样，本实用新型换向阀也能将多片单联阀并联安装，组合成多路旋转比例换向阀使用。由于本实用新型比例换向阀的阀体结构比较简单，加工也很方便，所以在一个阀体也很容易上加工多个阀芯孔，安装多个阀芯，实现多个换向阀的整体并联，从而形成整体多路旋转比例换向阀。相对于并联安装的结构，整体结构具有更高的可靠性。图4示出示的是整体2联数字比例换向阀正面剖视图，图中所示内部结构与第二优选实例相同，当然也可以采用第一实施例的或者2者结构的组合；从图4也可看出，在阀体上实现更多联的并联是可行的，这将大大提升换向阀应用的灵活性。
[0038]本实用新型换向阀主要针对泵控开式系统对比例换向阀的特点而设计的，能满足大流量阀控系统特别是泵控开式系统对高性能比例换向阀的要求。以上所述仅为本实用新型较佳实施例而已，非因此即局限本实用新型的专利范围，故举凡用本实用新型说明书及图式内容所为的简易变化及等效变换，均应包含于本实用新型的专利范围内。
【权利要求】
1.一种旋转比例换向阀，包括配流盘(I)、输出端盖(2)，配流盘(I)上设有配流面(SI)、流体进油通道P、流体回油通道T以及流体进油通道P和回油通道T在配流面(SI)上对应的连通开口 KP和KT，输出端盖(2)上设有连通面(S2)、第一个工作通道A、第二个工作通道B以及工作通道A和B在连通面(S2)上对应的连通开口 KA和KB，其特征在于，能绕自身轴线(OX)旋转的配流盘(I)通过配流面(SI)与输出端盖(2)上的连通面(S2)进行滑动配合，当驱动配流盘⑴相对于输出端盖⑵旋转时，旋转的方向能控制进油连通开口KP、回油连通开口 KT分别选择与工作通道连通开口 KA、KB或者KB、KA进行连通，旋转的角度能控制连通面积的大小。
2.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，所述配流面(SI)和所述连通面(S2)为旋转面，具体为平面或者球面或者圆锥面。
3.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，在换向中位，所述连通开口KP、KA、KT、KB将以所述轴线OX为圆心沿圆周依次排布。
4.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，它的中位机能可为O型或者H型或者Y型。
5.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，它进一步包括阀芯或者所述阀芯与所述配流盘为同一个零件；所述配流盘安装在所述阀芯上且能随所述阀芯一起旋转，并且在所述阀芯上设有对应与所述配流盘的进油通道P和回油通道T相互贯通的进油通道P和回油通道T。
6.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，它进一步包括阀体，所述输出端盖与所述阀体固定连接或者所述输出端盖与所述阀体为同一个零件，在所述阀体上设有阀芯孔，所述阀芯位于所述阀芯孔内旋转，所述阀体上设有流体进油通道口 P和流体回油通道口 T，并通过它的孔道和开口将所述通道口 P和T对应与所述阀芯上进油通道P和回油通道T相互连通。
7.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，它进一步包括能向配流盘(I)提供作用力的弹簧和压力补偿活塞。
8.根据权利要求1所述的旋转比例换向阀，其特征在于，它进一步包括阀芯驱动装置，具体包括步进电机或者减速机+步进电机或者减速机+伺服电机。
9.根据权利要求6所述的旋转比例换向阀，其特征在于，所述阀体内的所述阀芯孔数量至少为一个，可以为多个。
【文档编号】F16K11/083GK203442217SQ201320501879
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年8月17日 优先权日:2013年8月17日
【发明者】宋久林 申请人:宋久林