一种端面密封型转阀的制作方法
【专利摘要】一种端面密封型转阀，属于换向阀，解决现有转阀无法对运动中的摩擦磨损及温度变化进行补偿，在中高压下操纵力较大等问题。本实用新型包括阀体、底盖、阀芯、推力球轴承、压紧螺塞、减速电机，底盖与阀体螺纹连接，阀芯与阀体间隙配合，压紧螺塞与阀体螺纹配合，阀芯与压紧螺塞之间装有推力球轴承，减速电机一端嵌入阀体并通过螺钉连接固定，减速电机的电机轴与阀芯配合。本实用新型结构紧凑，能够保证液压系统可靠换向，对环境温度及工作压力适应性强，对运动副长期工作所带来的摩擦磨损具有良好的自补偿性，密封性能可靠，独立阀座方便维修更换；整体圆柱外形便于安装于各种工业管道系统之中，可用于电厂、油气开采等高温高压领域下的流体控制。
【专利说明】-种端面密封型转阀
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于换向阀，具体涉及一种端面密封型转阀，可用于电厂、油气开采等 高温高压领域下的流体控制。
【背景技术】
[0002] 目前常用的换向阀有球阀、滑阀等。球阀依靠阀球和阀座的紧密配合实现可靠的 密封，在全开或全闭时，球体和阀座的密封面与介质隔离，介质通过时，不会引起阀口密封 面的侵蚀，安全可靠，被广泛的应用于石油、化工、发电、航空W及人们日常生活当中，但是 球阀要实现可靠密封往往需要对阀球和阀座进行人工研磨，直到阀芯与阀座完全吻合，力口 工工艺难度较大。滑阀由于具有结构简单，换向切换迅速，阀芯所受的不平衡力较小，换向 所需操纵较小等优点而被广泛的应用于液压传动控制系统中，但是滑阀的密封形式为间隙 配合密封，会存在一定的泄漏，难W实现可靠的密封。
[0003] 转阀是指通过旋转阀芯来控制流道的通断和换向的换向阀，与传统的球阀和滑阀 相比较，其同时具有良好的加工工艺性和安全可靠的密封性。目前转阀的阀芯与阀座的结 构为固定式的，通过在阀芯上设计沟通油槽来沟通油路，浙江大学所提出的一种制动换向 转阀专利申请，申请号201310709839. 8,于2013. 12. 21公布，就采用的是该种固定式配合 的结构。该种结构的转阀存在如下一些不足之处：
[0004] (1)、在中高压工况下使用时，由于阀芯要承受较大的液压力，会使得阀芯与阀体 之间的摩擦力变大，特别是当使用诸如水、酒精等低粘度、润滑性差的工作介质时，需要更 大的操作力，大大加剧了转动扭矩；
[0005] (2)、阀芯与阀座的密封面会由于长期的相对滑动磨损，造成间隙变大，出现泄漏， 甚至最终密封失效；
[0006] (3)、当工作环境温度发生变化时，无法对阀芯及阀座材料的变形进行合理的补 偿，该样会造成操作力变大，甚至卡死现象。
【发明内容】
[0007] 本实用新型提供一种端面密封型转阀，解决现有转阀无法对运动过程中造成的摩 擦磨损及温度变化进行补偿，在中高压下操纵力较大等问题。
[0008] 本实用新型所提供的一种端面密封型转阀，包括阀体、底盖、阀芯、推力球轴承、压 紧螺塞、减速电机，其特征在于：
[0009] 所述阀体为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段、密封段、中部 螺纹段和顶端段；
[0010] 所述底盖为二阶台阶轴，由大端和小端成一体构成，大端表面具有外螺纹，W与所 述底端螺纹段螺纹配合，小端外径与所述密封段相适应；大端端面上具有对称、均匀布置的 回油口、第一换向油口、第二换向油口、进油口，其中回油口和进油口关于大端端面中也为 对称，第一换向油口和第二换向油口关于大端端面中也为对称；小端端面上具有弧形限位 滑槽，其弧度为n/4,弧形限位滑槽的始端和末端分别与第一换向油口、进油口在同一径向 直线上；所述回油口、第一换向油口、第二换向油口和进油口的结构尺寸完全相同，均为轴 向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔和大孔连通构成，小孔孔口位于底盖大端端面；所述回油 口、第一换向油口、第二换向油口和进油口的大孔内分别均依次装有碟黃和阀座，所述阀座 为具有轴向中也通孔的圆柱体；
[0011] 所述阀芯为二阶台阶轴，由粗端和细端成一体构成，粗端外径与所述密封段相适 应；粗端端面上具有对称、均匀布置的回油孔口、第一换向油孔口、第二换向油孔口、进油孔 口，它们的位置分别与所述底盖的回油口、第一换向油口、第二换向油口和进油口中阀座的 轴向中也通孔相对应；其中，第一换向油孔口和进油孔口通过阀芯内第一V形油孔连通，第 二换向油孔口和回油孔口通过阀芯内第二V形油孔连通，所述第一 V形油孔和第二V形油 孔分别位于阀芯内两个关于阀芯中轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上还固定有限 位销，其位置与所述弧形限位滑槽的始端对应；细端端面中也具有轴向的装配孔，用于和所 述减速电机的电机轴配合；
[0012] 所述压紧螺塞为具有轴向中也孔的圆柱体，其表面具有外螺纹，W与所述阀体的 中部螺纹段螺纹配合；
[0013] 所述底盖与阀体螺纹连接，安装于阀体的底端螺纹段和密封段；所述阀芯与阀体 间隙配合，安装于阀体的密封段，使得限位销位于所述底盖的弧形限位滑槽内；所述压紧螺 塞与所述阀体螺纹配合，安装于阀体的中部螺纹段，阀芯的细端穿过压紧螺塞的轴向中也 孔，阀芯与压紧螺塞之间装有推力球轴承，通过压紧螺塞可W方便的调节阀的预紧力；
[0014] 所述减速电机一端嵌入所述阀体的顶端段并通过螺钉连接固定，减速电机的电机 轴与所述阀芯的细端装配孔配合。
[0015] 所述的端面密封型转阀，其进一步特征在于：
[0016] 所述底盖的小端表面具有底盖环形凹槽用于安装底盖密封圈，小端通过底盖密封 圈与所述密封段配合形成静密封；
[0017] 所述阀座采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面用W安装碟黃，阀座 表面具有阀座环形凹槽用于安装阀座密封圈，阀座通过阀座密封圈与相应二阶台阶孔的大 孔配合形成静密封；
[0018] 所述阀芯采用耐蚀合金加工，阀芯的粗端表面具有阀芯环形凹槽用于安装阀芯密 封圈，粗端通过阀芯密封圈与所述密封段配合形成密封。
[0019] 所述减速电机的电机轴与所述阀芯的细端装配孔配合时，电机轴端部与装配孔底 部之间留有轴向间隙，使得阀芯所受的轴向力均作用在推力球轴承上，推力球轴承承受全 部的载荷，减速电机不受轴向力作用，W保证阀芯在高压下的灵活可靠运动，并减小摩擦阻 力降低转动扭矩。
[0020] 本实用新型的回油口、第一换向油口、第二换向油口、进油口 4个油口均布置在底 盖的同一端面上，在该4个油口上分别独立的安装了浮动阀座，浮动阀座采用的高强度并 具有很好自润性的工程塑料，浮动阀座的端面与阀芯的粗端端面精密配合形成平面密封， 在每个浮动阀座后面都安装有蝶形弹黃，其主要作用为；一是对浮动阀座和阀芯因工作环 境或工作介质温度的变化所产生的热膨胀进行热补偿，防止热胀卡死而无法灵活的转动； 二是对浮动阀座加载一定的初始预紧力，提高密封可靠性；H是用于补偿阀芯和浮动阀座 由于长期做摩擦转动而引起的磨损，而造成密封比压的下降，而最终导致密封失效泄漏；阀 芯采用耐蚀合金，使阀口密封部位实现软密封配合，密封比压小。阀芯上加工有两个对称布 置的第一、第二V形油孔，与底盖上相应布置的阀座相配合，对第一换向油口和进油口、第 二换向油口和回油口进行两两沟通，对阀芯转角的控制是通过安装在阀芯上的限位销与底 盖上的弧形限位滑槽来实现的，底盖上的弧形限位滑槽的限位角度为90°，减速电机驱动 阀芯正反旋转90°，即可实现阀的换向功能。阀芯与压紧螺塞之间安装了推力球轴承，可有 效的减小摩擦扭矩，减小启动扭矩，使得阀在高压情况下也能灵活的转动。
[0021] 本实用新型采用4组独立的浮动式阀座，结构紧凑，能够保证液压系统的可靠换 向，对环境温度及工作压力的适应性强，对运动副长期工作所带来的摩擦磨损具有良好的 自补偿性，密封性能可靠；独立阀座方便维修更换，具有良好的加工工艺性；整体的圆柱外 形可W方便地安装于各种工业管道系统之中，适用于诸如电厂、石油、天然气开采等高温高 压严酷环境中的流体控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 图1 (A)为本实用新型结构示意图；
[002引图1炬）为图1 (A)的A-A剖视图；
[0024] 图2为阀体结构示意图；
[00巧]图3(A)为底盖结构示意图；
[002引 图3炬）为图3 (A)的俯视图；
[0027] 图4为阀座结构示意图；
[0028] 图5(A)为阀芯结构示意图；
[002引图5炬）为图4 (A)的俯视图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体实施对本实用新型进一步详细说明。
[003。 如图1(A)、图1炬）所示所示，本实用新型包括阀体10、底盖20、阀芯50、压紧螺塞 70、推力球轴承80、减速电机90 ;
[003引如图2所示，所述阀体10为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段 11、密封段12、中部螺纹段13、顶端段14,顶端段上具有安装孔15 ;
[0033] 如图3 (A)、图3做所示，所述底盖20为二阶台阶轴，由大端21和小端22成一体 构成，大端21表面具有外螺纹，W与所述底端螺纹段11螺纹配合，小端22外径与所述密封 段12相适应；大端21端面上具有对称、均匀布置的回油口 21T、第一换向油口 21A、第二换 向油口 21B、进油口 21P，其中回油口 21T和进油口 21P关于大端端面中也为对称，第一换向 油口 21A和第二换向油口 21B关于大端端面中也为对称；小端22端面上具有弧形限位滑槽 22D，其弧度为n/4,弧形限位滑槽22D的始端和末端分别与第一换向油口 21A、进油口 21P 在同一径向直线上；所述回油口 21T、第一换向油口 21A、第二换向油口 21B和进油口 21P的 结构尺寸完全相同，均为轴向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔和大孔连通构成，小孔孔口位 于底盖大端端面；所述底盖20的小端22表面具有底盖环形凹槽23用于安装底盖密封圈 110,小端22通过底盖密封圈110与所述密封段12配合形成静密封；
[0034] 如图1(A)所示，所述回油口 21T、第一换向油口 21A、第二换向油口 21B和进油口 21P的大孔内分别均依次装有碟黃30和阀座40 ;如图4所示，所述阀座40为具有轴向中也 通孔41的圆柱体，采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面42用W安装碟黃30， 阀座40表面具有阀座环形凹槽43用于安装阀座密封圈120,阀座40通过阀座密封圈120 与相应二阶台阶孔的大孔配合形成静密封；
[0035] 如图5(A)、图5做所示，所述阀芯50为二阶台阶轴，由粗端51和细端52成一体 构成，采用耐蚀合金加工，粗端51外径与所述密封段12相适应；粗端端面上具有对称、均匀 布置的回油孔口 51T、第一换向油孔口 51A、第二换向油孔口 51B、进油孔口 51P，它们的位置 分别与所述底盖20的回油口 21T、第一换向油口 21A、第二换向油口 21B和进油口 21P中阀 座40的轴向中也通孔41相对应；其中，第一换向油孔口 51A和进油孔口 51P通过阀芯50 内第一 V形油孔53连通，第二换向油孔口 51B和回油孔口 51T通过阀芯50内第二V形油 孔54连通，所述第一 V形油孔53和第二V形油孔54分别位于阀芯50内两个关于阀芯中 轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上加工有盲孔51C用W安装限位销60,其位置与 所述弧形限位滑槽22D的始端对应；细端52端面中也具有轴向的装配孔52A，用于和所述 减速电机13的电机轴配合；所述粗端51表面具有阀芯环形凹槽55用于安装阀芯密封圈 100,粗端51通过阀芯密封圈100与所述密封段12配合形成密封。
[0036] 如图1 (A)所示，所述压紧螺塞70为具有轴向中也孔71的圆柱体，其表面具有外 螺纹，W与所述阀体1的中部螺纹段13螺纹配合；
[0037] 如图1 (A)所示，所述底盖20与阀体10螺纹连接，安装于阀体10的底端螺纹段11 和密封段12 ;所述阀芯50与阀体10间隙配合，安装于阀体10的密封段12,使得限位销60 位于所述底盖20的弧形限位滑槽22D内；所述压紧螺塞70与所述阀体10螺纹配合，安装 于阀体10的中部螺纹段13,阀芯50的细端52穿过压紧螺塞70的轴向中也孔71，阀芯50 与压紧螺塞70之间装有推力球轴承80,通过压紧螺塞70可W方便的调节阀的预紧力；
[0038] 所述减速电机90 -端嵌入所述阀体10的顶端段14并通过螺钉连接固定，减速电 机90的电机轴与所述阀芯50的细端52装配孔52A配合。
[0039] 所述减速电机90的电机轴与所述阀芯50的细端52装配孔52A配合时，电机轴端 部与装配孔52A底部之间留有轴向间隙，使得阀芯50所受的轴向力均作用在推力球轴承80 上，推力球轴承10承受全部的载荷，减速电机90不受轴向力作用，W保证阀芯50在高压下 的灵活可靠运动，并减小摩擦阻力降低转动扭矩。
[0040] 初始状态下，第二V形油孔54沟通第一换向油口 21A和进油口 21P，第一 V形油孔 53沟通回油口 21T和第二换向油口 21B，当减速电机90驱动阀芯50旋转90。，沟通回路 变为；第二V形油孔54沟通第一换向油口 21B和进油口 21P，第一 V形油孔53沟通回油口 21T和第二换向油口 21A，完成阀的换向功能；进油口 21P -第一换向油口 21A，第二换向油 口 21B -回油口 21T^进油口 21P -第二换向油口 21B，第一换向油口 21A -回油口 21T。
【权利要求】
1. 一种端面密封型转阀，包括阀体（10)、底盖（20)、阀芯（50)、压紧螺塞（70)、推力球 轴承（80)、减速电机（90)，其特征在于： 所述阀体（10)为圆筒形，其内腔为台阶孔，自左向右依次为底端螺纹段（11)、密封段 (12)、中部螺纹段（13)和顶端段（14); 所述底盖（20)为二阶台阶轴，由大端（21)和小端（22)成一体构成，大端（21)表面具 有外螺纹，以与所述底端螺纹段（11)螺纹配合，小端（22)外径与所述密封段（12)相适应； 大端（21)端面上具有对称、均匀布置的回油口（21T)、第一换向油口（21A)、第二换向油口 (21B)、进油口（21P)，其中回油口（21T)和进油口（21P)关于大端端面中心为对称，第一换 向油口（21A)和第二换向油口（21B)关于大端端面中心为对称；小端（22)端面上具有弧 形限位滑槽（22D)，其弧度为/4,弧形限位滑槽（22D)的始端和末端分别与第一换向油口 (21A)、进油口（21P)在同一径向直线上；所述回油口（21T)、第一换向油口（21A)、第二换向 油口（21B)和进油口（21P)的结构尺寸完全相同，均为轴向贯通底盖的二阶台阶孔，由小孔 和大孔连通构成，小孔孔口位于底盖大端端面；所述回油口（21T)、第一换向油口（21A)、第 二换向油口（21B)和进油口（21P)的大孔内分别均依次装有碟簧（30)和阀座（40)，所述阀 座（40)为具有轴向中心通孔（41)的圆柱体； 所述阀芯（50)为二阶台阶轴，由粗端（51)和细端（52)成一体构成，粗端（51)外径与 所述密封段（12)相适应；粗端端面上具有对称、均匀布置的回油孔口（51T)、第一换向油孔 口（51A)、第二换向油孔口（51B)、进油孔口（51P)，它们的位置分别与所述底盖（20)的回油 口（21T)、第一换向油口（21A)、第二换向油口（21B)和进油口（21P)中阀座（40)的轴向中 心通孔（41)相对应；其中，第一换向油孔口（51A)和进油孔口（51P)通过阀芯（50)内第一 V形油孔（53)连通，第二换向油孔口（51B)和回油孔口（51T)通过阀芯（50)内第二V形油 孔（54)连通，所述第一 V形油孔（53)和第二V形油孔（54)分别位于阀芯（50)内两个关 于阀芯中轴线为对称的轴向平行平面上；粗端端面上还固定有限位销（60)，其位置与所述 弧形限位滑槽（22D)的始端对应；细端（52)端面中心具有轴向的装配孔（52A)，用于和所 述减速电机（13)的电机轴配合； 所述压紧螺塞（70)为具有轴向中心孔（71)的圆柱体，其表面具有外螺纹，以与所述阀 体（1)的中部螺纹段（13)螺纹配合； 所述底盖（20)与阀体（10)螺纹连接，安装于阀体（10)的底端螺纹段（11)和密封段 (12);所述阀芯（50)与阀体（10)间隙配合，安装于阀体（10)的密封段（12)，使得限位销 (60)位于所述底盖（20)的弧形限位滑槽（22D)内；所述压紧螺塞（70)与所述阀体（10) 螺纹配合，安装于阀体（10)的中部螺纹段（13)，阀芯（50)的细端（52)穿过压紧螺塞（70) 的轴向中心孔（71)，阀芯（50)与压紧螺塞（70)之间装有推力球轴承（80)，通过压紧螺塞 (70)可以方便的调节阀的预紧力； 所述减速电机（90) -端嵌入所述阀体（10)的顶端段（14)并通过螺钉连接固定，减速 电机（90)的电机轴与所述阀芯（50)的细端（52)装配孔（52A)配合。
2. 如权利要求1所述的端面密封型转阀，其特征在于： 所述底盖（20)的小端（22)表面具有底盖环形凹槽（23)用于安装底盖密封圈（110)， 小端（22)通过底盖密封圈（110)与所述密封段（12)配合形成静密封； 所述阀座（40)采用高强度的工程塑料制作，其底部加工成锥形面（42)用以安装碟簧 (30)，阀座（40)表面具有阀座环形凹槽（43)用于安装阀座密封圈（120)，阀座（40)通过阀 座密封圈（120)与相应二阶台阶孔的大孔配合形成静密封； 所述阀芯（50)采用耐蚀合金加工，阀芯（50)的粗端（51)表面具有阀芯环形凹槽（55) 用于安装阀芯密封圈（100)，粗端（51)通过阀芯密封圈（100)与所述密封段（12)配合形成 密封。
【文档编号】F16K11/072GK204187047SQ201420631819
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】刘银水, 韩明兴, 吴德发, 李东林, 赵旭峰, 邓亦攀, 罗刚, 李晓晖 申请人:华中科技大学