比例换向阀的阀芯结构的制作方法

1.本实用新型涉及阀门制造技术，尤其涉及一种比例换向阀的阀芯结构，属于液压设备制造技术领域。


背景技术：

2.换向阀作为控制油路通断和换向的一种液压元件，应用非常普遍。常见的换向阀为滑阀式结构，其阀芯在阀体内滑动，通过切换阀芯换向，使得不同油口之间连通或者关闭。
3.比例换向阀因其阀芯的开度可随控制指令的变化而变化，故可以通过调节比例换向阀的过流量，实现对执行元件的运动速度连续调节，控制简单方便，控制精度高。
4.现有技术中的比例换向阀，其阀芯的节流槽大多采用非全周开口形式设计，如三角槽，u型槽，半圆槽，v型槽以及不同节流槽形式的组合等；非全周开口节流槽有较好的节流控制效果，应用非常普遍；但非全周开口节流槽加工工艺复杂，难度大，成本高，且最大过流量提升有限；在现有比例换向阀参与的应用工况中，大多数工况希望比例换向阀在小开口下对流量有较高的控制要求，对大开口下流量的控制要求并不是很高，只要求比例换向阀通过大流量时有较小的压降即可；非全周开口虽有较好的节流控制效果，但改善通过大流量时有较小的压降的空间有限，且针对某些工况对大流量控制要求不高的场合，非全周开口节流槽应用显然不太经济。
5.因此，现有技术中需要一种适用于小开口下流量控制要求高，大开口下过流压降低的应用场合的阀芯结构。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种新的比例换向阀的阀芯结构，通过在阀芯的密封端面边缘设计径向的节流槽和全周开口的变径锥台，以解决小开口下流量控制要求高，大开口下过流压降低的应用场合的节流控制技术问题。
7.本实用新型实施例的比例换向阀的阀芯结构，可滑动的安装于壳体内，所述壳体内设置有高压油口和至少一个工作油口，所述壳体上设置有滑孔，所述阀芯套设在滑孔内并通过所述阀芯的径向面密封所述滑孔；所述阀芯滑动，以使所述阀芯的径向端面与所述滑孔之间具有间隙，该间隙用于连通所述高压油口与所述工作油口；
8.所述阀芯位于中位时，所述阀芯与所述滑孔相接触的面为肩台密封面；所述肩台密封面两侧的边缘均设置有变径锥台，该变径锥台的径向面上开设有至少一个节流槽。
9.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述肩台密封面的上均设置有多个润滑油槽。
10.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，每组所述变径锥台包括至少两个相连且斜面斜率不同的圆台；所述圆台分别为第一圆台段和第二圆台段，所述第二圆台段的斜率大于所述第一圆台段；所述第一圆台段位于所述肩台密封面与所述第二圆台段之间。
11.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述节流槽的长度等于所述第一圆台段和所述第二圆台段之和。
12.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述第二圆台段的径向斜率为90度时，则所述节流槽的长度大于所述所述第一圆台段的长度。
13.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述壳体的两侧分别设置有控制油路，两个所述控制油路的两端分别与所述阀芯的两端相接触。
14.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述壳体内设置有两个控制油腔，两个所述控制油腔分别与所述控制油路相连；所述阀芯的两端分别位于两个所述控制油腔内；所述控制油路通过所述控制油腔驱动所述阀芯滑动；
15.所述控制油腔内还设置有与所述阀芯相接触的预紧弹簧。
16.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述节流槽的截面形状为半圆形、u形、三角形或梯形。
17.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述节流槽的截面形状为三角形时，该三角形的夹角为30-60度；且该三角形的顶点处具有圆弧形过度。
18.如上所述的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述阀芯为左右对称结构，且具有两个相互对应的所述轴向端面。
19.本实用新型采用变径锥台作为阀芯的全周流量开口，并且将径向开口的节流槽设置于变径锥台上，非常适用于小开口下流量控制要求高，大开口下过流压降低的应用场合。
20.本实施例采用两段式结构，由非全周开口的径向节流槽和变径锥台(相当于全周开口节流槽)组合形成，径向的节流槽节流控制效果好，流量输出稳定；变径锥台加工简单，过流量大；两者结合，应用经济性好，成本低，非常适用于小开口下流量控制要求高，大开口下过流压降低的应用场合；采用本实用新型的阀芯节后，主机的空行程运动时间越短越好，但又能够保证整机运行平稳，从而提升了工作效率。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例的比例换向阀的阀芯结构的中位状态下剖面结构示意图；
22.图2为图1中m局部放大示意图；
23.图3为图1中m局部侧面结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例的比例换向阀的阀芯结构的局部立体图；
25.图5为本实用新型另一实施例的比例换向阀的阀芯结构的侧面示意图；
26.图6、图7、图8和图9为本实用新型其它实施例的比例换向阀的阀芯结构的侧面示意图。
具体实施方式
27.本实用新型所述的比例换向阀的阀芯结构可以采用以下材料制成，且不限于如下材料，例如：阀芯、液压配套系统、电控装置等常用组件。
28.图1为本实用新型实施例的比例换向阀的阀芯结构的中位状态下剖面结构示意图；图2为图1中m局部放大示意图；本实施例结合图3和图4进行说明。
29.本实用新型实施例的比例换向阀的阀芯结构，可滑动的安装于壳体1内，所述壳体1内设置有高压油口p和至少一个工作油口(a和b)，所述壳体1上设置有滑孔10，所述阀芯2套设在滑孔10内并通过所述阀芯2的径向面密封所述滑孔10；所述阀芯2滑动，以使所述阀芯2的径向端面与所述滑孔10之间具有间隙，该间隙用于连通所述高压油口与所述工作油口。
30.一般情况下，所述壳体1上设置有两个滑孔，所述阀芯2套设在两个滑孔内；所述阀芯2向左或向右滑动，打开其中一侧所述滑孔，以使所述高压油口与其中一个所述工作油口相连通，进而执行换向动作。
31.一般情况下，高压油口与液压系统中的液压泵相连，用于通过高压油管释放高压的液压油。
32.两个工作油口分别与执行元件的两端相连，以便于通过进出油管进行执行换向动作。
33.如图2和图3，所述阀芯2位于中位时，所述阀芯2与所述滑孔10相接触的面为肩台密封面20；所述肩台密封面20两侧的边缘均设置有变径锥台21，该变径锥台的径向面上开设有至少一个节流槽22。
34.一般情况下，每组所述变径锥台21包括至少两个相连且斜面斜率不同的圆台(x和y)；所述肩台密封面20的两侧分别设置有一组所述变径锥台21。
35.一般来讲，总共四组变径锥台21，分别用来打开p-a，p-b，a-t，b-t，不仅用于工作油口的开启，也用于开启工作油口与回油口t之间的油路。
36.本实施例的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述肩台密封面20的上均设置有多个润滑油槽25。
37.由于润滑油槽25的大部分与滑孔的密封面对应，所以阀芯受到了油压的悬浮支撑作用，降低了阀芯运动的摩擦力，降低了阀芯的液压卡紧力，所以当换向阀长时间处于中立位置需要换向时能正常换向。
38.如图2所示，本实施例的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述变径锥台21包括：与所述肩台密封面紧密相连的第一圆台段x，以及与所述第一圆台紧密相连的第二圆台段y；所述第一圆台段位于所述肩台密封面与所述第二圆台段之间。
39.所述第二圆台段的斜面斜率大于所述第一圆台段的斜面斜率；所述第一圆台段的最大直径略微小于所述肩台密封面的直径。
40.本实施例中，节流槽为非全周开口的节流槽，根据工况的不同可沿阀芯的外圆面上设置若干个(示例中为四个)，节流槽采用三角形节流槽时，其顶角采用圆角设计，通过改变三角形节流槽的圆角半径r，角度α(一般为30-60度)，深度l可获得不同的过流量；变径锥台是采用环绕阀芯外圆整圈切除的设计，其投影视图呈梯形结构，通过改变第二圆台段倾斜的角度β来获得不同的过流量；第一圆台段的长度x一般小于第二圆台段的长度y；所述节流槽22的长度等于所述第一圆台段x和所述第二圆台段y之和。
41.当阀芯往左运动时，油路p通b，a通t；往右运动时，油路p通a，b通t；当阀芯往左并在节流槽区域内运动时【即阀芯第一圆台段x区域内】，进油口p通过三角形节流槽与工作油口b相通，驱动油缸作动，油缸的回油进入工作油口a，通过节流槽与回油口t相通，三角形节流槽为非全周开口形式，其过流面积增益较小，节流特性好，其阀口通过流量时，阀芯受到
的液动力小，阀芯运动位移稳定，流量控制精准，从而可驱动油缸稳定运行，使得主机整体运行平稳；当阀芯继续往左并在圆锥形节流槽区域内运动时【即阀芯第二圆台段y区域内】，由于变径锥台为全周开口形式，其过流面积增益较大，在同等压降下，可通过较大的流量，从而驱动油缸以较快的速度运行，缩短负载空行程运动的时间，提高生产效率，节省能源，且圆锥形节流槽加工简单，成本低，应用经济性好；当油缸由快速运动转慢速运动时，可控制阀芯往回运动，使得阀芯在节流槽区域内运动，控制油缸由快速转慢速时平稳过渡；当阀芯往右运动时同之。
42.如图6至图9，根据工况的不同，节流槽区域也可设计为u形节流槽，半圆形节流槽，三角形节流槽，梯形节流槽等。
43.根据工况的不同，变径锥台节流槽区域可通过改变第二圆台段的倾斜角度β来通过不同的流量；如图5所示，当角度β为90度时，过流量面积最大；为了避免节流区域第一圆台段x过渡到节流区域第二圆台段y时有较大的流量变化造成油缸作动不稳定，可适当增大第一圆台段x倾斜角度来过渡。
44.如图5所示，此时，所述第二圆台段的径向斜率为90度时，则所述节流槽22的长度大于所述所述第一圆台段的长度。
45.一般情况下，所述阀芯2为左右对称结构，且具有两个相互对应的所述轴向端面。
46.本实施例的比例换向阀的阀芯结构，其中，所述壳体的两侧分别设置有控制油路(a和b)，两个所述控制油路的两端分别与所述阀芯2的两端相接触。
47.具体的，所述壳体1内设置有两个控制油腔，两个所述控制油腔分别与所述控制油路相连；所述阀芯2的两端分别位于两个所述控制油腔内；所述控制油路通过所述控制油腔驱动所述阀芯2滑动。
48.所述控制油腔内还设置有与所述阀芯相接触的预紧弹簧8。
49.当控制腔a、b没有导引压力时，阀芯在预紧弹簧的作用下，置于中位，油口p/a/b/t都不相通；当控制腔a有导引压力时，导引压力与弹簧抗衡，阀芯开始往右运动，使得油口p与a通，油口b与t通，且运动的距离与控制腔a的导引压力的大小有关；同理当控制腔b有导引压力时，使得油口p与b通，油口a与t通；所以电液比例换向阀通过连续调节控制腔的导引压力的大小，实现阀芯的位移连续变化。
50.另外，本实用新型的比例换向阀的阀芯结构制作成本不高，结构设计紧凑，构造巧妙，适用于小开口下流量控制要求高，大开口下过流压降低的应用场合，适用于各种类型的液压系统的开启或换向动作的实施。
51.上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助一些变形加必需的通用技术叠加的方式来实现；当然也可以通过简化上位一些重要技术特征来实现。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分为：整体的作用和结构，并配合本实用新型各个实施例所述的结构。
52.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新
型各实施例技术方案的范围。