专利名称：一种二位四通电磁球式换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种二位四通电磁球式换向阀，用于工业液压系统，用于控制油缸作往复换向运动。
背景技术：
目前，国内外液压系统中使用的两位四通电磁换向阀工作原理大都是采用电磁铁吸力用顶杆去驱动滑阀活塞，以克服活塞两端的弹簧力，从而使活塞产生位移，达到控制液压油换向的目的。由于电磁换向阀电磁铁吸力有限，一旦活塞作位移运动过程中液压油里有毛刺或纤维状物体进入活塞的滑道内，电磁铁吸力或弹簧力推不动活塞移动，活塞就被卡住，造成控制失误。本发明两位四通电磁球式换向阀就是为解决电磁换向阀经常被卡住的问题而研制出来的一种新型产品，其结构是采用电磁铁顶杆推动先导级钢球动作使之产生放大的液压力去控制液压功放级钢球动作，而达到控制液压油换向的目的。
发明内容
本发明目的在于提供一种二位四通电磁球式换向阀，解决其他电液换向阀，如电磁换向阀、比例阀等对油液清洁度要求严格，易产生堵、卡、漂的难题，具有< 20ms开、关量的动态响应品质，领先世界水平，使用寿命长。一种二位四通电磁球式换向阀，其特征在于I)换向阀主体结构包括电磁铁1、阀体9，阀体9内设有液压先导级和液压功放级，液压先导级和液压功放级内设有阀套、活塞、钢球、弹簧；2)液压先导级设在电磁铁输出端,包括阀座3、电磁铁顶杆2、钢球C4、钢球D6、钢球间顶杆5，旋塞8，钢球间顶杆5与电磁铁顶杆2截面均为三角形；阀座3内部竖直与水平方向分别打通孔；水平方向通孔为阶梯孔，水平孔中间部分直径小于两侧，中间孔与两侧孔连接部分为锥面；阀座3 —端通过螺纹安装旋塞8，旋塞8中间开孔，通过高压油，阀座3另一端安装电磁铁顶杆2 ;钢球C、D可在阀座内部水平方向通孔内运动，钢球C、D直径大于中间孔直径、小于两侧孔直径，钢球C、D可与锥面形成密封面，密封液压油；阀座3两侧外圆设有两组O型密封圈7 ；3)液压功放级分为两路，均位于液压先导级下方并排呈纵向排布，两路分别包括阀座、阀套、活塞、顶杆15、钢球、弹簧，端盖、O型密封圈；第一路功放级阀座18内设有钢球E14、钢球F16和顶杆15，顶杆截面为三角形，位于阀座中间通孔内，钢球E14与钢球F16分别位于顶杆15两端；阀座内一侧安装有第一路的弹簧17与钢球F16，另一侧安装有第一路的活塞11，钢球E14 ;钢球F16受弹簧力作用，运动位移受到第一路功放级阀座(18)、阀体9限制，钢球E14运动位移受第一路的活塞11限制，第一路的活塞11位移则受液压功放级端盖22限制；钢球E14、F16在阀座内的通孔中运动，通孔中间部分直径小于两侧，中间孔与两侧孔连接部分为锥面，分别与钢球E14、钢球F16形成密封面，中间通孔两侧分别与高压油腔P和活塞11连接；第一路的活塞11和第一路的阀套10组成运动副，第一路的活塞外侧为液压功放级端盖22 ；第二路功放级阀座26内设有一只钢球G19，第二路的活塞23 ;第二路功放级阀座26与阀体9形成一个腔体，钢球G19位于腔体内，该腔体两侧分别通过通孔连接高压油腔P与第二路的活塞23 ;钢球G19运动位置受到阀体9与阀座26锥面限制；第二路功放级阀座26远离电磁铁I侧安装有弹簧，靠近电磁铁侧安装有第二路的活塞23，第二路的活塞23位移受液压功放级端盖22限制，活塞23 —端连接工作腔Pc，另一端可驱动钢球G19运动；第二路的活塞23和第二路的阀套活塞24组成运动副，第二路的活塞23外侧为液压功放级端盖22 ；4)阀体9内设有高压油腔P、控制腔Pc、回油腔R、工作腔B、工作腔A，其中高压油腔P、回油腔R、工作腔B、工作腔A的出口位于阀体9下端，控制腔Pc无出油孔；除工作腔A外，阀体9内的高压油腔P、回油腔R、工作腔B中心线与各腔在阀底面出口中心线不在同一平面，均从阀体9侧面通过弯曲流道与出口连通；先导级内有高压油腔P、控制腔Pc、回油腔R，高压油腔P、控制腔Pc与功放级高压油腔P，控制腔Pc中心线在同一平面，先导级回油腔R与功放级回油腔R中心线不在同一平面，从阀体9侧面通过弯曲流道连通；第一路液压功放级内部有4个工作腔体，分为工作腔B、高压油腔P、回油腔R、控制腔Pc，工作腔B从阀体9侧面通过弯曲流道连通在阀体9底部的出口，回油腔R从阀体9侧面通过弯曲流道连通第二路液压功放级回油腔R，第一路液压功放级高压油腔P、控制腔Pc分别与第二路液压功放级高压油腔P、控制腔Pc中心线在同一平面；第二路液压功放级内部有4个工作腔体，分为工作腔A、供油高压腔P、回油腔R、控制腔Pc ;工作腔A与在阀体9底面的出口直接连通，供油高压腔P、回油腔R与阀体9底面的出口通过弯曲流道出口连通。本发明结构在国内外尚属首创，它换向推力大、可靠、无卡滞、无漂移、无误动作发生，大大提高了可靠性，现已在中石油部分炼油厂制氢装置上得到应用。
图1为本装置结构主视图；图2为本装置结构右视图；图3为本装置结构仰视图；图4为本装置电磁阀断电状态下存在两种通流形式示意图；图5为本装置电磁阀通电状态下存在两种通流形式示意图。
具体实施例方式图1为本发明二位四通电磁球式换向阀结构主视图，I代表电磁铁，为直流湿式阀用电磁铁或交流湿式阀用电磁铁，9代表阀体。所述的液压先导级包括3代表阀座，2代表电磁铁顶杆，5代表钢球间顶杆，钢球间顶杆两端设有双钢球，4代表钢球C，6代表钢球D，8代表旋塞，阀座3两侧外圆设有两组O型密封圈，7代表其中一个密封圈。
所述的液压功放级分为两路，其中第一路包括18代表第一路功放级阀座，18内设有两只钢球，14代表钢球E, 16代表钢球F, 15代表顶杆，17代表第一路的弹簧，16由17预压到18的锥面密封面；10代表第一路的阀套，11代表第一路的活塞，10与11组成运动畐0，11 一端连通液压先导级，另一端驱动14，12代表第一路的支架，18与10之间由支架定位，13代表O型密封圈，作间隔密封。第二路包括26代表第二路的阀座，26内设有钢球G，19代表钢球G，20代表第二路的弹簧，19由20预压到26的锥面密封面；24代表第二路的阀套，23代表第二路的活塞，23与24组成运动副，23 —端连通液压先导级，另一端驱动19，24与26之间由支架25定位，25代表第二路的支架，13代表O型密封圈，作间隔密封。21代表液压功放级端面密封圈，22代表液压功放级端盖，起定位和密封作用。图2、图3分别为本装置结构右视图与仰视图，其中图3中P，R，A，B分别代表前述供油高压油腔P，回油腔R，工作腔A，工作腔B在阀座9底部的出口。本发明二位四通电磁球式换向阀实际动作原理如下。电磁铁作为自动控制的驱动力源，阀体是支撑和包容各构件的耐压体。液压先导级由双钢球，阀座，旋塞，O型密封圈，顶杆所组成；液压功放级两路分别由活塞，阀套，阀座，支架，O型密封圈，钢球，弹簧，端盖组成。液压先导级工作有两种状态，高压状态与低压状态；低压状态下，电磁铁I不通电，在高压油P的作用力下将钢球D6紧紧地压在阀座3远离电磁铁侧的锥面上，阻断密封高压油P进入控制腔Pc，同时钢球D6推动截面为三角形的钢球间顶杆5向靠近电磁铁方向运动打开钢球C4与阀座3靠近电磁铁侧的锥面，使控制腔Pc与回油腔R连通，控制腔Pc为低压，功放级不被驱动；高压状态下，电磁铁I通电，钢球C4在电磁铁力的作用下被电磁铁顶杆压紧在阀座3靠近电磁铁侧的锥面上，阻断控制腔Pc与回油腔R连通，同时钢球C4推动钢球间顶杆5向远离电磁铁方向运动，打开钢球D6与阀座3远离电磁铁侧的锥面，使供油高压油P进入控制腔Pc，控制腔Pc为高压，用以驱动功放级。对第一路液压功放级在电磁铁不通电时，控制腔Pc为低压，在弹簧17预压力和高压油腔P内压力的作用力下，钢球F16紧紧地压在阀座18远离电磁铁侧的密封锥面上，阻断供油高压腔P油压进入工作腔B，同时钢球F16推动顶杆15向靠近电磁铁方向运动打开钢球E14与阀座18靠近电磁铁侧的锥面，使工作腔B与回油腔R连通；在电磁铁通电时，控制腔Pc为高压，活塞11向远离电磁铁方向运动，同时驱动钢球E14、顶杆15、钢球F16整体向远离电磁铁方向运动，钢球E14在活塞11作用下紧紧地压在阀座18的靠近电磁铁侧密封锥面上，阻断工作腔B与回油腔R连通，在顶杆15推力作用下，打开钢球F16与阀座18在远离电磁铁侧的密封锥面，使供油高压腔P与工作腔B连通。对第二路液压功放级在电磁铁不通电时，控制腔Pc为低压，钢球G19在弹簧20预压力和高压油腔P内液压力合力作用下，与阀座26锥面形成密封面，使供油高压油腔P与工作腔A连通；在电磁铁通电时，控制腔Pc为高压，活塞23在控制腔Pc为高压油作用下，向远离电磁铁方向运动，并推动钢球G19同步运动，打开钢球G19与阀座26锥面形成的密封面，当钢球G19继续向远离电磁铁I方向运动，与阀体9锥面形成密封面，阻断供油高压腔P与工作腔A连通，使回油腔R与工作腔A连通；液压功放级受液压先导级控制，为两种工况1、电磁铁I不通电，先导级Pc为低压，功放级流体流向功能为P — A，B — R ;2、电磁铁I通电，先导级Pc为高压，使流体换向P — B, A — R,实现两位四通电磁球式换向阀的换向功能。本发明二位四通电磁球式换向阀液压系统符号不意图如图4,图5所不，图4为电磁阀断电状态下存在两种通流形式，图5为电磁阀通电状态下存在两种通流形式。本发明二位四通电磁球式换向阀结构特点是采用钢球的运动来控制换向阀的换向与关闭，钢球与阀座的间隙大于O. 5_，而其他换向阀的配合间隙小于O. Olmm,同时本发明二位四通电磁球式换向阀通过前置级液压放大去推动液压功放级，其推力比传统电磁换向阀大20倍以上，因此本发明的换向与关闭不会产生卡滞与漂移，对油液清洁度要求不高，可以在NAS1638，10级油液条件下，安全地工作，解决了其他电液换向阀，如电磁换向阀、比例阀对油液清洁度要求严格，易产生堵、卡、漂的难题。本发明二位四通电磁球式换向阀采用模块化组合结构，本发明的阀体与各零件之间配合孔的尺寸精度与表面光洁度的要求比其他类似换向阀的要求要低得多，零件加工成本低，合格率高；同时采用模块化组合结构，使装配简单，性能可靠，解决了装配O型密封圈通过阀体通油孔时极易切破O型密封圈的难题；而且还可根据实际液压系统功率大小要求，配制出各种流量的两位四通电磁球式换向阀。本发明二位四通电磁球式换向阀动态响应效果好，开阀和关阀的时间彡20ms，可应用于高品质的液压伺服系统`，替代现有电液换向阀、电磁换向阀、比例阀、伺服阀等。
权利要求
1.一种二位四通电磁球式换向阀,其特征在于 O换向阀主体结构包括电磁铁(I)、阀体(9)，阀体(9)内设有液压先导级和液压功放级，液压先导级和液压功放级内设有阀套、活塞、钢球、弹簧； 2)液压先导级设在电磁铁输出端，包括阀座(3)、电磁铁顶杆(2)、钢球C(4)、钢球D(6)、钢球间顶杆(5)，旋塞(8)，钢球间顶杆(5)与电磁铁顶杆(2)截面均为三角形；阀座(3)内部竖直与水平方向分别打通孔；水平方向通孔为阶梯孔，水平孔中间部分直径小于两侦牝中间孔与两侧孔连接部分为锥面；阀座(3) —端通过螺纹安装旋塞(8)，旋塞(8)中间开孔，通过高压油，阀座(3)另一端安装电磁铁顶杆(2);钢球C、D可在阀座内部水平方向通孔内运动，钢球C、D直径大于中间孔直径、小于两侧孔直径，钢球C、D可与锥面形成密封面，密封液压油；阀座(3)两侧外圆设有两组O型密封圈(7)； 3)液压功放级分为两路，均位于液压先导级下方并排呈纵向排布，两路分别包括阀座、阀套、活塞、顶杆(15)、钢球、弹簧，端盖、O型密封圈； 第一路功放级阀座(18)内设有钢球E (14)、钢球F (16)和顶杆(15)，顶杆截面为三角形，位于阀座中间通孔内，钢球E (14)与钢球F (16)分别位于顶杆(15)两端；阀座内一侧安装有第一路的弹簧(17)与钢球F (16)，另一侧安装有第一路的活塞(11 )，钢球E (14);钢球F (16)受弹簧力作用，运动位移受到第一路功放级阀座(18)、阀体(9)限制，钢球E (14)运动位移受第一路的活塞(11)限制，第一路的活塞(11)位移则受液压功放级端盖(22)限制；钢球E (14),F (16)在阀座内的通孔中运动，通孔中间部分直径小于两侧，中间孔与两侧孔连接部分为锥面，分别与钢球E (14)、钢球F (16)形成密封面，中间通孔两侧分别与高压油腔P和活塞(11)连接；第一路的活塞(11)和第一路的阀套(10)组成运动副，第一路的活塞外侧为液压功放级端盖(22)； 第二路功放级阀座(26)内设有一只钢球G (19)，第二路的活塞(23);第二路功放级阀座(26)与阀体(9)形成一个腔体，钢球G (19)位于腔体内，该腔体两侧分别通过通孔连接高压油腔P与第二路的活塞(23);钢球G (19)运动位置受到阀体(9)与阀座(26)锥面限制；第二路功放级阀座(26)远离电磁铁(I)侧安装有弹簧，靠近电磁铁侧安装有第二路的活塞(23)，第二路的活塞(23)位移受液压功放级端盖(22)限制，活塞(23)—端连接工作腔Pc，另一端可驱动钢球G (19)运动；第二路的活塞(23)和第二路的阀套活塞(24)组成运动副，第二路的活塞(23)外侧为液压功放级端盖(22)； 4)阀体(9)内设有高压油腔P、控制腔Pc、回油腔R、工作腔B、工作腔A，其中高压油腔P、回油腔R、工作腔B、工作腔A的出口位于阀体(9)下端，控制腔Pc无出油孔；除工作腔A夕卜，阀体(9)内的高压油腔P、回油腔R、工作腔B中心线与各腔在阀底面出口中心线不在同一平面，均从阀体(9)侧面通过弯曲流道与出口连通； 先导级内有高压油腔P、控制腔Pc、回油腔R，高压油腔P、控制腔Pc与功放级高压油腔P，控制腔Pc中心线在同一平面，先导级回油腔R与功放级回油腔R中心线不在同一平面，从阀体(9)侧面通过弯曲流道连通； 第一路液压功放级内部有4个工作腔体，分为工作腔B、高压油腔P、回油腔R、控制腔Pc，工作腔B从阀体(9)侧面通过弯曲流道连通在阀体(9)底部的出口，回油腔R从阀体(9)侧面通过弯曲流道连通第二路液压功放级回油腔R，第一路液压功放级高压油腔P、控制腔Pc分别与第二路液压功放级高压油腔P、控制腔Pc中心线在同一平面；第二路液压功放级内部有4个工作腔体，分为工作腔A、供油高压腔P、回油腔R、控制腔Pc ;工作腔A与在阀体(9 )底面的出口直接连通，供油高压腔P、回油腔R与阀体(9 )底面的出口通过弯 曲流道出口连通。
全文摘要
一种二位四通电磁球式换向阀，包括电磁铁、阀体，所述的阀体内设有液压先导级和液压功放级，所述的液压先导级包括阀座，阀座内设有顶杆，顶杆两端设有双钢球和旋塞，液压先导级设在电磁铁输出端。所述的液压功放级分为两路，包括阀座，阀座内设有钢球，阀套和活塞组成运动副。活塞一端连通液压先导级，另一端连接经钢球和弹簧，所述的钢球一端连有阀体的油孔通道。所述的阀套、阀座之间设有支架等组成的两位四通电磁球式换向阀。该阀解决了其他类似两位四通换向阀(如电磁换向阀、比例阀、伺服阀)对油液清洁度要求严格，易产生堵、卡、漂的难题。具有≤20ms开、关量的动态响应品质，其结构和工作原理属于首创，领先世界水平，使用寿命长。
文档编号F15B13/02GK103047211SQ201310003759
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者袁庆斌, 龚安友, 江志农, 张进杰 申请人:北京化工大学