本发明涉及活塞式执行机构及其自动换向阀。
背景技术
在液压、气动等活塞式执行机构中，通常需要执行机构能够连续换向，现有技术中一般通过加装电磁换向阀来实现执行机构的连续换向，由于电磁换向阀需要与相应的电控装置配合使用，这样不仅增加了使用成本，而且还会降低系统的安全性和稳定性。
汽车刮水器的气动驱动装置属于活塞式执行机构的一种具体运用，中国专利文献cn203686246u公开了一种机车气动刮雨器用自动换向控制阀，该自动换向控制阀是实现刮雨器驱动气缸往复运动的控制阀，该自动换向控制阀包括阀体和活塞，活塞上有三个独立的环形密封区域，阀体上有两个相通的进气口、两个单独的出气口和两个单独的阀控制口及一个与大气连通的排出口，活塞处于活塞腔左端位置和右端位置时，进气口通过不同的环形密封区域与对应的出气口连通从而给外接气缸的活塞的两端腔室交替提供压缩空气，驱动外接执行活塞连续往复运动，同时压缩空气还能通过外接气缸返回到对应的阀控制口驱动控制阀活塞移动。该自动换向控制阀采用两个连通的进气口，并通过在阀体上设置通道将两个进气口与小端盖上的总进气口连通，使得该阀的进排气的气路连通结构复杂、加工难度大。
技术实现要素：
本发明的目的是提供活塞式执行机构，以解决现有活塞式执行机构中气动自动换向阀进排气气路连通结构复杂的技术问题。同时，本发明还提供了该活塞式执行机构的自动换向阀。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：自动换向阀，包括具有沿左右方向延伸的换向阀腔的换向阀体和滑动装配在换向阀腔中的换向阀芯，换向阀芯与换向阀体之间设有左、中、右三个独立的环形密封腔，所述换向阀体上设有一个流体进口、左右两个排出口和左右两个分别用于与执行活塞两侧的左、右侧腔室连通的连通口，所述流体进口始终与中密封腔连通；当换向阀芯位于换向阀体的左端时，左连通口与中密封腔连通；当换向阀芯位于换向阀体的右端时，右连通口与中密封腔连通。
所述换向阀芯的两端端面为球面。
所述换向阀体的左、右两端中的至少一端可拆安装有闭锁缸，闭锁缸包括闭锁缸体和在闭锁缸体的闭锁活塞腔内左右移动的闭锁活塞，闭锁活塞上固设有活塞杆，闭锁缸体的朝向所述换向阀芯的安装端上设有连通所述换向阀腔和闭锁活塞腔的导向孔，所述活塞杆导向滑动装配在导向孔中，在闭锁缸体上设有分别与闭锁活塞两侧的两个腔室对应连通的供流体出入的开口，当闭锁活塞在流体作用下朝换向阀芯移动与处于换向阀腔对应端的换向阀芯顶压配合实现换向阀芯的锁定。
所述安装端旋装在所述换向阀体上。
活塞式执行机构，包括轴线均沿左右方向延伸的执行活塞缸和自动换向阀，执行活塞缸包括执行缸体和在执行缸体的执行活塞腔内左右移动的执行活塞，自动换向阀包括具有换向阀腔的换向阀体和滑动装配在换向阀腔中的换向阀芯，换向阀芯与换向阀体之间设有左、中、右三个独立的环形密封腔，所述换向阀体上设有一个流体进口、左右两个排出口和左右两个分别与执行活塞两侧的左、右侧腔室连通的连通口，所述流体进口始终与中密封腔连通；当换向阀芯位于换向阀体的左端时，左连通口与中密封腔连通，流体进入执行活塞左侧的腔室后推动执行活塞向右移动；当换向阀芯位于换向阀体的右端时，右连通口与中密封腔连通，流体进入执行活塞右侧的腔室后推动执行活塞向左移动。
所述换向阀芯的两端端面为球面。
所述换向阀体的左、右两端中的至少一端可拆安装有闭锁缸，闭锁缸包括闭锁缸体和在闭锁缸体的闭锁活塞腔内左右移动的闭锁活塞，闭锁活塞上固设有活塞杆，闭锁缸体的朝向所述换向阀芯的安装端上设有连通所述换向阀腔和闭锁活塞腔的导向孔，所述活塞杆导向滑动装配在导向孔中，在闭锁缸体上设有分别与闭锁活塞两侧的两个腔室对应连通的供流体出入的开口，当闭锁活塞在流体作用下朝换向阀芯移动与处于换向阀腔对应端的换向阀芯顶压配合实现换向阀芯的锁定。
所述安装端旋装在所述换向阀体上。
本发明的自动换向阀在保证了自动换向的基础上，只需在换向阀体与换向阀芯之间设置左、中、右三个独立的环形密封腔，并在换向阀体上设置一个始终与中密封腔连通的流体进口，通过换向阀芯的向左移动将设置在换向阀体上的与执行活塞左侧腔室连通的左连通口在中密封腔内与流体进口连通，通过换向阀芯的向右移动将设置在换向阀体上的与执行活塞右侧腔室连通的右连通口在中密封腔内与流体进口连通，就省去了对比文件中在换向阀体上开设的复杂的进气通道，由于本发明的自动换向阀只需在换向阀体的对应位置增设直孔即可，不仅优化了自动换向阀的结构，而且由于加工简单又降低了加工成本，方便大批量生产，提高生产效率。
本发明的自动换向阀还在换向阀体上增设可独立拆装的闭锁缸，通过闭锁缸的闭锁活塞与换向阀芯的顶压配合来调节换向阀芯的停靠位置，使得该自动换向阀的自锁结构简单、拆装方便，减少了工人的劳动强度，可大批量生产、降低了加工成本。而且无需在液压或气动等流体系统中增设电磁阀和相应的电控装置，提高了流体系统的可靠性、安全性和稳定性。
附图说明
图1是本发明中活塞式执行机构的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的活塞式执行机构，包括轴线均沿左右方向延伸的执行活塞缸和自动换向阀，执行活塞缸包括执行缸体，执行缸体具有执行活塞腔，在执行活塞腔内滑动装配有沿左右移动的执行活塞1。自动换向阀换向阀体3，换向阀体3具有沿左右方向延伸的换向阀腔，在换向阀腔内滑动装配有换向阀芯4，换向阀芯4与换向阀体3之间设有左、中、右三个独立的环形密封腔。
在换向阀体的左右两端均安装有闭锁缸，闭锁缸包括闭锁缸体和在闭锁缸体2的闭锁活塞腔内左右移动的闭锁活塞，闭锁活塞上固设有活塞杆，闭锁缸体具有朝向换向阀芯的安装端，安装端上设有连通换向阀腔和闭锁活塞腔的导向孔，上述的活塞杆导向滑动装配在该导向孔中。
上述的闭锁活塞上设有密封圈，闭锁活塞将闭锁缸体的活塞腔分为两个腔室，即动作腔室和回位腔室，在闭锁缸体上设有分别与两个腔室连通的供流体出入的开口。在本实施例中，左侧闭锁缸的动作腔室设有开口、回位腔室设有开口，右侧闭锁缸的动作腔室设有开口、回位腔室设有开口。
为了拆装方便，将上述的安装端旋装在换向阀体上，当然，在其它实施例中，也可以将安装端插装在换向阀体内后在闭锁缸的径向插装锁紧螺栓。为了防止该自动换向阀漏气，在上述的安装端与换向阀体的接触面之间设置密封圈。
在换向阀体上设有位于换向阀芯左侧的左换向口b和位于换向阀芯右侧的右换向口c，在换向阀体3上还设有流体进口p、左右两个排出口、左连通口a和右连通口d，流体进口p始终与中密封腔连通。左连通口a通过通道x与上述的执行活塞左侧的腔室连通，右连通口d通过通道w与执行活塞右侧的腔室连通。
此外，为了保证在换向阀芯4运动至左侧或右侧的终端位置时，在闭锁缸的安装端与换向阀芯之间仍然存在空腔来容纳从换向口流入的流体，故将换向阀芯4的两端端面设置为球面，当然，在其它实施例中，也可以设置为锥面。
本发明的自动换向阀的结构与图1中的自动换向阀的结构一致，在此不再赘述。
本发明在使用时，当换向阀芯4在图示的左端位置时，流体进口p、左连通口a均与换向阀芯的中密封腔连通，右连通口d、右排出口均与换向阀芯的右密封腔连通，左排出口被封堵在换向阀芯的左密封腔内。当流体进口p进气时，压缩空气经通道x进入执行活塞左侧的腔室，并推动执行活塞向右运动，执行活塞右侧的腔室内的气体被挤压进入通道w后，依次经右连通口d、右排出口排入大气。
在执行活塞1向右移动的过程中，当执行活塞1的左端经过与左换向口b连通的通道y时，执行活塞的左侧腔室内的压缩空气经左换向口b进入换向阀芯左侧的阀腔内，此时由于与右换向口c连通的通道z与大气连通，压缩气体推动换向阀芯向右移，换向阀芯的右侧阀腔内的气体经右换向口c排向大气，直至换向阀芯运动至右侧的终端位置。
当换向阀芯4到达右端位置时，流体进口p、右连通口d均与换向阀芯的中密封腔连通，左连通口a、左排出口均与换向阀芯的左密封腔连通，右排出口被封堵在换向阀的右密封腔内。当流体进口p进气时，压缩空气经通道w进入执行活塞右侧的腔室，并推动执行活塞向左运动，执行活塞左侧的腔室内的气体被挤压进入通道x后，依次经左连通口a、左排出口排入大气。
在执行活塞1向左移动的过程中，当执行活塞1的右端经过通道z时，执行活塞右侧腔室内的压缩空气经右换向口c进入换向阀芯右侧的阀腔内，此时由于通道y与大气连通，压缩气体推动换向阀芯向左移，换向阀芯左侧的腔室内的气体经左换向口b排向大气，直至换向阀芯运动至左侧的终端位置。
以上是该自动换向阀的一个完整的换向过程，产品在工作过程中重复进行以上的换向过程。在自动换向阀的运动过程中，使用者可通过控制压缩空气的流量来调节换向阀芯的运行速度。本发明的动力源以气体为例加以说明，但是，使用者可根据实际使用场所的条件选择液体作为动力源。
当需要将该自动换向阀的换向阀芯4锁定在图1所示的左端位置时，只需向开口通入压缩空气，压缩空气进入动作腔室后推动闭锁活塞5向左运动，回位腔室的压缩空气从开口排出。由于作用在闭锁活塞5上的力大于压缩空气作用在换向阀芯4左端上的力，换向阀芯4被闭锁活塞5顶压并锁定至左侧的终端位置，换向阀芯4的换向动作被终止，此时执行机构1被锁定在右端。当需要取消闭锁活塞5对换向阀芯4的锁定，使换向阀芯4重新自动换向时，使用者可根据现场情况选择直接将开口的压力泄掉，由换向阀芯4推动闭锁活塞5回位。
当需要将该自动换向阀的换向阀芯4锁定在换向阀体的右端位置时，只需向开口通入压缩气体即可。当需要取消左侧的闭锁活塞对换向阀芯4的锁定，使换向阀芯4重新自动换向时，使用者可根据现场情况选择直接将开口的压力泄掉，由换向阀芯4推动左侧的闭锁活塞回位。
以上为本发明的优选实施例，在其它实施例中，自动换向阀也可根据使用场所的执行机构或活塞的间歇运行的要求，而选择只在换向阀体的左端设置闭锁缸或只在换向阀体的右端设置闭锁缸。本领域技术人员也可以在不同情况下，根据本领域的设计常识进行等同替换，其都在本发明的保护范围之内。