一种新型氢气隔膜压缩机用中心配流旋转换向阀的制作方法

1.本发明涉及一种旋转换向阀，特别涉及一种新型氢气隔膜压缩机用中心配流旋转换向阀，属于液压技术领域。


背景技术：

2.在行走液压和工业液压中，换向阀是一种靠阀芯与阀体的相对运动实现液压油流的沟通、切断和换向，以及压力卸载和顺序动作控制的方向控制阀。
3.随着工业液压逐渐高压化，存在对脉动高压进行高频换向的需求。
4.目前，滑阀式的换向阀难以应用于高频换向的场合，旋转式的换向阀在脉动高压且频繁换向的工况下少有应用，或者在应用中由于脉动高压的影响，零件受力不均匀，可靠性较低，寿命较短。其次旋转式的换向阀结构较为复杂，加工难度高，装配难度和不确定性较大、拆装不便，不利于后期维护。另一方面现有旋转式换向阀的工作边面积梯度有限，大流量工况下节流升温效应明显，不利于当下节能减排的需求。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：提供一种新型氢气隔膜压缩机用中心配流旋转换向阀，解决了现有的换向阀可靠性低、寿命较短等问题。
6.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
7.本发明提供一种新型氢气隔膜压缩机用中心配流旋转换向阀，包括阀体、阀套和阀芯，其中，
8.所述阀套安装于所述阀体内，所述阀套内安装有所述阀芯；
9.所述阀套，其上开设有阀套p流道和阀套t流道，其中，所述阀套p流道具有与其对应的阀套p环槽，所述阀套t流道具有与其对应的阀套t环槽；
10.所述阀套，还包括其内设置的a方窗口以及与所述a方窗口对应的a电极槽、b方窗口以及与所述b方窗口对应的b电极槽；
11.所述阀芯，包括相互垂直的p通道和t通道，其中，
12.所述p通道，包括阀芯p环槽、其与所述阀套的阀套p环槽位置相对应；
13.所述p通道还包括设置于所述阀芯表面的第一p过液槽和第二p过液槽；
14.所述t通道，包括阀芯t环槽和中心流道孔，其中，
15.所述阀芯t环槽与所述阀套的阀套t环槽位置相对应。
16.作为本发明的一种优选技术方案，所述t通道还包括分布于所述阀芯t环槽上的若干第一t流道；
17.所述阀芯上还设置有第一t过液槽和第二t过液槽，其中，
18.所述第一t过液槽内设置有第二t流道，所述第二t过液槽内设置有第三t流道。
19.作为本发明的一种优选技术方案，所述中心流道孔为开设于所述阀芯内的盲孔，其中，其长度延伸至不短于所述第三t流道处；
20.所述中心流道孔的开口端安装有高压堵头。
21.作为本发明的一种优选技术方案，所述阀体，包括其外部设置的阀体p口、阀体t口、阀体a口和阀体b口，其中，
22.所述阀体内部设置有与所述阀体p口对应的阀体p环槽、与所述阀体t口对应的阀体t环槽、与所述阀体a口对应的阀体a环槽以及与所述阀体b口对应的阀体b环槽。
23.作为本发明的一种优选技术方案，所述阀套的两端部分别有第一轴承孔和第二轴承孔，用于安装第一轴承和第二轴承，其中，
24.所述阀芯安装于所述第一轴承和所述第二轴承内。
25.作为本发明的一种优选技术方案，所述第一p过液槽和所述第二p过液槽的长度和宽度与所述a电极槽或所述b电极槽相同；
26.所述第一t过液槽和所述第二t过液槽的长度和宽度与所述a电极槽或所述b电极槽相同。
27.作为本发明的一种优选技术方案，所述阀体上还设置有至少一个的第一泄压沟槽和至少一个的第二泄压沟槽。
28.优选地，所述阀体的两端安装有第一端盖和第二端盖，其中，
29.所述第一端盖与所述阀芯之间设置有轴封；
30.所述第一轴承与所述第二端盖之间设置有第一弹簧挡圈，
31.所述第二轴承与所述第一端盖之间设置有第二弹簧挡圈；
32.所述阀体还包括其内部设置有第一泄压通道。
33.进一步优选地，所述阀套与所述第二端盖之间通过紧固件进行连接。
34.本发明的有益效果是：本发明的换向阀结构受力平衡，流量增益大，换向频率高，加工维护方便，寿命高；能够实现零位时流量增益的最大化，节能并降低发热，并减小压力冲击；能够形成稳定且均匀的配合间隙，提高耐磨性和抗污染性，适应更高转速，并提高换向阀的运行可靠性；受力平衡且卸载阀套局部外载荷，有效控制零件变形量，能够在高频高压下长时间运行；加工方便，精度易保证；便于维护，阀芯、阀套可整体从阀体上单独取出。
附图说明
35.图1为本发明的结构示意图之一；
36.图2为本发明的结构示意图之二；
37.图3为本发明的结构示意图之三；
38.图4为本发明的结构示意图之四；
39.图5为本发明的结构示意图之五；
40.图6为本发明的结构示意图之六；
41.图中：1、第一端盖；2、阀体；21、阀体p口；211、阀体p环槽；22、阀体t口；221、阀体t环槽；23、阀体a口；231、阀体a环槽；24、阀体b口；241、阀体b环槽；25、第一泄压沟槽；26、第二泄压沟槽；27、第一泄压通道；3、阀套；31、阀套p流道；311、阀套p环槽；32、阀套t流道；321、阀套t环槽；33、a方窗口；331、a电极槽；34、b方窗口；341、b电极槽；4、阀芯；41、阀芯p环槽；411、第一p过液槽；412、第二p过液槽；42、阀芯t环槽；421、第一t流道；422、第二t流道；423、第三t流道；431、第一t过液槽；432、第二t过液槽；44、中心流道孔；5、高压堵头；6、第一
轴承；61、第一轴承孔；7、第二端盖；8、紧固件；9、第一弹簧挡圈；10、第二轴承；101、第二轴承孔；11、第二弹簧挡圈；12、轴封。
具体实施方式
42.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
43.实施例1
44.如图1-6所示，本实施例提供了一种新型氢气隔膜压缩机用中心配流旋转换向阀，包括阀体2、阀套3和阀芯4，其中，阀套3安装于阀体2内，阀套3内安装有阀芯4，阀套3的特殊配流结构以及阀芯4的配合，实现了受力平衡的前提下实现较大的流量增益；
45.具体的，阀体2的内部有安装阀套3的通孔，而且阀体2包括其外部设置的阀体p口21、阀体t口22、阀体a口23和阀体b口24，其中，阀体2内部设置有与阀体p口21对应的阀体p环槽211、与阀体t口22对应的阀体t环槽221、与阀体a口23对应的阀体a环槽231以及与阀体b口24对应的阀体b环槽241，共同构成了阀套3的输入输出流道；阀体p口21、阀体t口22、阀体a口23和阀体b口24与液压系统连接。在本发明的另一个优选地实施例中，阀体2上还设置有至少一个的第一泄压沟槽25和至少一个的第二泄压沟槽26，优选为第一泄压沟槽25和第二泄压沟槽26各设置一个，作用是卸载阀套3外部相应位置的径向压力载荷，降低对阀芯4的磨损，提高在高频高压工况下的寿命。
46.阀套3安装于阀体2内，其上对称的设置有阀套p流道31和阀套t流道32，其中，阀套p流道31具有与其对应的阀套p环槽311，阀套t流道32具有与其对应的阀套t环槽321，具体的，阀套p环槽311与阀体2的阀体p环槽211轴向位置对应，阀套t环槽321与阀体2的阀体t环槽221轴向位置对应；
47.更具体的，阀套3还包括其内设置的a方窗口33以及与a方窗口33对应的a电极槽331、b方窗口34以及与b方窗口34对应的b电极槽341，且均为对称设置，a方窗口33与a电极槽331构成的流道与阀体2的阀体a环槽231轴向位置对应，b方窗口34与b电极槽341构成的流道与阀体2的阀体b环槽241轴向位置对应，且前述的两个流道在空间上呈周向90
°
交错分布；
48.阀芯4，包括相互垂直的且对称分布的p通道和t通道，其中，p通道，包括阀芯p环槽41、其与阀套3的阀套p环槽311位置相对应(轴向位置)，p通道还包括设置于阀芯4表面的第一p过液槽411和第二p过液槽412，优选地，第一p过液槽411和第二p过液槽412的长度和宽度与a电极槽331或b电极槽341相同；第一p过液槽411用于针对工作口a进行使用，第二p过液槽412用于针对工作口b进行使用；第二t流道422用于针对工作口a进行使用，第三t流道423用于针对工作口b进行使用；第一t过液槽431用于针对工作口a进行使用，第二t过液槽用于针对工作口b进行使用；
49.t通道，包括阀芯t环槽42和中心流道孔44，其中，阀芯t环槽42与阀套3的阀套t环槽321位置相对应(轴向位置)。t通道还包括分布于阀芯t环槽42上的若干第一t流道421；
50.阀芯4上还设置有第一t过液槽431和第二t过液槽432，其中，第一t过液槽431内设置有第二t流道422，第二t过液槽432内设置有第三t流道423，优选地，第一t过液槽431和第二t过液槽432的长度和宽度与a电极槽331或b电极槽341相同。
51.中心流道孔44为开设于阀芯4内的盲孔，其中，其长度延伸至不短于第三t流道423处，中心流道孔44的开口端安装有高压堵头5，中心流道孔44的设置，实现了阀芯p环槽41和阀芯t环槽42进行配流时、在降低流阻和发热的情况下，将被阀芯p环槽41分开的两个t过液槽(第一t过液槽431和第二t过液槽432)通过阀芯内部相连通。
52.阀套3的两端部分别有第一轴承孔61和第二轴承孔101，用于安装第一轴承6和第二轴承10，其中，阀芯4安装于第一轴承6和第二轴承10内。具体的，阀套3在安装于阀体2时，阀体2的两端安装有第一端盖1和第二端盖7，其中，第一端盖1与阀芯4之间设置有轴封12；第一轴承6与第二端盖7之间设置有第一弹簧挡圈9，第二轴承10与第一端盖1之间设置有第二弹簧挡圈11；阀套3与第二端盖7之间通过紧固件8进行连接。第二轴承10、第一轴承6以及阀芯4均放置在阀套3内，换向阀完装配时，阀套3的内外圆同轴度、阀体2的内孔与阀套阀芯的同轴度以及配合间隙没有关系，降低了阀芯4和阀套3配合间隙加工的干扰因素，同时维修保障更加便捷。第一轴承6的外圈直径与阀芯4外圆直径的基本尺寸相等，阀套3在此处安装轴承时，不用再次设计台阶孔，为单个台阶结构，可以一次装夹实现阀套内孔的磨削加工，无需掉头装夹，降低了加工难度，更易保证两轴承安装孔的同轴度。阀芯4的各台阶可一次装夹就能实现各配合面的磨削加工，降低了加工难度，保证了两个轴承安装面与上述阀芯阀套配合面的同轴度。阀芯4两端采用轴承支撑，在阀套3和阀芯4加工精度得到保证的前提下，两者的配合间隙得到有效控制，设计时保证轴承的游隙小于配合间隙，即可实现阀芯4与阀套3的无摩擦配合，提高了关键摩擦副的耐磨性，同时保证间隙的均匀性，提高整阀的寿命和可靠性。阀芯4、第二轴承10以及第一轴承6均放置于阀套3内，因此可作为组件进行拆装，当换向阀安装于设备上时，不用将阀体2从设备上拆解，同时阀体2不属于易损件，提高了维护效率。
53.阀体2还包括其内部设置有第一泄压通道27，可以将低压外泄油引入阀体2的第一泄压通道27，实现阀套3对应外圈的低压卸载，泄漏油液回油箱。第二端盖7内部安装密封件，将外泄油液引入油箱。
54.具体的，在使用时，阀体2上的进油口(即阀体p口21)及其对应的阀体p环槽211、阀套3上的与阀体p环槽211对应的“阀套p流道31+阀套p环槽311”、以及阀芯4上的第一p过液槽411、第二p过液槽412，均为常通状态，共同构成了进油通道p；阀体2上的回油口(即阀体t口22)及其对应的阀体t环槽221、阀套3上的与阀体t环槽221对应的“阀套t流道32+阀套t环槽321”、以及阀芯4上的第一t过液槽431、第二t过液槽432，均为常通状态，共同构成了回油通道t；
55.阀体2上工作口a(即阀体a口23)、与阀体a口23对应的阀体a环槽231、及与阀体a环槽231对应的阀套3上的“a方窗口33+a电极槽331”，均为常通状态，共同构成工作通道a；阀体2上的工作口b(即阀体b口24)、与阀体b口24对应的阀体b环槽241、及与阀体b环槽241对应的阀套3上的“b方窗口34+b电极槽341”，均为常通状态，共同构成工作通道b。
56.驱动阀芯4在阀套3内旋转，当进油通道p与工作通道a连通时，工作通道b与回油通道t连通；反之，当进油通道p与工作通道b连通时，工作通道a与回油通道t连通；阀套3的a电极槽331、b电极槽341以及阀芯4上的各过液槽的宽度或弧度，均占其所在部件的1/8，每当阀芯4旋转90
°
，换向阀实现一次换向，从功能和结构上属于两位四通换向阀，当阀芯4旋转180
°
时，换向阀实现一个周期的换向，即当阀芯4旋转一周时，换向阀实现两个周期的换向。
57.阀套3和阀芯4中电极槽(a电极槽331、b电极槽341)和过液槽长度的最大化利用，大大提高了换向阀零位切换处的流量增益，同时两者的p和t流道均设置了环槽和环孔结构，而传统旋转换向阀结构此处另设节流口，因此本实施例的方案降低了节流损失和发热。本实施例中的电极槽，可以使换向阀的流通面积切换更快，提高了换向阀的流量增益，加工方式优选为电火花加工。
58.传统旋转换向阀的阀套内部没有电极槽，同时p、t、a和b的流道同样是方窗口结构，阀芯外部仅采用轴向上的过液槽进行配流，属于a/b和p/t同时节流，导致流量增益有限。而原则上a/b和p/t仅需一组节流即可实现换向阀功能。若p/t为节流口，a/b为环槽结构，传统阀芯结构采用表面过液槽配流，势必需要在阀体上额外增加一个回油口，浪费了轴向空间，本实施例中的方案采用a/b为节流口，p/t为环槽结构，同时阀芯4采用表面过液槽和中心孔配流结合的方式，使换向阀的轴向空间得到最大化利用，缩短换向阀轴向尺寸，使阀套、阀芯内/外圆磨削加工更易实现，同轴度、圆柱度等更易保证。
59.作为本发明的另一个优选的实施例，在转速不变的前提下，阀芯4上可开设更多的过液槽(偶数个)，同时阀套3上开设相应数量的电极槽，以实现更高的换向频率，同时也可以用于更多工作口的换向场合。
60.本实施例中的换向阀，应用于氢气隔膜压缩机，具体的，连接方式为板式平面密封连接方式，阀体p口连接柱塞泵出口、阀体t口连接柱塞泵回油、阀体a口和阀体b口分别连接两个膜头，图1中x1(第一泄压通道27)和x2的泄漏口是接回油箱，带来的主要优势包括：提高流量增益，节能降发热，受力平衡，寿命更高。
61.本发明的换向阀结构受力平衡，流量增益大，换向频率高，加工维护方便，寿命高；能够实现零位时流量增益的最大化，节能并降低发热，并减小压力冲击；能够形成稳定且均匀的配合间隙，提高耐磨性和抗污染性，适应更高转速，并提高换向阀的运行可靠性；受力平衡且卸载阀套局部外载荷，有效控制零件变形量，能够在高频高压下长时间运行；加工方便，精度易保证；便于维护，阀芯、阀套可整体从阀体上单独取出。阀体2、阀套3和阀芯4均为对称结构，轴向和径向受力平衡，可有效降低在高压、压力脉动等工况下的零件变形，提高在高频高压工况下的寿命。
62.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。