纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架的制作方法

本发明涉及煤矿开采领域，进一步的，涉及一种纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架，尤其涉及一种以纯水作为工作介质的纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架。

背景技术：

1、在煤矿综采工作面中，电液换向阀是操作控制矿用液压支架必需的液压元件，其换向性能关乎到整个采煤作业的效率，是影响煤矿安全生产的重要因素。

2、目前，液压支架主要以乳化液（乳化液一般由水、基础油、乳化剂以及其它添加剂组成）为工作介质，而以乳化液为液压传动介质的液压系统，不仅使用成本高，而且使用后乳化液的废液排放清理较为麻烦，一旦乳化液发生泄漏还会造成井下环境及土壤的严重污染，因此，液压支架采用纯水作为液压传动介质代替乳化液是必然的发展方向。而采用经过过滤的、不添加任何辅助成分的纯水作为能量转换、传递和控制介质的流体传动方式，是一种经济、绿色、安全的传动技术。

3、现有的电液换向阀从结构及材质等方面还无法适用于纯水作为液压传动介质，如果以纯水作为液压传动介质，不仅需要对现有电液换向阀在结构参数和材料上进行调整，还需要充分考虑纯水的理化性质。其一，需要考虑电液换向阀的密封性能的问题，由于在相同温度条件下，纯水的运动粘度低，因而在同等泄漏间隙下其泄漏量约为乳化液的20倍，而现有的动密封结构多采用o形圈配合挡圈的形式，易出现粘滑运动及挤出的可能，同时密封结构的加工精度低，对于纯水更易产生泄漏的问题；其二，需要对采用纯水时在电液换向阀中产生的气蚀特性（纯水在由进液口进入至阀芯内部时，由于空间的改变而造成水体流动形式的改变，使得纯水中产生大量气泡，尤其气泡的爆开而对器件表面造成的腐蚀）进行考虑，由于现有电液换向阀的阀芯过流部件的材质多采用铁素体不锈钢y10cr17，该材质的热处理硬度仅能达到hrc35，无法抵抗气蚀带来的损坏（材料硬度越高，抗疲劳性能越好，则抗气蚀性能越好），另外，纯水的气化压力约为乳化油的千倍，而且纯水中存在大量的空气（气泡形式），更易发生气蚀现象，而导致密封面的损伤造成泄漏，影响阀芯的正常使用，大大降低产品使用寿命和使用效果。

4、针对相关技术中采用纯水作为电液换向阀的液压传动介质易造成阀芯中过流部件气蚀的问题，目前尚未给出有效的解决方案。

5、由此，本发明提出一种纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架，通过改变阀芯内部且靠近进液口处的过流部件的结构，来提升阀芯的抗气蚀能力，有效延缓气蚀对阀芯造成的损坏，即使采用纯水作为液压传动介质也能保证电液换向阀良好的密封性能。

2、本发明的目的可采用下列方案来实现：

3、本发明提供了一种纯水支架用电液控换向阀阀芯，所述纯水支架用电液控换向阀阀芯包括：

4、阀座，所述阀座为一端开口、一端封口的筒状，所述阀座内具有与其开口端贯通的第一内腔，所述阀座上至少具有分别与所述第一内腔连通的控制通道和回液通道；

5、阀帽，所述阀帽为两端开口的筒状，所述阀帽上至少具有与其内部连通的进液通道，所述阀帽的一端与所述阀座的所述开口端相连，以使所述阀帽的内部与所述第一内腔相贯通形成容置通道；

6、能移动地设置于所述容置通道内的活塞杆，所述活塞杆的内部具有过流通道，所述活塞杆上至少具有分别与所述过流通道连通的过流孔和工作口，所述活塞杆上设置有外凸的密封肩部，所述活塞杆在所述容置通道内至少能在导通所述进液通道的第一位置与关断所述进液通道的第二位置之间移动；

7、当所述活塞杆位于所述第一位置时，所述密封肩部与所述进液通道的出液口相错开，并在所述容置通道内且位于所述活塞杆的外壁、所述进液通道的出液口与所述密封肩部之间形成可容纳液体的暂存腔，所述进液通道的出液口与所述暂存腔连通，所述密封肩部具有第一切面，所述第一切面由远离所述暂存腔至靠近所述暂存腔方向被配置为沿所述进液通道内液体的流向或趋近于所述进液通道内液体的流向倾斜。

8、在本发明的一较佳实施方式中，当由所述控制通道向所述第一内腔中通入压力液时，所述压力液用于推动所述活塞杆移动至所述第一位置，所述进液通道的出液口依次通过所述暂存腔和所述过流孔与所述过流通道连通，进入所述过流通道内的液体通过所述工作口对外输出。

9、在本发明的一较佳实施方式中，当停止由所述控制通道向所述第一内腔中通入压力液时，所述活塞杆移动至所述第二位置，至少所述密封肩部的部分位置封堵所述进液通道的出液口，以使所述进液通道的出液口与所述过流孔相断开，所述工作口停止对外输出液体。

10、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一切面与水平方向之间的第一夹角α为20°。

11、在本发明的一较佳实施方式中，所述进液通道的出液口与所述密封肩部之间具有过流间隙；

12、所述密封肩部具有第二切面，当所述活塞杆位于所述第一位置时，所述第二切面由远离所述暂存腔至靠近所述暂存腔方向被配置为沿所述进液通道内液体的流向或趋近于所述进液通道内液体的流向倾斜，且所述第二切面与水平方向之间的第二夹角β大于所述第一夹角α；

13、所述液体由所述进液通道的出液口流至所述暂存腔过程中，所述液体依次流经所述过流间隙、所述第一切面和所述第二切面。

14、在本发明的一较佳实施方式中，所述过流间隙的宽度为100μm。

15、在本发明的一较佳实施方式中，所述纯水支架用电液控换向阀阀芯还包括设置于所述容置通道内的密封垫环，所述密封垫环具有第三切面，当所述活塞杆移动至所述第二位置时，所述密封肩部上的所述第二切面与所述密封垫环上的所述第三切面紧密贴合。

16、在本发明的一较佳实施方式中，所述阀帽的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分别与所述阀帽的内部相贯通，所述阀帽的所述第一端与所述阀座的所述开口端相连，当所述活塞杆位于所述第一位置时，所述活塞杆上的所述工作口穿过所述阀帽的所述第二端伸出至所述阀帽的外部；

17、所述纯水支架用电液控换向阀阀芯还包括挡圈，所述第一内腔的内壁上设置有第一定位凸台，所述密封垫环和所述挡圈依次压紧于所述阀帽的所述第一端与所述第一定位凸台之间。

18、在本发明的一较佳实施方式中，所述密封垫环的材质为聚醚醚酮。

19、在本发明的一较佳实施方式中，所述阀帽的内壁上设置有第二定位凸台，以在所述阀帽的内壁、所述活塞杆的外壁、所述第二定位凸台与所述密封肩部之间合围形成容置腔，所述容置腔内设置有第一弹簧，所述第一弹簧的两端分别与所述第二定位凸台和所述密封肩部相抵，当停止向所述第一内腔中通入压力液时，所述第一弹簧的弹力推动所述活塞杆向所述第二位置移动。

20、在本发明的一较佳实施方式中，所述阀帽的两端分别为第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分别与所述阀帽的内部相贯通，所述阀帽的所述第一端与所述阀座的所述开口端相连；

21、所述容置腔与所述阀帽的所述第二端之间设置有密封圈，所述密封圈压紧于所述阀帽的内壁与所述活塞杆的外壁之间。

22、在本发明的一较佳实施方式中，所述纯水支架用电液控换向阀阀芯还包括能移动地设置于所述第一内腔中的活塞，所述活塞内部具有第二内腔，且所述活塞上具有与所述第二内腔贯通的开口，所述第二内腔中设置有第二弹簧，所述活塞杆上远离所述工作口一侧的端部穿过所述活塞上的开口伸入至所述第二内腔中，所述第二弹簧的两端分别与所述活塞杆的端部和所述第二内腔的底部内壁相连；

23、当停止由所述控制通道向所述第一内腔中通入压力液时，所述第二弹簧的弹力推动所述活塞先于所述活塞杆向靠近所述控制通道方向移动。

24、在本发明的一较佳实施方式中，当所述活塞杆位于所述第一位置时，所述活塞移动至对所述回液通道的进液口封堵的位置。

25、在本发明的一较佳实施方式中，当所述活塞杆位于所述第二位置时，所述活塞移动至与所述回液通道的进液口相错开的位置，所述回液通道依次通过容置通道、所述过流孔和所述过流通道与所述工作口连通。

26、在本发明的一较佳实施方式中，所述活塞杆上远离所述工作口一侧的端部具有凹部，至少所述第二弹簧的部分位置位于所述凹部内，所述第二弹簧的两端分别与所述凹部的底部内壁和所述第二内腔的底部内壁相连。

27、在本发明的一较佳实施方式中，所述活塞与所述阀座之间设置有密封圈，所述密封圈压紧于所述活塞的外壁与所述第一内腔的内壁之间。

28、在本发明的一较佳实施方式中，所述活塞与所述活塞杆之间设置有密封圈，所述密封圈压紧于所述活塞杆的外壁与所述第二内腔的内壁之间。

29、在本发明的一较佳实施方式中，所述密封圈为格莱圈。

30、在本发明的一较佳实施方式中，所述活塞杆的材质为不锈钢9cr18mov。

31、本发明提供了一种电液换向阀，所述电液换向阀包括电磁先导阀和液控换向阀，所述液控换向阀具有上述的纯水支架用电液控换向阀阀芯。

32、本发明提供了一种液压支架，所述液压支架包括至少一个液压缸和上述的电液换向阀，所述电液换向阀的工作端与所述液压缸相连。

33、由上所述，本发明的纯水支架用电液控换向阀阀芯、电液换向阀及液压支架的特点及优点是：

34、阀座与阀帽相连并在二者内部形成贯通的容置通道，活塞杆能沿容置通道的延伸方向在容置通道内的导通进液通道的第一位置与关断进液通道的第二位置之间移动，当活塞杆位于第二位置时，活塞杆上设置的密封肩部的至少部分位置能够对进液通道的出液口进行封堵，进液通道关断，不会有液体从活塞杆上与过流通道连通的工作口对外输出，此时，液控换向阀停止工作；当活塞杆位于第一位置时，活塞杆上设置的密封肩部与进液通道的出液口相错开，并在容置通道内且位于活塞杆的外壁、进液通道的出液口与密封肩部之间形成可容纳液体的暂存腔，进液通道导通，进液通道的出液口依次通过暂存腔和活塞杆上的过流孔与过流通道连通，进入过流通道内的液体可通过工作口对外输出，此时，液控换向阀工作处于工作状态。

35、由于在活塞杆上设置有外凸的密封肩部，密封肩部具有第一切面，当活塞杆位于第一位置时，第一切面由远离暂存腔至靠近暂存腔方向被配置为沿进液通道内液体的流向或趋近于进液通道内液体的流向倾斜，其一，第一切面可对液体由进液通道流入暂存腔起到导向、引流的作用，使由进液通道至暂存腔之间的流道逐渐扩宽，避免由于空间的突然增大导致进入暂存腔内的液体的流速和/或流向发生较大改变，进而有效避免了液体内气泡的大量增加，达到降低气泡爆裂造成密封肩部气蚀的目的；其二，由于第一切面的设置，避免了水流进入暂存腔过程中直接对密封肩部表面的直接冲击，也能够达到降低密封肩部被气蚀的效果。