专利名称：无泄漏平面型纯水电液换向阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及以液压控制技术为特征的液压元件，尤其涉及一种无泄漏平面型纯水电液换向阀。
背景技术：
“环境革命”给液压技术的发展带来了强大的“环境压力”，寻求与环境完全相容的无毒无公害绿色流体正受到世界各国液压界的广泛重视。纯水液压技术因其介质来源广泛、环境友好、清洁安全及阻燃性好的独特优势，而成为国际流体传动及控制领域的一个研究热点。纯水换向阀作为纯水液压系统最为关键的阀类元件之一，其研究亦成为重点。
传统的油压换向阀多为滑阀型、转阀型或锥阀型。滑阀型和转阀型换向阀阀芯所受的不平衡力很小，所需要的操纵力也较小，但阀芯和阀孔间需要保证相对运动的间隙，泄漏往往较大。尤其对于水介质而言，水的粘度低会增大泄漏损失，在间隙和压差相同时，同样规格的水压换向阀的泄漏损失为油压换向阀的数十倍。因而，为减小泄漏就必须把间隙设计的非常小，这必然给加工带来极大困难，同时运动副工作时极易出现堵塞、卡死现象。锥阀型换向阀的泄漏很小，但阀芯受到的轴向液压力不平衡，所需的操纵力也较大。另外，由于水的可压缩性小、刚性大，在纯水换向阀突然切换时所产生的压力冲击更为严重。
此外，水的汽化压力高，使得水极易汽化和沸腾，因而在相同条件下，纯水换向阀遭受的气蚀破坏程度要比油压换向阀强上百倍；与矿物油相比，水介质腐蚀性很强，腐蚀作用的破坏使得现有的油压换向阀材料都不适用于水介质。
因此，如何防止泄漏、减小换向冲击，减小腐蚀及有效抑制气蚀，提高静动态特性，成为纯水换向阀研究的关键所在。目前国际上研制的纯水换向阀主要有二种形式第一种是采用锥阀式结构。如芬兰Danfoss公司研制的纯水换向阀等。它由对称地安装在阀体上的两组主锥阀、两个设计成端盖法兰的先导控制阀和两个单向可控锥阀组成。该类阀过流能力强、抗气蚀性能好。但其受加工精度的影响，无法完全克服轴向不平很压力，所需要的操纵力也较大。
第二种是采用滑阀式结构。如德国hauhinco公司研制的纯水换向阀等。该类阀为减小泄漏，把阀芯和阀套之间的配合间隙设计的非常小，如此小的间隙给阀的加工工艺提出了非常苛刻的要求，极大的提高了加工难度和加工成本。另外，如此小的间隙也容易被杂质卡阻，因此其应用受到了很大限制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无泄漏平面型纯水电液换向阀，用于改善阀的静动态特性，实现无泄漏，同时减轻气蚀、冲击及腐蚀等现象，适用于中高压水介质环境下。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括1)平面型主阀芯装在左端盖、主阀体、右端盖内，主阀套装在主阀体中心，装在主阀芯右端孔内的弹簧将主阀芯外肩面压靠在主阀套端面上，主阀芯右端面与右端盖孔间形成主阀敏感腔，主阀体上端开有进水口和工作口，两者通过主阀套内流道相互连通，进水口和工作口为板式连接，主阀芯左右两端分别用第一U形密封骨架加挡圈、两个第二U形密封骨架加挡圈密封，其中一个第二U形密封骨架加挡圈密封装在右端盖孔支撑，第一U形密封骨架由装在主阀体左端孔内的撑套和导向套内，撑套外的O形密封圈与主阀体密封，两个第二U形密封骨架由两个导向套支撑；在主阀体、右端盖上端开有一端连通进水口另一端连通纯水电磁球阀进水口的流道，在主阀体、右端盖下端开有一端连通纯水电磁球阀回水口另一端连通主阀体回水口的流道，主阀敏感腔通过右端盖的中心孔与纯水电磁球阀的工作口相通；2)纯水电磁球阀包括在阀体孔内自上向下依次装有径向开有两组孔的弹簧阀套、径向开有两组孔的八孔阀套、径向开有一组孔的六孔阀套、径向开有一组孔的二孔阀套，弹簧阀套上端小圆柱面上装有调节阀套盖，阀套盖压在伸出阀体外的弹簧阀套台肩上，装有干式直流电磁铁的力放大机构压在推杆的下端面，装在弹簧阀套中的弹簧挡块上端顶在复位弹簧上，弹簧挡块下端顶在装在弹簧阀套中的第一陶瓷球上，装在八孔阀套中的顶杆上端顶在第一陶瓷球上，顶杆下端顶在装在六孔阀套中的第二陶瓷球上，装在六孔阀套和二孔阀套内的推杆上端顶在第二陶瓷球上，装在二孔阀套内的推杆下端上装有U形密封骨架，U形密封骨架与推杆肩面间装有小弹簧；阀体左侧开有分别设置阻尼器的进水口、工作口、回水口，阀体右侧开有连通阀体上下两端的流道；当干式直流电磁铁得电时，力放大机构推动推杆向上运动，第二陶瓷球与八孔阀套遮盖，第一陶瓷球与八孔阀套离开，液流通过进水口、弹簧阀套上的一组斜孔、八孔阀套上边的一组斜孔，进入工作口；当干式直流电磁铁失电时，复位弹簧推动弹簧挡块向上运动，第二陶瓷球与八孔阀套离开，第一陶瓷球与八孔阀套遮盖，液流通过工作口、八孔阀套下边的一组斜孔，六孔阀套上的斜孔、进入出水口；在阀工作过程中，有部分液流经过弹簧阀套上的另一组斜孔进入复位弹簧腔，部分液流经过阀体流道、二孔阀套上的径向通孔进入下端小弹簧腔，使推杆和陶瓷球所受液压力平衡。
纯水电磁球阀进水口和工作口能互换，组成P1-A1，P1-O机能的阀。
纯水电磁球阀的二孔阀套和阀体之间用O形密封圈密封，六孔阀套和阀体之间用O形密封圈密封，八孔阀套和阀体之间用O形密封圈密封，弹簧阀套和阀体之间用O形密封圈密封，二孔阀套和推杆之间用U形密封骨架密封，六孔阀套和推杆之间用O形密封圈密封。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是1、采用平面型主阀芯，这种主阀芯与主阀套通过端面进行密封，合理设计压紧力，能够保证可靠换向的同时实现零泄漏，同时，这种结构的阀芯在高压条件下工作时所需操纵力小；2、在主阀芯与主阀体之间用U型密封骨架密封，并在主阀芯两端增加阀套结构，阀套与阀体之间采用O形密封圈进行直接密封，有效解决了纯水换向阀泄漏严重的问题，同时由于两端阀套的支撑作用，液压径向力得到了平衡，可以保证主阀芯不会偏斜，动作灵活可靠，适用于中高压工作条件；3、在主阀体上设置敏感腔，纯水电磁球阀阀口设置阀口阻尼器，并进行匹配设计，保证了阀在快速换向的同时降低换向冲击；4、该阀采用了内控外泄的控制方式，其纯水电磁球阀为二位三通电磁换向球阀，不改变主阀结构，只改变纯水电磁球阀阀芯结构，就可以实现不同的功能，因此具有通用性好，易于标准化的特点；5、特殊设计的主阀内流道和阀腔结构，有利于减轻气蚀带来的危害，为防止气蚀，利用流场仿真对主阀内流道进行了优化设计，可使水流更加流畅，减轻了气蚀及流体噪声，阀的所有元件均了采用耐蚀不锈材料，可保证阀具有较长的寿命。
图1为本发明的结构原理示意图；图2为图1中纯水电磁球阀结构原理放大示意图。
图中1是左端盖，2是主阀芯，3是导向套，4是挡圈，5是U形密封骨架，6是O形密封圈，7是撑套，8是主阀体，9是导向套，10是U形密封骨架，11是挡圈，12是导向套，13是O形密封圈，14是弹簧，15是右端盖，16是螺堵，17是O形密封圈，18是主阀敏感腔，19是先导阀，20是先导阀芯，21是先导阀阀口阻尼器，18是主阀敏感腔，19是主阀阀口衬套，20是主阀套，21是O形密封圈，22是阀口阻尼器，23是螺钉，24是力放大机构，25是干式直流电磁铁，26是推杆，27是挡圈，28是U型密封骨架，29是球堵，30是阀体，31是小弹簧，32是二孔阀套，33是O形密封圈，34是挡圈，35是O形密封圈，36是挡圈，37是六孔阀套，38是八孔阀套，39是顶杆，40是挡圈，41是陶瓷球，42是弹簧阀套，43是弹簧挡块，44是阀套盖，45是复位弹簧，46是O形密封圈，47是O形密封圈，48是O形密封圈，49是陶瓷球，50是O形密封圈，51是O形密封圈，52是O形密封圈，P口是进水口，A口是工作口，P1是进水口，A1是工作口，O是回水口，B是流道，C是流道，T是回水口。
具体实施例方式
如图1、图2所示，无泄漏平面型纯水电液换向阀，包括1)平面型主阀芯2装在左端盖1、主阀体8、右端盖15内，主阀套20装在主阀体8中心，装在主阀芯2右端孔内的弹簧14将主阀芯2外肩面压靠在主阀套20端面上，主阀芯2右端面与右端盖15孔间形成主阀敏感腔18，主阀体8上端开有进水口P和工作口A，两者通过主阀套20内流道相互连通，进水口P和工作口A为板式连接，主阀芯2左右两端分别用第一U形密封骨架5加挡圈4、两个第二U形密封骨架10加挡圈11密封，其中一个第二U形密封骨架10加挡圈11密封装在右端盖15孔支撑，第一U形密封骨架5由装在主阀体8左端孔内的撑套7和导向套3内，撑套7外的O形密封圈6与主阀体8密封，两个第二U形密封骨架10由两个导向套9、12支撑；在主阀体8、右端盖15上端开有一端连通进水口P另一端连通纯水电磁球阀进水口P1的流道B，在主阀体8、右端盖15下端开有一端连通纯水电磁球阀回水口O另一端连通主阀体回水口T的流道C，主阀敏感腔18通过右端盖15的中心孔与纯水电磁球阀的工作口A1相通；2)纯水电磁球阀包括在阀体30孔内自上向下依次装有径向开有两组孔的弹簧阀套42、径向开有两组孔的八孔阀套48、径向开有一组孔的六孔阀套47、径向开有一组孔的二孔阀套32，弹簧阀套42上端小圆柱面上装有调节阀套盖44，阀套盖44压在伸出阀体30外的弹簧阀套42台肩上，装有干式直流电磁铁25的力放大机构24压在推杆26的下端面，装在弹簧阀套42中的弹簧挡块43上端顶在复位弹簧45上，弹簧挡块43下端顶在装在弹簧阀套42中的第一陶瓷球41上，装在八孔阀套38中的顶杆39上端顶在第一陶瓷球41上，顶杆39下端顶在装在六孔阀套37中的第二陶瓷球49上，装在六孔阀套37和二孔阀套32内的推杆26上端顶在第二陶瓷球49上，装在二孔阀套32内的推杆26下端上装有U形密封骨架28，U形密封骨架28与推杆26肩面间装有小弹簧31；阀体30左侧开有分别设置阻尼器22的进水口P1、工作口A1、回水口O，阀体右侧开有连通阀体10上下两端的流道D；当干式直流电磁铁25得电时，力放大机构24推动推杆26向上运动，第二陶瓷球49与八孔阀套38遮盖，第一陶瓷球41与八孔阀套38离开，液流通过进水口P1、弹簧阀套42上的一组斜孔、八孔阀套38上边的一组斜孔，进入工作口A；当干式直流电磁铁25失电时，复位弹簧45推动弹簧挡块43向上运动，第二陶瓷球49与八孔阀套38离开，第一陶瓷球41与八孔阀套38遮盖，液流通过工作口A1、八孔阀套38下边的一组斜孔，六孔阀套37上的斜孔、进入出水口O；在阀工作过程中，有部分液流经过弹簧阀套42上的另一组斜孔进入复位弹簧腔，部分液流经过阀体流道D、二孔阀套32上的径向通孔进入下端小弹簧腔，使推杆和陶瓷球所受液压力平衡。
纯水电磁球阀进水口P1和工作口A1能互换，组成P1-A1，P1-O机能的阀。
纯水电磁球阀的二孔阀套32和阀体30之间用O形密封圈51密封，六孔阀套37和阀体30之间用O形密封圈50密封，八孔阀套38和阀体30之间用O形密封圈48、47密封，弹簧阀套42和阀体30之间用O形密封圈46密封，二孔阀套32和推杆26之间用U形密封骨架28密封，六孔阀套37和推杆26之间用O形密封圈35密封。
该阀的工作压力为14MPa(最大工作压力为21MPa)，最大流量为150L/min，采用平面型主阀芯结构形式、主阀敏感腔与先导阀口阻尼器匹配、可靠的密封形式以及特殊处理的不锈材料组合是本阀的特点。本阀采用内六角螺钉连接主阀体8与左端盖1和右端盖15，主阀芯2装在主阀体8、左端盖1、右端盖15内，主阀套20装在主阀体8中心，弹簧14将主阀芯2压靠在主阀套20上。主阀体8上端开有进水口P和工作口A，两者通过主阀套24内流道相互连通，进出水口采用板式连接。O形密封圈21用于板式连接时密封进出水口，阀口衬套19用于固定密封圈21。主阀芯2左右两端靠U形密封骨架5加挡圈4、U形密封骨架10加密封挡圈11密封，这种配合密封在高压水介质条件下密封性能良好。U形密封骨架5由撑套7和导向套3进行支撑，撑套7由O形密封圈6与主阀体8进行直接密封，U形密封骨架10由导向套9和导向套12进行支撑。
在主阀体8、右端盖15上端开有一端连通进水口P另一端连通纯水电磁球阀进水口P1的流道B，在主阀体8、右端盖15下端开有一端连通纯水电磁球阀回水口O另一端连通主阀体回水口T的流道C.敏感腔18与纯水电磁球阀阀口阻尼器22进行了匹配设计，有效调节了进出敏感腔的液流流速，在保证主阀快速换向的同时减小了换向冲击。纯水电磁球阀为二位三通电磁换向球阀，它依靠干式直流电磁铁25的通断电，实现排液和进液，从而控制主阀芯2打开或关闭.平面型纯水电液换向阀为内控外泄式，其进水口P通过流道B与纯水电磁球阀进水口P1相通，纯水电磁球阀回水口O通过流道C与主阀回水口T相通，主阀敏感腔18通过右端盖15的中心孔与纯水电磁球阀的工作口A1相通。
当纯水电磁球阀的干式直流电磁铁25得电时，力放大机构24推动推杆26向上运动，第二陶瓷球49与八孔阀套38遮盖，第一陶瓷球41与八孔阀套38离开，由主阀进水口P进入的液流通过流道B进入纯水电磁球阀，并通过进水口P1、弹簧阀套42上的一组斜孔、八孔阀套38上边的一组斜孔，进入工作口A1，并通过与纯水电磁球阀工作口A1连通的右端盖15中心孔，进入主阀敏感腔18，从而推动主阀芯2向左运动，并压靠在主阀套20的端面上，主阀关闭；当纯水电磁球阀的干式直流电磁铁25失电时，复位弹簧45推动弹簧挡块43向上运动，第二陶瓷球49与八孔阀套38离开，第一陶瓷球41与八孔阀套38遮盖，主阀敏感腔18内的液流通过右端盖中心孔进入纯水电磁球阀的工作口A1，并通过八孔阀套38下边的一组斜孔，六孔阀套37上的斜孔、进入出水口O，并通过流道C进入主阀回水口T，主阀芯2在由进水口P进入的液流作用下向右运动，主阀芯2与主阀套20离开，进水口P与工作口A相通.不改变主阀结构，只改变纯水电磁球阀的阀芯结构形式，就可以实现不同的换向阀功能。
权利要求
1.一种无泄漏平面型纯水电液换向阀，其特征在于包括1)平面型主阀芯(2)装在左端盖(1)、主阀体(8)、右端盖(15)内，主阀套(20)装在主阀体(8)中心，装在主阀芯(2)右端孔内的弹簧(14)将主阀芯(2)外肩面压靠在主阀套(20)端面上，主阀芯(2)右端面与右端盖(15)孔间形成主阀敏感腔(18)，主阀体(8)上端开有进水口(P)和工作口(A)，两者通过主阀套(20)内流道相互连通，进水口(P)和工作口(A)为板式连接，主阀芯(2)左右两端分别用第一U形密封骨架(5)加挡圈(4)、两个第二U形密封骨架(10)加挡圈(11)密封，其中一个第二U形密封骨架(10)加挡圈(11)密封装在右端盖(15)孔支撑，第一U形密封骨架(5)由装在主阀体(8)左端孔内的撑套(7)和导向套(3)内，撑套(7)外的O形密封圈(6)与主阀体(8)密封，两个第二U形密封骨架(10)由两个导向套(9、12)支撑；在主阀体(8)、右端盖(15)上端开有一端连通进水口(P)另一端连通纯水电磁球阀进水口(P1)的流道(B)，在主阀体(8)、右端盖(15)下端开有一端连通纯水电磁球阀回水口(O)另一端连通主阀体回水口(T)的流道(C)，主阀敏感腔(18)通过右端盖(15)的中心孔与纯水电磁球阀的工作口(A1)相通；2)纯水电磁球阀包括在阀体(30)孔内自上向下依次装有径向开有两组孔的弹簧阀套(42)、径向开有两组孔的八孔阀套(48)、径向开有一组孔的六孔阀套(47)、径向开有一组孔的二孔阀套(32)，弹簧阀套(42)上端小圆柱面上装有调节阀套盖(44)，阀套盖(44)压在伸出阀体(30)外的弹簧阀套(42)台肩上，装有干式直流电磁铁(25)的力放大机构(24)压在推杆(26)的下端面，装在弹簧阀套(42)中的弹簧挡块(43)上端顶在复位弹簧(45)上，弹簧挡块(43)下端顶在装在弹簧阀套(42)中的第一陶瓷球(41)上，装在八孔阀套(38)中的顶杆(39)上端顶在第一陶瓷球(41)上，顶杆(39)下端顶在装在六孔阀套(37)中的第二陶瓷球(49)上，装在六孔阀套(37)和二孔阀套(32)内的推杆(26)上端顶在第二陶瓷球(49)上，装在二孔阀套(32)内的推杆(26)下端上装有U形密封骨架(28)，U形密封骨架(28)与推杆(26)肩面间装有小弹簧(31)；阀体(30)左侧开有分别设置阻尼器(22)的进水口(P1)、工作口(A1)、回水口(O)，阀体右侧开有连通阀体(10)上下两端的流道(D)；当干式直流电磁铁(25)得电时，力放大机构(24)推动推杆(26)向上运动，第二陶瓷球(49)与八孔阀套(38)遮盖，第一陶瓷球(41)与八孔阀套(38)离开，液流通过进水口(P1)、弹簧阀套(42)上的一组斜孔、八孔阀套(38)上边的一组斜孔，进入工作口(A1)；当干式直流电磁铁(25)失电时，复位弹簧(45)推动弹簧挡块(43)向上运动，第二陶瓷球(49)与八孔阀套(38)离开，第一陶瓷球(41)与八孔阀套(38)遮盖，液流通过工作口(A1)、八孔阀套(38)下边的一组斜孔，六孔阀套(37)上的斜孔、进入出水口(O)；在阀工作过程中，有部分液流经过弹簧阀套(42)上的另一组斜孔进入复位弹簧腔，部分液流经过阀体流道(D)、二孔阀套(32)上的径向通孔进入下端小弹簧腔，使推杆和陶瓷球所受液压力平衡。
2.根据权利要求1所述的一种无泄漏平面型纯水电液换向阀，其特征在于纯水电磁球阀进水口(P1)和工作口(A1)能互换，组成P1-A1，P1-O机能的阀。
3.根据权利要求1所述的一种无泄漏平面型纯水电液换向阀，其特征在于纯水电磁球阀的二孔阀套(32)和阀体(30)之间用O形密封圈(51)密封，六孔阀套(37)和阀体(30)之间用O形密封圈(50)密封，八孔阀套(38)和阀体(30)之间用O形密封圈(48)、(47)密封，弹簧阀套(42)和阀体(30)之间用O形密封圈(46)密封，二孔阀套(32)和推杆(26)之间用U形密封骨架(28)密封，六孔阀套(37)和推杆(26)之间用O形密封圈(35)密封。
全文摘要
本发明公开了一种无泄漏平面型纯水电液换向阀。在主阀中心装有主阀套，平面型主阀芯位于主阀体轴线的腔体内，且由弹簧压紧；主阀体上端开有进水口和出水口，两者在阀体内通过主阀内流道相互连通；主阀设置了敏感腔，并通过孔道与电磁球阀相通；在电磁球阀的阀口处，设置了阀口阻尼器，并使之与主阀敏感腔相匹配，从而控制液流速度，在保证快速换向的同时，减小换向冲击。本发明采用平面型主阀芯，设置主阀芯在主阀套上的压紧力以及大量增加阀套，采用直接密封，实现零泄漏；通过主阀敏感腔和电磁球阀阀口阻尼器的匹配，实现快速平稳换向；不改变主阀结构，只改变电磁球阀的结构形式，就可实现不同的功能，适合于在中高压水介质环境下工作。
文档编号F16K31/06GK1587720SQ20041005355
公开日2005年3月2日 申请日期2004年8月4日 优先权日2004年8月4日
发明者周华, 弓永军, 杨华勇 申请人:浙江大学