电磁换向阀及阀副结构的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种阀副结构以及应用了该阀副结构的电磁换向阀，其中，阀芯和阀套由特陶材料制成，并且阀芯与阀套之间采用间隙密封，间隙大小可达到0.001-0.008mm。该特陶材料具有优异的工程特性，120℃以下膨胀基本为零,能够保证阀副结构的间隙密封效果不受阀芯膨胀的影响。而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，不仅可满足常压和次高压液压系统的技术要求，而且还可满足63Mpa以上液压系统的技术要求。
【专利说明】电磁换向阀及阀副结构
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及一种电磁换向阀，尤其是涉及一种电磁换向阀的阀副结构。
【背景技术】
[0002]电磁换向阀是用电磁控制的工业装置，是用来控制流体的自动化基础元器件，常在工业控制系统中调整流体介质的方向。电磁换向阀是非常重要的液压控制元件，其作用是通过变换阀心在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制液压执行元件(如液压杆、液压马达)的换向或启停。即利用电磁铁的通、断电而直接推动阀芯来控制油口的连通状态，也就是利用电磁吸引力操纵阀芯换位方向的控制阀。
[0003]电磁换向阀分滑阀、转阀和球阀，以滑阀式电磁换向阀使用最为普遍。如图1所示，电磁换向滑阀的阀体I里设有密闭的腔体，腔体中间是阀芯2。在阀体I的不同位置开有连通外部的油口，油口分为进油口 P，两个工作油口 A、B，回油口 T(或0)，每个油口连接不同的管道，进油口 P用于进油，工作油口 A、B与执行元件连通，回油口 T与回油箱连通，用于回油，即由阀芯2和阀体I形成滑动副，阀芯2滑动从而使进油口 P与工作油口 A或工作油口 B连通，实现换向。
[0004]如图1所示，此时阀芯2处于中间位置，进油口 P与工作油口 A、B均处于断开状态，进油口 P无进油，回油口 T也无回油，A 口和B 口无液压油流动，液压缸处于平衡状态。如图2所示，阀芯2在电磁铁作用下向左移动至图2所示位置，此时进油口 P与工作油口 A连通，油液自进油口 P经工作油口 A进入液压油缸，而工作油口 B与进油口 P处于断开状态，工作油口 B且与阀套回油口 T连通，进行回油。需对执行元件进行换向时，如图3所示，阀芯2在电磁铁作用下向右移动至图3所示位置，此时进油口 P与工作油口 B连通，油液自进油口 P经工作油口 B进入液压油缸，而工作油口 A与进油口 P处于断开状态，工作油口 A且与阀套回油口 T连通，进行回油。
[0005]但现有电磁换向阀基本采用金属阀芯和阀体，严重限制了电磁换向阀应用的领域和压力范围，63Mpa以上液压系统中应用非常少，效果也不佳。因为，系统的工作压力越大，阀芯和阀体配合尺寸和密封件要求越高，现有电磁换向阀在63Mpa以上液压系统中使用时，其阀芯、阀体性能有明显下降，无法满足要求。
[0006]具体来说，由于金属材料自身具有较为明显的热胀冷缩性能、相对低的硬度和弹性模量，在精细加工中除少量发热变形外还会因其冷塑性产生微量金属材料残余应力，这类应力可使金属工件尺寸不稳定、使金属更易腐蚀和使其内能升高，晶格处于不稳定状态等，所以金属阀芯和阀体配合精度受到制约，在63Mpa以上液压系统中，金属阀芯和阀体很难达到间隙密封要求的精度，因此现有金属阀芯与阀体之间主要通过密封件进行密封，但在63Mpa以上液压系统中，密封件并不能满足该工作压力的要求，密封效果不好。
【发明内容】
[0007]本申请提供一种新型的电磁换向阀及阀副结构。
[0008]基于以上技术目的，本申请提供一种用于电磁换向阀的阀副结构，包括阀芯，还包括阀套，所述阀套具有阀套腔，所述阀套腔壁上开设有阀套进油口、至少一个阀套工作油口和阀套回油口，所述阀芯装于阀套腔内，所述阀芯与所述阀套形成滑动副且间隙密封，以控制指定的阀套工作油口与阀套进油口或阀套回油口连通，所述阀套和阀芯均采用特陶材料制成，所述间隙密封的间隙大小为0.001-0.008mm。
[0009]基于以上技术目的，本申请还提供一种电磁换向阀，包括阀体、阀芯和电磁铁组件，所述阀体具有阀体腔，所述阀体腔的内腔壁具有阀体进油口、至少一个阀体工作油口和阀套回油口，还包括阀套，所述阀套固定设置于阀体腔内，所述阀套具有阀套腔，所述阀套腔壁上开设有阀套进油口、至少一个阀套工作油口和阀套回油口，所述阀套工作油口与阀体工作油口连通，所述阀套进油口与阀体进油口连通，所述阀套回油口与阀体回油口连通，所述阀芯装于阀套腔内，所述阀芯与所述阀套形成滑动副且间隙密封，以控制指定的阀套工作油口与阀套进油口或阀套回油口连通，所述阀套和阀芯均采用特陶材料制成，所述间隙密封的间隙大小为0.001-0.008mm。
[0010]作为以上阀副结构以及电磁换向阀的进一步改进，所述间隙密封的间隙大小为
0.002-0.005mm。
[0011]作为以上阀副结构以及电磁换向阀的进一步改进，所述间隙密封的间隙大小为
0.003-0.004_。
[0012]作为以上阀副结构以及电磁换向阀的进一步改进，所述阀套的外表面上设置至少一圈环形凹槽。
[0013]本申请的有益效果是:
[0014]本申请提供的阀副结构以及应用了该阀副结构的电磁换向阀中，阀芯和阀套由特陶材料制成，并且阀芯与阀套之间采用间隙密封，间隙大小可达到0.001-0.008_。该特陶材料具有优异的工程特性，1200C以下膨胀基本为零，能够保证阀副结构的间隙密封效果不受阀芯膨胀的影响。而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，不仅可满足常压和次高压液压系统的技术要求，而且还可满足63Mpa以上液压系统的技术要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为一种电磁换向阀阀芯处于零位状态下的结构示意图；
[0016]图2为一种电磁换向阀阀芯A与P连通的结构示意图；
[0017]图3为一种电磁换向阀阀芯B与P连通的结构示意图；
[0018]图4为本申请电磁换向阀的一种实施例的结构示意图；
[0019]图5为图4所示实施例中阀副结构的示意图；
[0020]图6为图4所示实施例中阀芯结构的示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面通过【具体实施方式】结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下【具体实施方式】的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解。
[0022]为更好的理解本申请，现对以下定义解释如下:
[0023]本申请将电磁换向阀液压系统中工作压力小于35Mpa定义为常压，35Mpa-63Mpa(含 35Mpa，不含 63Mpa)定义为次高压，63-lOOMpa(含 63Mpa，不含 10Mpa)定义为高压，将100Mpa-400Mpa(含10Mpa,不含400Mpa)定义为超高压，将400Mpa(含400Mpa)以上称作超超高压。
[0024]实施例
[0025]本申请提供一种电磁换向阀。
[0026]该电磁换向阀包括阀体、阀套、阀芯和电磁铁组件。
[0027]其中，阀套与阀芯构成一种阀副结构。
[0028]如图4-6所示，该阀副结构包括阀套22和阀芯23。
[0029]该阀套22具有阀套腔221，阀套腔221壁上开设有阀套进油口 P1、两个阀套工作油口 A1、B1(工作油口可以为一个以上，本实施例为两个)和阀套回油口 T。该阀芯23装于阀套腔221内。阀芯23表面与阀套腔221的内壁密封配合且形成滑动副，在滑动过程中，通过阀芯23的外表面使阀套进油口 Pl与指定的阀套工作油口连通，如阀套进油口 Pl与工作油口 Al连通，工作油口 BI与阀套进油口 Pl断开，并且工作油口 BI与阀套回油口 T连通；或阀套进油口 Pl与工作油口 BI连通和关闭，工作油口 Al与阀套进油口 Pl断开，并且工作油口 Al与阀套回油口 T连通。
[0030]请继续参考图4，阀体I具有阀体腔21，阀体腔21的内腔壁具有阀体进油口 P2、阀体工作油口 A2、B2和阀体回油口(未示出)。阀副结构中阀套22固定镶嵌于阀体腔21内，阀套进油口 Pl与阀体进油口 P2连通，阀套工作油口 Al与阀体工作油口 A2连通，阀套工作油口 BI与阀体工作油口 B2连通。
[0031]电磁铁组件包括电磁铁24、顶出机构25和接头26等，该电磁铁24通过顶出机构25作用于阀芯23，使阀芯23在阀套腔221内滑动，连通或关闭各个油口，从而控制液压执行元件(如液压杆、液压马达)的换向或启停，即利用电磁铁24的通、断电而直接推动阀芯23来控制油口的连通状态阀。以上只是简述该电磁铁组件的控制过程，实际上该电磁铁组件控制阀芯23的过程原理与现有电磁换向阀相同，这里就不再赘言。
[0032]对于阀套22与阀体腔21的内腔壁固定镶嵌可以采用紧配合固定，具体操作是可以将阀体I和阀套22加热，在一定温度下将阀套22嵌入阀体I的阀体腔21内，冷却后二者实现紧配合镶嵌结构。
[0033]为了加强阀套22与阀体的固定，在阀套22的外表面上可设置至少一圈环形凹槽。
[0034]本实施例中，阀套22和阀芯23均采用特陶材料(又称为特种陶瓷、精细陶瓷)制成，并且阀套22与阀芯23的密封配合是指阀芯23与阀套22之间为间隙密封。
[0035]其中，间隙密封的间隙大小可以为0.001-0.008mm,其中0.00 Imm间隙适用于200Mpa以下的电磁换向阀,0.008mm间隙适用于50Mpa以下的电磁换向阀。
[0036]或者间隙密封的间隙大小可以为0.002-0.005mm,其中0.002mm间隙适用于150Mpa以下的电磁换向阀,0.005mm间隙适用于70Mpa以下的电磁换向阀。
[0037]或者间隙密封的间隙大小可以为0.003-0.004mm,其中0.003mm间隙适用于120Mpa以下的电磁换向阀,0.004mm间隙适用于10Mpa以下的电磁换向阀。
[0038]在现有技术中，如果金属阀副配作达到了间隙密封，其对润滑条件和散热要求都将很高，因此金属材料所制阀副的密封配合通常都需要密封件来密封，这就带来密封效果好坏、使用寿命长短、拆装更换制造成本等系列问题。
[0039]本实施例所采用特陶材料具有优异的工程特性，120°C以下膨胀基本为零，能够保证阀副结构的间隙密封效果不受阀芯23膨胀的影响。而且特陶材料的耐磨度、寿命、硬度、密度、耐压度相对现有金属材料都有大幅提高，可满足常压、次高压、高压、超高压以及超超高压液压系统的技术要求。
[0040]同时，由于特陶材料具有较好的自润滑性，其能应用于各种流体介质，还因为其很好的抗蚀性，可广泛应用到酸碱盐等腐蚀性环境中，如海洋、化工、石油等领域。
[0041]而本实施例中，由于阀副采用间隙密封，因此完全可以不用另外的密封材料，直接利用运动件之间的微小间隙起密封作用。因不用任何密封材料，所以阀副结构简单紧凑，尺寸小。而且由于配合阀副之间有间隙存在，所以阀副结构的摩擦力小，发热少，寿命长。
[0042]而且特陶材料制成的阀副耐温很高，可在高温环境中使用。
[0043]该特陶材料具有较低的热胀冷缩性能、较高的硬度和弹性模量，因而加工热胀变形和冷塑性都较小。所以，不单可以达到间隙密封要求的精度，还有利于在线配合检测和超精尺寸控制，可以做到阀芯23与阀套22的通配。现有技术阀芯23和阀体通过对研加工制成，因此一个阀芯23只能配一个阀体，而本实施例所示阀副结构，一个阀芯23可与任一个阀套22配合使用，一个阀套22也可与任一个阀芯23配合使用，便于更换零部件，适合批量生产。
[0044]本实施例电磁换向阀的换向性能、压力损失、内泄露量、换向和复位时间、换向频率、使用寿命等性能指标相对现有金属阀副制成的电磁换向阀都有明显提升，完全可实现在63Mpa以上的高压、超高压以及超超高压液压系统的正常使用。
[0045]以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
【权利要求】
1.一种用于电磁换向阀的阀副结构，包括阀芯，其特征在于，还包括阀套，所述阀套具有阀套腔，所述阀套腔壁上开设有阀套进油口、至少一个阀套工作油口和阀套回油口，所述阀芯装于阀套腔内，所述阀芯与所述阀套形成滑动副且间隙密封，以控制指定的阀套工作油口与阀套进油口或阀套回油口连通，所述阀套和阀芯均采用特陶材料制成，所述间隙密封的间隙大小为0.001-0.008mm。
2.如权利要求1所述的阀副结构，其特征在于，所述间隙密封的间隙大小为0.002-0.005mm。
3.如权利要求2所述的阀副结构，其特征在于，所述间隙密封的间隙大小为0.003-0.004_。
4.如权利要求1所述的阀副结构，其特征在于，所述阀套的外表面上设置至少一圈环形凹槽。
5.一种电磁换向阀，包括阀体、阀芯和电磁铁组件，所述阀体具有阀体腔，所述阀体腔的内腔壁具有阀体进油口、至少一个阀体工作油口和阀套回油口，其特征在于，还包括阀套，所述阀套固定设置于阀体腔内，所述阀套具有阀套腔，所述阀套腔壁上开设有阀套进油口、至少一个阀套工作油口和阀套回油口，所述阀套工作油口与阀体工作油口连通，所述阀套进油口与阀体进油口连通，所述阀套回油口与阀体回油口连通，所述阀芯装于阀套腔内，所述阀芯与所述阀套形成滑动副且间隙密封，以控制指定的阀套工作油口与阀套进油口或阀套回油口连通，所述阀套和阀芯均采用特陶材料制成，所述间隙密封的间隙大小为0.001-0.008_。
6.如权利要求5所述的电磁换向阀，其特征在于，所述间隙密封的间隙大小为0.002-0.005mm。
7.如权利要求6所述的电磁换向阀，其特征在于，所述间隙密封的间隙大小为0.003-0.004_。
8.如权利要求5所述的电磁换向阀，其特征在于，所述阀套的外表面上设置至少一圈环形凹槽。
【文档编号】F16K27/04GK203940038SQ201420330526
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】陈铭斌, 孙玉岗, 李敏, 陈其永, 葛台代 申请人:广东华液动力科技有限公司