一种压力转换活门及其油路转换控制方法与流程

本发明两套供油系统之间的油路转换装置，特别涉及一种同一作动筒（或其它同类执行元件）使用正常供油系统或备份供油系统供油时进行切换的压力转换活门及其油路转换控制方法。

背景技术

在飞机起落架收放液压系统中，为确保起落架能够放下，一般需要两个独立的液压系统分别驱动起落架收放作动筒的放下动作。在正常液压系统失效时，可通过备份系统放下起落架，而正常和备份液压系统的油路通常用压力转换活门来切换。

常见起落架收放液压系统中，一般是采用回位式压力转换活门实现正常和备份液压系统油路的转换。由于回位式压力转换活门在非加压状态时，活门体会在回位弹簧的作用下，始终保持正常系统与作动筒放下腔沟通的位置状态，因此，无论是通过正常还是备份液压系统驱动作动筒放下动作，作动筒收上动作时放下一腔的回油，都会进入正常液压系统，导致正常和备份液压系统油箱的油量失衡。为解决此问题，常需要在液压系统中设置回油转换活门，保证执行元件的回油回到原供油系统，因此增加了液压系统的复杂性。

近年来，在一些起落架收放液压系统中，也出现了活门体可在两极限位置固定的压力转换活门，但结构复杂，存在密封性不好或工作不可靠等不足。

技术实现要素：

本发明的目的是，针对现有技术的不足，提供一种活门体可在两极限位置固定并密封、且结构简单、工作可靠的压力转换活门及其油路转换控制方法。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压力转换活门，其包括由管嘴体与壳体连接形成的外体，管嘴体的左端设置正常系统油口，壳体的右端设置备份系统油口，壳体侧壁上设置作动筒油口，其中，

所述管嘴体的内孔上从左至右设置锁槽、弹簧安装座、活塞止动面，所述弹簧安装座上安装弹簧，弹簧与备份系统油口之间的外体孔腔内从左至右顺序设置游动活塞和活门体；

所述活门体左端带有多个间隔设置的弹性卡爪，各弹性卡爪的头部设置与管嘴体的锁槽配合的外凸卡滞端，所述活门体右端的外圆柱面与壳体内孔间隙配合，且活门体的外圆柱面部分左端设置左密封锥面，右端设置右密封锥面；

所述游动活塞的外壁形成第一外圆柱面和第二外圆柱面，第一外圆柱面和第二外圆柱面分别与管嘴体的内孔间隙配合，且第一外圆柱面的直径小于第二外圆柱面的直径，第二外圆柱面在移动过程中被管嘴体的活塞止动面限位，所述游动活塞的中部设置供活门体的弹性卡爪移动的空腔，所述空腔的右端设置第三锥面；

所述备份系统油口的左端设置第二锥面；

当使用正常液压系统时，活门体右密封锥面与备份系统油口的第二锥面形成稳定的锥面密封；

当使用备份液压系统时，活门体的弹性卡爪头部进入管嘴体的锁槽内，活门体左密封锥面与游动活塞的第三锥面形成稳定的锥面密封。

上述方案的进一步改进为，所述游动活塞的空腔内壁右端设置从右至左渐缩的限位斜面，当从正常系统油口泄压时，限位斜面抵顶活门体的弹性卡爪头部，使活门体右密封锥面与备份系统油口的第二锥面形成稳定的锥面密封。

上述方案的进一步改进为，所述游动活塞的空腔内壁左端设置从右至左逐渐扩大的锥面，以便于弹性卡爪顺畅地移动。

上述方案的进一步改进为，所述游动活塞的第一外圆柱面与管嘴体的内孔之间设置第二密封件，第二外圆柱面与管嘴体的内孔之间设置第三密封件，第二密封件与第三密封件之间的管嘴体上设置连通管嘴体内孔和大气的气孔，以便游动活塞到达左极限位时能顺利回移。

上述方案的进一步改进为，所述管嘴体与壳体之间设置第一密封件，以形成密封。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种上述压力转换活门的油路转换控制方法，其包括：

从正常系统油口加压驱动作动筒工作时，液压油从正常系统油口进入并推动活门体到右极限位置，使活门体的右密封锥面与备份系统油口的第二锥面形成锥面密封，同时，游动活塞克服弹簧的弹簧力移动到第二外圆柱面与管嘴体的活塞止动面接触时形成的左极限位，液压油经过作动筒油口进入作动筒；

从正常系统泄压，作动筒返程时，在弹簧力作用下，游动活塞向右运动，且游动活塞的内腔限位斜面抵住活门体的弹性卡爪头部，使活门体的右密封锥面与备份系统油口的第二锥面始终处于接触密封状态，原通过正常系统油口进入作动筒的油液只能回到正常系统；

从备份系统油口加压驱动作动筒工作时，液压油从备份系统油口进入并推动活门体向左移动，同时弹性卡爪沿游动活塞的限位斜面收缩后一起向左运动并进入锁槽，活门体的左密封锥面压紧在游动活塞的第三锥面上形成锥面密封，使备份系统与正常系统密封隔离，备份系统液压油通过作动筒油口进入作动筒；

从备份系统泄压，作动筒返程时，在弹簧的弹簧力作用下，游动活塞向右运动，并带动活门体一起运动，但由于活门体的弹性卡爪头部被锁槽限制，活门体的移动被限制，同时在弹簧力作用下，游动活塞的第三锥面与活门体的左密封锥面始终处于接触密封状态，原通过备份系统进入作动筒的油液回到备份系统；

当再次正常系统油口加压驱动作动筒工作时，液压油从正常系统油口进入并推动活门体，使弹性卡爪头部沿锁槽的第一锥面变形收缩而脱离锁槽，使活门体向右移动，直至到右极限位置，实现正常系统加压驱动作动筒。

本发明在用正常系统供压时，带弹性卡爪的活门体会移动到右极限位置，沟通正常系统与作动筒的油路，同时通过活门体上的右密封锥面封闭备份系统油路。在正常系统驱动作动筒完成动作并泄压后，活门体在其上弹性卡爪以及弹簧的作用下，仍可保持正常系统供压时的位置和密封隔离状态，此时作动筒返程工作时，原通过正常系统进入作动筒的油液仍可回流到正常系统。

反之，用备份系统供压时，带弹性卡爪的活门体会移动到左极限位置，沟通备份系统与作动筒的油路，同时通过活门体上的左密封锥面封闭正常系统油路。在备份系统驱动作动筒完成动作并泄压后，活门体在其上弹性卡爪以及弹簧的作用下，仍可保持备份系统供压时的位置和密封隔离状态，此时作动筒返程工作时，原通过备份系统进入作动筒的油液仍可回流到备份系统。

在正常系统与备份系统均不供压时，活门体会在弹性卡爪和弹簧的作用下保持在原供压方向所确定的位置，将两系统密封隔离，防止两系统所封闭压力不平衡时相互窜油。

附图说明

图1是本发明正常系统进油时工作原理图。

图2是本发明正常系统泄压时工作原理图。

图3是本发明备份系统进油时工作原理图。

图4是本发明备份系统泄压时工作原理图。

图5是带弹性卡爪的活门体结构图。

图6是图5的左视图。

图中：1-管嘴体，2-第一密封件，3-壳体，4-活门体，41-弹性卡爪，42卡滞端，43-左密封锥面，44-右密封锥面，5-第二密封件，6-游动活塞，61-第一外圆柱面，62-第二外圆柱面，63-第三锥面，7-第三密封件，8-弹簧；a-正常系统油口，b-作动筒油口，c-备份系统油口，c1-第二锥面，d-弹簧安装座，e-锁槽，e1-第一锥面，f-活塞止动面。

具体实施方式

如图1所示，本发明压力转换活门由管嘴体1、第一、二、三密封件2、5和7、壳体3、带弹性卡爪的活门体4、游动活塞6、弹簧8等组成。管嘴体1与壳体3通过螺纹连接在一起，组成压力转换活门的外体，第一密封件2设置在管嘴体1与壳体3之间以保证二者连接的密封。管嘴体1的左端设置正常系统油口a，正常系统油口a与管嘴体1的内孔相连通，且管嘴体1的内孔上从左至右设置锁槽e、弹簧安装座d、活塞止动面f，且锁槽e的右端形成第一锥面e1。壳体3的右端设置备份系统油口c，壳体3的侧壁上设置作动筒油口b，备份系统油口c的左端设置第二锥面c1。活门体4、游动活塞6、弹簧8从右至左顺序安装在外体孔腔内。活门体4右端的外圆柱面与壳体3的内孔间隙配合，在液压作用下活门体4可在外体孔腔内往复运动。活门体4的左端带有弹性卡爪41（如图5所示），弹性卡爪41的卡瓣在外力作用下可以收缩变形，在外力释放后可恢复到自由状态，且各卡瓣的头部设置与管嘴体1的第一锥面e1配合的外凸卡滞端42。活门体4的外圆柱面的左端设置左密封锥面43，右端设置右密封锥面44，当在外体孔腔液压作用下，活门体4与备份系统油口c接触时，右密封锥面44与备份系统油口c的第二锥面c1形成锥面密封。游动活塞6的外壁形成直径不同的第一外圆柱面61和第二外圆柱面62，第一外圆柱面61和第二外圆柱面62分别与管嘴体1的内孔间隙配合，且第一外圆柱面61与管嘴体1的内孔之间设置第二密封件7，第二外圆柱面62与管嘴体1的内孔之间设置第三密封件5，以便游动活塞6和管嘴体1内孔之间的密封。游动活塞6的中部设置为空腔，以便活门体4的弹性止爪41相对游动活塞6移动，且游动活塞6的空腔内壁设置为两个锥顶相连的锥面，以利于弹性卡爪41的头部滑进滑出。由于游动活塞6的第一外圆柱面61和第二外圆柱面62的密封面积不同，因此在外体内腔有液压时，游动活塞6会在液压作用下克服弹簧8的弹力移动到左极限位（第二外圆柱面62与管嘴体1的活塞止动面f接触处）；在外体内腔无液压时，弹簧8会推动游动活塞6向右移动。为使游动活塞6能顺畅向右移动，第二密封件7与第三密封件5之间的管嘴体1上设置连通管嘴体内孔和大气的气孔11。游动活塞6的右端设有第三锥面63，当在弹簧8和弹性卡爪头部被限位时，第三锥面63与活门体4的左密封锥面43接触时形成锥面密封。

本发明压力转换活门适用于正常液压系统或备份液压系统对同一作动筒（或其它同类执行元件）分别供压放下时的油路转换控制。本发明使用时的作动过程如下所述：

参见图1，从正常系统加压驱动作动筒工作时，液压油从正常系统油口a进入转换活门，推动活门体4到右极限位置，使活门体4的右密封锥面44与备份系统油口c的第二锥面c1形成锥面密封，从而堵住为备份系统供油的备份系统油口c。同时，由于游动活塞6的第一外圆柱面61和第二外圆柱面62的密封面积不同，在液压作用下，游动活塞6克服弹簧8的弹簧力移动到左极限位（第二外圆柱面62与管嘴体1的活塞止动面f接触处），液压油只能经过作动筒油口b进入作动筒。

参见图2，当从正常系统驱动作动筒工作完成后，作动筒返程时，系统顺序经作动筒油口b、正常系统油口a泄压并与回油路连通。在此过程中，由于转换活门的外体内腔内没有压力，在弹簧力作用下，游动活塞6向右运动，其限位斜面64抵住活门体4的弹性卡爪头部，使活门体4的右密封锥面44与备份系统油口c的第二锥面c1始终处于接触密封状态，避免正常系统和备份系统之间在一定的压差下窜油。设计中应根据锥面密封处所需的接触应力，协调考虑弹簧力和弹性卡爪收缩变形的刚度，以及弹性卡爪头部斜面和游动活塞空腔限位斜面64的角度，避免弹性卡爪收缩变形过大越过游动活塞内部空腔的限位斜面。这样，当作动筒返程时，原通过正常系统进入作动筒的油液可经过转换活门回到正常系统。

参见图3，从备份系统加压驱动作动筒工作时，液压油从备份系统油口c进入转换活门，推动活门体4向左移动，同时弹性卡爪41沿游动活塞6的限位斜面64收缩后一起向左运动，当弹性卡爪头部进入锁槽e后又恢复到自由状态。在液压作用下，活门体4左端的左密封锥面43会压紧在游动活塞6的第三锥面63上，形成锥面密封，使备份系统与正常系统密封隔离。此时游动活塞6处于左极限位置。备份系统液压油通过作动筒油口b进入作动筒。

参见图4，当备份系统驱动作动筒工作完成后，作动筒返程时，系统顺序经作动筒油口b、备份系统油口c泄压并与回油路连通。此时由于转换活门内没有压力，在弹簧8的弹簧力作用下，游动活塞6向右运动，并带动活门体4一起运动，但由于弹性卡爪头部在锁槽e内，当弹性卡爪头部移动到锁槽e的第一锥面e1位置后，活门体4的移动被限制，此时在弹簧力作用下，第三锥面63与活门体4的左密封锥面43始终会处于接触密封状态，避免备份系统和正常系统之间在一定的压差下窜油。这样，当备份系统驱动作动筒工作完成后，作动筒返程时，原通过备份系统进入作动筒的油液可经过转换活门回到备份系统。

当再次从正常系统加压驱动作动筒工作时，液压油从正常系统油口a进入转换活门，推动活门体4，此时弹性卡爪头部会沿锁槽e的第一锥面e1变形收缩，脱离锁槽e，使活门体4向右移动，直至到右极限位置，实现正常系统加压驱动作动筒的功能。