流体换向阀及流体换向设备的制作方法

本发明涉及换向阀技术领域，具体而言，涉及一种流体换向阀及流体换向设备。

背景技术：

在液压控制领域或者在其他流体控制领域中，存在对流体流动通道切换的需求，其中，换向阀便可以用于实现流体通道的切换。目前，换向阀分为阀芯滑动实现换向和阀芯旋转实现换向两种类型。阀芯滑动的结构在高压下实现高频换向的应用较少。而阀芯旋转的换向阀结构零部件多，不便于拆装，或者存在阀芯偏载现象而影响使用寿命。

技术实现要素：

本申请提供一种流体换向阀及流体换向设备，能够实现高压高频换向的需求，能够简化换向阀的零部件，改善偏载现象以提高使用寿命。

为了实现上述目的，本申请实施例所提供的技术方案如下所示：

第一方面，本申请实施例提供一种流体换向阀，所述流体换向阀包括阀套、阀芯；

所述阀芯可转动地容置于所述阀套的容纳腔室中，所述容纳腔室贯通所述阀套的第一端与第二端；

所述阀套的侧壁开设有均与所述容纳腔室连通的压力口、第一工作口、第二工作口、第一回流口及第二回流口；

所述阀芯的一端开设有轴向的中心孔，所述阀芯包括用于封堵所述中心孔的开口部位的堵头，所述阀芯的侧壁开设有与所述中心孔连通的第一通孔、第二通孔及第三通孔；

所述第一通孔与所述第一工作口配合，当所述第一通孔与所述第一工作口连通时，第二通孔与所述第二工作口不连通，所述压力口、所述第三通孔、所述中心孔、所述第一通孔及所述第一工作口形成第一通道，且所述第二工作口、所述第二回流口与所述阀芯形成第二通道；

所述第二通孔与所述第二工作口配合，当所述第二通孔与所述第二工作口连通时，第一通孔与所述第一工作口不连通，所述压力口、所述第三通孔、所述中心孔、所述第二通孔、所述第二工作口用于形成第三通道，且所述第一工作口与所述第一回流口形成第四通道；

其中，当所述阀芯相对所述阀套转动时，所述第一通道与所述第三通道相互切换，且所述第二通道与所述第四通道相互切换。

在上述的实施方式中，换向阀包括阀套、阀芯和堵头，零部件少，便于拆装。另外，阀芯的中心孔可以作为高压流体通道，阀芯径向部位的导流槽作为低压流体通道，阀芯整体不受径向压差，因而不会产生偏载。再者，当阀芯旋转时，能够改善偏载现象，可实现高压、高频频换向，使用寿命长。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述阀芯的侧壁环设有与所述压力口及所述第三通孔连通的第一环形槽，所述第一通孔所在的所述阀芯的径向部位设置有第一导流槽，所述第二通孔所在的所述阀芯的径向部位设置有第二导流槽；所述阀套的所述容纳腔室中设置有径向的第二环形槽及第三环形槽；

其中，所述第二环形槽与所述第一回流口及所述第一导流槽连通，用于在所述第一工作口与所述第一导流槽连通时，形成所述第四通道；

所述第三环形槽与所述第二回流口及所述第二导流槽连通，用于在所述第二工作口与所述第二导流槽连通时，形成所述第二通道。

在上述的实施方式中，第一环形槽可以在阀芯转动过程中，维持压力口与中心孔的连通；第二环形槽与第一回流口及第一导流槽配合，用于形成第四通道，第三环形槽与第二回流口及第二导流槽配合，用于形成第二通道。在阀芯转动过程中，可以实现第四通道、第二通道的切换。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述第一导流槽的数量为两个且在所述阀芯的径向分布，所述第二导流槽的数量为两个且在所述阀芯的径向分布，且与两个所述第一导流槽在所述阀芯径向截面上的投影不重叠。

在上述的实施方式中，第一导流槽与第二导流槽均为两个，有助于在阀芯转动过程中，提高通道换向的频率。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述流体换向阀还包括第一轴承及第二轴承，所述第一轴承、所述第二轴承分别套设于所述阀芯的两端，所述阀套的所述第一端开设有用于容置所述第一轴承的第一固定槽，所述阀套的所述第二端开设有用于容置所述第二轴承的第二固定槽。

在上述的实施方式中，第一轴承、第二轴承可以降低阀芯的磨损与摩擦力，有利于提高阀芯的使用寿命与换向频率。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述流体换向阀还包括第一端盖及第二端盖，所述第一端盖开设有供所述阀芯的一端贯穿显露的通孔，所述第一端盖用于盖设所述阀套的所述第一端的开口部位；所述第二端盖用于盖设所述阀套的所述第二端的开口部位。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述第一端盖及所述第二端盖中均开设有泄露口。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述阀套的内壁中开设有连通所述第一固定槽与所述第二固定槽的连通孔，所述第二端盖开设有泄露口。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述流体换向阀还包括密封件，所述密封件设置于所述第一端盖与所述阀芯的连接处。

结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述阀套呈棱柱状结构。

结合第二方面，本申请还提供一种流体换向设备，所述流体换向设备包括：电动机及上述的流体换向阀，所述电动机的转轴与所述流体换向阀的阀芯的一端轴联接，用于带动所述阀芯转动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的流体换向阀的结构示意图。

图2为图1中阀套的a-a截面的示意图。

图3为图1中阀套的b-b截面的示意图。

图4为本申请实施例提供的流体换向阀中的阀芯的结构示意图。

图5为图4中c-c截面的示意图。

图6为图4中d-d截面的示意图。

图7为图1中流体换向阀的a-a截面的示意图之一。

图8为图1中流体换向阀的a-a截面的示意图之二。

图标：100-流体换向阀；6-密封件；7-堵头；10-阀套；11-压力口；12-第一工作口；13-第二工作口；14-第一回流口；15-第二回流口；16-第二环形槽；17-第三环形槽；18-连通孔；20-阀芯；21-第一导流槽；22-第二导流槽；23-中心孔；24-第三通孔；25-第一环形槽；26-第一通孔；27-第二通孔；28-键槽；31-第一轴承；32-第二轴承；40-第一端盖；50-第二端盖；51-泄露口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本申请实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参照图1，本申请实施例提供一种流体换向阀100，可以用于对流体的通道进行切换。可理解地，流体换向阀100可以应用于振动锤、隔膜压缩机等，需要进行输送流体的通道进行切换的设备或场景中。比如，流体换向阀100可以应用于高压高频换向的设备或场景中。流体可以是但不限于气体、液体。例如，流体可以为水、油等液体。气体通常为压缩气体，例如可以是压缩空气或其他气体。

请结合参照图2至图6，其中，图2可理解为图1中阀套10的a-a截面的剖视图。图3可理解为图1中阀套10b-b截面的剖视图。图5可理解为图4中阀芯20c-c截面的剖视图。图6可理解为图4中阀芯20d-d截面的剖视图。其中，a-a截面与b-b截面垂直或接近垂直。c-c截面与d-d截面垂直或接近垂直。

在本实施例中，流体换向阀100可以包括阀套10、阀芯20。阀芯20可以呈轴体结构，可转动地容置于阀套10的容纳腔室中，容纳腔室贯通阀套10的第一端与第二端。

可理解地，阀套10的第一端与第二端为阀套10的两个相对端。例如，阀套10的第一端可以为图2中的左端，阀套10的第二端为图2中的右端。

请结合参照图1和图2，阀套10的侧壁开设有均与容纳腔室连通的压力口11、第一工作口12、第二工作口13、第一回流口14及第二回流口15。

请结合参照图图4至图6，阀芯20的一端开设有轴向的中心孔23，阀芯20包括用于封堵中心孔23的开口部位的堵头7，阀芯20的侧壁开设有与中心孔23连通的第一通孔26、第二通孔27及第三通孔24。

请结合参照图1和图7，图7可理解为图1中流体换向阀a-a截面的剖视图，第一通孔26与第一工作口12配合，当第一通孔26与第一工作口12连通时，第二通孔27与第二工作口13不连通，压力口11、第三通孔24、中心孔23、第一通孔26及第一工作口12形成第一通道，且第二工作口13、第二回流口15与阀芯20形成第二通道。

请结合参照图1和图8，图8可理解为图7中的阀芯20在旋转90°后，基于图1中流体换向阀a-a截面的剖视图，第二通孔27与第二工作口13配合，当第二通孔27与第二工作口13连通时，第一通孔26与第一工作口12不连通，压力口11、第三通孔24、中心孔23、第二通孔27、第二工作口13用于形成第三通道，且第一工作口12与第一回流口14形成第四通道。

其中，当阀芯20相对阀套10转动时，第一通道与第三通道相互切换，且第二通道与第四通道相互切换。

在本实施例中，压力口11可以作为流体的输入口。通常而言，压力口11可以用于将外界提供的高压流体输送至阀芯20的中心孔23中。第一通道与第二通道相配合，第一通道可以作为高压流体的输入通道，压力口11可以作为第一通道的入口，可以与外界用于提供流体输入的设备的接口(比如液压泵的出口)连通；第一工作口12可以作为第一通道的出口，可以与工作设备(通常包括两个工作口，一个工作口作为输入口，一个工作口作为输出口，例如隔膜压缩机)的输入口连通。第二通道可以作为流体的输出通道，其中，第二工作口13可以作为作为第二通道的入口，可以与工作设备的输出口连通；第二回流口15可以作为第二通道的出口，输出的流体可以被输送至容器中，以便于用于提供流体输入的设备将容器中的流体输入至第一通道或第三通道，基于此，可以形成流体的循环。通常而言，第一通道输送的高压流体在工作设备上做工(比如鼓动隔膜压缩机的隔膜发生收缩形变)后，高压流体将变成低压流体，然后从第二通道实现回流。

同样地，第三通道与第四通道相配合，第三通道可以作为高压流体的输入通道。第四通道可以作为流体的输出通道。第三通道的结构形状及工作原理与第一通道相类似，第四通道的结构形状及工作原理与第二通道相类似，第三通道与第四通道可以用于形成流体的另一循环。

请参照图8，堵头7可以通过封堵中心孔23的开口部位，避免中心孔23内的流体从中心孔23的开口部位泄露，以提高对中心孔23开口部位的密封效果。其中，堵头7可以根据工作压力的不同而采用不同的结构，可以根据实际需求进行设置。

在本实施例中，由于换向阀包括阀套10、阀芯20和堵头7，零部件少，便于制造加工与拆装。另外，阀芯20的中心孔23可以作为高压流体通道，阀芯20径向部位的导流槽作为低压流体通道，阀芯20整体不受径向压差，因而不会产生偏载。再者，当阀芯20旋转时，阀芯20和阀套10同心度好，能够改善偏载现象，从而降低阀芯20与阀套10的磨损以提高流体换向阀100的使用寿命。

作为一种可选的实施方式，请结合参照图4至图8，阀芯20的侧壁环设有与压力口11及第三通孔24连通的第一环形槽25，第一通孔26所在的阀芯20的径向部位设置有第一导流槽21，第二通孔27所在的阀芯20的径向部位设置有第二导流槽22；阀套10的容纳腔室中设置有径向的第二环形槽16及第三环形槽17。其中，第二环形槽16与第一回流口14及第一导流槽21连通，用于在第一工作口12与第一导流槽21连通时，形成第四通道；第三环形槽17与第二回流口15及第二导流槽22连通，用于在第二工作口13与第二导流槽22连通时，形成第二通道。

可理解地，在阀芯20相对阀套10转动时，第一环形槽25可以在阀芯20转动过程中，维持压力口11与第三通孔24始终处于连通状态，从而使得压力口11与中心孔23始终处于连通状态。如此，在流体换向阀100工作时，有利于中心孔23所储蓄的高压流体的压强不受阀芯20旋转而改变，以便于通过第一通道或第三通道持续输出高压流体。

请参照图8，在阀芯20相对阀套10转动时，阀套10上的第一回流口14可以通过第二环形槽16始终与第一导流槽21连通，而第一导流槽21不一定与第一工作口12连通。当阀芯20旋转到第一导流槽21与第一工作口12连通时，第一工作口12、第一导流槽21、第二环形槽16、第一回流口14便可以形成连通的第四通道。同时，第二工作口13与第二通孔27连通，第二工作口13未与第二导流槽22连通，第一工作口12未与第一通孔26连通，即，第三通道连通，第一通道与第二通道均不连通。

请参照图7，当阀芯20旋转到第二导流槽22与第二工作口13连通时，第二工作口13、第二导流槽22、第三环形槽17、第二回流口15便可以形成连通的第二通道。同时，第一工作口12与第一通孔26连通，第二工作口13未与第二通孔27连通，第一工作口12未与第一导流槽21连通，即，第一通道连通，第三通道与第四通道均不连通。如此，随着阀芯20相对阀套10旋转，便可以实现第一通道、第三通道相互的切换，以及第二通道与第四通道的相互切换。

在本实施例中，第一通孔26可以为阀芯20上的与中心孔23连通，但不贯穿阀芯20的通孔；第二通孔27可以为阀芯20上与中心孔23连通，但不贯穿阀芯20的通孔。此时，阀芯20旋转一周，便可以实现一次第一通道、第三通道相互的切换，以及第二通道与第四通道的相互切换。

当然，在其他实施方式中，第一通孔26可以为阀芯20上的与中心孔23连通，且贯穿阀芯20的通孔；第二通孔27可以为阀芯20上与中心孔23连通，且贯穿阀芯20的通孔。同时，第一导流槽21与第二导流槽22的数量均为两个，此时，阀芯20每相对阀套10旋转一周，便可以实现四次通道的相互切换。

作为一种可选的实施方式，第一导流槽21的数量为两个且在阀芯20的径向分布，第二导流槽22的数量为两个且在阀芯20的径向分布，且与两个第一导流槽21在阀芯20径向截面上的投影不重叠。

在本实施例中，第一工作口12与第二工作口13可以设置在阀套10的同一轴线上，第一回流口14与第二回流口15可以设置在阀套10的另一轴线上，第一工作口12与第二工作口13的开口部位、第一回流口14与第二回流口15的开口部位在轴套的径向截面上的投影不重叠。压力口11在所述轴套上的位置、第一环形槽25在阀芯20上的位置、第三通孔24在阀芯20上的位置可以根据实际情况进行设置，只要压力口11可以通过第一环形槽25、第三通孔24与中心孔23连通即可。

例如，请结合参照图1和图7，在图1中，第一回流口14与第二回流口15设置在阀套10的顶层，压力口11设置在第一回流口14与第二回流口15之间，第一工作口12与第二工作口13设置在阀套10的底侧(即为第一回流口14、第二回流口15的相对侧)。两个第一导流槽21可以呈轴对称地设置在阀芯20上，两个第二导流槽22可以呈轴对称地设置在阀芯20上。其中，第一通孔26与第二通孔27的中心线在阀芯20径向截面上的投影垂直或接近垂直。第一通孔26的中心线与两个第一导流槽21的中心连接线在阀芯20径向截面上的投影垂直或接近垂直。第二通孔27的中心线与两个第二导流槽22的中心连接线在阀芯20径向截面上的投影垂直或接近垂直。两个第一导流槽21的中心连接线与两个第二导流槽22的中心线在阀芯20径向截面上的投影垂直或接近垂直。如此，阀芯20每相对阀套10旋转90°的角度，便可以实现一次通道的切换。

当然，在其他实施方式中，第一工作口12与第二工作口13在阀套10上的位置可以根据实际情况进行设置，这里不作具体限定。比如，第一工作口12与第二工作口13可以设置在阀套10上的一个旁侧。

在上述的实施方式中，第一导流槽21与第二导流槽22均为两个，有助于在阀芯20转动过程中，提高通道换向的频率。

作为一种可选的实施方式，请参照图8，流体换向阀还包括第一轴承31及第二轴承32。第一轴承31、第二轴承32分别套设于阀芯20的两端，阀套10的第一端开设有用于容置第一轴承31的第一固定槽，阀套10的第二端开设有用于容置第二轴承32的第二固定槽。

在本实施例中，第一固定槽可以用于容纳并固定第一轴承31，第二固定槽可以用于容纳并固第二轴承32。可理解地，轴承(第一轴承31、第二轴承32)包括内圈与外圈。内圈用于套设在阀芯20的一端，外圈用于固定在固定槽中。在阀芯20旋转时，轴承的内圈不会相对阀芯20旋转，轴承的外圈不会相对阀套10旋转。其中，固定轴承的方式可以根据实际情况进行选择。例如，轴承内圈与阀芯20通过过度配合，轴承外圈与阀套10的固定槽通过间隙配合，实现轴承的固定，如此，可以避免轴承的外圈相对阀套10旋转，以及避免轴承的内圈相对阀芯20旋转。

在设置有第一轴承31、第二轴承32后，阀芯20与阀套10之间可以存在间隙，通过间隙配合，以避免阀芯20与阀套10接触而增大磨损。其中，间隙的厚度可以较薄，以降低外泄露量。例如，间隙厚度可以在5-50微米的范围内，该间隙可以在合理范围内取较小值。可理解地，第一轴承31、第二轴承32可以减少阀芯20的磨损，有利于提高阀芯20的使用寿命与换向频率。

作为一种可选的实施方式，流体换向阀还包括第一端盖40及第二端盖50，第一端盖40开设有供阀芯20的一端贯穿显露的通孔，第一端盖40用于盖设阀套10的第一端的开口部位；第二端盖50用于盖设阀套10的第二端的开口部位。

在本实施例中，由于阀套10与阀芯20之间存在间隙，在压力口11输入流体时，部分流体可以从该间隙泄露到阀套10外。第一端盖40与第二端盖50可以分别罩住阀套10两端的开口部位，以使阀套10的容纳腔室呈相对密闭的空间，用于储蓄泄露的流体。第一端盖40设置的通孔可以用于供阀芯20与电动机的转轴联接，以便于通过电动机的转轴带动阀芯20转动。

作为一种可选的实施方式，第一端盖40及第二端盖50中均开设有泄露口。

可理解地，在流体换向阀工作时，在第一端盖40与第二端盖50罩住阀套10的开口部位后，阀套10的容纳腔室中会不断储蓄泄露的流体。随着流体体积的增多，容易增大阀套10容纳腔室的压强，进而影响流体换向阀100的工作。通过在第一端盖40及第二端盖50中均开设有泄露口，可以将阀套10两端的腔室中泄露的流体及时排出，避免在阀套10两端的腔室中形成高压的流体。

在本实施例中，第一端盖40、第二端盖50上的泄漏口可以与相应的管道连通。通过该管道，可以将泄露的流体输送至指定的容器中进行储蓄。

作为一种可选的实施方式，请参照图3，阀套10的内壁开设有连通第一固定槽与第二固定槽的连通孔18，第二端盖50开设有泄露口51。

在本实施例中，连通孔18的数量可以为一个或多个，可以根据实际情况进行设置。在设置有连通孔18后，阀套10两端腔室中泄露的流体便可以处于压力平衡的状态，然后可以通过泄露口51排出所泄露的流体。如此，可以仅在第一端盖40与第二端盖50中的其中一个开设泄露口。例如，可以在第一端盖40开设泄漏口，或者在第二端盖50开设泄漏口。由于阀套10的第一端盖40的这一侧通常需要设置电动机，不便于再接管道以从第一端盖40排放泄露的流体。因此，可以在第二端盖50开设泄漏口51。如此，便于流体换向阀的安装与使用。

作为一种可选的实施方式，请参照图4，阀芯20远离中心孔23开口部位的一端可以设置有键槽28。阀芯20可以通过键槽28，直接或间接与电动机的转轴通过联轴器和平键联结。

作为一种可选的实施方式，请参照图7，流体换向阀100还包括密封件6，密封件6设置于第一端盖40与阀芯20的连接处。

在本实施例中，密封件6通常为旋转油封结构。在阀套10的容纳腔室中，通常存在从阀芯20与阀套10间隙泄露的流体。电动机转轴在与阀芯20的一端连接时，阀芯20与第一端盖40的开口部分便存在缝隙。在阀芯20与第一端盖40连接处设置的密封件6，便可以阻值容纳腔室中的流体泄露到阀套10外面，避免阀套10容纳腔室中的流体从阀芯20与第一端盖40的缝隙处泄露。

作为一种可选的实施方式，阀套10呈棱柱状结构。例如，阀套10可以如图1所示，呈四棱柱状。其中，棱柱状的阀套10有利于增大阀套10与接触平面的接触面积，便于安装固定。当然，在其他实施方式中，阀套10可以为圆筒状或者为其他棱柱结构，这里不作具体限定。

本申请实施例还提供一种流体换向设备。流体换向设备可以包括：电动机及上述的流体换向阀100，电动机的转轴与流体换向阀100的阀芯20的一端轴联接，用于带动阀芯20转动。

例如，电动机的转轴可以与阀芯20设置键槽28的一端联接。流体换向阀100可以通过螺钉或螺栓进行固定，电动机可以通转轴带动阀芯20相对阀套10旋转，以实现对流体通道的切换。

综上所述，本申请提供一种流体换向阀及流体换向设备。流体换向阀包括阀套、阀芯；阀芯可转动地容置于阀套的容纳腔室中，容纳腔室贯通阀套的第一端与第二端；阀套的侧壁开设有均与容纳腔室连通的压力口、第一工作口、第二工作口、第一回流口及第二回流口；阀芯的一端开设有轴向的中心孔，阀芯包括用于封堵中心孔的开口部位的堵头，阀芯的侧壁开设有与中心孔连通的第一通孔、第二通孔及第三通孔；第一通孔与第一工作口配合，当第一通孔与第一工作口连通时，第二通孔与第二工作口不连通，压力口、第三通孔、中心孔、第一通孔及第一工作口形成第一通道，且第二工作口、第二回流口与阀芯形成第二通道；第二通孔与第二工作口配合，当第二通孔与第二工作口连通时，第一通孔与第一工作口不连通，压力口、第三通孔、中心孔、第二通孔、第二工作口用于形成第三通道，且第一工作口与第一回流口形成第四通道；其中，当阀芯相对阀套转动时，第一通道与第三通道相互切换，且第二通道与第四通道相互切换。在本方案中，流体换向阀包括阀套、阀芯和堵头，零部件少，便于拆装。另外，阀芯的中心孔可以作为高压流体通道，阀芯径向部位的导流槽作为低压流体通道，阀芯整体不受径向压差，因而不会产生偏载。再者，当阀芯旋转时，能够改善偏载现象，从而降低阀芯与阀套的磨损以提高流体换向阀的使用寿命。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。