一种旋转切换阀

1.本发明涉及阀门技术领域或者流道切换设备技术领域，特别涉及一种旋转切换阀。


背景技术：

2.在各种液压传动装置中，液压控制阀是必不可少的元件，在方向控制阀中，液压电磁换向阀是目前工业控制中使用较多的一种电磁阀，其在控制流体流向、压力等方面具有重要的作用。现有技术中的液压电磁换向阀依靠阀芯的直线运动来控制相应油路的通断，需要在阀芯上进行复杂的凸肩与开槽的设计来满足各类液压系统的液压特性要求。这种液压电磁换向阀的其他结构、特别是驱动机构也相对较为复杂。这会使得这种液压电磁换向阀的成本较高，加工相对困难，组装也较为繁琐。而且这类阀门对于需要预留阀芯移动的空间。
3.在新能源汽车领域的制冷系统中一般采用换向阀来实现制冷与制热的转换功能。目前随着工业的发展，大型制冷设备也不断被应用于制冷行业中。其对换向阀的制冷量要求也不断提高，就要求换向阀产品的体积需要做大，而现有的液压电磁换向阀无法满足大流量的需求，一方面是由于其接口大小与成本有关，另一方面主要是安装空间有限。所以现阶段多采用结构较大的旋转式换向阀进行系统的制冷/制热的功能切换，然而这种旋转式换向阀密封效果差，而且无法及时泄漏报警。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种旋转切换阀，通过转子位于上壳体与下壳体内部形成的空腔内，且转子下端面与下壳体贴合；利用所述弹性调节装置一端与压槽接触，可以使转子下端面沿轴向挤压着下壳体的接触面，这样可以保证接触面的密封效果。
5.本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
6.一种旋转切换阀，包括壳体、转子、驱动单元和弹性调节装置，所述壳体内部设有空腔，所述转子位于空腔内，且所述转子一端面与空腔壁面接触形成密封面；所述转子另一端面上设有压槽，若干所述弹性调节装置安装在壳体上，且所述弹性调节装置一端与压槽接触，通过弹性调节装置提供预压力，使所述转子一端面在转动过程中与空腔壁面接触；
7.所述转子的转轴支撑在壳体上，所述转轴与驱动单元连接；所述壳体上设有至少2个流道，与空腔壁面接触的所述转子一端面至少设有1个连接通道，通过转子转动，使2个流道通过连接通道连通或阻断；利用所述弹性调节装置一端与压槽接触，可以使转子下端面沿轴向挤压着下壳体的接触面，这样可以保证接触面的密封效果。
8.进一步，所述空腔壁面上设有凹止口，所述凹止口内安装密封垫，所述转子一端面作为凸止口，且凸止口与凹止口匹配安装；所述密封垫上设有与流道对应设有通孔，方便转子下端面的定位，也可以在转子下端面挤压密封垫时，防止密封垫压偏心，造成泄漏。
9.进一步，所述转轴与转子转动副连接，且转子可移动安装在转轴上；所述弹性调节装置通过提供外力，使转子受外力轴向移动，用于压紧密封面。
10.进一步，所述转子圆周面与空腔壁面之间安装旋转密封圈，所述旋转密封圈为y形密封圈，所述y形密封圈的y口朝向密封面，利用泄漏的液体压力，使y口的密封唇口受压后紧密与转子圆周面贴合，有效的防止液体流入转子上端。
11.进一步，所述密封面、旋转密封圈、转子和壳体之间形成泄漏腔；所述壳体内设有若干侧漏通道，且侧漏通道与弹性调节装置一一对应；所述侧漏通道一端连通泄漏腔，所述侧漏通道另一端连通弹性调节装置的活塞腔，所述弹性调节装置内设有可移动的活塞，利用泄漏腔内流体流入侧漏通道压缩侧漏通道内的介质，使弹性调节装置内的活塞向下移动，用于使转子压紧密封面。
12.进一步，所述弹性调节装置包括外壳、活塞、连接孔、球头推杆和弹簧；所述外壳外侧设有螺纹，用于安装在壳体上；所述活塞、球头推杆和弹簧位于外壳内，所述活塞可轴向移动安装在外壳内的活塞腔中，所述活塞一端与球头推杆之间设有弹簧，所述球头推杆一端伸出外壳，所述球头推杆的球头与转子的压槽接触；所述活塞腔上设有连接孔，所述侧漏通道另一端通过连接孔与活塞腔连通。
13.进一步，所述活塞为双活塞，两个活塞之间通过连杆连接；活塞腔位于两个活塞之间的空腔，所述活塞腔上设有连接孔，所述侧漏通道另一端通过连接孔与活塞腔连通；在外壳内设有上限位块；双活塞的两个活塞之间的连杆成锥形，使下活塞面的受压面积大于上活塞面。
14.进一步，在所述侧漏通道靠近连接孔处内安装液体检测器，用于检测是否有液体进入连接孔；所述球头推杆上部设有凸起，所述凸起穿入弹簧内，当弹簧压缩后，活塞与凸起接触，用于使球头推杆移动。
15.进一步，所述侧漏通道包括第一侧漏通道和第二侧漏通道，第二侧漏通道与泄漏腔连通，所述第一侧漏通道与两个活塞之间的活塞腔连通，第二侧漏通道的横截面积大于第一侧漏通道的横截面积，所述第一侧漏通道内安装阀芯。
16.进一步，所述阀芯为磁性，通过外部磁场控制阀芯位置，用于复位或控制阀芯移动给第一侧漏通道的气体施加压力。
17.本发明的有益效果在于：
18.1.本发明所述的旋转切换阀，通过转子位于上壳体与下壳体内部形成的空腔内，且转子下端面与下壳体贴合；利用所述弹性调节装置一端与压槽接触，可以使转子下端面沿轴向挤压着下壳体的接触面，这样可以保证接触面的密封效果。
19.2.本发明所述的旋转切换阀，通下壳体内设有至少2个流道，与下壳体接触的所述转子下端面至少设有1个连接通道，通过转子转动，使2个流道通过连接通道连通或2个流道被阻断，这样可以实现换向阀的作用。
20.3.本发明所述的旋转切换阀，在转子下端面与下壳体的接触面之间设有密封垫，所述密封垫上与流道对应设有通孔，通过弹性调节装置可以压紧密封垫，增加密封垫的密封效果。
21.4.本发明所述的旋转切换阀，通过转子圆周面与上壳体壁面之间安装y形旋转密封圈，利用泄漏的液体压力，使y口的密封唇口受压后紧密与转子圆周面贴合，有效的防止
液体流入转子上端。
22.5.本发明所述的旋转切换阀，所述上壳体内部设有与泄漏空腔导通的侧漏通道，所述侧漏通道另一端与弹性调节装置连通，利用气压压力的变化使弹性调节装置内部的活塞压缩弹簧，用来增加转子下端面沿轴向挤压下壳体的接触面的挤压力。
23.6.本发明所述的旋转切换阀，侧漏通道上设有传感器，用于检测是否出现泄漏，以及确认泄漏程度。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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，显而易见地还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本发明所述的旋转切换阀结构示意图。
26.图2为本发明所述的下壳体主视图。
27.图3为本发明所述的转子仰视图。
28.图4为本发明所述的旋转切换阀实施例2示意图。
29.图5为本发明所述的旋转切换阀实施例3示意图。
30.图6为本发明所述的弹性调节装置结示意图。
31.图中：
32.1-伺服电机；2-转轴；3-轴套；4-上壳体；5-旋转密封圈；6-o形圈；7-下壳体；8-密封垫；9-弹性调节装置；10-转子；10-1-第一扇形通道；10-2第二扇形通道；11-侧漏通道；12-泄漏空腔；9-1-外壳；9-2-活塞；9-3-连接孔；9-4-球头推杆；9-5-弹簧；9-6-上限位块；9-7-凸起；11-1-阀芯。
具体实施方式
33.下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
34.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等
术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.如图1所示，本发明所述的旋转切换阀，包括上壳体4、下壳体7、转子10、转轴2和伺服电机1；所述转轴2一端连接伺服电机1，所述转轴2另一端连接转子10，所述上壳体4与下壳体7通过紧固件连接，所述上壳体4与下壳体7之间通过o形圈6密封。所述转子10位于上壳体4与下壳体7内部形成的空腔内，且转子10下端面与下壳体7贴合；所述上壳体4上设有轴套3，所述转轴2支撑在轴套3内，通过伺服电机1驱动转子10转动。所述转子10上端面设有压槽，若干所述弹性调节装置9安装在上壳体4上，且所述弹性调节装置9一端与压槽接触，用于使转子10下端面沿轴向挤压着下壳体7的接触面。所述弹性调节装置9的数量根据转子10的直径决定的，一般3-8个。
38.如图2和图3所示，所述下壳体7内设有至少2个流道，与下壳体7接触的所述转子10下端面至少设有1个连接通道，通过转子10转动，使2个流道通过连接通道连通或2个流道被阻断。
39.实施例1中所述下壳体7内设有5个流道，分别为a流道、b流道、c流道、d流道和e流道，5个流道均分在下壳体7内，即每个流道之间的相位角为72
°
。与下壳体7接触的所述转子10下端面设有2个连接通道，分别为第一扇形通道10-1和第二扇形通道10-2，通过转子10转动使a流道、b流道和c流道连通，且使d流道和e流道连通；通过转子10反向转动使d流道、b流道和c流道连通，且使a流道和e流道连通。
40.为了防止转子10下端面与下壳体7的接触面泄漏，在转子10下端面与下壳体7的接触面之间设有密封垫8，所述密封垫8上与流道对应设有通孔。所述下壳体7上设有凹止口，凹止口内粘接密封垫8，所述转子10下端面作为凸止口，安装在下壳体7的凹止口上。这样即方便转子10下端面的定位，也可以在后面转子10下端面挤压密封垫8时，防止密封垫8压偏心，造成泄漏。
41.如图1所示，所述转子10圆周面与上壳体4壁面之间安装旋转密封圈5，用于防止泄漏的液体流入转子10上端。所述旋转密封圈5为y形密封圈，y形密封圈的y口朝向泄漏面，如图1所示。这样可以利用泄漏的液体压力，使y口的密封唇口受压后紧密与转子10圆周面贴合，有效的防止液体流入转子10上端。
42.如图4和图6所示，实施例2，所述转轴2另一端通过滑动键与转子10连接，转子10在受外力作用下可轴向沿滑动键移动。所述弹性调节装置9可提供转子10受到的外力。如图1和图4所示，所述旋转密封圈5、转子10、下壳体7和上壳体4之间形成泄漏腔12，所述上壳体4内设有侧漏通道11，且侧漏通道11与弹性调节装置9一一对应。下面用一组对应的侧漏通道11和弹性调节装置9具体说明：所述侧漏通道11一侧连通泄漏腔12；如图6所示，所述弹性调节装置9包括外壳9-1、活塞9-2、连接孔9-3、球头推杆9-4和弹簧9-5；所述外壳9-1外侧设有螺纹，用于安装在上壳体4上，所述活塞9-2、球头推杆9-4和弹簧9-5位于外壳9-1内，所述活塞9-2可轴向移动安装在外壳9-1内，所述活塞9-2一端与球头推杆9-4之间设有弹簧9-5，球头推杆9-4一端伸出外壳9-1，所述球头推杆9-4的球头与转子10上端面设的压槽接触。在弹簧9-5的压缩量发生改变，用于改变球头推杆9-4伸出外壳9-1的距离。一般球头推杆9-4上
设有限位台阶用于防止球头推杆9-4安装过程中掉出外壳9-1。也可以球头推杆9-4的推杆部呈锥形，同时外壳9-1底部为锥孔。
43.如图6所示，所述活塞9-2为双活塞，两个活塞之间通过连杆连接。活塞9-2和外壳9-1的配合方式类似与气缸和活塞的配合，必要时活塞9-2上需要安装密封圈。所述侧漏通道11另一侧连通两个活塞之间的空腔；所述外壳9-1上设有连接孔9-3，且连接孔9-3正好与两个活塞之间的空腔连通。为了方便加工连接孔9-3，在外壳9-1内设有上限位块9-6，用于限制活塞9-2向上移动，也可以认为这是活塞9-2通过弹簧9-5给球头推杆9-4施加的初始预紧力。在装配弹性调节装置9时，依次在外壳9-1内放入球头推杆9-4、弹簧9-5和活塞9-2，在外壳9-1内安装上限位块9-6，将活塞9-2上限位块9-6处。这样将弹性调节装置9整体安装上壳体4内，使球头推杆9-4的球头与转子10上端面的压槽接触，这样可以提供转子10预压紧力。同时由于上限位块9-6的作用可以保证连接孔9-3与两个活塞之间的空腔连通。
44.实施例2的工作原理，当泄漏腔12发生泄漏后，液体会从泄漏腔12进入侧漏通道11，并压缩侧漏通道11内的气体，当气体压缩到一定压力时，气压通过连接孔9-3驱动活塞9-2向下移动，压缩弹簧9-5使球头推杆9-4施加较大的轴向力，由于转子10在受外力作用下可轴向沿滑动键移动，而球头推杆9-4施加了较大的轴向力，使转子10轴向移动，可以进一步压紧转子10下端面与下壳体7的接触面的密封垫8，这样可以防止泄漏，如图5中的活塞9-2所示。在侧漏通道11靠近连接孔9-3处内安装液体检测器，用于检测是否有液体进入侧漏通道11，且液体进入连接孔9-3。双活塞的两个活塞之间的连杆成锥形，这样可以使下活塞面的受压面积大于上活塞面，这样保证双活塞向下移动。
45.实施例2存在液体从侧漏通道11通过连接孔9-3从外壳9-1上部喷出的风险，因为当压力大到使双活塞均超过连接孔9-3时，此时侧漏通道11内的压缩气体与外界大气连通，气体会迅速泄压，虽然气体泄压的同时活塞9-2会向上运动，再次使连接孔9-3与双活塞内的空腔连通，但是反复多次后，不能保证侧漏通道11内的气体排尽后液体不会从外壳9-1上部喷出。因此实施例3在实施例2的基础上在侧漏通道11内设有阀芯11-1，阀芯11-1把侧漏通道11划分成第一侧漏通道和第二侧漏通道，第二侧漏通道与泄漏腔12连通，所述第一侧漏通道与两个活塞之间的空腔连通，第二侧漏通道的横截面积大于第一侧漏通道的横截面积，第二侧漏通道的进液后推动阀芯压缩第一侧漏通道的气体，如图5所示。所述阀芯为磁性，可以通过外部磁场人为控制阀芯位置，可以用来复位，也可以人为控制阀芯给第一侧漏通道的气体施加压力。此外由于阀芯为磁性，通过感应磁场传感器可以确定阀芯的位置，用于判断是否需要报警。
46.如图6所示，所述球头推杆9-4上部设有凸起9-7，所述凸起9-7穿入弹簧9-5内，当弹簧9-5压缩后，活塞9-2与凸起9-7接触，可以使球头推杆9-4移动。需要解释的是并不是必须只能活塞9-2与凸起9-7接触后球头推杆9-4才能移动，也可以是活塞9-2压缩弹簧9-5，弹簧9-5受压后使球头推杆9-4移动。
47.在新能源汽车领域的制冷系统中安装本发明所述的旋转式换向阀进行系统的制冷/制热的功能切换，由于汽车领域制冷/制热的流体使用的泵工作压力为100kpa，那么可能导致泄漏的液体压力减小，这样压缩侧漏通道11内的气体产生的压力也较小，因此必要时可以与外部气压系统连接，即通过第二侧漏通道内阀芯11-1移动到设定的位置触发外部气压系统与第一侧漏通道连通，来使活塞移动。阀芯11-1触发外部气压系统与第一侧漏通
道连通的方式，可以是阀芯11-1通过传感器触发气压系统与第一侧漏通道之间的阀门动作，具体为第二侧漏通道内安装接触传感器，利用接触传感器可以确定阀芯11-1的位置，当阀芯触发接触传感器时，通过锁紧机构锁紧阀芯11-1，控制器控制阀门动作，使外部气压系统与第一侧漏通道连通，锁紧机构可以防止阀芯11-1逆行。也可以是气压系统与第一侧漏通道设有楔形机械闸门，利用阀芯11-1使楔形机械闸门开启。
48.应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
49.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。