專利名稱：一種二位四通電磁球式換向閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二位四通電磁球式換向閥，用于工業(yè)液壓系統(tǒng)，用于控制油缸作往復(fù)換向運(yùn)動(dòng)。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外液壓系統(tǒng)中使用的兩位四通電磁換向閥工作原理大都是采用電磁鐵吸力用頂桿去驅(qū)動(dòng)滑閥活塞，以克服活塞兩端的彈簧力，從而使活塞產(chǎn)生位移，達(dá)到控制液壓油換向的目的。由于電磁換向閥電磁鐵吸力有限，一旦活塞作位移運(yùn)動(dòng)過程中液壓油里有毛刺或纖維狀物體進(jìn)入活塞的滑道內(nèi)，電磁鐵吸力或彈簧力推不動(dòng)活塞移動(dòng)，活塞就被卡住，造成控制失誤。本發(fā)明兩位四通電磁球式換向閥就是為解決電磁換向閥經(jīng)常被卡住的問題而研制出來的一種新型產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)是采用電磁鐵頂桿推動(dòng)先導(dǎo)級(jí)鋼球動(dòng)作使之產(chǎn)生放大的液壓力去控制液壓功放級(jí)鋼球動(dòng)作，而達(dá)到控制液壓油換向的目的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種二位四通電磁球式換向閥，解決其他電液換向閥，如電磁換向閥、比例閥等對油液清潔度要求嚴(yán)格，易產(chǎn)生堵、卡、漂的難題，具有< 20ms開、關(guān)量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，領(lǐng)先世界水平，使用壽命長。一種二位四通電磁球式換向閥，其特征在于I)換向閥主體結(jié)構(gòu)包括電磁鐵1、閥體9，閥體9內(nèi)設(shè)有液壓先導(dǎo)級(jí)和液壓功放級(jí)，液壓先導(dǎo)級(jí)和液壓功放級(jí)內(nèi)設(shè)有閥套、活塞、鋼球、彈簧；2)液壓先導(dǎo)級(jí)設(shè)在電磁鐵輸出端,包括閥座3、電磁鐵頂桿2、鋼球C4、鋼球D6、鋼球間頂桿5，旋塞8，鋼球間頂桿5與電磁鐵頂桿2截面均為三角形；閥座3內(nèi)部豎直與水平方向分別打通孔；水平方向通孔為階梯孔，水平孔中間部分直徑小于兩側(cè)，中間孔與兩側(cè)孔連接部分為錐面；閥座3 —端通過螺紋安裝旋塞8，旋塞8中間開孔，通過高壓油，閥座3另一端安裝電磁鐵頂桿2 ;鋼球C、D可在閥座內(nèi)部水平方向通孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，鋼球C、D直徑大于中間孔直徑、小于兩側(cè)孔直徑，鋼球C、D可與錐面形成密封面，密封液壓油；閥座3兩側(cè)外圓設(shè)有兩組O型密封圈7 ；3)液壓功放級(jí)分為兩路，均位于液壓先導(dǎo)級(jí)下方并排呈縱向排布，兩路分別包括閥座、閥套、活塞、頂桿15、鋼球、彈簧，端蓋、O型密封圈；第一路功放級(jí)閥座18內(nèi)設(shè)有鋼球E14、鋼球F16和頂桿15，頂桿截面為三角形，位于閥座中間通孔內(nèi)，鋼球E14與鋼球F16分別位于頂桿15兩端；閥座內(nèi)一側(cè)安裝有第一路的彈簧17與鋼球F16，另一側(cè)安裝有第一路的活塞11，鋼球E14 ;鋼球F16受彈簧力作用，運(yùn)動(dòng)位移受到第一路功放級(jí)閥座(18)、閥體9限制，鋼球E14運(yùn)動(dòng)位移受第一路的活塞11限制，第一路的活塞11位移則受液壓功放級(jí)端蓋22限制；鋼球E14、F16在閥座內(nèi)的通孔中運(yùn)動(dòng)，通孔中間部分直徑小于兩側(cè)，中間孔與兩側(cè)孔連接部分為錐面，分別與鋼球E14、鋼球F16形成密封面，中間通孔兩側(cè)分別與高壓油腔P和活塞11連接；第一路的活塞11和第一路的閥套10組成運(yùn)動(dòng)副，第一路的活塞外側(cè)為液壓功放級(jí)端蓋22 ；第二路功放級(jí)閥座26內(nèi)設(shè)有一只鋼球G19，第二路的活塞23 ;第二路功放級(jí)閥座26與閥體9形成一個(gè)腔體，鋼球G19位于腔體內(nèi)，該腔體兩側(cè)分別通過通孔連接高壓油腔P與第二路的活塞23 ;鋼球G19運(yùn)動(dòng)位置受到閥體9與閥座26錐面限制；第二路功放級(jí)閥座26遠(yuǎn)離電磁鐵I側(cè)安裝有彈簧，靠近電磁鐵側(cè)安裝有第二路的活塞23，第二路的活塞23位移受液壓功放級(jí)端蓋22限制，活塞23 —端連接工作腔Pc，另一端可驅(qū)動(dòng)鋼球G19運(yùn)動(dòng)；第二路的活塞23和第二路的閥套活塞24組成運(yùn)動(dòng)副，第二路的活塞23外側(cè)為液壓功放級(jí)端蓋22 ；4)閥體9內(nèi)設(shè)有高壓油腔P、控制腔Pc、回油腔R、工作腔B、工作腔A，其中高壓油腔P、回油腔R、工作腔B、工作腔A的出口位于閥體9下端，控制腔Pc無出油孔；除工作腔A外，閥體9內(nèi)的高壓油腔P、回油腔R、工作腔B中心線與各腔在閥底面出口中心線不在同一平面，均從閥體9側(cè)面通過彎曲流道與出口連通；先導(dǎo)級(jí)內(nèi)有高壓油腔P、控制腔Pc、回油腔R，高壓油腔P、控制腔Pc與功放級(jí)高壓油腔P，控制腔Pc中心線在同一平面，先導(dǎo)級(jí)回油腔R與功放級(jí)回油腔R中心線不在同一平面，從閥體9側(cè)面通過彎曲流道連通；第一路液壓功放級(jí)內(nèi)部有4個(gè)工作腔體，分為工作腔B、高壓油腔P、回油腔R、控制腔Pc，工作腔B從閥體9側(cè)面通過彎曲流道連通在閥體9底部的出口，回油腔R從閥體9側(cè)面通過彎曲流道連通第二路液壓功放級(jí)回油腔R，第一路液壓功放級(jí)高壓油腔P、控制腔Pc分別與第二路液壓功放級(jí)高壓油腔P、控制腔Pc中心線在同一平面；第二路液壓功放級(jí)內(nèi)部有4個(gè)工作腔體，分為工作腔A、供油高壓腔P、回油腔R、控制腔Pc ;工作腔A與在閥體9底面的出口直接連通，供油高壓腔P、回油腔R與閥體9底面的出口通過彎曲流道出口連通。本發(fā)明結(jié)構(gòu)在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng)，它換向推力大、可靠、無卡滯、無漂移、無誤動(dòng)作發(fā)生，大大提高了可靠性，現(xiàn)已在中石油部分煉油廠制氫裝置上得到應(yīng)用。
圖1為本裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖2為本裝置結(jié)構(gòu)右視圖；圖3為本裝置結(jié)構(gòu)仰視圖；圖4為本裝置電磁閥斷電狀態(tài)下存在兩種通流形式示意圖；圖5為本裝置電磁閥通電狀態(tài)下存在兩種通流形式示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥結(jié)構(gòu)主視圖，I代表電磁鐵，為直流濕式閥用電磁鐵或交流濕式閥用電磁鐵，9代表閥體。所述的液壓先導(dǎo)級(jí)包括3代表閥座，2代表電磁鐵頂桿，5代表鋼球間頂桿，鋼球間頂桿兩端設(shè)有雙鋼球，4代表鋼球C，6代表鋼球D，8代表旋塞，閥座3兩側(cè)外圓設(shè)有兩組O型密封圈，7代表其中一個(gè)密封圈。
所述的液壓功放級(jí)分為兩路，其中第一路包括18代表第一路功放級(jí)閥座，18內(nèi)設(shè)有兩只鋼球，14代表鋼球E, 16代表鋼球F, 15代表頂桿，17代表第一路的彈簧，16由17預(yù)壓到18的錐面密封面；10代表第一路的閥套，11代表第一路的活塞，10與11組成運(yùn)動(dòng)畐0，11 一端連通液壓先導(dǎo)級(jí)，另一端驅(qū)動(dòng)14，12代表第一路的支架，18與10之間由支架定位，13代表O型密封圈，作間隔密封。第二路包括26代表第二路的閥座，26內(nèi)設(shè)有鋼球G，19代表鋼球G，20代表第二路的彈簧，19由20預(yù)壓到26的錐面密封面；24代表第二路的閥套，23代表第二路的活塞，23與24組成運(yùn)動(dòng)副，23 —端連通液壓先導(dǎo)級(jí)，另一端驅(qū)動(dòng)19，24與26之間由支架25定位，25代表第二路的支架，13代表O型密封圈，作間隔密封。21代表液壓功放級(jí)端面密封圈，22代表液壓功放級(jí)端蓋，起定位和密封作用。圖2、圖3分別為本裝置結(jié)構(gòu)右視圖與仰視圖，其中圖3中P，R，A，B分別代表前述供油高壓油腔P，回油腔R，工作腔A，工作腔B在閥座9底部的出口。本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥實(shí)際動(dòng)作原理如下。電磁鐵作為自動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)力源，閥體是支撐和包容各構(gòu)件的耐壓體。液壓先導(dǎo)級(jí)由雙鋼球，閥座，旋塞，O型密封圈，頂桿所組成；液壓功放級(jí)兩路分別由活塞，閥套，閥座，支架，O型密封圈，鋼球，彈簧，端蓋組成。液壓先導(dǎo)級(jí)工作有兩種狀態(tài)，高壓狀態(tài)與低壓狀態(tài)；低壓狀態(tài)下，電磁鐵I不通電，在高壓油P的作用力下將鋼球D6緊緊地壓在閥座3遠(yuǎn)離電磁鐵側(cè)的錐面上，阻斷密封高壓油P進(jìn)入控制腔Pc，同時(shí)鋼球D6推動(dòng)截面為三角形的鋼球間頂桿5向靠近電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)打開鋼球C4與閥座3靠近電磁鐵側(cè)的錐面，使控制腔Pc與回油腔R連通，控制腔Pc為低壓，功放級(jí)不被驅(qū)動(dòng)；高壓狀態(tài)下，電磁鐵I通電，鋼球C4在電磁鐵力的作用下被電磁鐵頂桿壓緊在閥座3靠近電磁鐵側(cè)的錐面上，阻斷控制腔Pc與回油腔R連通，同時(shí)鋼球C4推動(dòng)鋼球間頂桿5向遠(yuǎn)離電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，打開鋼球D6與閥座3遠(yuǎn)離電磁鐵側(cè)的錐面，使供油高壓油P進(jìn)入控制腔Pc，控制腔Pc為高壓，用以驅(qū)動(dòng)功放級(jí)。對第一路液壓功放級(jí)在電磁鐵不通電時(shí)，控制腔Pc為低壓，在彈簧17預(yù)壓力和高壓油腔P內(nèi)壓力的作用力下，鋼球F16緊緊地壓在閥座18遠(yuǎn)離電磁鐵側(cè)的密封錐面上，阻斷供油高壓腔P油壓進(jìn)入工作腔B，同時(shí)鋼球F16推動(dòng)頂桿15向靠近電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)打開鋼球E14與閥座18靠近電磁鐵側(cè)的錐面，使工作腔B與回油腔R連通；在電磁鐵通電時(shí)，控制腔Pc為高壓，活塞11向遠(yuǎn)離電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)鋼球E14、頂桿15、鋼球F16整體向遠(yuǎn)離電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，鋼球E14在活塞11作用下緊緊地壓在閥座18的靠近電磁鐵側(cè)密封錐面上，阻斷工作腔B與回油腔R連通，在頂桿15推力作用下，打開鋼球F16與閥座18在遠(yuǎn)離電磁鐵側(cè)的密封錐面，使供油高壓腔P與工作腔B連通。對第二路液壓功放級(jí)在電磁鐵不通電時(shí)，控制腔Pc為低壓，鋼球G19在彈簧20預(yù)壓力和高壓油腔P內(nèi)液壓力合力作用下，與閥座26錐面形成密封面，使供油高壓油腔P與工作腔A連通；在電磁鐵通電時(shí)，控制腔Pc為高壓，活塞23在控制腔Pc為高壓油作用下，向遠(yuǎn)離電磁鐵方向運(yùn)動(dòng)，并推動(dòng)鋼球G19同步運(yùn)動(dòng)，打開鋼球G19與閥座26錐面形成的密封面，當(dāng)鋼球G19繼續(xù)向遠(yuǎn)離電磁鐵I方向運(yùn)動(dòng)，與閥體9錐面形成密封面，阻斷供油高壓腔P與工作腔A連通，使回油腔R與工作腔A連通；液壓功放級(jí)受液壓先導(dǎo)級(jí)控制，為兩種工況1、電磁鐵I不通電，先導(dǎo)級(jí)Pc為低壓，功放級(jí)流體流向功能為P — A，B — R ;2、電磁鐵I通電，先導(dǎo)級(jí)Pc為高壓，使流體換向P — B, A — R,實(shí)現(xiàn)兩位四通電磁球式換向閥的換向功能。本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥液壓系統(tǒng)符號(hào)不意圖如圖4,圖5所不，圖4為電磁閥斷電狀態(tài)下存在兩種通流形式，圖5為電磁閥通電狀態(tài)下存在兩種通流形式。本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用鋼球的運(yùn)動(dòng)來控制換向閥的換向與關(guān)閉，鋼球與閥座的間隙大于O. 5_，而其他換向閥的配合間隙小于O. Olmm,同時(shí)本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥通過前置級(jí)液壓放大去推動(dòng)液壓功放級(jí)，其推力比傳統(tǒng)電磁換向閥大20倍以上，因此本發(fā)明的換向與關(guān)閉不會(huì)產(chǎn)生卡滯與漂移，對油液清潔度要求不高，可以在NAS1638，10級(jí)油液條件下，安全地工作，解決了其他電液換向閥，如電磁換向閥、比例閥對油液清潔度要求嚴(yán)格，易產(chǎn)生堵、卡、漂的難題。本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的閥體與各零件之間配合孔的尺寸精度與表面光潔度的要求比其他類似換向閥的要求要低得多，零件加工成本低，合格率高；同時(shí)采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，使裝配簡單，性能可靠，解決了裝配O型密封圈通過閥體通油孔時(shí)極易切破O型密封圈的難題；而且還可根據(jù)實(shí)際液壓系統(tǒng)功率大小要求，配制出各種流量的兩位四通電磁球式換向閥。本發(fā)明二位四通電磁球式換向閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)效果好，開閥和關(guān)閥的時(shí)間彡20ms，可應(yīng)用于高品質(zhì)的液壓伺服系統(tǒng)`，替代現(xiàn)有電液換向閥、電磁換向閥、比例閥、伺服閥等。
權(quán)利要求
1.一種二位四通電磁球式換向閥,其特征在于 O換向閥主體結(jié)構(gòu)包括電磁鐵(I)、閥體(9)，閥體(9)內(nèi)設(shè)有液壓先導(dǎo)級(jí)和液壓功放級(jí)，液壓先導(dǎo)級(jí)和液壓功放級(jí)內(nèi)設(shè)有閥套、活塞、鋼球、彈簧； 2)液壓先導(dǎo)級(jí)設(shè)在電磁鐵輸出端，包括閥座(3)、電磁鐵頂桿(2)、鋼球C(4)、鋼球D(6)、鋼球間頂桿(5)，旋塞(8)，鋼球間頂桿(5)與電磁鐵頂桿(2)截面均為三角形；閥座(3)內(nèi)部豎直與水平方向分別打通孔；水平方向通孔為階梯孔，水平孔中間部分直徑小于兩偵牝中間孔與兩側(cè)孔連接部分為錐面；閥座(3) —端通過螺紋安裝旋塞(8)，旋塞(8)中間開孔，通過高壓油，閥座(3)另一端安裝電磁鐵頂桿(2);鋼球C、D可在閥座內(nèi)部水平方向通孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，鋼球C、D直徑大于中間孔直徑、小于兩側(cè)孔直徑，鋼球C、D可與錐面形成密封面，密封液壓油；閥座(3)兩側(cè)外圓設(shè)有兩組O型密封圈(7)； 3)液壓功放級(jí)分為兩路，均位于液壓先導(dǎo)級(jí)下方并排呈縱向排布，兩路分別包括閥座、閥套、活塞、頂桿(15)、鋼球、彈簧，端蓋、O型密封圈； 第一路功放級(jí)閥座(18)內(nèi)設(shè)有鋼球E (14)、鋼球F (16)和頂桿(15)，頂桿截面為三角形，位于閥座中間通孔內(nèi)，鋼球E (14)與鋼球F (16)分別位于頂桿(15)兩端；閥座內(nèi)一側(cè)安裝有第一路的彈簧(17)與鋼球F (16)，另一側(cè)安裝有第一路的活塞(11 )，鋼球E (14);鋼球F (16)受彈簧力作用，運(yùn)動(dòng)位移受到第一路功放級(jí)閥座(18)、閥體(9)限制，鋼球E (14)運(yùn)動(dòng)位移受第一路的活塞(11)限制，第一路的活塞(11)位移則受液壓功放級(jí)端蓋(22)限制；鋼球E (14),F (16)在閥座內(nèi)的通孔中運(yùn)動(dòng)，通孔中間部分直徑小于兩側(cè)，中間孔與兩側(cè)孔連接部分為錐面，分別與鋼球E (14)、鋼球F (16)形成密封面，中間通孔兩側(cè)分別與高壓油腔P和活塞(11)連接；第一路的活塞(11)和第一路的閥套(10)組成運(yùn)動(dòng)副，第一路的活塞外側(cè)為液壓功放級(jí)端蓋(22)； 第二路功放級(jí)閥座(26)內(nèi)設(shè)有一只鋼球G (19)，第二路的活塞(23);第二路功放級(jí)閥座(26)與閥體(9)形成一個(gè)腔體，鋼球G (19)位于腔體內(nèi)，該腔體兩側(cè)分別通過通孔連接高壓油腔P與第二路的活塞(23);鋼球G (19)運(yùn)動(dòng)位置受到閥體(9)與閥座(26)錐面限制；第二路功放級(jí)閥座(26)遠(yuǎn)離電磁鐵(I)側(cè)安裝有彈簧，靠近電磁鐵側(cè)安裝有第二路的活塞(23)，第二路的活塞(23)位移受液壓功放級(jí)端蓋(22)限制，活塞(23)—端連接工作腔Pc，另一端可驅(qū)動(dòng)鋼球G (19)運(yùn)動(dòng)；第二路的活塞(23)和第二路的閥套活塞(24)組成運(yùn)動(dòng)副，第二路的活塞(23)外側(cè)為液壓功放級(jí)端蓋(22)； 4)閥體(9)內(nèi)設(shè)有高壓油腔P、控制腔Pc、回油腔R、工作腔B、工作腔A，其中高壓油腔P、回油腔R、工作腔B、工作腔A的出口位于閥體(9)下端，控制腔Pc無出油孔；除工作腔A夕卜，閥體(9)內(nèi)的高壓油腔P、回油腔R、工作腔B中心線與各腔在閥底面出口中心線不在同一平面，均從閥體(9)側(cè)面通過彎曲流道與出口連通； 先導(dǎo)級(jí)內(nèi)有高壓油腔P、控制腔Pc、回油腔R，高壓油腔P、控制腔Pc與功放級(jí)高壓油腔P，控制腔Pc中心線在同一平面，先導(dǎo)級(jí)回油腔R與功放級(jí)回油腔R中心線不在同一平面，從閥體(9)側(cè)面通過彎曲流道連通； 第一路液壓功放級(jí)內(nèi)部有4個(gè)工作腔體，分為工作腔B、高壓油腔P、回油腔R、控制腔Pc，工作腔B從閥體(9)側(cè)面通過彎曲流道連通在閥體(9)底部的出口，回油腔R從閥體(9)側(cè)面通過彎曲流道連通第二路液壓功放級(jí)回油腔R，第一路液壓功放級(jí)高壓油腔P、控制腔Pc分別與第二路液壓功放級(jí)高壓油腔P、控制腔Pc中心線在同一平面；第二路液壓功放級(jí)內(nèi)部有4個(gè)工作腔體，分為工作腔A、供油高壓腔P、回油腔R、控制腔Pc ;工作腔A與在閥體(9 )底面的出口直接連通，供油高壓腔P、回油腔R與閥體(9 )底面的出口通過彎 曲流道出口連通。
全文摘要
一種二位四通電磁球式換向閥，包括電磁鐵、閥體，所述的閥體內(nèi)設(shè)有液壓先導(dǎo)級(jí)和液壓功放級(jí)，所述的液壓先導(dǎo)級(jí)包括閥座，閥座內(nèi)設(shè)有頂桿，頂桿兩端設(shè)有雙鋼球和旋塞，液壓先導(dǎo)級(jí)設(shè)在電磁鐵輸出端。所述的液壓功放級(jí)分為兩路，包括閥座，閥座內(nèi)設(shè)有鋼球，閥套和活塞組成運(yùn)動(dòng)副?；钊欢诉B通液壓先導(dǎo)級(jí)，另一端連接經(jīng)鋼球和彈簧，所述的鋼球一端連有閥體的油孔通道。所述的閥套、閥座之間設(shè)有支架等組成的兩位四通電磁球式換向閥。該閥解決了其他類似兩位四通換向閥(如電磁換向閥、比例閥、伺服閥)對油液清潔度要求嚴(yán)格，易產(chǎn)生堵、卡、漂的難題。具有≤20ms開、關(guān)量的動(dòng)態(tài)響應(yīng)品質(zhì)，其結(jié)構(gòu)和工作原理屬于首創(chuàng)，領(lǐng)先世界水平，使用壽命長。
文檔編號(hào)F15B13/02GK103047211SQ201310003759
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者袁慶斌, 龔安友, 江志農(nóng), 張進(jìn)杰 申請人:北京化工大學(xué)