數字換向閥的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種數字換向閥。為解決電磁換向閥頻響較低，而使用比例方向閥及伺服閥噪聲大、成本高的問題，本實用新型提出一種數字換向閥，包括閥體、閥芯和兩個電磁驅動裝置。閥體內設置有一個進油腔、兩個工作油腔以及一個回油腔；閥體上設置有四個油口，分別對應進油腔、兩個工作油腔以及回油腔；閥芯設置在閥體內的中部，兩側各設置有一個推桿，電磁驅動裝置設置在閥體兩側；電磁驅動裝置的殼體內壁上設置有緩沖回彈墊。本實用新型數字換向閥響應速度較快，且緩沖回彈墊在與高速運動的閥芯相接觸時，能夠產生緩沖回彈力，加快閥芯的響應速度，消除了閥芯與閥體內壁碰撞產生的噪音，并延長數字換向閥的使用壽命。
【專利說明】數字換向閥

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種方向控制閥，尤其涉及一種能夠快速切換系統(tǒng)工作介質方向 的數字換向閥。

【背景技術】
[0002] 方向控制閥是控制液壓系統(tǒng)中液流方向的閥，用來對系統(tǒng)中各個支路的液流進行 通、斷的切換，以適應工作的需求。一個液壓系統(tǒng)中所應用的各種控制閥中，方向控制閥占 據了很大比重。常規(guī)方向控制閥的基本作用是對液流進行通、斷切換，因此工作原理較為簡 單，結構也不復雜。但為了滿足不同液壓系統(tǒng)對液流方向的控制要求，方向閥的品種規(guī)格名 目較多。換向閥作為一種常見的方向控制閥，其工作原理是借助于改變閥芯的位置來實現 與閥體相連的幾個油路之間的連通或斷開。
[0003] 現如今，工業(yè)上普遍使用的換向閥有手動換向閥、電磁換向閥、比例換向閥以及電 液換向閥等。其中，電磁換向閥由于其價格較低，控制方便且穩(wěn)定性較高，因此使用范圍最 廣。然而電磁換向閥的頻響時間最快只能達到幾百毫秒，在需要高頻響及長時間的連續(xù)控 制的場合下，只能選擇使用比例方向閥或者伺服閥。但是比例方向閥與伺服閥的造價較電 磁換向閥高，且在高頻響及連續(xù)控制通斷的場合下，使用比例方向閥及伺服閥會產生較大 噪音，并造成閥芯的磨損影響系統(tǒng)的正常運轉，因此需要經常更換，增加了系統(tǒng)運轉的成 本。 實用新型內容
[0004] 為解決電磁換向閥頻響較低，而使用比例方向閥及伺服閥噪聲大、成本高的問題， 本實用新型提出一種數字換向閥，該數字換向閥包括閥體、閥芯和兩個電磁驅動裝置；
[0005] 所述閥體為長柱狀中空結構，其內部設置有貫穿該閥體左右兩側面的圓柱狀通 孔，且該通孔內壁上設置有一個進油腔、兩個工作油腔以及兩個回油腔，所述進油腔設置在 所述閥體中部，進油腔的左右兩側各設置有一個所述工作油腔，所述工作油腔與所述進油 腔和所述回油腔相鄰，且兩個所述回油腔通過回油通道相互連通；所述進油腔、兩個所述工 作油腔以及兩個所述回油腔均為環(huán)形沉割槽且這五個油腔的環(huán)形面與所述閥體的左右側 面相平行，且中心均位于貫穿該閥體左右兩側面的中心軸線上；所述閥體上設置有四個油 口，分別對應所述進油腔、兩個所述工作油腔以及所述回油腔；
[0006] 所述閥芯為柱狀結構，包括兩個大小相同的封堵段和三個連通段，所述封堵段和 連通段間隔設置，使每個封堵段與連通段相鄰，且位于所述封堵段之間的連通段的長度與 兩個所述工作油腔之間的距離相同；所述封堵段的直徑與所述閥體內通孔的直徑相同，所 述連通段的直徑小于所述封堵段的直徑；所述閥芯設置在所述閥體內的中部，且貫穿該閥 芯左右兩端的中心軸線與貫穿所述閥體左右兩側面的中心軸線相重合，所述閥芯兩端各設 置有一個推桿；
[0007] 所述電磁驅動裝置包括一個殼體，以及在所述殼體內相對設置的兩個電磁鐵和設 置在這兩個電磁鐵之間的永磁體，所述電磁驅動裝置的殼體能與所述閥體上的通孔相配 合，分別設置在所述閥體兩側，且所述永磁體的一端與所述推桿相連接，當所述閥芯運動到 兩端極限位置處時，能夠與所述殼體的內壁相接觸，在該內壁處設置有緩沖回彈墊。
[0008] 當兩端電磁驅動裝置均不通電時，所述電磁驅動裝置內的兩電磁鐵不產生磁力， 被設置在這兩電磁鐵之間的永磁體吸附在一起。
[0009] 當左端電磁驅動裝置通電而右端電磁驅動裝置斷電時，設置在左端電磁驅動裝置 內的兩電磁鐵產生磁力，相互吸引，并將設置在這兩電磁鐵之間的永磁體排斥出去，從而使 該永磁體將設置在所述閥芯左側的推桿推動，使得所述閥芯向右移動至設置在右側電磁驅 動裝置的殼體內壁上的緩沖回彈墊處，此時，所述閥芯左連通段位于所述通孔內左側所述 工作油腔和所述回油腔之間的部分，且所述閥芯的左封堵段將所述通孔在左側所述工作油 腔和所述進油腔之間的部分封堵起來，使得左側所述工作油腔內的工作介質能夠流入所述 回油腔，左側所述工作油腔與所述回油腔連通；同時，所述閥芯的中間連通段位于所述通孔 內所述進油腔和右側所述工作油腔之間的部分，且所述閥芯的右封堵段將所述通孔在右側 所述工作油腔和所述回油腔之間的部分封堵起來，使得所述進油腔內的工作介質能夠流入 右側所述工作油腔，所述進油腔和右側所述工作油腔連通。
[0010] 然后將左端電磁驅動裝置斷電并對右端電磁驅動裝置通電時，設置在右端電磁驅 動裝置內的兩電磁鐵產生磁力，相互吸引，并將設置在這兩電磁鐵之間的永磁體排斥出去， 從而使該永磁體對設置在所述閥芯右側的推桿產生一個推力，并與所述閥芯運動到右端極 限位置處時與設置在閥芯右側電磁驅動裝置的殼體內壁上的緩沖回彈墊碰撞產生的回彈 力，共同推動所述閥芯向左移動至設置在左側電磁驅動裝置的殼體內壁上的緩沖回彈墊 處，此時，所述閥芯的中間連通段位于所述通孔內所述進油腔和左側所述工作油腔之間的 部分，且所述閥芯的左封堵段將所述通孔在左側所述工作油腔與所述回油腔之間的部分封 堵起來，使得所述進油腔內的工作介質能夠流入左側所述工作油腔內，所述進油腔和左側 所述工作油腔連通；同時，所述閥芯的右連通段位于所述通孔內右側所述工作油腔和所述 回油腔之間的部分，且閥芯的右封堵段將所述通孔在右側所述工作油腔和所述進油腔之間 的部分封堵起來，使得右側所述工作油腔內的工作介質能夠流入所述回油腔，右側所述工 作油腔和所述回油腔連通。
[0011] 再將左端電磁驅動裝置通電并對右端電磁驅動裝置斷電，使閥芯向右運動。如此 循環(huán)交替控制，從而實現所述數字換向閥的快速切換功能，且不會產生噪音，并且很好地保 護了所述閥芯，增加了閥芯的使用壽命。
[0012] 使用本實用新型數字換向閥，由于緩沖回彈墊被高速運動的閥芯撞擊能夠產生回 彈力，該回彈力與推桿推力同時推動閥芯向另一側運動，加快了該數字換向閥的響應速度， 且所述緩沖回彈墊在與高速運動所述閥芯相接觸時，能夠產生一定的緩沖回彈力，使得所 述閥芯的響應速度加快，同時由于緩沖回彈墊為軟性材料，所述閥芯與在所述緩沖回彈墊 相碰撞時，不會出現噪音，消除了所述閥芯在運動到極限位置處時與所述電磁驅動裝置的 殼體碰撞產生的噪音，避免了所述閥芯與硬質金屬相碰撞受損的問題，延長了所述閥芯的 使用壽命，從而延長了所述數字換向閥的使用壽命。
[0013] 優(yōu)選地，所述推桿為可伸縮結構，一端與所述永磁體固定連接，另一端與所述閥芯 的一端固定連接。減小了所述數字閥的大小，使得所述數字閥體在響應時，所述推桿對閥芯 的推力及所述緩沖回彈墊的回彈力的傳遞更為快捷，減小了所述數字閥的體積，加快了數 字閥的響應并節(jié)約了制造成本。
[0014] 優(yōu)選地，所述數字換向閥采用二級電壓控制。當需要所述閥芯運動時，需要施加一 個24V的電壓，使所述閥芯獲得一個較大的推力，產生一個較大的加速度；當所述閥芯即將 運動到極限位置時，施加一個5V的電壓，使所述閥芯再獲得一個較小的推力，產生一個較 小的加速度，使得所述閥芯運動到極限位置時不會因速度過大而產生強烈的碰撞，從而起 到加速和緩沖的作用。
[0015] 優(yōu)選地，所述數字換向閥采用二級電流控制。當需要所述閥芯運動時，需要施加一 個IOA的電流，使所述閥芯獲得一個較大的推力，產生一個較大的加速度；當所述閥芯即將 運動到極限位置時，施加一個2A的電流，使所述閥芯再獲得一個較小的推力，產生一個較 小的加速度，使得所述閥芯運動到極限位置時不會因速度過大而產生強烈的碰撞，從而起 到加速和緩沖的作用。
[0016] 優(yōu)選地，所述緩沖回彈墊固定設置在所述電磁驅動裝置的殼體內壁上。避免了所 述緩沖回彈墊在與所述閥芯相接觸的過程中被所述閥芯帶動，與所述閥芯發(fā)生摩擦，從而 延長了所述緩沖回彈墊的使用壽命，并保證了所述數字換向閥的正常工作。
[0017] 使用本實用新型數字換向閥，能夠解決電磁換向閥頻響僅能達到幾百毫秒而無法 使用在快速切換工作介質方向的問題，以及使用比例方向閥或伺服閥來對工作介質方向進 行快速切換時帶來的成本高、噪聲大，磨損快等問題，而使用本實用新型數字換向閥時頻響 最快能夠達到一毫秒，且無噪聲、使用壽命較長，使得該數字換向閥在應用到液壓系統(tǒng)中實 現工作介質方向的快速切換工作時能夠高效、穩(wěn)定地進行工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1為本實用新型數字換向閥的閥芯運動到右側極限位置處時的剖視示意圖；
[0019] 圖2為本實用新型數字換向閥閥體立體圖的剖視示意圖；
[0020] 圖3為本實用新型數字換向閥的電磁驅動裝置不通電時的剖視示意圖。

【具體實施方式】
[0021] 實施例1
[0022] 如圖1、圖2和圖3所示，本實用新型數字換向閥包括閥體1、閥芯2以及兩個電磁 驅動裝置3。
[0023] 閥體1為長柱狀中空結構，其內部設置有貫穿該閥體1左右兩側面的圓柱狀通孔 11，且該通孔內壁上設置有一個進油腔12、左工作油腔131、右工作油腔132、左回油腔141 以及右回油腔142,進油腔12設置在閥體1的中部，進油腔12的左側設置有左工作油腔 131，右側設置有右工作油腔132,左工作油腔131的左側設置有左回油腔141，右工作油腔 132右側設置有右回油腔142,左回油腔141與右回油腔142通過回油通道143相互連通； 進油腔12、左工作油腔131、右工作油腔132、左回油腔141、以及右回油腔142均為環(huán)形沉 割槽，且這五個油腔的環(huán)形面與閥體1的左、右側面相平行，且中心均位于貫穿該閥體1左 右兩側面的中心軸線上；閥體1上設置有四個油口 A、P、B、T，分別對應左工作油腔131、進 油腔12、右工作油腔132以及右回油腔142 ;
[0024] 閥芯2為柱狀結構，包括左封堵段211、右封堵段212、左連通段221、右連通段222 以及中間連通段223,左封堵段211和右封堵段212的大小相同，左封堵段211的左側設置 有左連通段221，右封堵段212的右側設置有右連通段222,左封堵段211和右封堵段212通 過中間連通段223連接起來，且中間連通段的長度與左工作油腔131和右工作油腔132之 間的距離相同；左封堵段211和右封堵段212的直徑與閥體1內通孔11的直徑相同，三個 連通段的直徑小于封堵段的直徑；閥芯2設置在閥體1內的中部，且貫穿該閥芯1左右兩端 的中心軸線與貫穿閥體1左右兩側面的中心軸線相重合，閥芯2的兩端各設置有一個可伸 縮結構的推桿23 ;
[0025] 電磁驅動裝置3包括一個殼體31，以及在殼體31內相對設置的兩個電磁鐵32和 設置在這兩個電磁鐵之間的永磁體33,電磁驅動裝置3的殼體31能與閥體1上的通孔11 的兩端相配合，閥體1兩側各設置有一個電磁驅動裝置3,且電磁驅動裝置3的永磁體33的 一端與推桿23相連接，當閥芯2運動到兩端極限位置處時，能夠與殼體31的內壁相接觸， 該內壁上固定設置有緩沖回彈墊34。
[0026] 優(yōu)選地，該數字換向閥采用二級電流控制。施加在電磁鐵上的電流的越大，該電磁 鐵對閥芯產生的推力就越大。該推力對閥芯的運動產生一個加速度，閥芯開始運動時施加 的IOA的電流，對閥芯產生了較大的推力，使閥芯獲得了一個較大的加速度，當閥芯運動到 極限位置處時施加的2A的電流，使運動過程中的閥芯的加速度減小，使得閥芯運動到極限 位置時不會因速度過大而產生強烈的碰撞。
[0027] 當兩端電磁驅動裝置均不通電時，電磁驅動裝置3內的兩電磁鐵32不產生磁力， 設置在這兩電磁鐵32之間的永磁體33吸附在電磁鐵32上。
[0028] 當左端電磁驅動裝置3通電而右端電磁驅動裝置3斷電時，設置在左端電磁驅動 裝置3內的兩電磁鐵32產生磁力，相互吸引，并將設置在這兩電磁鐵32之間的永磁體33 排斥出去，從而使該永磁體33將設置在閥芯2左側的推桿23推動，使得閥芯2向右移動至 設置在右側的緩沖回彈墊34處，此時，閥芯2的左連通段221位于通孔11內左側工作油腔 131和回油腔14之間的部分，且閥芯2的左封堵段211將位于通孔11在左側工作油腔131 和進油腔12之間的部分封堵起來，使得左側工作油腔131內的工作介質能夠流入左回油腔 141，左側工作油腔131與回油腔連通；同時，閥芯2的中間連通段223位于通孔11內進油 腔12和右側工作油腔132之間的部分，且閥芯2的右封堵段212將通孔11在右側工作油 腔132和回油腔14之間的部分封堵起來，使得進油腔12內的工作介質能夠流入右側工作 油腔132,進油腔12和右側工作油腔132連通。
[0029] 然后將左端電磁驅動裝置3斷電并對右端電磁驅動裝置3通電時，設置在右端電 磁驅動裝置3內的兩電磁鐵32產生磁力，相互吸引，并將設置在這兩電磁鐵32之間的永磁 體33排斥出去，從而使該永磁體33對設置在閥芯2右側的推桿23產生一個推力，并與閥 芯2運動到右端極限位置處時與設置在右側電磁驅動裝置3的殼體31上的緩沖回彈墊34 碰撞產生的回彈力，共同推動閥芯2向左移動至設置在左側電磁驅動裝置3的殼體31上的 緩沖回彈墊34處，此時，閥芯2的中間連通段位于通孔11內進油腔12和左側工作油腔131 之間的部分，且閥芯2的左封堵段211將通孔11在左側工作油腔131與回油腔14之間的 部分封堵起來，使得進油腔12內的工作介質能夠流入左側工作油腔131內，進油腔12和左 側工作油腔131連通；同時，閥芯2的右連通段222位于通孔11內右側工作油腔132和右 回油腔142之間的部分，且閥芯2的右封堵段212將通孔11在右側工作油腔132和進油腔 12之間的部分封堵起來，使得右側工作油腔132內的工作介質能夠流入右回油腔142,右側 工作油腔132和回油腔連通。
[0030] 再將左端電磁驅動裝置3通電并對右端電磁驅動裝置3斷電，使閥芯2向右運動。 如此循環(huán)交替控制，從而實現所述數字換向閥的快速切換功能，且不會產生噪音，并且很好 地保護了閥芯2,增加了閥芯2的使用壽命。
[0031] 優(yōu)選地，所述數字換向閥還可以使用二級電壓控制。施加在電磁驅動裝置上的電 壓的越大，相應側電磁驅動裝置對閥芯產生的推力就越大。該推力對閥芯的運動產生一個 加速度，閥芯開始運動時施加的24V的電流，對閥芯產生了較大的推力，使閥芯獲得了一個 較大的加速度，當閥芯運動到極限位置處時施加的5V的電流，使運動過程中的閥芯的加速 度減小，使得閥芯運動到極限位置時不會因速度過大而產生強烈的碰撞。
[0032] 對比例
[0033] 采用與實施例1中的數字換向閥內部結構類似的雙電磁鐵二位四通換向閥進行 對比實驗，不同之處在于對比例中采用的換向閥在電磁驅動裝置的殼體內壁上沒有設置緩 沖回彈墊，閥芯在運動到極限位置處后直接與電磁驅動裝置的殼體內壁發(fā)生碰撞。該雙電 磁鐵二位四通換向閥的額定流量及額定壓力與本實用新型數字換向閥相同。
[0034] 在相同實驗條件下，將對比例中的雙電磁鐵二位四通換向閥與實施例1中的數字 換向閥分別接入同一實驗油路中連續(xù)工作100個周期后，記錄相關實驗數據，并進行計算， 得出結果如表1所示：
[0035] 表 1
[0036]

【權利要求】
1. 一種數字換向閥，其特征在于，該數字換向閥包括閥體、閥芯和兩個電磁驅動裝置； 所述閥體為長柱狀中空結構，其內部設置有貫穿該閥體左右兩側面的圓柱狀通孔，且 該通孔內壁上設置有一個進油腔、兩個工作油腔以及兩個回油腔，所述進油腔設置在所述 閥體中部，進油腔的左右兩側各設置有一個所述工作油腔，所述工作油腔與所述進油腔和 所述回油腔相鄰，且兩個所述回油腔通過回油通道相互連通；所述進油腔、兩個所述工作油 腔以及兩個所述回油腔均為環(huán)形沉割槽且這五個油腔的環(huán)形面與所述閥體的左右側面相 平行，且中心均位于貫穿該閥體左右兩側面的中心軸線上；所述閥體上設置有四個油口，分 別對應所述進油腔、兩個所述工作油腔以及所述回油腔； 所述閥芯為柱狀結構，包括兩個大小相同的封堵段和三個連通段，所述封堵段和連通 段間隔設置，使每個封堵段與連通段相鄰，且位于所述封堵段之間的連通段的長度與兩個 所述工作油腔之間的距離相同；所述封堵段的直徑與所述閥體內通孔的直徑相同，所述連 通段的直徑小于所述封堵段的直徑；所述閥芯設置在所述閥體內的中部，且貫穿該閥芯左 右兩端的中心軸線與貫穿所述閥體左右兩側面的中心軸線相重合，所述閥芯兩端各設置有 一個推桿； 所述電磁驅動裝置包括一個殼體，以及在所述殼體內相對設置的兩個電磁鐵和設置在 這兩個電磁鐵之間的永磁體，所述電磁驅動裝置的殼體能與所述閥體上的通孔相配合，分 別設置在所述閥體兩側，且所述永磁體的一端與所述推桿相連接，當所述閥芯運動到兩端 極限位置處時，能夠與所述殼體的內壁相接觸，在該內壁處設置有緩沖回彈墊。
2. 根據權利要求1所述的數字換向閥，其特征在于，所述推桿為可伸縮結構，一端與所 述永磁體固定連接，另一端與所述閥芯的一端固定連接。
3. 根據權利要求1所述的數字換向閥，其特征在于，所述數字換向閥采用二級電流控 制。
4. 根據權利要求1所述的數字換向閥，其特征在于，所述數字換向閥采用二級電壓控 制。
5. 據權利要求1所述的數字換向閥，其特征在于，所述緩沖回彈墊固定設置在所述電 磁驅動裝置的殼體內壁上。
【文檔編號】F15B13/02GK204082735SQ201420394612
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月16日 優(yōu)先權日:2014年7月16日
【發(fā)明者】隆躍進, 吳振亞, 朱小明, 韓智慧, 方彪, 許仰曾 申請人:上海豪高機電科技有限公司