電磁球閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種控制閥類,尤其是涉及一種電磁球閥。
【背景技術(shù)】
[0002]控制閥類是液壓系統(tǒng)主要原器件之一,其中電磁球閥是控制閥類的一種。電磁球閥就是閥芯為球形的電磁控制閥,它除具備電磁閥所有特點外,還有其獨有的一些特性。其以電磁鐵的推力為驅(qū)動力推動鋼球來實現(xiàn)油路通斷的球式電磁換向閥,適用于以各種礦物油為工作介質(zhì)的二通插裝閥組件,以實現(xiàn)無泄漏的先導(dǎo)控制。在滿足降壓一一流量特性要求時,也可作為其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)的方向控制。其中的超高壓電磁球閥主要用作直接控制油液的開啟、停止和流動方向。
[0003]現(xiàn)有電磁球閥主要是金屬的球芯和閥體(閥座)配合,其接觸或碰撞的是同材質(zhì)或接近材質(zhì),這就使得球芯容易磨損、局部碰撞而失效損壞,關(guān)鍵是其密封副是一種線密封,這種線性密封接觸面窄細(xì),密封等級低,密封不嚴(yán),容易造成調(diào)壓失靈,使得單閥芯容易損壞。
[0004]正是由于現(xiàn)有電磁球閥密封結(jié)構(gòu)的限制,使得其無法適應(yīng)高壓、超高壓液壓系統(tǒng)的要求,從而導(dǎo)致目前市面上缺少適用于高壓、超高壓液壓系統(tǒng)的溢流閥產(chǎn)品。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本申請?zhí)峁┮环N新型的電磁球閥。
[0006]本申請?zhí)峁┑碾姶徘蜷y,包括:
[0007]閥體,所述閥體包括進(jìn)液口、出液口、控制油道以及連通進(jìn)液口和出液口的連接通道;
[0008]活塞套,所述活塞套安裝在閥體上,其具有前活塞腔;
[0009]螺蓋,所述螺蓋安裝在閥體上,其具有后活塞腔,所述前活塞腔和后活塞腔分別連通于連接通道的兩側(cè),所述進(jìn)液口與前活塞腔通過控制油道連通;
[0010]球芯,所述球芯安裝在連接通道內(nèi),所述連接通道的錐形內(nèi)壁具有一圈與球芯外壁匹配的球面形連接部,所述球芯與球面形連接部形成面密封;
[0011]前活塞,所述前活塞安裝在前活塞腔內(nèi),其作用于球芯的一端,用于將球芯推離連接通道的球面形連接部;
[0012]后活塞,所述后活塞安裝在后活塞腔內(nèi),其作用于球芯的另一端,用于將球芯推向連接通道的球面形連接部;
[0013]以及電磁鐵組件,所述電磁鐵組件包括電磁鐵和傳動機(jī)構(gòu),所述傳動機(jī)構(gòu)的輸出端可驅(qū)動前活塞推動球芯,打開連接通道。
[0014]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),所述球芯為特陶材料制成的特陶球。
[0015]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),所述閥體采用合金鋼或特種不銹鋼制成。
[0016]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),在活塞套和前活塞之間還設(shè)置有密封件,所述密封件為聚氨酯材料制成的密封件。
[0017]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),Φ6-Φ 10通徑的前活塞與活塞套的配合間隙為
0.050mm-0.1OOmm0
[0018]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),Φ 12-Φ 18通徑的前活塞與活塞套的配合間隙為0.0BOmm-Q.130mm。
[0019]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),Φ 20-Φ 25通徑的前活塞與活塞套的配合間隙為0.0HOmm-Q.160mm。
[0020]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),所述后活塞與螺蓋之間設(shè)置有用于推動后活塞向球芯移動的彈性件。
[0021]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),所述彈性件為彈簧。
[0022]作為所述電磁球閥的進(jìn)一步改進(jìn),所述傳動機(jī)構(gòu)為杠桿,所述電磁鐵作用于杠桿的一端,所述杠桿的另一端作用于前活塞。
[0023]本申請的有益效果是:
[0024]本申請?zhí)峁┑碾姶徘蜷y,其閥體包括進(jìn)液口、出液口、控制油道以及連通進(jìn)液口和出液口的連接通道,其中球芯安裝在連接通道內(nèi),連接通道的錐形內(nèi)壁具有一圈與球芯外壁匹配的球面形連接部,球芯與球面形連接部形成面密封。該連接部可與球形閥芯的外表面貼合密封,該密封結(jié)構(gòu)的靈敏性、密封性、可靠性及耐用性能都相對現(xiàn)有技術(shù)有所提高,可滿足常壓、高壓、超高壓甚至超超高壓液壓系統(tǒng)成套設(shè)備的實際需求和技術(shù)要求。
【附圖說明】
[0025]圖1為本申請電磁球閥一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖;
[0026]圖2為圖1中球芯和連接通道配合示意圖;
[0027]圖3為圖2中連接通道的球面形連接部示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。本申請可以以多種不同的形式來實現(xiàn),并不限于本實施例所描述的實施方式。提供以下【具體實施方式】的目的是便于對本申請公開內(nèi)容更清楚透徹的理解,其中上、下、左、右等指示方位的字詞僅是針對所示結(jié)構(gòu)在對應(yīng)附圖中位置而言。
[0029]然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能會意識到其中的一個或多個的具體細(xì)節(jié)描述可以被省略,或者還可以采用其他的方法、組件或材料。在一些例子中,一些實施方式并沒有描述或沒有詳細(xì)的描述。
[0030]此外,本文中記載的技術(shù)特征、技術(shù)方案還可以在一個或多個實施例中以任意合適的方式組合。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,易于理解與本文提供的實施例有關(guān)的方法的步驟或操作順序還可以改變。因此,附圖和實施例中的任何順序僅僅用于說明用途,并不暗示要求按照一定的順序,除非明確說明要求按照某一順序。
[0031]實施例一:
[0032]本實施例提供一種電磁球閥。
[0033]請參考圖1,該電磁球閥包括閥體100、活塞套200、螺蓋300、球芯400、前活塞500、后活塞600以及電磁鐵組件。
[0034]該閥體100包括進(jìn)液口 P、出液口 T、控制油道110以及連通進(jìn)液口 P和出液口 T的連接通道120 ο活塞套200安裝在閥體100上,其具有前活塞腔,用于安裝前活塞500,該前活塞腔與連接通道120相通。螺蓋300安裝在閥體100上,其具有后活塞腔,用于安裝后活塞600,其與連接通道120相通。前活塞腔和后活塞腔分別連通于連接通道120的兩側(cè),進(jìn)液口 P與前活塞腔通過控制油道110連通。
[0035]請參考圖2和3,球芯400安裝在連接通道120內(nèi),連接通道120的錐形內(nèi)壁121具有一圈與球芯400外壁匹配的球面形連接部122,球芯400與球面形連接部122形成面密封。
[0036]請參考圖1,前活塞500安裝在前活塞腔內(nèi),其作用于球芯400的一端,用于將球芯400推離連接通道120的球面形連接部122。后活塞600安裝在后活塞腔內(nèi),其作用于球芯400的另一端,用于將球芯400推向連接通道120的球面形連接部122。該連接部122可與球芯400的外表面貼合密封,該密封結(jié)構(gòu)的靈敏性、密封性、可靠性及耐用性能都相對現(xiàn)有技術(shù)有所提高,可滿足常壓、高壓、超高壓甚至超超高壓液壓系統(tǒng)成套設(shè)備的實際需求和技術(shù)要求。
[0037]請參考圖1,電磁鐵組件包括電磁鐵710和傳動機(jī)構(gòu),傳動機(jī)構(gòu)的輸出端可驅(qū)動前活塞500推動球芯400,打開連接通道120。
[0038]具體地,請參考圖1,該傳動機(jī)構(gòu)為杠桿720,閥體100上可設(shè)置后蓋730罩蓋住杠桿720。電磁鐵710作用于杠桿720的一端,杠桿720的另一端作用于前活塞500。
[0039]為了使后活塞600能夠及時復(fù)位,后活塞600與螺蓋300之間設(shè)置有用于推動后活塞600向球芯400移動的彈性件800,例如彈簧。
[0040]進(jìn)一步地,關(guān)于該球面形連接部122,請參考圖3,連接部縱向(即流體介質(zhì)進(jìn)出方向)截面上的弧線的曲率半徑與球芯400的半徑相同。
[0041 ]所示連接部可由以下方法制成,方法包括:
[0042]連接部可選擇球芯400擠壓連接通道120內(nèi)壁而制成。
[0043]具體地,對球芯400施以預(yù)緊力,使球芯400抵壓連接通道120上的錐形內(nèi)壁,形成與球芯400外表面相貼合的連接部。
[0044]其中,球芯400材料的硬度高于閥體100材料的硬度,例如球芯400采用特陶材料(又稱為特種陶瓷、精細(xì)陶瓷)制成,本實施例采用如氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化硅等制成的特陶材料。該特陶材料可采用現(xiàn)有高精度(圓度1G以上),高硬度和高韌性特陶瓷球,或者,在其他實施例中,球芯400也可以采用硬質(zhì)合金等球芯400材料,閥體100則相應(yīng)采用硬度較低的材料制成。在球芯400選用特陶材料時,閥體100采用合金鋼或特種不銹鋼制成。
[0045]而在制作連接部的過程中,具體說來,制作原理如下:
[0046]將壓機(jī)作用于球芯400,壓機(jī)大噸位超高單位壓力轉(zhuǎn)化為夾緊球面和錐面的預(yù)緊力,在預(yù)緊力的作用下,球表面和錐形孔內(nèi)壁相互貼合、相互壓縮,逐漸形成接觸面。
[0047]從宏觀上來看,兩個面在初始接觸后,即可形成一弧形的密封連接部。但從微觀上來看,金屬表面都有許多不同形狀的凸峰和凹谷組成,初始接觸只發(fā)生在表觀面積的極小部分,要實現(xiàn)表面接觸的緊密接觸,需要一個逐漸壓緊和磨合的過程。根據(jù)表面接觸的粘合理論,在簡單載荷作用下,真正接觸點上的接觸應(yīng)力足以產(chǎn)生塑性變形,形成小平面接觸,直到接觸面增大到承受全部載荷為止。
[0048]本申請采用的高精度、高硬度的特陶材料屈服強(qiáng)度很大,難以屈服,錐面材料(合金、特種不銹鋼)屈服強(qiáng)度較低,易于發(fā)生塑性變形。
[0049]對于接觸密封而言,要保證密封的可靠性,應(yīng)使球面和錐面之間的微觀空隙完全消失。要達(dá)到這一效果,就要讓較軟材料(合金、特種不銹鋼)表面整體充分發(fā)生塑性變形,這樣既能讓軟材料表面的凸凹之處被充分壓平,又能通過軟材料微觀塑性流動填滿球面表面的微觀空隙。因此,根據(jù)高壓、超高壓、超超高壓不同壓力等級,不同的球閥球面密封閥副,不同大小的通徑,不同的閥體材料,合理設(shè)計專機(jī)施壓的壓力和施壓工藝曲線,使錐形孔內(nèi)壁整體充分發(fā)生塑性變形和強(qiáng)化。
[0050]經(jīng)計算,球面與錐面壓合形成的接觸面是一條軸對稱的斜環(huán)面(該連接部縱向截面實際為弧形,這里為了方便計算,計算時將其展平,視為簡單斜面),連接部區(qū)域位于錐面中間偏上部分。隨著預(yù)緊力的逐漸增大,密封段寬度逐漸變寬,密封應(yīng)力逐漸增大。在環(huán)向同一圓環(huán)上各點受接觸應(yīng)力大小相同,但在球面切向方向,各點應(yīng)力有一定的變化。在密封段中點附近壓力最大,在臨近區(qū)域應(yīng)力大小也只是略有波動,變化平緩。直到接觸區(qū)域的邊緣部分,接觸應(yīng)力驟然下降到很小。因此,密封性能依靠密封區(qū)域的除去兩端外的中間區(qū)域來保證。
[0051 ]在施壓的過程中,密封寬度和密封面積從零開始逐漸增大。密封段寬度越寬,密封性能相對較好,相對較大的預(yù)緊力將有利于密封。
[0052]在很多密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方法中都將接觸應(yīng)力作為密封性能的評價標(biāo)準(zhǔn),接觸面壓力越大,密封連接越緊密,密封性能越好。在預(yù)緊力施壓過程中,在密封面積增大的同時,接觸應(yīng)力也在逐漸增大,當(dāng)預(yù)緊力增加,應(yīng)力達(dá)到錐面材料屈服極限時,開始發(fā)生塑性變形。應(yīng)力