專利名稱：方波狀閥芯的液壓旋轉(zhuǎn)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種方波狀閥芯的液壓旋轉(zhuǎn)閥。
背景技術(shù)：
液壓閥是流體傳動(dòng)中用于控制液體壓力、流量和方向的關(guān)鍵元件，其應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬泛，主要技術(shù)要求包括高可靠性、抗油液污染、使用維護(hù)方便、成本低廉及能夠高精度快響應(yīng)的控制液體流量或壓力輸出?，F(xiàn)有液壓閥為滿足這些要求往往需要復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和高精度的加工，以致價(jià)格高昂。隨著新型驅(qū)動(dòng)器的研制開發(fā)，機(jī)械設(shè)計(jì)制造技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，直接驅(qū)動(dòng)式結(jié)構(gòu)的電液伺服閥快速發(fā)展，如文獻(xiàn)(1)張光瓊，單級轉(zhuǎn)軸式旋轉(zhuǎn)電液伺服閥，機(jī)床與液壓，1991( :34-38 ； (2)劉長青，太軍君，新型二級電液數(shù)字伺服閥，水力發(fā)電，2003(2) :49-51 ； (3)焦宗夏，李樹立，郭宏，有限角度旋轉(zhuǎn)式電液伺服閥，發(fā)明專利申請?zhí)?00410004538. 6。文獻(xiàn)(1)采用極化式雙向旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵作為驅(qū)動(dòng)器；文獻(xiàn)(2) 采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器；文獻(xiàn)C3)采用直流無刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器。此類專利權(quán)利點(diǎn)多為新型驅(qū)動(dòng)器，由于此類新型閥的驅(qū)動(dòng)多為旋轉(zhuǎn)式的，閥體也多采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)閥為消除不平衡力多采用對稱式結(jié)構(gòu)，即沿圓周均勻分布8個(gè)油口，為了在閥體內(nèi)有足夠空間連接相同油口，閥體軸向長度被拉大，閥體的徑不平衡力作用面積因此增大；同時(shí)旋轉(zhuǎn)閥在工作時(shí)閥芯左右腔體油壓并不相同，泄漏到閥芯左右端油壓也跟著不相同，為消除因此產(chǎn)生的軸向不平衡力，閥芯和閥體需要超高的加工精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是液壓閥結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，能夠大為降低閥體的軸向和徑向不平衡力，降低加工精度從而降低生產(chǎn)成本。新型閥可由手動(dòng)或電機(jī)拖動(dòng)。一種液壓旋轉(zhuǎn)閥，包括上閥蓋、閥體、密封圈、閥芯、下閥蓋，閥芯由手動(dòng)或電力拖動(dòng)在閥體內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三位四通；上閥蓋和下閥蓋分別通過螺釘與閥體的端面牢固連接，將閥芯控制在閥體內(nèi)腔中限制其軸向移動(dòng)；閥芯在與閥蓋連接處設(shè)置階梯狀結(jié)構(gòu)，使得閥芯與閥蓋在結(jié)合處形成左右兩個(gè)腔體，同時(shí)閥芯上設(shè)置有4個(gè)軸向孔將所述腔體相連； 閥體內(nèi)開有通油腔，在閥體中段對稱于軸線的兩個(gè)閥口是P 口，另外兩個(gè)與P 口成90°分布的是T 口，相同閥口在閥體內(nèi)部相連，各只引出一個(gè)外接接口 ；A 口和B 口則分別和閥芯的所述兩個(gè)腔體相連。P 口和T 口關(guān)于閥芯軸線對稱，閥口形狀為矩形。閥芯在其中間部位的外圍設(shè)置有一圈凸起，該圈凸起沿其周長伸展開后呈方波狀結(jié)構(gòu)。本發(fā)明零件數(shù)目少，結(jié)構(gòu)簡單，加工、裝配容易，可靠性高，可大幅度降低生產(chǎn)使用成本。


圖1為閥總體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2(a)為閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(b)為圖2(a)中閥芯的方波狀結(jié)構(gòu)的A，B，C剖面圖。圖3(a)為閥蓋結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖3(b)為閥蓋結(jié)構(gòu)的正視圖。圖4(a)為閥體的P、T接口結(jié)構(gòu)示意圖。圖4(b)為閥體的A接口結(jié)構(gòu)示意圖。圖4(c)為閥體的B接口結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為閥口開度與轉(zhuǎn)角關(guān)系計(jì)算示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做詳細(xì)描述。如圖1所示，閥體包括上閥蓋1、閥體2、密封圈3 8、閥芯9、下閥蓋10 ；上閥蓋 1和下閥蓋10分別通過螺釘與閥體2的端面牢固連接，將閥芯控制在閥體內(nèi)腔中限制其軸向移動(dòng)。閥芯9在與閥蓋結(jié)合處制成階梯狀，如圖1中的細(xì)節(jié)A的放大圖，閥芯在與閥蓋結(jié)合處制成階梯狀，與閥體、閥蓋配合形成兩個(gè)腔體11，兩個(gè)腔體通過4個(gè)軸向孔12相連。閥芯9在其中間部位的外圍設(shè)置有凸起13，該凸起呈方波狀結(jié)構(gòu)，如圖2(a)所示。閥芯如圖2所示為雙輸出結(jié)構(gòu)，兩端可連接驅(qū)動(dòng)器或角位移傳感器。若閥加工精度高，則少量的泄漏將不足以填滿腔體，閥的軸向不平衡力被消除；若為了降低成本采用較低的加工精度，則兩端泄漏油迅速填滿腔體，兩端不同油壓的泄漏油結(jié)成一體后壓力差被消除，亦沒有軸向不平衡力。相比傳統(tǒng)液壓閥結(jié)構(gòu)，本發(fā)明擯棄傳統(tǒng)液壓閥結(jié)構(gòu)中左右兩端與T 口相連的凹槽，，大大減短閥芯長度，同等條件下更易提高閥芯表面加工精度。閥芯與閥體在中端方波狀結(jié)構(gòu)13的作用下形成兩個(gè)腔體14，分別連接A 口和B 口。當(dāng)如圖2(b) 的B-B視圖所示閥芯的四個(gè)軸向突起中心線與閥體的P 口和T 口中心線重合時(shí)，四個(gè)閥口恰好被完全封閉；當(dāng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，左右兩個(gè)腔體14能分別同P 口或T 口連通，從而實(shí)現(xiàn)三位四通功能。其中，兩個(gè)P 口在內(nèi)部連通；兩個(gè)T 口在內(nèi)部連通由于閥芯與閥體內(nèi)腔的接觸長度變短，面積大為減小，徑向不平衡力的作用面積亦減小。閥體結(jié)構(gòu)如圖4所示，其僅含有4個(gè)外接接口(即P 口、T 口、A 口、B 口各一個(gè))， 其它為連接相同油口而制作的工藝口采用油塞封堵。閥體結(jié)構(gòu)創(chuàng)新處在于閥口的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是滿足額定流量的液流輸出并且最大限度的使液流流通面積與閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度成正比關(guān)系。然而嚴(yán)格保證兩者的正比關(guān)系是不可取的，因?yàn)檫@需要將閥口加工成特殊的鼓形形狀，高精度的異形孔難以加工，生產(chǎn)成本高昂。由于流體運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性和不確定性，液流壓力和能量損失與閥口開口面積并非線性關(guān)系，使用高成本加工的閥口特殊形狀雖能使閥口開口面積與閥芯轉(zhuǎn)角成正比，卻并不能保證流量等比例輸出，因此極端的追求閥口開度與閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)角度并不合理，實(shí)際應(yīng)用中可采用含有少量誤差的設(shè)計(jì)。因此本發(fā)明選擇矩形閥口，初步設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)范圍為-15° 15°，如圖5所示外閥體內(nèi)圓半徑OA與OB夾角為 15° (即閥口兩端與圓心所夾角度)，矩形形狀的閥口造成實(shí)際流通面積和理想面積之間最大誤差為
權(quán)利要求
1.一種液壓旋轉(zhuǎn)閥，包括上閥蓋⑴、閥體⑵、密封圈(3 8)、閥芯(9)、下閥蓋(10)， 閥芯(9)由手動(dòng)或電力拖動(dòng)在閥體內(nèi)腔中轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)三位四通；上閥蓋⑴和下閥蓋(10)分別通過螺釘與閥體O)的端面牢固連接，將閥芯控制在閥體內(nèi)腔中限制其軸向移動(dòng)；其特征在于閥芯在與閥蓋連接處設(shè)置階梯狀結(jié)構(gòu)，使得閥芯與閥蓋在結(jié)合處形成左右兩個(gè)腔體(11)，同時(shí)閥芯上設(shè)置有4個(gè)軸向孔(12)將所述腔體相連；閥體(2)內(nèi)開有通油腔，在閥體中段對稱于軸線的兩個(gè)閥口是P 口，另外兩個(gè)與P 口成90°分布的是T 口，相同閥口在閥體內(nèi)部相連，各只引出一個(gè)外接接口 ；A 口和B 口則分別和閥芯的所述兩個(gè)腔體相連。
2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于P口和T 口關(guān)于閥芯軸線對稱，閥口形狀為矩形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于閥芯在其中間部位的外圍設(shè)置有一圈凸起，該圈凸起沿其周長伸展開后呈方波狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明是一種改進(jìn)結(jié)構(gòu)的三位四通液壓旋轉(zhuǎn)閥，主要由上下閥蓋、閥芯、閥體和密封圈構(gòu)成。閥體的P口和T口制作成矩形形狀，使閥的流量或壓力輸出與閥芯與閥體的相對轉(zhuǎn)角近似成正比例關(guān)系。閥芯在中間處制成方波狀結(jié)構(gòu)，將閥體內(nèi)腔隔離成4個(gè)流通區(qū)域，在軸向上加工4個(gè)通孔使得閥芯上下端相通，同時(shí)將閥芯與閥蓋結(jié)合的端面制成階梯狀，去除傳統(tǒng)液壓閥結(jié)構(gòu)中兩端的T口槽，減短了閥芯長度。此結(jié)構(gòu)能夠大為減小閥的徑向不平衡力和軸向不平衡力，能夠比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)液壓閥承受更高油壓，同時(shí)降低了閥芯的加工精度，減少了生產(chǎn)成本，且結(jié)構(gòu)簡單，使用維護(hù)方便。
文檔編號F15B13/02GK102434515SQ20111036637
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者俞玨, 莊健 申請人:西安交通大學(xué)