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      一種平面密封型換向閥的制作方法

      文檔序號:5696678閱讀:279來源:國知局
      一種平面密封型換向閥的制作方法
      【專利摘要】一種平面密封型換向閥,屬于液壓控制閥,用于多通道的流體切換,解決現(xiàn)有換向閥換向操縱力較大,抗污染能力差,加工工藝難度大,成本高等問題。本發(fā)明包括下閥座、支撐座、滑塊、上閥座、固定閥芯、碟簧、浮動閥芯、套筒、滾珠絲杠組件、連接螺套、推桿、減速電機。本發(fā)明為平面密封,采用帶有滾珠絲杠組件的小型旋轉減速電機直線驅動,帶動滑塊做直線運動,控制油路的換向。本發(fā)明結構簡單、接口形式方便、工藝性好,能可靠地實現(xiàn)全壽命周期的密封,保證液壓系統(tǒng)的可靠換向,適合于標準化、系列化生產,適用于諸如石油、天然氣開采井下等高溫高壓嚴酷環(huán)境工況,可用于各種液壓系統(tǒng)流體控制。
      【專利說明】一種平面密封型換向閥

      【技術領域】
      [0001] 本發(fā)明屬于液壓控制閥,具體涉及一種平面密封型換向閥,可用于諸如電廠、油氣 開采等高溫高壓領域的流體控制。

      【背景技術】
      [0002] 在液壓系統(tǒng)中,液壓控制閥被廣泛的用于控制液壓系統(tǒng)的流體流向,液壓控制閥 一般由閥芯、閥體、驅動機構等主要零部件組成,根據(jù)閥芯密封性形式的差異,常用的液壓 控制閥可以分為滑閥類和提升閥類兩大類:
      [0003] (1)滑閥類:閥芯為圓柱形,閥芯及閥體上開有沉割槽,閥芯與閥體間隙配合密 封,通過閥芯在閥體孔內的相對滑動來改變液流通路的通斷,以實現(xiàn)對流體的控制;滑閥類 換向閥由于具有結構簡單,換向切換迅速,閥芯所受的不平衡力較小,換向所需操縱力較小 等優(yōu)點而被廣泛的應用于液壓傳動控制系統(tǒng)中。但是滑閥類換向閥的閥芯與閥體需要保證 相對運動的間隙,所以主要靠閥芯與閥體的間隙配合來密封,泄漏往往難以避免。特別是對 于諸如水這種低粘度的工作介質,在同樣的配合間隙和壓差下,介質的泄漏損失會成數(shù)十 倍的增加。因此,為了減小泄漏量就必須減小閥芯閥體的配合間隙,這必然會給加工工藝提 出更高的要求,相對運動時也會造成運動副的卡緊力增大,甚至出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象,所需的操 縱力也會更大。如德國Hauhinco公司生產的滑閥,為得到很小的配合間隙,滑閥閥芯采用 陶瓷制作,極大的提高加工難度和加工成本,抗污染能力差容易堵塞,因此應用受到了極大 的限制。
      [0004] ⑵提升閥類:這類閥包括錐閥、球閥、平板閥,閥芯與閥座為無間隙密封配合,主 要利用閥芯相對閥座孔的移動來改變液流通路的開斷,以實現(xiàn)對流體的控制。提升閥類換 向閥過流能力強,閥芯能完全關死,閥的泄漏?。ㄉ踔翢o泄漏),抗污染能力強,響應速度 快,在液壓系統(tǒng)中也被廣泛的應用。雖然提升閥擁有良好的密封性能,但是閥芯受到的軸向 液壓力不平衡,同時為了得到穩(wěn)定的動態(tài)性能,彈簧剛度往往較大,特別是對于高壓情況下 時,就會需要很大的操縱力,而且為了實現(xiàn)對流體多通路的同時控制,往往需要將多個單體 的提升閥進行組合。如芬蘭Danfoss研制的錐閥式三位四通換向閥,由4組單向可控錐閥 進行組合,分別用4組電磁鐵對其進行單獨控制,這類閥過流能力強,抗氣蝕性能好,但受 加工精度影響,無法完全克服軸向不平衡壓力,所需的操縱力也較大,由于由多個單閥組合 而成,不僅體積較大而且成本也較高。


      【發(fā)明內容】

      [0005] 本發(fā)明提供一種平面密封型換向閥,用于多通道的流體切換,解決現(xiàn)有換向閥換 向操縱力較大,抗污染能力差,加工工藝難度大,成本高等問題。
      [0006] 本發(fā)明所提供的一種平面密封型換向閥,包括下閥座、支撐座、滑塊、上閥座、固定 閥芯、碟簧、浮動閥芯、套筒、滾珠絲杠組件、連接螺套、推桿、減速電機,其特征在于 :
      [0007] 所述下閥座上放置有支撐座,所述支撐座為矩形框,其一邊具有螺紋孔,用于連接 套筒,滑塊放置在支撐座內并能夠自由滑動,上閥座覆蓋于支撐座和滑塊上端面,下閥座、 支撐座及上閥座通過螺柱連接固定,將滑塊封閉;
      [0008] 所述滑塊為矩形立方體,其上端面具有圓形的上凹槽,其下端面具有圓形的下凹 槽,上凹槽和下凹槽的圓心同軸并通過軸向連通孔連通,上凹槽底部具有和軸向連通孔同 心的環(huán)形槽,其內安裝有滑塊密封圈;滑塊的側面具有螺紋盲孔,用于和推桿螺紋連接;
      [0009] 所述固定閥芯為圓盤形,嵌于所述上凹槽內,固定閥芯的上端面具有同心的內圓 槽和外環(huán)槽;
      [0010] 所述下凹槽內自上而下裝有碟簧和浮動閥芯,碟簧和浮動閥芯一起進行動態(tài)補 償;浮動閥芯為圓柱形,具有沿其軸線的軸向通孔,浮動閥芯外圓周具有環(huán)形凹槽,其內安 裝有閥芯密封圈,使得浮動閥芯與所述下凹槽配合形成密封;
      [0011] 所述上閥座上具有第一換向油口、第二換向油口、進油口及第一回油口、第二 回油口,第一換向油口、第二換向油口、進油口及第一回油口與固定閥芯的內圓槽圓心 處于同一水平軸線上,第二回油口位于進油口垂直上方;進油口位于內圓槽圓心右側 S/2處,第一換向油口、第二換向油口對稱分布在進油口右左兩側,與進油口距離均為 (r2+r3-S) /2,第一回油口位于進油口右側(r2+r3+S) /2處;第二回油口在進油口垂直上方

      【權利要求】
      1. 一種平面密封型換向閥,包括下閥座(〇1〇)、支撐座(020)、滑塊(030)、上閥座 (040)、固定閥芯(050)、碟簧(060)、浮動閥芯(070)、套筒(080)、滾珠絲杠組件(090)、連接 螺套(100)、推桿(110)、減速電機(120),其特征在于: 所述下閥座(010)上放置有支撐座(020),所述支撐座(020)為矩形框,其一邊具有 螺紋孔(021),用于連接套筒,滑塊(030)放置在支撐座(020)內并能夠自由滑動,上閥座 (040)覆蓋于支撐座(020)和滑塊(030)上端面,下閥座(010)、支撐座(020)及上閥座 (040)通過螺柱連接固定,將滑塊(030)封閉; 所述滑塊(030)為矩形立方體,其上端面具有圓形的上凹槽(031),其下端面具有圓形 的下凹槽(032),上凹槽(031)和下凹槽(032)的圓心同軸并通過軸向連通孔(033)連通, 上凹槽(031)底部具有和軸向連通孔(033)同心的環(huán)形槽(034),其內安裝有滑塊密封圈 (160);滑塊(030)的側面具有螺紋盲孔(035),用于和推桿螺紋連接; 所述固定閥芯(050)為圓盤形,嵌于所述上凹槽(031)內,固定閥芯(050)的上端面具 有同心的內圓槽(051)和外環(huán)槽(052); 所述下凹槽(032)內自上而下裝有碟簧(060)和浮動閥芯(070),碟簧(060)和浮動閥 芯(070) -起進行動態(tài)補償;浮動閥芯(070)為圓柱形,具有沿其軸線的軸向通孔(071), 浮動閥芯(070)外圓周具有環(huán)形凹槽(072),其內安裝有閥芯密封圈(170),使得浮動閥芯 (070)與所述下凹槽(032)配合形成密封; 所述上閥座(040)上具有第一換向油口(04A)、第二換向油口(04B)、進油口(04P)及 第一回油口(04T)、第二回油口(04W),第一換向油口(04A)、第二換向油口(04B)、進油口 (04P)及第一回油口(04T)與固定閥芯(050)的內圓槽(051)圓心處于同一水平軸線上, 第二回油口(04W)位于進油口(04P)垂直上方;進油口(04P)位于內圓槽(051)圓心右側 S/2處,第一換向油口(04A)、第二換向油口(04B)對稱分布在進油口(04P)右左兩側,與進 油口(04P)距離均為(r2+r3-S)/2,第一回油口(04T)位于進油口(04P)右側(r2+r3+S)/2 處;第二回油口(04W)在進油口(04P)垂直上方
      處,所述第一回油 口(04T)和第二回油口(04W)通過上閥座內的十字溝通油路(041)連通,S為滾珠絲杠組 件(090)的行程,rl為內圓槽(051)的半徑,r2、r3分別為外環(huán)槽(052)的內徑和外徑,且 2rl>S>(r2+r3-2rl)/2 ; 所述套筒(080)為具有內空腔(081)的圓筒,其前端封閉并形成凸臺(082),凸臺 (082)側面具有外螺紋,以與所述螺紋孔(021)螺紋連接,凸臺端面具有軸向連通內空腔 (081)的推桿孔(083),所述內空腔(081)中裝有滾珠絲杠組件(090)和連接螺套(100); 所述滾珠絲杠組件(090)由絲杠(091)、滾珠螺母(092)、滾珠導套(093)、鋼珠(094)、 左端限位銷(095)、右端限位銷(096)構成;所述滾珠螺母(092)為具有軸向通孔的二階臺 階軸,其小端具有外螺紋;絲杠(091)上套有嵌入鋼珠(094)的滾珠導套(093),絲杠(091) 連同滾珠導套(093)穿過滾珠螺母(092)的軸向通孔并形成間隙配合,所述鋼珠(094)與 絲杠(091)配合,絲杠(091)上接近左右兩端分別安裝有左端限位銷(095)、右端限位銷 (096),以對嵌入鋼珠(094)的滾珠導套(093)運動加以限制; 所述連接螺套(100)為二階臺階軸,其小端內加工有球窩(101),連接螺套的大端具有 軸向空腔(102),軸向空腔(102) 口部具有內螺紋,以與滾珠螺母(092)的小端連接; 所述推桿(110)由螺桿段(111)、桿身(112)和尾部球頭(113)連為一體構成;推桿 (110)的桿身(112)穿過套筒(080)的推桿孔(083),螺桿段(111)和滑塊(030)側面的螺 紋盲孔(035)螺紋連接,尾部球頭(113)位于連接螺套(100)的球窩(101)內; 所述減速電機(120)通過螺釘連接于所述套筒(080)的內空腔(081)端口,減速電機 (120)的電機軸與絲杠(091)右端通過鍵銷連接,通過絲杠(091)將減速電機(120)的旋轉 運動轉換為滑塊(030)的直線運動; 當滾珠螺母(092)運動到極限位置被左端限位銷(095)或右端限位銷(096)擋住時, 左端限位銷(095)或右端限位銷(096)擋住滾珠導套(093)阻止其做直線運動,減速電機 (120)繼續(xù)工作,由于在螺紋間隙中的鋼珠(094)無法繼續(xù)做直線運動,使得絲杠(091)帶 動滾珠導套(093)和滾珠螺母(092)做相對打滑運動,滾珠螺母(092)停留在極限位置,整 個滾珠絲杠組件在極限位置原地打滑,保持行程S ; 在滾珠絲杠組件(090)的行程S內,進油口(04P)始終在固定閥芯(050)的內圓槽里, 第一回油口(04T)或第二回油口(04W)總有其一位于固定閥芯的外環(huán)槽里,固定閥芯做直 線運動時,實現(xiàn)第一換向油口(04A)、第二換向油口(04B)在固定閥芯的內圓槽和外環(huán)槽之 間移動,完成換向功能。
      2.如權利要求1所述的平面密封型換向閥,其特征在于: 所述上閥座(040)表面具有平行的前凸條和后凸條,形成凹字形橫截面,前、后凸條和 上閥座表面相交位置分別具有凹入的限位槽; 第一換向油口(04A)、第二換向油口(04B)、進油口(04P)及第一回油口(04T)分別插 裝有連接管(130),連接管(130)的管身自下而上依次具有環(huán)形密封槽(131)和環(huán)形定位槽 (132); 卡片(140)為矩形片,其側邊開有位置分別與第一換向油口(04A)、第二換向油口 (04B)、進油口(04P)及第一回油口(04T)對應的四個卡口,當四個連接管(130)分別插裝 入四個油口后,將卡片(140)水平插進上閥座(040)表面的限位槽中,通過卡片(140)的 四個卡口卡住四根連接管的環(huán)形定位槽(132),然后通過螺釘將卡片(140)固定在上閥座 (040)上。
      【文檔編號】F16K11/065GK104344017SQ201410589335
      【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
      【發(fā)明者】劉銀水, 韓明興, 李東林, 吳德發(fā), 趙旭峰, 鄧亦攀, 羅剛, 楊曙東 申請人:華中科技大學
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