閥副結(jié)構(gòu)及電磁換向閥的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)公開(kāi)了一種電磁換向閥及閥副結(jié)構(gòu)，其中閥芯和閥套由特陶材料制成，閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑取值范圍為6.5-20mm，并且閥芯與閥套之間采用間隙密封。該特陶材料具有優(yōu)異的工程特性，120℃以下膨脹基本為零,能夠保證閥副結(jié)構(gòu)的間隙密封效果不受閥芯膨脹的影響。而且特陶材料的耐磨度、壽命、硬度、密度、耐壓度相對(duì)現(xiàn)有金屬材料都有大幅提高，因此間隙密封的間隙大小取值范圍可以取到0.003-0.009mm，可滿(mǎn)足大通徑電磁換向閥的運(yùn)用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】閥副結(jié)構(gòu)及電磁換向閥

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及一種用于液壓系統(tǒng)的電磁換向閥，尤其是涉及63Mpa以上液壓系統(tǒng)的 電磁換向閥。

【背景技術(shù)】
[0002] 電磁換向閥是用電磁控制的工業(yè)裝置，是用來(lái)控制流體的自動(dòng)化基礎(chǔ)元器件，常 在工業(yè)控制系統(tǒng)中調(diào)整流體介質(zhì)的方向。電磁換向閥是非常重要的液壓控制元件，其作用 是通過(guò)變換閥心在閥體內(nèi)的相對(duì)工作位置，使閥體各油口連通或斷開(kāi)，從而控制液壓執(zhí)行 元件（如液壓桿、液壓馬達(dá)）的換向或啟停。即利用電磁鐵的通、斷電而直接推動(dòng)閥芯來(lái)控 制油口的連通狀態(tài)，也就是利用電磁吸引力操縱閥芯換位方向的控制閥。
[0003] 電磁換向閥分滑閥、轉(zhuǎn)閥和球閥，以滑閥式電磁換向閥使用最為普遍。如圖1所 示，電磁換向滑閥的閥體1里設(shè)有密閉的腔體，腔體中間是閥芯2。在閥體1的不同位置開(kāi) 有連通外部的油口，油口分為進(jìn)油口 P，兩個(gè)工作油口 A、B，回油口 T(或0)，每個(gè)油口連接 不同的管道，進(jìn)油口 P用于進(jìn)油，工作油口 A、B與執(zhí)行元件連通，回油口 T與回油箱連通，用 于回油，即由閥芯2和閥體1形成滑動(dòng)副，閥芯2滑動(dòng)從而使進(jìn)油口 P與工作油口 A或工作 油口 B連通，實(shí)現(xiàn)換向。
[0004] 如圖1所示，此時(shí)閥芯2處于中間位置，進(jìn)油口 P與工作油口 A、B均處于斷開(kāi)狀態(tài)， 進(jìn)油口 P無(wú)進(jìn)油，回油口 T也無(wú)回油，A 口和B 口無(wú)液壓油流動(dòng)，液壓缸處于平衡狀態(tài)。如 圖2所示，閥芯2在電磁鐵作用下向左移動(dòng)至圖2所示位置，此時(shí)進(jìn)油口 P與工作油口 A連 通，油液自進(jìn)油口 P經(jīng)工作油口 A進(jìn)入液壓油缸，而工作油口 B與進(jìn)油口 P處于斷開(kāi)狀態(tài)， 工作油口 B且與閥套回油口 T連通，進(jìn)行回油。需對(duì)執(zhí)行元件進(jìn)行換向時(shí)，如圖3所示，閥 芯2在電磁鐵作用下向右移動(dòng)至圖3所示位置，此時(shí)進(jìn)油口 P與工作油口 B連通，油液自進(jìn) 油口 P經(jīng)工作油口 B進(jìn)入液壓油缸，而工作油口 A與進(jìn)油口 P處于斷開(kāi)狀態(tài)，工作油口 A且 與閥套回油口 T連通，進(jìn)行回油。
[0005] 但現(xiàn)有電磁換向閥基本采用金屬閥芯和閥體，由于金屬材料自身具有較為明顯的 熱脹冷縮性能、相對(duì)低的硬度和彈性模量，在精細(xì)加工中除少量發(fā)熱變形外還會(huì)因其冷塑 性產(chǎn)生微量金屬材料殘余應(yīng)力，這類(lèi)應(yīng)力可使金屬工件尺寸不穩(wěn)定、使金屬更易腐蝕和使 其內(nèi)能升高，晶格處于不穩(wěn)定狀態(tài)等，所以金屬閥芯和閥體配合精度受到制約。
[0006] 更何況電磁換向閥的通徑每增加一點(diǎn)，其需要密封的面積（圓柱表面積）就成級(jí) 數(shù)增長(zhǎng)，所以對(duì)于通徑較大的電磁換向閥來(lái)說(shuō)，例如通徑為10、20_，其密封難度相對(duì)于常 用通徑的電磁換向閥來(lái)說(shuō)就更高，而現(xiàn)有技術(shù)中的金屬閥芯與密封件是無(wú)法滿(mǎn)足大通徑電 磁換向閥的密封要求，因此現(xiàn)有技術(shù)中幾乎沒(méi)有大通徑的電磁換向閥。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N用于電磁換向閥及閥副結(jié)構(gòu)。
[0008] 基于以上發(fā)明目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N閥副結(jié)構(gòu)，包括
[0009] 閥套，所述閥套具有閥套腔，所述閥套腔的腔壁開(kāi)設(shè)有閥套進(jìn)油口、至少一個(gè)閥套 工作油口和閥套回油口；
[0010] 以及閥芯，所述閥芯裝于閥套腔內(nèi)，所述閥芯與閥套腔的內(nèi)壁形成滑動(dòng)副；
[0011] 所述閥套和閥芯均采用特陶材料制成，所述閥芯與閥套為間隙密封，并且所述閥 套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑取值范圍為6. 5-20mm，所述間隙密封的間隙 大小取值范圍為〇. 003-0. 009mm。
[0012] 基于以上發(fā)明目的，本申請(qǐng)還提供一種電磁換向閥，包括閥體和電磁鐵組件，所 述閥體具有閥體腔，所述閥體腔的內(nèi)腔壁具有閥體進(jìn)油口、至少一個(gè)閥體工作油口和閥體 回油口，所述電磁鐵組件包括電磁鐵和頂出機(jī)構(gòu)；還包括一種閥副結(jié)構(gòu)，所述閥副包括：
[0013] 閥套，所述閥套具有閥套腔，所述閥套腔的腔壁開(kāi)設(shè)有閥套進(jìn)油口、至少一個(gè)閥套 工作油口和閥套回油口，所述閥套固定鑲嵌于閥體腔內(nèi)，所述閥套進(jìn)油口與閥體進(jìn)油口連 通，所述閥套工作油口與閥體工作油口連通；
[0014] 以及閥芯，所述閥芯裝于閥套腔內(nèi)，所述閥芯與閥套腔的內(nèi)壁形成滑動(dòng)副；
[0015] 所述閥套和閥芯均采用特陶材料制成，所述閥芯與閥套為間隙密封，并且所述閥 套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑為6. 5-20mm，所述間隙密封的間隙大小為 0. 003-0. 009mm;所述電磁鐵通過(guò)頂出機(jī)構(gòu)作用于閥芯，驅(qū)動(dòng)閥芯在閥套腔內(nèi)滑動(dòng)，以控制 閥體上指定的閥體工作油口與閥體進(jìn)油口或閥體回油口連通。
[0016] 作為上述閥副結(jié)構(gòu)和電磁換向閥的進(jìn)一步改進(jìn)，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口 和閥套回油口的通徑為l〇mm，所述間隙密封的間隙大小為〇. 003-0. 006mm。
[0017] 作為上述閥副結(jié)構(gòu)和電磁換向閥的進(jìn)一步改進(jìn)，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口 和閥套回油口的通徑為20mm，所述間隙密封的間隙大小為0? 005-0. 009mm。
[0018] 作為上述閥副結(jié)構(gòu)和電磁換向閥的進(jìn)一步改進(jìn)，所述閥芯的兩端軸肩具有均壓 槽，所述均壓槽寬為〇. 1?〇. 3_，深為1. 0?1. 5_。
[0019] 本申請(qǐng)的有益效果是：
[0020] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾姶艙Q向閥及閥副結(jié)構(gòu)中，與現(xiàn)有金屬閥芯相比，本申請(qǐng)閥芯和閥 套由特陶材料制成，閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑取值范圍為6. 5-20_， 并且閥芯與閥套之間采用間隙密封。該特陶材料具有優(yōu)異的工程特性，120°C以下膨脹基本 為零，能夠保證閥副結(jié)構(gòu)的間隙密封效果不受閥芯膨脹的影響。而且特陶材料的耐磨度、 壽命、硬度、密度、耐壓度相對(duì)現(xiàn)有金屬材料都有大幅提高，因此間隙密封的間隙大小取值 范圍可以取到〇. 003-0. 009mm，可滿(mǎn)足大通徑電磁換向閥的運(yùn)用。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1為一種電磁換向閥閥芯處于零位狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為一種電磁換向閥閥芯A與P連通的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為一種電磁換向閥閥芯B與P連通的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4為本申請(qǐng)電磁換向閥的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖5為圖4所示實(shí)施例中閥副結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0026] 圖6為圖4所示實(shí)施例中閥芯結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本申請(qǐng)可以以多種 不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，并不限于本實(shí)施例所描述的實(shí)施方式。提供以下【具體實(shí)施方式】的目的 是便于對(duì)本申請(qǐng)公開(kāi)內(nèi)容更清楚透徹的理解。
[0028] 為更好的理解本申請(qǐng)，現(xiàn)對(duì)以下定義解釋如下：
[0029] 本申請(qǐng)將電磁換向閥液壓系統(tǒng)中工作壓力小于35Mpa定義為常壓， 35Mpa-63Mpa(含 35Mpa，不含 63Mpa)定義為次高壓，63-100Mpa(含 63Mpa，不含 lOOMpa) 定義為高壓，將l〇〇Mpa-400Mpa(含lOOMpa,不含400Mpa)定義為超高壓，將400Mpa(含 400Mpa)以上稱(chēng)作超超高壓。
[0030] 油口通徑在6mm以下的電磁閥稱(chēng)為常用通徑電磁換向閥，油口通徑大于6mm的電 磁閥稱(chēng)為大通徑電磁換向閥。該油口通徑指電磁換向閥的閥體和閥套上用于流體介質(zhì)流動(dòng) 的油口的通徑。
[0031] 實(shí)施例
[0032] 如圖4所示，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N電磁換向閥，其包括閥體21、閥套22、閥芯23和電磁 鐵組件，其中閥套22和閥芯23均采用特陶材料制成，構(gòu)成一對(duì)閥副結(jié)構(gòu)。
[0033] 請(qǐng)參考圖5,閥副結(jié)構(gòu)包括閥套22和閥芯23,該閥套22具有閥套腔221，閥套腔 221壁上開(kāi)設(shè)有閥套進(jìn)油口 P1、兩個(gè)閥套工作油口 Al、B1 (工作油口可以為一個(gè)以上，本實(shí) 施例為兩個(gè)）和閥套回油口 T。該閥芯23裝于閥套腔221內(nèi)。閥芯23表面與閥套腔221 的內(nèi)壁密封配合且形成滑動(dòng)副，在滑動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)閥芯23的外表面使閥套進(jìn)油口 P1與指 定的閥套工作油口連通，如閥套進(jìn)油口 P1與工作油口 A1連通，工作油口 B1與閥套進(jìn)油口 P1斷開(kāi)，并且工作油口 B1與閥套回油口 T連通；或閥套進(jìn)油口 P1與工作油口 B1連通和關(guān) 閉，工作油口 A1與閥套進(jìn)油口 P1斷開(kāi)，并且工作油口 A1與閥套回油口 T連通。
[0034] 其中，本實(shí)施例閥套22和閥芯23均采用特陶材料（又稱(chēng)為特種陶瓷、精細(xì)陶瓷） 制成，并且閥套22與閥芯23的密封配合是指閥芯23與閥套22之間為間隙密封。本實(shí)施 例的閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑取值范圍為6. 5-20mm，如通徑取6. 5、 10、20mm等。間隙密封的間隙大小為0. 003-0. 009mm。
[0035] 關(guān)于油口通徑和間隙大小的選取，這里給出幾組示例：
[0036] 1、閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑為10mm，間隙密封的間隙大小 為0? 003-0. 006mm，例如0? 005mm，其中0? 003mm間隙適用于120Mpa以下的電磁換向閥， 0? 005mm間隙適用于lOOMpa以下的電磁換向閥，0? 006mm間隙適用于70Mpa以下的電磁換 向閥。
[0037] 2、閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑為20mm，間隙密封的間隙大小 為0? 005-0. 009mm，其中0? 005mm間隙適用于lOOMpa以下的電磁換向閥，0? 009mm間隙適用 于50Mpa以下的電磁換向閥。
[0038] 3、閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑為20mm，間隙密封的間隙大小 為0? 006-0. 007mm，其中0? 007mm間隙適用于70Mpa以下的電磁換向閥。
[0039] 本實(shí)施例中所采用的特陶材料耐磨度、壽命、硬度、密度、耐壓度都大幅提高，有很 好的自潤(rùn)滑性和抗蝕性，同時(shí)由于特陶材料較小的熱脹冷縮性能、較高的硬度和彈性模量， 因而加工熱脹變形和冷塑性都較小，因此可運(yùn)用于通徑大于0 6_的電磁換向閥，達(dá)到密封 要求。
[0040] 由于特陶閥副能夠達(dá)到間隙密封要求的精度，因此完全可以不用另外的密封材 料，直接利用運(yùn)動(dòng)件之間的微小間隙起密封作用。而且由于配合閥副之間有間隙存在，所以 摩擦力小，發(fā)熱少，壽命長(zhǎng)。而不用任何密封材料，所以特陶閥副結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小。
[0041] 而且由該特陶材料制成的特陶閥副耐溫很高，可在高溫環(huán)境中使用。由于特陶材 料具有較好的自潤(rùn)滑性，其能用于各種流體介質(zhì)，還因?yàn)槠浜芎玫目刮g性，可廣泛應(yīng)用到酸 堿鹽等腐蝕性環(huán)境中，如海洋、化工、石油等領(lǐng)域。
[0042] 該特陶材料較小的熱脹冷縮性能、較高的硬度和彈性模量，因而加工熱脹變形和 冷塑性都較小。所以，不單可以達(dá)到間隙密封要求的精度，還有利于在線配合檢測(cè)和超精尺 寸控制，可以做到閥芯與閥套的通配，便于更換零部件，適合批量生產(chǎn)。
[0043] 請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，閥體21具有閥體腔，閥體腔的內(nèi)腔壁具有閥體進(jìn)油口 P2、閥體工 作油口 A2、B2和閥體回油口（未示出）。閥副結(jié)構(gòu)中閥套22固定鑲嵌于閥體腔內(nèi)，閥套進(jìn) 油口 P1與閥體進(jìn)油口 P2連通，閥套工作油口 A1與閥體工作油口 A2連通，閥套工作油口 B1與閥體工作油口 B2連通，其中，閥套進(jìn)油口 P1、兩個(gè)閥套工作油口 Al、B1和閥套回油口 T分別與閥體進(jìn)油口 P2、閥體工作油口 A2、B2和閥體回油口通徑大小適配。
[0044] 該電磁鐵組件分為第一電磁鐵組件和第二電磁鐵組件，該第一電磁鐵組件包括電 磁鐵241，線圈251，插頭261，頂出機(jī)構(gòu)和彈簧。該第二電磁鐵組件包括電磁鐵242,線圈 252,插頭262,頂出機(jī)構(gòu)和彈簧。
[0045] 電磁鐵通過(guò)頂出機(jī)構(gòu)作用于閥芯23,使閥芯23在閥套腔221內(nèi)滑動(dòng)，連通或關(guān)閉 各個(gè)油口，從而控制液壓執(zhí)行元件（如液壓桿、液壓馬達(dá)）的換向或啟停。即利用電磁鐵的 通、斷電而直接推動(dòng)閥芯23來(lái)控制油口的連通狀態(tài)也就是利用電磁吸引力操縱閥芯23換 位方向的控制閥。以上只是簡(jiǎn)述該電磁鐵組件的控制過(guò)程，實(shí)際上該電磁鐵組件控制閥芯 的過(guò)程原理與現(xiàn)有電磁換向閥相同，這里就不再贅言。
[0046] 對(duì)于閥套22與閥體腔的內(nèi)腔壁固定鑲嵌可以采用緊配合固定，具體操作是將閥 體21和閥套22加熱，在一定溫度下將閥套22嵌入閥體21的閥體腔內(nèi)，冷卻后二者實(shí)現(xiàn)緊 配合鑲嵌結(jié)構(gòu)。
[0047] 為了加強(qiáng)閥套22與閥體的固定，在閥套22的外表面上可設(shè)置至少一圈環(huán)形凹槽。
[0048] 如圖6所示，閥芯23的軸肩231上還具有均壓槽232,均壓槽的數(shù)量是現(xiàn)有常用通 徑電磁換向閥上均壓槽數(shù)量的0. 75-1. 25倍，例如為5?7個(gè)。均壓槽寬0. 1?0. 3mm，例 如0. 2_，深為1. 0?1. 5_。設(shè)置均壓槽232的目的是加強(qiáng)其徑向壓力均布性、減少液壓 阻力、增加其對(duì)中性和減少泄漏。
[0049] 由于該特種特陶材料的優(yōu)異工程特性，120°C以下膨脹基本為零密封性不受影響， 且特種特陶材料，其耐磨度、壽命、硬度、密度、耐壓度都大幅提高，可滿(mǎn)足高壓、超高壓液壓 系統(tǒng)用電磁換向閥的技術(shù)需求。
[0050] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā) 明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1. 一種閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 閥套，所述閥套具有閥套腔，所述閥套腔的腔壁開(kāi)設(shè)有閥套進(jìn)油口、至少一個(gè)閥套工作 油口和閥套回油口； 以及閥芯，所述閥芯裝于閥套腔內(nèi)，所述閥芯與閥套腔的內(nèi)壁形成滑動(dòng)副； 所述閥套和閥芯均采用特陶材料制成，所述閥芯與閥套為間隙密封，并且所述閥套進(jìn) 油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑取值范圍為6. 5-20mm，所述間隙密封的間隙大小 取值范圍為〇. 003-0. 009mm。
2. 如權(quán)利要求1所述的閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套 回油口的通徑為l〇mm，所述間隙密封的間隙大小取值范圍為0. 003-0. 006mm。
3. 如權(quán)利要求2所述的閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙密封的間隙大小為0. 005mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套 回油口的通徑為20mm，所述間隙密封的間隙大小取值范圍為0. 005-0. 009mm。
5. 如權(quán)利要求4所述的閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述間隙密封的間隙大小取值范圍為 0. 006-0. 007mm。
6. 如權(quán)利要求1所述的閥副結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述閥芯的兩端軸肩具有均壓槽，所述 均壓槽寬為0. 1?0. 3mm，深為1. 0?1. 5mm。
7. -種電磁換向閥，包括閥體和電磁鐵組件，所述閥體具有閥體腔，所述閥體腔的內(nèi) 腔壁具有閥體進(jìn)油口、至少一個(gè)閥體工作油口和閥體回油口，所述電磁鐵組件包括電磁鐵 和頂出機(jī)構(gòu)；其特征在于，還包括一種閥副結(jié)構(gòu)，所述閥副包括： 閥套，所述閥套具有閥套腔，所述閥套腔的腔壁開(kāi)設(shè)有閥套進(jìn)油口、至少一個(gè)閥套工作 油口和閥套回油口，所述閥套固定鑲嵌于閥體腔內(nèi)，所述閥套進(jìn)油口與閥體進(jìn)油口連通，所 述閥套工作油口與閥體工作油口連通； 以及閥芯，所述閥芯裝于閥套腔內(nèi)，所述閥芯與閥套腔的內(nèi)壁形成滑動(dòng)副； 所述閥套和閥芯均采用特陶材料制成，所述閥芯與閥套為間隙密封，并且所述閥套 進(jìn)油口、閥套工作油口和閥套回油口的通徑為6. 5-20mm，所述間隙密封的間隙大小為 0. 003-0. 009mm ;所述電磁鐵通過(guò)頂出機(jī)構(gòu)作用于閥芯，驅(qū)動(dòng)閥芯在閥套腔內(nèi)滑動(dòng)，以控制 閥體上指定的閥體工作油口與閥體進(jìn)油口或閥體回油口連通。
8. 如權(quán)利要求7所述的電磁換向閥，其特征在于，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥 套回油口的通徑為l〇mm，所述間隙密封的間隙大小為〇. 003-0. 006mm。
9. 如權(quán)利要求7所述的電磁換向閥，其特征在于，所述閥套進(jìn)油口、閥套工作油口和閥 套回油口的通徑為20mm，所述間隙密封的間隙大小為0. 005-0. 009mm。
10. 如權(quán)利要求7所述的電磁換向閥，其特征在于，所述閥芯的兩端軸肩具有均壓槽， 所述均壓槽寬為〇· 1?〇· 3謹(jǐn)，深為1. 0?1. 5臟。
【文檔編號(hào)】F16K11/07GK204042073SQ201420330494
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】陳其永, 陳銘斌, 葛臺(tái)代, 孫玉崗, 李敏 申請(qǐng)人:廣東華液動(dòng)力科技有限公司