專利名稱：三位三通水液壓換向閥的制作方法
技術領域：
本發明屬于閥類，是一種適用于以水基液(包括天然海水、淡水以及高水基液等低粘度液)作工作介質的液壓系統方向控制元件。
方向控制元件是液壓系統中應用最廣、不可或缺的重要功能元件之一，在系統中起到控制液流通斷和流通方向以控制執行元件運動的重要作用。德國Hauhinco GmbH公司、芬蘭Hytar Oy公司、英國Fenner公司、丹麥Danfoss公司以及日本小松制作所等研制的方向閥(包括電液伺服閥等)大多采用傳統的滑閥式結構，并使用了陶瓷閥芯或閥套(如①Samland U.and Hausherr G.The Use of New Materials in WaterHydraulics.Proc.of 4th Scandinavian Int.Conf.on Fluid Power.Tampere，Finland，Sept.1995955～964.②Kari T.Koskinen and MattiJ.Vilenius.Water as a Pressure Medium in Fluid Power System.IFACWorkshop on Trends in Hydraulic and Pneumatic Components andSystems.Nov.8～9，1994，Chicago.③上達政夫.ハウヒンコ社の水壓技術.油空壓技術，99(6)等)。這種結構簡單、體積小、重量輕，但因閥芯與閥套間采用間隙密封，不可避免地存在泄漏，當以粘度很低的水作為液壓工作介質時，通過閥芯/閥套間隙的泄漏量很大，而且間隙中高速水流的沖蝕作用會加速閥芯/閥套間配合關系的損壞，當水中含有固體顆粒雜質時，還會引起致命的閥芯卡死現象。所以，滑閥式結構不僅需要使用昂貴的陶瓷材料，需要精密加工手段，而且泄漏損失大，并需要精密過濾。不適應水中含固體顆粒雜質較多以及需要嚴格控制泄漏量和需要嚴格密封的工況。
本發明的三位三通水液壓換向閥解決用于含固體雜質較多的臟水，實現嚴格密封，而且不必使用昂貴的陶瓷材料和精密的加工手段，也不必要精密的過濾，并且延長使用壽命的問題。
本發明的三位三通水液壓換向閥，包括閥體、閥芯和電磁先導閥，閥體開有外接接口，其特征在于(1)所述三位三通水液壓換向閥由兩個倒口錐閥對稱相接構成，對接部位形成空腔，與閥體上第一外接接口相連通；(2)兩個倒口錐閥結構相同，各自包括帶倒口錐閥座的閥體、閥芯、橡膠膜片、氣缸活塞、氣缸活塞導向套、復位彈簧以及端蓋，在閥體內中部裝有橡膠膜片，將閥體內空間分隔為倒口錐閥座和橡膠膜片之間的工作腔以及橡膠膜片和端蓋之間的氣缸腔，工作腔所處閥體具有工作外接接口；氣缸活塞導向套將橡膠膜片的外邊緣壓緊在閥體內，氣缸活塞及復位彈簧安裝在氣缸腔中并由氣缸活塞導向套導向，閥芯頭部處于倒口錐閥座處、閥芯通過螺母與氣缸活塞連接成一體，橡膠膜片的內圓由閥芯尾部和氣缸活塞頭部夾持并隨之一起運動；閥體上安裝有電磁先導閥，其進氣口與閥體上的氣源入口通道相連，其出氣口與閥體上通向氣缸腔的通道相連。
所述的三位三通水液壓換向閥，閥芯頭部可以裝有錐形密封墊，氣缸活塞上可以安裝有Y形密封圈、端蓋和閥體間可以裝有O形密封圈。
所述的三位三通水液壓換向閥，其進一步的特征在于兩個倒口錐閥端蓋上裝有貫穿端蓋的手柄桿，其大端在氣缸腔內頂住氣缸活塞，其小端伸出端蓋之外頂住手柄頭部，手柄通過銷軸活動連接到端蓋上。
本發明有以下技術優勢或特點(1)采用倒口錐閥的結構形式，并用增強高分子復合材料制成閥口錐形密封墊，形成閥芯/閥座軟/硬組合密封，可以實現可靠的無泄漏密封，特別適用于海水、淡水及高水基等低粘度液壓介質；(2)采用波紋橡膠膜片將閥工作的主流道與驅動控制閥芯運動的氣缸腔隔離開來，主流道中的水介質及固體雜質不會進入氣缸腔中，因而不會導致氣缸腔中氣缸活塞、氣缸、氣缸活塞導向套、Y形橡膠密封圈等運動零部件的嚴重腐蝕和磨粒磨損現象發生；(3)采用電磁先導和氣壓力驅動閥芯，驅動力大，閥芯動作靈活、可靠；(4)對介質污染不敏感，適用于介質中含有較多固體雜質的“臟水”，并無須精密過濾；(5)無須采用昂貴的陶瓷材料閥芯或閥套，無須精密加工，元件成本可以大大降低；(6)既可實施電動操作，也可在無電時應急實施手動操作；(7)工作可靠、使用壽命長。


圖1本發明三位三通水液壓換向閥結構2圖1的A-A剖面3圖1的B-B剖面4三位三通水液壓換向閥機能符號圖右倒口錐閥分別由電磁先導閥1、手柄6、氣缸活塞導向套9、手柄桿11、氣缸活塞14、端蓋16、帶倒口錐閥座4及氣缸腔20的閥體18、復位彈簧21、波紋橡膠膜片23、帶錐形密封墊5的閥芯24以及水壓入口接口(P口)55、水壓出口接口(A口)、氣源入口接口57構成。氣缸活塞導向套9通過螺釘22安裝在閥體18內，給氣缸活塞14運動導向；氣缸活塞14及氣缸活塞復位彈簧21安裝在氣缸腔20中，氣缸活塞14上安裝Y形密封圈17；帶錐形密封墊5的閥芯24通過螺母13與氣缸活塞14連接成一體，與氣缸活塞14一起運動；閥芯24上的錐形密封墊5落在閥體18上的倒口錐閥座4上，形成閥口25錐面密封；在閥體18內中部裝有波紋橡膠膜片23，該膜片的外圓由氣缸活塞導向套9緊壓在閥體18上不動，該膜片的內圓由閥芯24尾部和氣缸活塞14頭部夾持住，并可隨氣缸活塞14及閥芯24一起運動；在閥口25的右側與波紋橡膠膜片23之間有一空腔56與P口55相連，在閥口25的左側與左倒口錐閥閥體33之間有一空腔54與A口53相連，由閥口25將空腔56和空腔54隔開；手柄桿11安裝在端蓋16上，其大端在氣缸腔8內可頂住氣缸活塞14，其小端在閥體之外可頂住手柄6頭部。電磁先導閥1安裝在閥體18的上端面上，其進氣口a2與閥體上的氣源入口通道2相連，其出氣口a1與閥體18上通向氣缸腔8的通道3和7相連，電磁先導閥1的電磁鐵通過得電和失電來控制閥體18上的氣源入口通道2與通向氣缸腔8的通道3的通斷，進而控制氣缸活塞14帶動閥芯24往復運動，即用電控來實現錐閥閥口25的啟閉和P口55與A口53的通斷；用手向右扳動手柄6，手柄6頭部頂動手柄桿11向左運動，推動氣缸活塞14帶動閥芯24向左運動，當手力撤除后在彈簧21的作用下氣缸活塞14帶動閥芯24向右運動復位，即以手動來實現錐閥閥口25的啟閉和P口55與A口53的通斷。
左倒口錐閥分別由電磁先導閥50、手柄45、氣缸活塞導向套42、手柄桿40、氣缸活塞37、端蓋35、帶倒口錐閥座47及氣缸腔31的閥體33、復位彈簧30、波紋橡膠膜片28、帶錐形密封墊46的閥芯27以及回水口接口(O口)51構成。氣缸活塞導向套42通過螺釘29安裝在閥體33內，給氣缸活塞37運動導向；氣缸活塞37及氣缸活塞復位彈簧30安裝在氣缸腔31中，氣缸活塞37上安裝Y形密封圈34；帶錐形密封墊46的閥芯27通過螺母38與氣缸活塞37連接成一體，與氣缸活塞37一起運動；閥芯27上的錐形密封墊46落在閥體33上的倒口錐閥座47上，形成閥口26錐面密封；在閥體33內中部裝有波紋橡膠膜片28，該膜片的外圓由氣缸活塞導向套42緊壓在閥體33上不動，該膜片的內圓由閥芯27尾部和氣缸活塞37頭部夾持住，并可隨氣缸活塞37及閥芯27一起運動；在閥口26的左側與波紋橡膠膜片28之間有一空腔52與O口51相連，由閥口26將空腔52和空腔54隔開；手柄桿40安裝在端蓋35上，其大端在氣缸腔43內可頂住氣缸活塞37，其小端在閥體之外可頂住手柄45頭部。電磁先導閥50安裝在閥體33的上端面上，其進氣口b2與閥體33上的氣源入口通道49相連，其出氣口b1與閥體33上通向氣缸腔43的通道48和44相連，電磁先導閥50的電磁鐵通過得電和失電來控制閥體33上的氣源入口通道49與通向氣缸腔43的通道48的通斷，進而控制氣缸活塞37帶動閥芯27往復運動，即用電控來實現錐閥閥口26的啟閉和A口53與O口51的通斷；用手向左扳動手柄45，手柄45頭部頂動手柄桿40向右運動，推動氣缸活塞37帶動閥芯27向右運動，當手力撤除后在彈簧30的作用下氣缸活塞37帶動閥芯27向左運動復位，即以手動來實現錐閥閥口26的啟閉和A口53與O口51的通斷。
閥體18上的氣源入口通道2和閥體33上的氣源入口通道49相通，且和閥體18上的氣源入口接口57相連。左、右兩倒口錐閥中的波紋橡膠膜片、氣缸活塞、氣缸活塞導向套、氣缸活塞復位彈簧、錐形密封墊、閥芯、端蓋、手柄桿、手柄以及電磁先導閥等零部件是互換的。
左、右兩倒口錐閥都不動作時，該三位三通水液壓換向閥執行中位機能，三個接口P口、A口及O口互不相通，閥口25和閥口26可達到無泄漏密封；右倒口錐閥動作時，該三位三通水液壓換向閥執行右位功能，P口和A口相通；左倒口錐閥動作時，該三位三通水液壓換向閥執行左位功能，A口和O口相通。P口和O口可以互換使用。
該閥在以海水、淡水或高水基等低粘度液為工作介質的各類液壓系統中有著廣泛的應用前景，也可用于以礦物油等為工作介質的其它各類液壓系統。
權利要求
1.一種三位三通水液壓換向閥，包括閥體、閥芯和電磁先導閥，閥體開有外接接口，其特征在于(1)所述三位三通水液壓換向閥由兩個倒口錐閥對稱相接構成，對接部位形成空腔，與閥體上第一外接接口相連通；(2)兩個倒口錐閥結構相同，各自包括帶倒口錐閥座的閥體、閥芯、橡膠膜片、氣缸活塞、氣缸活塞導向套、復位彈簧以及端蓋，在閥體內中部裝有橡膠膜片，將閥體內空間分隔為倒口錐閥座和橡膠膜片之間的工作腔以及橡膠膜片和端蓋之間的氣缸腔，工作腔所處閥體具有工作外接接口；氣缸活塞導向套將橡膠膜片的外邊緣壓緊在閥體內，氣缸活塞及復位彈簧安裝在氣缸腔中并由氣缸活塞導向套導向，閥芯頭部處于倒口錐閥座處、閥芯通過螺母與氣缸活塞連接成一體，橡膠膜片的內圓由閥芯尾部和氣缸活塞頭部夾持并隨之一起運動；閥體上安裝有電磁先導閥，其進氣口與閥體上的氣源入口通道相連，其出氣口與閥體上通向氣缸腔的通道相連。
2.如權利要求1所述的三位三通水液壓換向閥，其特征在于閥芯頭部裝有錐形密封墊，氣缸活塞上安裝有Y形密封圈、端蓋和閥體間裝有O形密封圈。
3.如權利要求1或2所述的三位三通水液壓換向閥，其特征在于兩個倒口錐閥端蓋上裝有貫穿端蓋的手柄桿，其大端在氣缸腔內頂住氣缸活塞，其小端伸出端蓋之外頂住手柄頭部，手柄通過銷軸活動連接到端蓋上。
全文摘要
三位三通水液壓換向閥，屬于閥類，用于液壓系統方向控制元件，解決用于含固體雜質較多的臟水，實現嚴格的無泄露密封，避免昂貴陶瓷材料和精密加工手段，不必過濾、延長使用壽命的問題。本發明由兩個結構相同的倒口錐閥對稱相接構成，各自包括帶倒口錐閥座的閥體、閥芯、橡膠膜片、氣缸活塞、氣缸活塞導向套、復位彈簧以及端蓋，橡膠膜片將閥體內空間分隔為工作腔和氣缸腔，工作腔所處閥體具有工作外接接口，閥體上安裝有電磁先導閥；本發明由橡膠膜片將工作主流道與氣缸腔隔離，避免氣缸腔中工作部件嚴重腐蝕和磨粒磨損，采用倒口錐閥可以實現可靠的無泄露密封，對介質污染不敏感，無須采用昂貴的陶瓷材料或閥套，無須精密加工，工作可靠、壽命長，適用于海水、淡水及高水基低粘度介質。
文檔編號F15B13/00GK1434219SQ0311863
公開日2003年8月6日 申請日期2003年2月21日 優先權日2003年2月21日
發明者楊曙東, 彭建, 薛紅軍 申請人:華中科技大學