專利名稱：先導式二(三)位四通集成換向閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的四通集成換向閥，是一種采用新的流體傳動換向原理實現(xiàn)其功能的流體換向閥，屬于組合閥類，適用于各種流體的換向輸送；尤其適合于氣壓內(nèi)循環(huán)直線往復式壓縮機傳動換向之用。
背景技術：
換向閥是流體傳動系統(tǒng)中的基礎構件，提高其使用壽命是閥門設計生產(chǎn)者追求的目標，對流體傳動領域具有重要意義。
目前世界上流通的換向閥可以歸納為以下三種形式滑閥、錐體轉閥和平面轉閥。它們的共同特點是其功能都通過功能件密封面之間的相對滑移來實現(xiàn)。該密封面既是實現(xiàn)閥門關閉或開啟的重要結構面，又是動作中不可避免的主要磨損面，同時又是造成換向閥泄漏的主要界面。
因此，提高換向閥的使用壽命一直是流體傳動領域的重要課題。過去人們一直通過改進材料和工藝手段來實現(xiàn)。雖然不斷取得進展，但從未取得過根本性的突破。所以，如何從結構上進行改進和創(chuàng)新，從根本上提高換向閥的使用壽命一直是閥門設計研發(fā)者和生產(chǎn)廠商的一種期望。
技術內(nèi)容本發(fā)明涉及的先導式四通換向閥，其基本設計思想是將若干個獨立的截止閥組合成一個換向閥，通過對截止閥的開關循序進行控制來實現(xiàn)換向功能。
這種先導式四通換向閥的主要特征在于它是由四個單向截止閥F1、F2、F3、F4通過工作閥體2.1組合而成的工作閥以及由另四個單向截止閥f1、f2、f3、f4通過控制閥體4.1組合而成的控制閥經(jīng)過設于控制閥上兩過流孔A、B中的兩個過流螺釘1.3組連而成的組合閥?？刂崎y1.2上設有操作擺臂4.3，工作閥上設有啟動接頭2.3和單向閥2.4。
所述的工作閥結構如附圖2a～e所示。其主要由閥座2.1、閥心2.2、開啟活塞2.3、啟動氣嘴2.4、單向閥2.5等組成。所述的四個閥心(單向截止閥)裝在閥座的同一平面內(nèi)并分為兩組，F(xiàn)1、F2為第一組，F(xiàn)3、F4為第二組；在閥心F2、F3和F1、F4之間，分別裝有開啟活塞H1和H2，開啟活塞H1兩端的活塞桿端面分別與閥心F2和F3的閥片相接觸(或相近)，開啟活塞H2兩端的活塞桿端面分別與閥心F1和F4的閥片相接觸(或相近)。在四個閥心之間，用排氣流道L22將閥心F2、F3的低壓腔O22和O23連通，用進氣流道L21將閥心F1和F4的高壓腔P21和P24連通，用流道L23將閥心F2的高壓腔P22和閥心F4的低壓腔O24連通，用流道L24將閥心F3的高壓腔P23和閥心F1的低壓腔O21連通。流道L25和L26的一端分別與兩開啟活塞H1和H2的兩端Q1、Q2相通，另一端分別設有與過流螺釘1.3連接的螺孔連通。工作閥閥心結構如圖3所示。由內(nèi)套3.1、堵頭3.2、導套3.3、斯特封3.5、氣門座3.9、閥片3.11、彈簧3.12、外套3.13、閥片套3.15等組成。
控制閥的結構如附圖4a～e所示。其主要由閥座4.1、閥心4.2和擺臂4.3組成。四個閥心裝在閥座的同一平面內(nèi)并分為兩組，f1、f2為第一組，f3、f4為第二組；兩組閥心之間裝有擺臂。四個閥心之間的連接方式與工作閥完全相同。
控制閥閥心結構如(附圖5)所示。由堵頭5.1、推桿5.2、導套5.3、斯特封5.4、閥座5.7、閥片5.8、彈簧5.9、外殼5.10、閥片套2.15、墊套5.15、墊圈5.16等組成。
根據(jù)上述設計方案設計的這種集成換向閥，由于采用單向截止閥組合而成，通過對單向截止閥的開關循序進行有效控制而實現(xiàn)換向功能，屏棄了傳統(tǒng)換向閥只能通過密封面之間的相對滑移來實現(xiàn)換向的唯一經(jīng)典模式，因而使由于密封面的磨損導致的泄漏問題從根本上得到解決。
圖例說明附

圖1-本發(fā)明整體結構示意圖；附圖2a～e-工作閥結構示意圖；附圖3-工作閥閥心結構示意圖；附圖4a～e-控制閥結構示意圖；附圖5-控制閥閥心結構示意圖；附圖6-擺臂組件結構示意圖；圖中序號1.1-工作閥 1.2-控制閥 1.3-過流螺釘 M1、M22.1-工作閥閥座 2.2-閥心 F1、F2、F3、F42.3-開啟活塞 H1、H22.4-啟動接頭 2.5-單向閥 3.1-內(nèi)套 3.2-堵頭 3.3-導套3.5-斯特封 3.9-氣門座 3.11-閥片 3.12-彈簧 3.13-外套 3.15-閥片套 3.4、3.6-墊圈 3.7、3.8、3.10、3.14-O型圈 4.1-控制閥閥座 4.2-閥心f1、f2、f3、f44.3-擺臂組件5.1-堵頭 5.2-推桿 5.3-導套 5.4-斯特封 5.7-閥座 5.8-閥片 5.9-彈簧 5.10-外殼 2.15-閥片套 5.15-墊套 5.16-墊圈 5.5、5.7、5.11、5.13、5.14-O型圈 6.1-擺臂 6.2-頂輪6.3-頂輪軸 6.4-擺臂軸 6.5-推輪 6.6-推輪軸圖中代號A、B-過流孔 D1、D2、D3、D4-控制閥閥門頂桿K1-工作閥進氣接口 K2-工作閥排氣接口 K3、K4-工作閥工作接口k1-控制閥進氣接口 k2-控制閥排氣接口 k3、k4-控制閥工作接口L21-工作閥進氣流道 L22-工作閥排氣流道 L23、L24-工作閥工作流道 L41-控制閥進氣流道 L42-控制閥排氣流道 L43、L44-控制閥工作流道 Oij-相應圖號之相應閥心的低壓腔 Pij-相應圖號之相應閥心的高壓腔 Q1-啟動活塞左端 Q1-啟動活塞右端具體實施方式
如圖1～5所示的先導式二位四通集成換向閥的總體結構如圖1所示。它主要由工作閥1.1和控制閥1.2兩部分組成；工作閥與控制閥之間用過流螺釘1.3連接。
工作閥1.1主要由閥座2.1、閥心2.2、開啟活塞2.3等組成。閥心是由開啟活塞推動開啟、彈簧回位的單向截止閥。四個閥心分為兩組，F(xiàn)1和F2為一組，F(xiàn)3和F4為另一組。每一組中都有一個順流閥和一個回流閥，F(xiàn)1和F4為順流閥，F(xiàn)2和F3為回流閥。開啟活塞H1的一端與H2同方向的一端用氣孔相互連通，這使得F1和F2開關同步，F(xiàn)3和F4開關同步。閥座1.1上設有四個接口K1、K2、K3、K4，K1為進氣接口，K2為排氣接口，K3、K4為工作接口。進氣接口K1與單向截止閥F1和F4的“P”(高壓)腔之間用管路L21連通，排氣接口K2與單向截止閥F2和F3的“O”(低壓)腔之間用管路L22連通，工作接口K3與單向截止閥F4的“O”腔和F2的“P”腔之間用管路L23連通，工作接口K4與單向截止閥F1的“O”腔和F3的“P”腔之間用管路L24連通。閥體2.1上裝有啟動接頭2.4和單向閥2.5，用于首次啟動。
控制閥1.2的結構形式如圖4a～e所示。其結構原理和排列形式都與工作閥相同，所不同的是工作閥的單向截止閥閥門由開啟活塞2.3開啟，控制閥的閥門由擺臂4.3開啟?？刂崎y的兩個工作接口k3和k4分別位于過流孔A和B中，這使得控制閥的工作氣流可以通過過流螺釘引入工作閥推動開啟活塞。
兩位四通集成換向閥在初始狀態(tài)時，工作法的兩組閥心F1、F2和F3、F4的閥門均處于開啟狀態(tài)(如圖2c所示)，控制閥的兩組閥心f1、f2和f3、f4的閥門均處于關閉狀態(tài)(如圖4b所示)?？刂崎y的兩組閥心f1、f2和f3、f4的閥門都可以由擺臂頂輪頂開。當向右推動擺臂推輪時，閥心f1、f2的閥門開啟(如圖4c所示)。壓縮氣體從閥心f1的P41高壓腔流向O41低壓腔，然后經(jīng)流道L44流入工作接口k4，再經(jīng)過流螺釘M2進入工作閥的控制流道L26，流入開啟活塞H1和H2右端的氣腔，推動H1和H2向左，頂開工作閥閥心F1和F2的閥片(如圖2d所示)，而F3、F4的閥片則由于H1和H2左行而關閉。與此同時，開啟活塞H1和H2左端氣腔中的壓縮氣體經(jīng)控制流道L25和過流螺釘M1進入控制閥流道L43流入控制閥閥心f2的高壓腔P42；由于閥心f2的閥片已被頂開，P42和O42相通，氣體便從控制閥排氣口k2排出。而在工作閥閥心F1和F2的閥片被頂開之后，從工作閥進氣口K1流入的壓縮氣體經(jīng)閥心F1的P21腔流入O21，然后經(jīng)流道L24流向工作接口K4；同時，從工作接口K3流入的氣體經(jīng)流道L23進入閥心F2的高壓腔P22。由于閥心F2的閥片已被開啟活塞頂開，進入閥心F2的高壓氣體便由P22流入O22并從K2排出。反之，當向左推動擺臂推輪時，閥心f3、f4的閥門開啟(如圖4d所示)。壓縮氣體從閥心f4的P44高壓腔流向O44低壓腔，然后經(jīng)流道L43流入工作接口k3，再經(jīng)過流螺釘M1進入工作閥的控制流道L25，流入開啟活塞H1和H2左端的氣腔，推動H1和H2向右，頂開工作閥閥心F3和F4的閥片(如圖2e所示)，而F1、F2的閥片則由于H1和H2右行而關閉。與此同時，開啟活塞H1和H2右端氣腔中的壓縮氣體經(jīng)控制流道L26和過流螺釘M2進入控制閥流道L44流入控制閥閥心f3的高壓腔P43；由于閥心f3的閥片已被頂開，P43和O43相通，氣體便從控制閥排氣口k2排出。而在工作閥閥心F3和F4的閥片被頂開之后，從工作閥進氣口K1流入的壓縮氣體經(jīng)閥心F4的P24腔流入O24，然后經(jīng)流道L23流向工作接口K3；同時，從工作接口K4流入的氣體經(jīng)流道L24進入閥心F3的高壓腔P23。由于閥心F3的閥片已被開啟活塞頂開，進入閥心F3的高壓氣體便由P23流入O23并從K2排出。
在一定范圍內(nèi)，當工作閥的開啟活塞H1、H2(連同活塞桿)的總長度大于某個尺寸時，工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4的閥工作閥的開啟活塞H1、H2的活塞桿存在一個臨界長度，在自由狀態(tài)下，當H1、H2的活塞桿的長度大于其臨界長度時，工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4的閥門都是開啟的，這時工作閥為常開閥；當H1、H2的活塞桿的長度小于于其臨界長度時，工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4的閥門都是關閉的，這時工作閥為常閉閥；當H1的活塞桿的長度大于其臨界長度、H2的活塞桿的長度小于其臨界長度時，在工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4中，順流閥F1、F4常閉，回流閥F2、F3常開；而當H1的活塞桿的長度小于其臨界長度、H2的活塞桿的長度大于其臨界長度時，在工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4中，順流閥F1、F4常開，回流閥F2、F3常閉。同樣的情況在控制閥中也存在。在實際應用中，用將工作閥做成常開，控制閥做成常閉的方法將集成換向閥作成二位四通換向閥；用將工作閥做成常閉，控制閥的順流閥f1、f4做成常閉，回流閥f2、f3做成常開的方法將集成換向閥做成三位四通換向閥。
按以上設計制造的集成換向閥的設計壽命在2000萬次以上，適用壓力超過40MPa。該閥已成功應用于氣壓內(nèi)循環(huán)直線往復式壓縮機的驅動氣路中，達到了理想的效果。
這種先導式四通集成換向閥不僅可用于氣動回路，也可用于液壓回路，是一種廣泛適用的流體換向閥。
權利要求
1.一種四通集成換向閥。其特征在于工作閥1.1和控制閥1.2均由四個閥心(單向截止閥)F1、F2、F3、F4和f1、f2、f3、f4組合而成；兩閥之間用設于控制閥1.2上的兩過流孔A、B中的過流螺釘M1和M2連接。
2.權利要求1所述的一種四通集成換向閥，其特征在于所述的工作閥1.1中的每一個閥心都是由內(nèi)套3.1、堵頭3.2、導套3.3、斯特封3.5、氣門座3.9、閥片3.11、彈簧3.12、外套3.13、閥片套3.15等組成；所述的四個閥心裝在閥座的同一平面內(nèi)并分為兩組，F(xiàn)1、F2為第一組，F(xiàn)3、F4為第二組；在閥心F2、F3和F1、F4之間，分別裝有開啟活塞H1和H2，開啟活塞H1兩端的活塞桿端面分別與閥心F2和F3的閥片相接觸，開啟活塞H2兩端的活塞桿端面分別與閥心F1和F4的閥片相接觸。在四個閥心之間，用排氣流道L22將閥心F2、F3的低壓腔O22和O23連通，用進氣流道L21將閥心F1和F4的高壓腔P21和P24連通，用流道L23將閥心F2的高壓腔P22和閥心F4的低壓腔O24連通，用流道L24將閥心F3的高壓腔P23和閥心F1的低壓腔O21連通。流道L25和L26的一端分別與兩開啟活塞H1和H2的兩端Q1、Q2相通，另一端分別設有與過流螺釘1.3連接的螺孔。
3.權利要求1所述的一種四通集成換向閥，其特征在于所述的控制閥1.2結構原理和排列形式都與工作閥相同，所不同的是工作閥的單向截止閥閥門由開啟活塞2.3開啟，控制閥的閥門由擺臂4.3開啟。控制閥的兩個工作接口k3和k4分別位于過流孔A和B中，控制閥的工作氣流可以通過過流螺釘引入工作閥推動開啟活塞。
4.權利要求1所述的一種四通集成換向閥，其特征在于在一定范圍內(nèi)，當工作閥的開啟活塞H1、H2(連同活塞桿)的總長度大于某個尺寸時，工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4的閥門都是開啟的，這時工作閥為常開閥；當H1、H2的長度小于這個尺寸時，工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4的閥門都是關閉的，這時工作閥為常閉閥；當H1的活塞桿的長度大于這個尺寸、H2的活塞桿的長度小于這個尺寸時，在工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4中，順流閥F1、F4常閉，回流閥F2、F3常開；而當H1的活塞桿的長度小于這個尺寸、H2的活塞桿的長度大于這個尺寸時，在工作閥的四個單向截止閥F1、F2、F3、F4中，順流閥F1、F4常開，回流閥F2、F3常閉。同樣的情況在控制閥中也存在。在實際應用中，用將工作閥做成常開，控制閥做成常閉的方法將集成換向閥做成二位四通換向閥；用將工作閥做成常閉，控制閥的順流閥f1、f4做成常閉，回流閥f2、f3做成常開的方法將集成換向閥做成三位四通換向閥。
全文摘要
本發(fā)明介紹的一種先導式四通集成換向閥，屬于組合閥類，適用于各種流體的換向輸送。它是由四個單向截止閥F
文檔編號F15B13/02GK101082348SQ20061003174
公開日2007年12月5日 申請日期2006年5月31日 優(yōu)先權日2006年5月31日
發(fā)明者劉建輝 申請人:劉建輝