專利名稱：方波狀閥芯的液壓旋轉閥的制作方法
技術領域：
本發明屬于液壓控制技術領域，具體涉及一種方波狀閥芯的液壓旋轉閥。
背景技術：
液壓閥是流體傳動中用于控制液體壓力、流量和方向的關鍵元件，其應用領域越來越寬泛，主要技術要求包括高可靠性、抗油液污染、使用維護方便、成本低廉及能夠高精度快響應的控制液體流量或壓力輸出。現有液壓閥為滿足這些要求往往需要復雜的結構和高精度的加工，以致價格高昂。隨著新型驅動器的研制開發，機械設計制造技術和微電子技術的發展，直接驅動式結構的電液伺服閥快速發展，如文獻(1)張光瓊，單級轉軸式旋轉電液伺服閥，機床與液壓，1991( :34-38 ； (2)劉長青，太軍君，新型二級電液數字伺服閥，水力發電，2003(2) :49-51 ； (3)焦宗夏，李樹立，郭宏，有限角度旋轉式電液伺服閥，發明專利申請號200410004538. 6。文獻(1)采用極化式雙向旋轉比例電磁鐵作為驅動器；文獻(2) 采用步進電機作為驅動器；文獻C3)采用直流無刷電機作為驅動器。此類專利權利點多為新型驅動器，由于此類新型閥的驅動多為旋轉式的，閥體也多采用旋轉式結構。旋轉閥為消除不平衡力多采用對稱式結構，即沿圓周均勻分布8個油口，為了在閥體內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；同時旋轉閥在工作時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，為消除因此產生的軸向不平衡力，閥芯和閥體需要超高的加工精度。

發明內容
本發明是液壓閥結構的創新，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成本。新型閥可由手動或電機拖動。一種液壓旋轉閥，包括上閥蓋、閥體、密封圈、閥芯、下閥蓋，閥芯由手動或電力拖動在閥體內腔中轉動實現三位四通；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腔中限制其軸向移動；閥芯在與閥蓋連接處設置階梯狀結構，使得閥芯與閥蓋在結合處形成左右兩個腔體，同時閥芯上設置有4個軸向孔將所述腔體相連； 閥體內開有通油腔，在閥體中段對稱于軸線的兩個閥口是P 口，另外兩個與P 口成90°分布的是T 口，相同閥口在閥體內部相連，各只引出一個外接接口 ；A 口和B 口則分別和閥芯的所述兩個腔體相連。P 口和T 口關于閥芯軸線對稱，閥口形狀為矩形。閥芯在其中間部位的外圍設置有一圈凸起，該圈凸起沿其周長伸展開后呈方波狀結構。本發明零件數目少，結構簡單，加工、裝配容易，可靠性高，可大幅度降低生產使用成本。


圖1為閥總體結構示意圖。圖2(a)為閥芯結構示意圖。
圖2(b)為圖2(a)中閥芯的方波狀結構的A，B，C剖面圖。圖3(a)為閥蓋結構的側視圖。圖3(b)為閥蓋結構的正視圖。圖4(a)為閥體的P、T接口結構示意圖。圖4(b)為閥體的A接口結構示意圖。圖4(c)為閥體的B接口結構示意圖。圖5為閥口開度與轉角關系計算示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做詳細描述。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腔中限制其軸向移動。閥芯9在與閥蓋結合處制成階梯狀，如圖1中的細節A的放大圖，閥芯在與閥蓋結合處制成階梯狀，與閥體、閥蓋配合形成兩個腔體11，兩個腔體通過4個軸向孔12相連。閥芯9在其中間部位的外圍設置有凸起13，該凸起呈方波狀結構，如圖2(a)所示。閥芯如圖2所示為雙輸出結構，兩端可連接驅動器或角位移傳感器。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成一體后壓力差被消除，亦沒有軸向不平衡力。相比傳統液壓閥結構，本發明擯棄傳統液壓閥結構中左右兩端與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構13的作用下形成兩個腔體14，分別連接A 口和B 口。當如圖2(b) 的B-B視圖所示閥芯的四個軸向突起中心線與閥體的P 口和T 口中心線重合時，四個閥口恰好被完全封閉；當閥芯轉動時，左右兩個腔體14能分別同P 口或T 口連通，從而實現三位四通功能。其中，兩個P 口在內部連通；兩個T 口在內部連通由于閥芯與閥體內腔的接觸長度變短，面積大為減小，徑向不平衡力的作用面積亦減小。閥體結構如圖4所示，其僅含有4個外接接口(即P 口、T 口、A 口、B 口各一個)， 其它為連接相同油口而制作的工藝口采用油塞封堵。閥體結構創新處在于閥口的設計，其設計準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動角度成正比關系。然而嚴格保證兩者的正比關系是不可取的，因為這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，生產成本高昂。由于流體運動的復雜性和不確定性，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動角度并不合理，實際應用中可采用含有少量誤差的設計。因此本發明選擇矩形閥口，初步設計轉動范圍為-15° 15°，如圖5所示外閥體內圓半徑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際流通面積和理想面積之間最大誤差為
權利要求
1.一種液壓旋轉閥，包括上閥蓋⑴、閥體⑵、密封圈(3 8)、閥芯(9)、下閥蓋(10)， 閥芯(9)由手動或電力拖動在閥體內腔中轉動實現三位四通；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腔中限制其軸向移動；其特征在于閥芯在與閥蓋連接處設置階梯狀結構，使得閥芯與閥蓋在結合處形成左右兩個腔體(11)，同時閥芯上設置有4個軸向孔(12)將所述腔體相連；閥體(2)內開有通油腔，在閥體中段對稱于軸線的兩個閥口是P 口，另外兩個與P 口成90°分布的是T 口，相同閥口在閥體內部相連，各只引出一個外接接口 ；A 口和B 口則分別和閥芯的所述兩個腔體相連。
2.如權利要求1所述的旋轉閥，其特征在于P口和T 口關于閥芯軸線對稱，閥口形狀為矩形。
3.如權利要求1或2所述的旋轉閥，其特征在于閥芯在其中間部位的外圍設置有一圈凸起，該圈凸起沿其周長伸展開后呈方波狀結構。
全文摘要
本發明是一種改進結構的三位四通液壓旋轉閥，主要由上下閥蓋、閥芯、閥體和密封圈構成。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角近似成正比例關系。閥芯在中間處制成方波狀結構，將閥體內腔隔離成4個流通區域，在軸向上加工4個通孔使得閥芯上下端相通，同時將閥芯與閥蓋結合的端面制成階梯狀，去除傳統液壓閥結構中兩端的T口槽，減短了閥芯長度。此結構能夠大為減小閥的徑向不平衡力和軸向不平衡力，能夠比傳統結構液壓閥承受更高油壓，同時降低了閥芯的加工精度，減少了生產成本，且結構簡單，使用維護方便。
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 優先權日2011年11月17日
發明者俞玨, 莊健 申請人:西安交通大學