一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法。通过控制双小球顶杆机构来控制主阀的开启、关闭和换向，以及通过同时控制双小球顶杆机构和双向液压锁来控制主阀阀芯的位移，起到比例或连续调节流量的作用。该发明专利技术为高水基滑阀式换向阀提供了的控制机构及控制方法，同时扩大了高水基滑阀式换向阀的应用范围。换向阀的应用范围。换向阀的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法


[0001]本专利技术属于控制阀领域，具体涉及一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法。

技术介绍

[0002]滑阀式换向阀为液压系统中最常用的液压元件之一，其结构简单、易于制造、应用范围广、需求量大，其密封方式为间隙密封，纯水或高水基介质的粘度远小于矿物油，滑阀的阀芯和阀腔之间不易形成油膜，因此，在以纯水或高水基作为传动介质时会产生较大的泄漏。目前，滑阀式换向阀多用于矿物油的液压系统中，矿物油介质的滑阀式换向阀目前发展较为成熟，其控制方式也多种多样，有手动控制、电磁控制、电液控制等。
[0003]申请公布号为CN 112762042 A，一种具有特殊密封阀芯结构的滑阀式液压换向阀，其结构可为三位四通结构，可在纯水或高水基介质中使用。由于该换向阀工作环境压力高、流量大，若使用手动操纵杆或通过电磁铁驱动主阀阀芯的位移来控制换向阀的开启和关闭，则所需的操纵力极大，且相应的控制器体积也会更大，可靠性更差。因此亟需体积小、高可靠性的控制机构及控制方法来对高水基滑阀式换向阀进行可靠控制。目前对于三位四通阀的控制方式有开关式控制、比例控制以及高精度的伺服控制。伺服控制方式对于流体介质的清洁度要求极高，而开关式控制方式和比例控制方式对流体介质的清洁度要求相对较低，且相对容易实现。
[0004]例如在煤矿井下的开采环境中，采用高水基乳化液作为传动介质的液压支架起到对煤矿巷道顶面的支护、避免落石冲击、有效保护采煤装备及开采人员安全的作用。目前，液压支架控制系统中所用的电液换向阀为两个二位三通阀组合形成的三位四通阀，其结构复杂，液阻大，制造成本高，可靠性较低。若采用高水基滑阀式三位四通换向阀，则可降低井下设备的成本，提升工作时的可靠性和安全性，同时因其结构简单，高压液进入换向阀后损失的能量小，所以有着广泛的应用前景。但由于井下防爆要求对设备使用的苛刻条件，导致高水基滑阀式三位四通换向阀暂未有合适的控制方式，因此亟需安全可靠的控制机构和控制方法来对高水基滑阀进行可靠控制。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法。其结构简单，能够在乳化液、纯水、海水或其他水基传动介质下使用。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀及其控制方法，包括主阀和先导机构。主阀为高水基滑阀式换向阀(以下简称为高水基滑阀或主阀)，先导机构为双小球顶杆机构，也可以将双小球顶杆机构和双向液压锁共同作为先导机构使用。高水基滑阀、双小球顶杆机构、双向液压锁内部设置有相互连通的多路孔道。
[0008]具体的，所述主阀(3)包括高水基三位四通滑阀式换向阀。所述先导机构包括一号
双小球顶杆机构(1)和二号双小球顶杆机构(2)。所述主阀和所述先导机构之间设有相互连通的多路孔道，通过控制所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的开启和关闭来控制所述主阀(3)的开启、关闭及换向功能。
[0009]具体的，所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的进液腔c的进液口c1和所述主阀(3)的高压进液口P相连。所述一号双小球顶杆机构(1)的进液腔c的控制口c2和回液腔d的控制口d2相连通，同时与所述主阀控制腔q1的控制口k1相连。所述二号双小球顶杆机构(2)的进液腔c的控制口c2和回液腔d的控制口d2相连，同时与所述主阀(3)的控制腔q2的控制口k2相连。所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的回液腔回液口d1与所述主阀(3)的回液口T相连。所述的“相连”可以是通过阀体内部孔道和外部管路。
[0010]具体的，所述的主阀(3)和两个双小球顶杆机构(1和2)，还包括双向液压锁(4)。通过控制所述一号双小球顶杆机构(1)、所述二号双小球顶杆机构(2)以及所述双向液压锁(4)的开关，实现所述主阀(3)的比例换向功能。
[0011]具体的，双向液压锁(4)设置于主阀(3)和两个双小球顶杆机构之间(1和2)，通过两个双小球顶杆机构(1和2)控制双向液压锁(4)的开关，可使主阀阀芯(7)停留于阀腔(9)内任意位置，控制主阀(3)开口大小，使主阀(3)实现比例或连续调节流量、压力的作用。同时，双向液压锁(4)同时关闭时，可形成锁紧回路，将主阀阀芯(7)锁死在阀腔(9)中。所述的主阀(3)两侧的控制腔q1和q2的控制口k1和k2分别与液控双向锁(4)的两个出液口g1和g2相连，液控双向锁(4)的两个进液口e1和e2分别与一号双小球顶杆机构(1)的出液口d1和二号双小球顶杆机构(2)的出液口d1相连。一号液控单向阀(5)的进液口e1与二号液控单向阀(6)的控制口f2相连，二号液控单向阀(6)的进液口e2与一号液控单向阀(5)的控制口f1相连。所述的“相连”可以是通过阀体内部孔道和外部管路。
[0012]具体的，主阀(3)包括主阀阀芯(7)，阀体(8)，主阀阀腔(9)，控制腔q1，控制腔q1的控制口k1，控制腔q2，控制腔q2的控制口k2，一号复位弹簧(10)，二号复位弹簧(11)，高压进液口P，回液口T，工作口A，工作口B。所述主阀(3)中的任一零件的材料可以是金属材料或者非金属材料。阀芯(7)安装于主阀阀腔(9)内，在一号复位弹簧(10)和二号复位弹簧(11)的作用下，阀芯处于主阀阀腔(9)的中间位置，此时主阀(3)处于关闭状态。若控制腔q1进液，则将阀芯(7)向右侧推动，控制腔q2的液体从控制口k2流出，此时，主阀(3)的高压进液口P与工作口B连通，工作口A与回液口T相连通；若控制腔q2进液，则将阀芯(7)向左侧推动，控制腔q1的液体从控制口k1流出，此时，主阀(3)的进液口P与工作口A相连通，工作口B与回液口T相连通。这两个过程为主阀阀芯的换向过程，这两种状态均为主阀开启状态。
[0013]具体的，双小球顶杆机构包括进液腔c，进液腔c的进液口c1，进液腔c的控制口c2，复位弹簧(16)，进液腔小球(15)，阀套(14)，顶杆(13)，回液腔小球(12)，回液腔d，回液腔出液口d1，回液腔控制口d2，外驱动力控制口d3。所述双小球顶杆机构(1或2)中的任一零件可以是金属材料或非金属材料。顶杆(13)安装于阀套内的阀孔(19)中，与阀套(14)的阀孔(19)采用间隙配合，顶杆(13)可以在阀套(14)的阀孔(19)内做往复活塞运动，顶杆两侧分别为进液腔c和回液腔d，进液腔c设有进液口c1和进液腔控制口c2，回液腔d设有回液口d1、回液腔d控制口d2和外驱动力控制口d3。进液腔c内安装有进液腔小球(15)和复位弹簧(16)，复位弹簧(16)作用于进液腔小球(15)和阀套(14)一侧，回液腔小球(12)安装于回液
腔d内，进液腔c设有内凹台阶(18)，回液腔d设有内凹台阶(17)，阀套(14)回液腔d还设有用于外驱动力作用的外驱动力控制口d3。在外驱动力未作用于回液腔小球(12)时，进液腔小球(15)在复位弹簧(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀，其特征在于：包括主阀和先导机构；所述主阀(3)包括高水基三位四通滑阀式换向阀。所述先导机构包括一号双小球顶杆机构(1)和二号双小球顶杆机构(2)。所述主阀和所述先导机构之间设有相互连通的交错孔道，通过控制所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的开启和关闭来控制所述主阀(3)的开启、关闭及换向功能。2.根据权利要求1所述的一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀，其特征在于：所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的进液腔c的进液口c1和所述主阀(3)的高压进液口P相连。所述一号双小球顶杆机构(1)的进液腔c的控制口c2和回液腔d的控制口d2相连通，同时与所述主阀控制腔q1的控制口k1相连。所述二号双小球顶杆机构(2)的进液腔c的控制口c2和回液腔d的控制口d2相连，同时与所述主阀(3)的控制腔q2的控制口k2相连。所述一号双小球顶杆机构(1)和所述二号双小球顶杆机构(2)的回液腔回液口d1与所述主阀(3)的回液口T相连。所述的“相连”可以是通过阀体内部孔道和外部管路。3.一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀，其特征在于：包括如权利要求1和权利要求2所述的主阀(3)和两个双小球顶杆机构(1和2)，还包括双向液压锁(4)。通过控制所述一号双小球顶杆机构(1)、所述二号双小球顶杆机构(2)以及所述双向液压锁(4)的动作，实现所述主阀(3)的比例换向功能。4.根据权利要求3所述的一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀，其特征在于：双向液压锁(4)设置于主阀(3)和两个双小球顶杆机构之间(1和2)，通过两个双小球顶杆机构(1和2)控制双向液压锁(4)的开关，可使主阀阀芯(7)停留于阀腔(9)内任意位置，控制主阀(3)进液口P的开度，使主阀(3)实现比例或连续调节流量、压力的作用。同时，双向液压锁(4)同时关闭时，可形成锁紧回路，将主阀阀芯(7)锁死在阀腔(9)中。所述的主阀(3)两侧的控制腔q1和q2的控制口k1和k2分别与液控双向锁(4)的两个出液口g1和g2相连，液控双向锁(4)的两个进液口e1和e2分别与一号双小球顶杆机构(1)的出液口d1和二号双小球顶杆机构(2)的出液口d1相连。一号液控单向阀(5)的进液口e1与二号液控单向阀(6)的控制口f2相连，二号液控单向阀(6)的进液口e2与一号液控单向阀(5)的控制口f1相连。所述的“相连”可以是通过阀体内部孔道和外部管路。5.根据权利要求1至权利要求4所述的任意一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向阀包括高水基滑阀式换向阀(以下简称为主阀)。其特征在于：主阀(3)包括主阀阀芯(7)，阀体(8)，主阀阀腔(9)，控制腔q1，控制腔q1的控制口k1，控制腔q2，控制腔q2的控制口k2，一号复位弹簧(10)，二号复位弹簧(11)，高压进液口P，回液口T，工作口A，工作口B。所述主阀(3)中的任一零件的材料可以是金属材料或者非金属材料。阀芯(7)安装于主阀阀腔(9)内，在一号复位弹簧(10)和二号复位弹簧(11)的作用下，阀芯处于主阀阀腔(9)的中间位置，此时主阀(3)处于关闭状态。若控制腔q1进液，则将阀芯(7)向右侧推动，控制腔q2的液体从控制口k2流出，此时，主阀(3)的高压进液口P与工作口B连通，工作口A与回液口T相连通；若控制腔q2进液，则将阀芯(7)向左侧推动，控制腔q1的液体从控制口k1流出，此时，主阀(3)的进液口P与工作口A相连通，工作口B与回液口T相连通。这两个过程为主阀阀芯的换向过程，这两种状态均为主阀开启状态。6.根据权利要求1至权利要求4所述的任意一种由双小球顶杆机构控制的滑阀式换向
阀包括的先导机构为双小球顶杆机构。其特征在于：双小球顶杆机构包括进液腔c，进液腔c的进液口c1，进液腔c的控制口c2，复位弹簧(16)，进液腔小球(15)，阀套(14)，顶杆(13)，回液腔小球(12)，回液腔d，回液腔出液口d1，回液腔控制口d2，外驱动力控制口d3。所述双小球顶杆机构(1或2)中的任一零件可以是金属材料或非金属材料。顶杆(13)安装于阀套内的阀孔(19)中，与阀套(14)的阀孔(19)采用间隙配合，顶杆(13)可以在阀套(14)的阀孔(19)内做往复活塞运动，顶杆两侧分别为进液腔c和回液腔d，进液腔c设有进液口c1和进液腔控制口c2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晞，范熹杰，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：