CN103352887B - 一种单叶片水压自伺服转阀 - Google Patents

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Abstract

一种单叶片水压自伺服转阀，包括配流轴⑴、阀体⑶和电机⒀，所述阀体⑶内设叶片⑷、固定挡板(23)和阀芯⑹，所述配流轴⑴的左阶梯轴穿过阀体⑶的左端盖⑵伸出阀体⑶外，所述阀芯⑹紧贴配流轴⑴的配流端，阀芯⑹和配流轴⑴端面配流；阀芯⑹的右侧阶梯轴穿过阀体⑶的右端盖⑾中心孔与电机⒀的输出轴相连；所述叶片⑷和固定挡板(23)位于配流轴⑴的轴肩和配流端之间，叶片⑷设置在配流轴⑴的右轴段上，所述固定挡板(23)设置在阀体⑶的卡槽(44)上，叶片⑷与固定挡板(23)以配流轴⑴的右轴段为中心呈对称设置。其优点在于：本发明径向尺寸小，旋转轴偏转角度大，动力特性好，结构简单，密封性好。

Description

一种单叶片水压自伺服转阀
技术领域
本发明涉及水压传动技术领域，具体的说是一种单叶片水压自伺服转阀。
背景技术
水压传动技术是直接以天然淡水或海水代替矿物油作为液压***工作介质的一门新型传动技术。水作为液压***工作介质符合环境保护和可持续发展的要求，在食品加工行业，水介质不会污染环境和食品，在火场和高温环境下，由于水介质的不燃性，水压传动具有无可比拟的优势。近年来，水压传动技术已受到国外各发达国家的广泛重视成为国际流体传动及控制技术领域的研究热点之一。
目前，武汉科技大学的学者蒋林等设计了“一种双叶片转阀式电液伺服阀”(申请号为CN201220660936.3)，该伺服阀以液压油作为工作介质，采用双叶片结构，阀芯所受径向力和轴向力均各自平衡、伺服盲区小和易于控制的特点，但存在元件结构复杂、油道难以加工、旋转轴偏转角度小、装配需要很高的配合度等问题，且该阀的由于结构上的缺陷，不能直接用于水压***。
由于特殊环境和资源的要求，在实际应用中驱动***不允许使用油及其它非水的介质，因而水压技术得到重视和发展，但是水压元件一般都存在容易腐蚀、泄漏严重等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种配流轴偏转角度大、动力特性好、结构简单、密封性好的单叶片水压自伺服转阀。
本发明一种单叶片水压自伺服转阀，包括配流轴、阀体和电机，所述阀体内设叶片、固定挡板和阀芯，所述配流轴的左阶梯轴穿过阀体的左端盖伸出阀体外，所述阀芯紧贴配流轴的配流端，阀芯和配流轴端面配流；阀芯的右侧阶梯轴穿过阀体的右端盖中心孔与电机的输出轴相连；所述叶片和固定挡板位于配流轴的轴肩和配流端之间，叶片设置在配流轴的右轴段上，所述固定挡板设置在阀体的卡槽上，叶片与固定挡板以配流轴的右轴段为中心呈对称设置。
所述阀芯包括同轴设置的环形体和阶梯轴，所述环形体上开设有高压环形槽、低压环形槽和三个密封槽，三个密封槽内从左到右依次设置有左密封圈、中密封圈和右密封圈；左密封圈和中密封圈之间设有低压环形槽，低压环形槽内设有低压径向通道；中密封圈和右密封圈之间设有高压环形槽，高压环形槽内设有十字形高压径向通道；所述环形体的左端面设有高压配流道和低压配流道，高压配流道和低压配流道呈中心对称分布，所述高压配流道和十字形高压径向通道相连通，所述低压配流道和低压径向通道相连通。
所述配流轴包括左阶梯轴、轴肩、右轴段和配流端，轴肩外表面设有一个密封槽，密封槽内设密封圈；轴肩和配流端的外径名义尺寸均与阀体内径的名义尺寸相同，右轴段的外径名义尺寸与叶片的径向名义尺寸之和等于阀体的内径名义尺寸；配流端的右端面上设有轴对称设置的左侧弧形水槽和右侧弧形水槽，左侧弧形水槽和右侧弧形水槽之间的凸起部分为台肩，所述台肩与阀芯上的高压配流道进水口、低压配流道出水口的形状相同；所述左侧弧形水槽和右侧弧形水槽末端处对称设有左窗口和右窗口。
所述固定挡板的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与配流轴的右轴段的外径名义尺寸的一半相同，固定挡板顶部开设密封槽，密封槽内设固定挡板密封条；叶片的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与阀体的内径名义尺寸的一半相同；所述叶片顶部开设密封槽，密封槽内设叶片密封条。
所述阀体上部沿轴线方向设有高压通道，所述高压通道的进水口与右端盖的高压进水管接头相连通，所述高压通道的出水口与高压环形槽相连通。
所述阀体下部沿轴线方向设有低压通道，所述低压通道的进水口与低压环形槽相连通，所述低压通道的出水口与右端盖的低压出水管接头相连通。
所述阀体下部沿径向方向设有卡槽，所述卡槽长度名义尺寸、宽度名义尺寸均与固定挡板的长度名义尺寸、宽度名义尺寸相同。
所述左端盖2、配流轴1、阀芯6、右端盖11、电机13的输出轴位于同一轴线。
所述左端盖的外径名义尺寸与阀体的外径名义尺寸相同；左端盖内从左到右依次有位于同一轴线上的配流轴密封槽、左端盖密封槽和阀体左密封槽，配流轴密封槽、左端盖密封槽和阀体左密封槽内对应设置有密封圈。
所述右端盖的外径名义尺寸与阀体的外径名义尺寸相同；右端盖内从右到左依次有位于同一轴线上的阀芯阶梯轴密封槽、右端盖密封槽、阀体右密封槽，阀芯阶梯轴密封槽、右端盖密封槽、阀体右密封槽内对应设置有密封圈。
本发明是这样实现的：高压水通过高压进水管接头经右端盖的高压通道进入阀体的高压通道，再经阀体高压通道的出口进入阀芯的高压环形槽，然后经过阀芯的十字形高压径向通道进入高压配流道。
当阀芯相对于配流轴逆时针旋转时，高压水依次通过高压配流道和配流轴的配流端上相应弧形水槽的窗口进入左工作腔，推动叶片顺时针旋转，叶片带动配流轴跟随阀芯转动，右工作腔的低压水经过配流轴的配流端上相应弧形水槽的窗口进入阀芯的低压配流道。
当阀芯相对于配流轴顺时针旋转时，高压水依次通过高压配流道和配流轴的配流端上相应弧形水槽的工作腔水道进入右工作腔，推动叶片逆时针旋转，叶片带动配流轴随阀芯转动，左工作腔的低压水通过配流轴的配流端上相应弧形水槽的窗口进入阀芯的低压配流道。
低压配流道中的低压水进入低压环形槽，再经过阀体低压通道进入右端盖的低压通道，然后经低压出水管接头回流。
本发明单叶片水压自伺服转阀与已有技术相比，具有如下积极效果：
1、本发明采用单叶片，叶片和固定挡板在阀体内呈对称布置，叶片可偏转角度大，因而配流轴的偏转角度更大；
2、本发明的阀芯和配流轴在相对转动的过程中，高压配流道或低压配流道与台肩之间的开口度与阀芯的转动呈线性关系，能获得线性的流量增益，故运动平稳、动态特性好；配流轴降低工艺难度和装配难度，减少了装配过程中的产生的缝隙，使密封性能更加良好；
3、由于主要元件易于加工和装配，故本发明结构简单，易于维护；
4、本发明的左端盖、阀体和右端盖，在装配中都安装了密封圈，增加了端面的密封，阀体内的配流轴，叶片和阀芯安装了相应的密封圈，减少了运动中的泄漏，密封性能好。
5、左轴承、右轴承分别安装在左端盖和右端盖内，减少了在轴承端面产生的泄漏。
附图说明
图1是本发明单叶片水压自伺服转阀的结构示意图；
图2是图1的A-A剖面示意图；
图3是图1的B-B剖面示意图；
图4是配流轴的结构示意图；
图5是图4的C-C剖面示意图；
图6是图4的右视图；
图7是固定挡板的左视图；
图8是叶片的左视图；
图9是阀体的结构示意图；
图10是图9的D-D剖面示意图；
图11是阀芯的结构示意图；
图12是图11的左视图；
图13是左端盖的结构示意图；
图14是图13的E-E剖面示意图；
图15是右端盖的结构示意图；
图16是图15的F-F剖面示意图。
图中，1为配流轴，2为左端盖，3为阀体，4为叶片，5为叶片密封条，6为阀芯，7为低压环形槽，8为高压配流道，9为高压环形槽，10为高压通道，11为右端盖，12为高压进水管接头，13为电机，14为支架杆，15为法兰盘，16为支架板，17为低压出水管接头，18为右轴承，19为十字形高压径向通道，20为低压通道，21为低压径向通道，22为低压配流道，23为固定挡板，24为固定挡板密封条，25为左轴承，26-28为密封圈，29为右侧弧形水槽，30-32为密封圈，33为右密封圈，34为中密封圈，35为左密封圈，36为左侧弧形水槽，37为密封圈，38为密封槽，39为右窗口，40为左窗口，41为台肩，42-43为密封槽，44为卡槽，45为密封槽，46为左端盖密封槽，47为左轴承座，48为阀体左密封槽，49为配流轴密封槽，50为阀体右密封槽，51为右端盖密封槽，52为阀芯阶梯轴密封槽，53为右轴承座。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1-16所示，一种单叶片水压自伺服转阀，包括配流轴1、阀体3、固定挡板23、叶片4、阀芯6、左端盖2、右端盖11和电机13；
如图1和图2所示，阀体3的左端装有左端盖2，左轴承25安装在左端盖2的左轴承座47内，配流轴1左边的阶梯轴穿过左轴承25和左端盖2的中心孔伸出阀体3外，阀芯6紧贴配流轴1的配流端，阀芯6和配流轴1为端面配流；阀芯6右端与电机13的输出轴固定连接，电机13通过支架板16与法兰盘15固定联接，法兰盘15通过支架杆14与右端盖11固定联接；
阀体3的右端装有右端盖11，右轴承18安装在右端盖11的右轴承座53内，阀芯6轴肩右侧的阶梯轴穿过右轴承18和右端盖11的中心孔安装在阀体3内；
阀体3的卡槽44内装有一个固定挡板23，固定挡板23的左侧紧贴配流轴1轴肩的右侧面，固定挡板23的右侧紧贴配流轴1配流端左侧面；在配流轴1的右轴段上安装叶片4，叶片4的左侧紧贴配流轴1轴肩的右侧面，叶片4的右侧紧贴配流轴1的配流端的左侧面，叶片4与固定挡板23对称布置；
阀体3的上部沿轴线方向设有高压通道10，阀体3的下部沿轴线方向设有低压通道20，阀体3的高压通道10的进口与右端盖11的高压进水口相通；右端盖11的高压进水口处安装有高压进水管接头12，阀体3的高压通道10通过阀芯6的十字形高压径向通道19与阀芯6的高压环形槽9相通；右端盖11的低压出水口处安装有低压出水管接头17，阀体3的低压通道20通过阀芯6的径向低压通道20与阀芯6的低压环形槽7相通；
左端盖2、配流轴1、阀芯6、右端盖11和电机13的输出轴位于同一轴线。
如图7所示，固定挡板23的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与配流轴1右轴段的外径名义尺寸的一半相同，固定挡板密封条24安装在固定挡板23的密封槽42内；如图8所示，叶片4的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与阀体3的内径名义尺寸的一半相同。叶片密封条5安装在叶片4的密封槽43内。
如图4所示，配流轴1包括左阶梯轴、轴肩、右轴段和配流端，轴肩外表面设有一个密封槽38，密封槽38内设密封圈28；轴肩和配流端的外径名义尺寸均与阀体3内径的名义尺寸相同，右轴段的外径名义尺寸与叶片4的径向名义尺寸之和等于阀体3的内径名义尺寸；如图5、图6所示，配流端的右端面上设有轴对称设置的左侧弧形水槽36和右侧弧形水槽29，左侧弧形水槽36和右侧弧形水槽29之间的凸起部分为台肩41，所述台肩41与阀芯6上的高压配流道8进水口、低压配流道22出水口的形状相同；所述左侧弧形水槽36和右侧弧形水槽29末端处对称设有左窗口40和右窗口39。
如图11、图12所示，阀芯6由阶梯轴和环形体组成，环形体上设有高压环形槽9、低压环形槽7和三个密封槽45，三个密封槽45内从左到右依次安装左密封圈35、中密封圈34和右密封圈33；低压环形槽7和高压环形槽9从左到右依次位于密封槽38之间，在高压环形槽9中设有十字形高压径向通道19，环形体的外径名义尺寸与阀体3的内径名义尺寸相同；
阀芯6的左端面有一个高压配流道8和一个低压配流道22，高压配流道8和低压配流道22呈中心对称分布，高压配流道8与十字形高压径向通道19相通，低压配流道22与低压径向通道21相通。
如图13、图14所示，左端盖2的外径名义尺寸与阀体3的外径名义尺寸相同；左端盖2内从左到右依次有在同一轴线上的配流轴密封槽49、左端盖密封槽46和阀体左密封槽48，密封圈36安装在配流轴密封槽49内，密封圈26安装在左端盖密封槽46内，密封圈27安装在阀体左密封槽48内。
如图15、图16所示，右端盖11的外径名义尺寸与阀体3的外径名义尺寸相同；右端盖11内从左到右依次有在同一轴线上的阀体右密封槽50、右端盖密封槽51和阀芯阶梯轴密封槽52，密封圈32安装在阀体右密封槽50内，密封圈30安装在右端盖密封槽51内，密封圈31安装在阀芯阶梯轴密封槽52内。

Claims (9)

1.一种单叶片水压自伺服转阀，包括配流轴⑴、阀体⑶和电机⒀，其特征在于：所述阀体⑶内设叶片⑷、固定挡板(23)和阀芯⑹，所述配流轴⑴的左阶梯轴穿过阀体⑶的左端盖⑵伸出阀体⑶外，所述阀芯⑹紧贴配流轴⑴的配流端，阀芯⑹和配流轴⑴端面配流；阀芯⑹的右侧阶梯轴穿过阀体⑶的右端盖⑾中心孔与电机⒀的输出轴相连；所述叶片⑷和固定挡板(23)位于配流轴⑴的轴肩和配流端之间，叶片⑷设置在配流轴⑴的右轴段上，所述固定挡板(23)设置在阀体⑶的卡槽(44)上，叶片⑷与固定挡板(23)以配流轴⑴的右轴段为中心呈对称设置。
2.如权利要求1所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述阀芯⑹包括同轴设置的环形体和阶梯轴，所述环形体上开设有高压环形槽⑼、低压环形槽⑺和三个密封槽(45)，三个密封槽(45)从左到右依次设置有左密封圈(35)、中密封圈(34)和右密封圈(33)；左密封圈(35)和中密封圈(34)之间设有低压环形槽⑺，低压环形槽⑺内设有低压径向通道(21)；中密封圈(34)和右密封圈(33)之间设有高压环形槽⑼，高压环形槽⑼内设有十字形高压径向通道⒆；所述环形体的左端面设有高压配流道⑻和低压配流道(22)，高压配流道⑻和低压配流道(22)呈中心对称分布，所述高压配流道⑻和十字形高压径向通道⒆相连通，所述低压配流道(22)和低压径向通道(21)相连通。
3.如权利要求2所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述配流轴⑴包括左阶梯轴、轴肩、右轴段和配流端，轴肩外表面设有一个密封槽(38)，密封槽(38)内设密封圈(28)；轴肩和配流端的外径名义尺寸均与阀体⑶内径的名义尺寸相同，右轴段的外径名义尺寸与叶片⑷的径向名义尺寸之和等于阀体⑶的内径名义尺寸；配流端的右端面上设有轴对称设置的左侧弧形水槽(36)和右侧弧形水槽(29)，左侧弧形水槽(36)和右侧弧形水槽(29)之间的凸起部分为台肩(41)，所述台肩(41)与阀芯⑹上的高压配流道⑻进水口、低压配流道(22)出水口的形状相同；所述左侧弧形水槽(36)和右侧弧形水槽(29)末端处对称设有左窗口(40)和右窗口(39)。
4.如权利要求1所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述固定挡板(23)的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与配流轴⑴的右轴段的外径名义尺寸的一半相同，固定挡板(23)顶部开设密封槽(42)，密封槽(42)内设固定挡板密封条(24)；叶片⑷的径向伸出端为圆弧面，圆弧面的曲面半径名义尺寸与阀体⑶的内径名义尺寸的一半相同；所述叶片⑷顶部开设密封槽(43)，密封槽(43)内设叶片密封条⑸。
5.如权利要求2所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述阀体⑶上部沿轴线方向设有高压通道⑽，所述高压通道⑽的进水口与右端盖⑾的高压进水管接头⑿相连通，所述高压通道⑽的出水口与高压环形槽⑼相连通。
6.如权利要求2所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述阀体⑶下部沿轴线方向设有低压通道⒇，所述低压通道⒇的进水口与低压环形槽⑺相连通，所述低压通道⒇的出水口与右端盖⑾的低压出水管接头⒄相连通。
7.如权利要求1所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述阀体⑶下部沿径向方向设有卡槽(44)，所述卡槽(44)长度名义尺寸、宽度名义尺寸均与固定挡板(23)的长度名义尺寸、宽度名义尺寸相同。
8.如权利要求1所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述左端盖⑵的外径名义尺寸与阀体⑶的外径名义尺寸相同；左端盖⑵内从左到右依次有位于同一轴线上的配流轴密封槽(49)、左端盖密封槽(46)和阀体左密封槽(48)，配流轴密封槽(49)、左端盖密封槽(46)和阀体左密封槽(48)内对应设置有密封圈(37、26、27)。
9.如权利要求1所述的单叶片水压自伺服转阀，其特征在于：所述右端盖⑾的外径名义尺寸与阀体⑶的外径名义尺寸相同；右端盖⑾内从右到左依次有位于同一轴线上的阀芯阶梯轴密封槽(52)、右端盖密封槽(51)、阀体右密封槽(50)，阀芯阶梯轴密封槽(52)、右端盖密封槽(51)、阀体右密封槽(50)内对应设置有密封圈(31、30、32)。
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Assignee: Shenzhen Beiteer Electromechanical Co., Ltd.

Assignor: Wuhan University of Science and Technology

Contract record no.: 2016440020088

Denomination of invention: Single-vane water pressure self-servo rotary valve

Granted publication date: 20150819

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Record date: 20160919

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