CN104500478B - 气动自动换向阀、气动换向器及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气动自动换向阀、气动换向器及其使用方法，其特征在于：所述换向阀包括阀芯和阀套，所述阀芯为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔，本发明气动自动换向阀优点，不使用电及其他外部控制力量、信号等，实现气阀的自动往复换向运动，且输出压力衰减小，换向频率在20-80Hz范围内可控，频率高，动作稳定。

Description

气动自动换向阀、气动换向器及其使用方法

技术领域：

本发明涉及一种气动自动换向阀及其使用方法。

背景技术：

目前出现的一些机械打磨机为旋转式打磨机，由于其打磨轨迹是圆形的，容易在墙体表面形成参差不齐的圆圈状打磨痕迹，不适用后续的工作，且旋转式打磨机采用的砂纸必须为背部植绒的砂纸，使用成本高。

而要实现直线打磨，以目前的气动或电动设备均无法实现。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种气动自动换向阀及气动换向器，该气动自动换向阀及气动换向器结构简单、设计合理，有利于运用在打磨机上实现高频往复直线打磨。

本发明气动自动换向阀，其特征在于：所述换向阀包括阀芯和阀套，所述阀芯为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔，第一沉孔自阀芯第一端往第二端延伸至所述第二、第三环形活塞之间，且与第二、第三环形活塞之间设置第一穿孔相通，第二沉孔自阀芯第二端往第一端延伸至所述第一、第二环形活塞之间，且与第一、第二环形活塞之间设置第二穿孔相通；所述阀套为圆柱形套，其中段部设有第一通孔，位于阀套两端部周向都均布有四个左、右第二通孔，在阀套上位于第一通孔与第二通孔之间设有两个第三通孔，两边各两个的第三通孔轴心线共线，该两轴心线所形成的第一平面与第一通孔轴心线相垂直，第二通孔中有四个通孔的轴心线位于第一平面上。

本发明气动换向器，其特征在于：所述气动换向器包括横竖相贯的壳体、竖直固定设在壳体内的所述阀套和横向固定设在阀套两侧的腔套，所述阀套体内设有可在其体内滑动的所述阀芯，所述腔套内设有两活塞杆，所述两活塞杆的内侧端均设有活塞，两活塞与阀套外表面之间设有弹簧。

进一步的，上述阀套表面位于第二通孔、第三通孔位置设有缩径，一侧的第三通孔与左边的腔套外表面相贯通，该左边的腔套外表面又与左边活塞外侧端腔体贯通，另一侧的第三通孔与右边的腔套外表面相贯通，该右边的腔套外表面又与右边活塞外侧端腔体贯通。

进一步的，上述左边活塞外侧端腔体和右边活塞外侧端腔体均有阻尼环及端盖封堵，阀套两端均有气密轴和O型圈封堵。

本发明气动换向器的使用方法，其特征在于：所述气动换向器包括横竖相贯的壳体、竖直固定设在壳体内的阀套和横向固定设在阀套两侧的腔套，所述阀套体内设有可在其体内滑动的阀芯，所述腔套内设有所述的两活塞杆，所述两活塞杆的内侧端均设有活塞，所述阀芯为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔，第一沉孔自阀芯第一端往第二端延伸至所述第二、第三环形活塞之间，且与第二、第三环形活塞之间设置第一穿孔相通，第二沉孔自阀芯第二端往第一端延伸至所述第一、第二环形活塞之间，且与第一、第二环形活塞之间设置第二穿孔相通；所述阀套为圆柱形套，其中段部设有第一通孔，位于阀套两端部周向都均布有四个左、右第二通孔，在阀套上位于第一通孔与第二通孔之间设有两个第三通孔，两边各两个的第三通孔轴心线共线，该两轴心线所形成的第一平面与第一通孔轴心线相垂直，第二通孔中有四个通孔的轴心线位于第一平面上；进气口P与第一通孔K14对应，工作口A、工作口B分别对应两边的第三通孔K16，S1、S2对应两边的第二通孔K15；第一阶段，进气口P进气，压力气通过阀芯的环形面积向工作口B输出压力，活塞工作腔的泄压气由气口A通过阀芯的环形面积向排气口S1及S2排气，此时阀芯受左侧容腔内气压作用向右加速移动，右侧容腔内气体由排气口S1和S2排气；

第二阶段，阀芯受左侧容腔内气压作用继续向右加速移动，将要封闭进气口P和排气口S1及S2；

第三阶段，阀芯处于阀套中间位置，进气口P、排气口S1及S2处于近封闭状态；此时阀芯受左侧容腔内气压及本身惯性作用继续向右移动；

第四阶段，阀芯移动至阀套中心偏右侧位置，进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气，工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受本身惯性作用继续向右移动,但受右侧容腔内气压力减速；

第五阶段，阀芯移动至阀套右侧位置，进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气，工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受右侧容腔内气压力减速停止并开始向左侧运动，开始往复。

本发明气动自动换向阀优点：

1）不使用电及其他外部控制力量、信号等，实现气阀的自动往复换向运动，且输出压力衰减小。

2）换向频率高，可无级调频。

换向频率在20-80Hz范围内可控，频率高，动作稳定。

使用本发明气动自动换向阀的换向器与平面打磨纸结合后形成气动直线往复式打磨机，其优点有：

1）直线往复式打磨，能打磨多种不规则表面，能达到人手工打磨的痕迹效果，避免了旋转式打磨机磨出来的带圈圈的纹路，

2）产品重量轻，手持部分重量只有旋转式打磨机的1/3，降低工人劳动强度，避免了旋转式打磨机带电机，难以降低整机重量的弊端，

3）手持部分不使用电，提高户外及潮湿等环境下工作的安全性，

4）可以使用圆形、方形等多种形状的砂纸，且装夹方便，对砂纸带预张紧效果。购买方便，成本低，改变了旋转式打磨机只能使用圆形带背部植绒的砂纸，成本高的弊端，

5）可以实现无边缝打磨，可打磨多种阴阳角，避免了旋转式打磨机难以打磨阴阳角等位置的弊端。

附图说明：

图1是阀芯的剖面图；

图2是阀芯的立体图；

图3是阀套的剖面图；

图4是阀套的立体图；

图5-9为阀芯在阀套的运动说明图（网格剖面线局域表示进高压力气及去往活塞工作腔的压力气，圆形剖面线局域表示排气及活塞工作腔的泄压气）；

图10为极限情况下阀芯的初始位置处于阀套的中心；

图11是气动换向器的横剖面图；

图12是气动换向器的横剖面轴侧视图；

图13是气动直线往复式打磨机的立体图；

图14是图13的***图；

图15是气动换向器和砂纸装夹板组合状态的立体图；

图16是砂纸装夹部的局部构造示意图。

具体实施方式：

本发明气动换向器包括横竖相贯的壳体K1、竖直固定设在壳体内的阀套K2和横向固定设在阀套两侧的腔套K3，所述阀套K2体内设有可在其体内滑动的阀芯K4，阀芯K4和阀套K2构成换向阀，所述腔套内设有所述的两活塞杆3，所述两活塞杆3的内侧端均设有活塞K5，所述阀芯K4为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞K6、K7、K8，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔K9、K10，第一沉孔K9自阀芯第一端K25往第二端K11延伸至所述第二、第三环形活塞之间，且与第二、第三环形活塞之间设置第一穿孔K12相通，第二沉孔K10自阀芯第二端K11往第一端K25延伸至所述第一、第二环形活塞之间，且与第一、第二环形活塞之间设置第二穿孔K13相通；所述阀套为圆柱形套，其中段部设有第一通孔K14，位于阀套两端部周向都均布有四个左、右第二通孔K15，在阀套上位于第一通孔与第二通孔之间设有两个第三通孔K16，两边各两个的第三通孔轴心线共线，该两轴心线所形成的第一平面与第一通孔轴心线相垂直，第二通孔中有四个通孔的轴心线位于第一平面上，为了有利于活塞杆回复，上述两活塞与阀套外表面之间设有弹簧K17。

本发明气动自动换向阀的阀芯和阀套的工作原理：

下面中P为高压空气进气的进气，对应口为第一通孔K14。工作口A、工作口B分别对应两边的第三通孔K16，S1、S2对应两边的第二通孔K15。

图5第一阶段表示假定初始时阀芯处于阀套左侧（右侧位置与左侧原理对称）。进气口P进气，压力气通过阀芯的环形面积向工作口B输出压力。活塞工作腔的泄压气由气口A通过阀芯的环形面积向排气口S1及S2排气。此时阀芯受左侧容腔内气压作用向右加速移动，右侧容腔内气体由排气口S1和S2排气。

图6第二阶段表示阀芯受左侧容腔内气压作用继续向右加速移动，将要封闭进气口P和排气口S1及S2。

图7第三阶段表示阀芯处于阀套中间位置。进气口P、排气口S1及S2处于近封闭状态。此时阀芯受左侧容腔内气压及本身惯性作用继续向右移动。

图8第四阶段表示阀芯移动至阀套中心偏右侧位置。进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气。工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受本身惯性作用继续向右移动,但受右侧容腔内气压力减速。

图9第五阶段表示阀芯移动至阀套右侧位置。进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气。工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受右侧容腔内气压力减速停止并开始向左侧运动，开始往复。

图10表示极限情况下阀芯的初始位置处于阀套的中心。但因加工误差、形位误差或者整个结构放置角度引起的重力偏差等，均可使进气口P进气后阀芯左右两侧容腔的排气量不平衡，即两侧压力不平衡，阀芯将向压力低的方向移动，亦会开始B图的循环。

上述阀套表面位于第二通孔、第三通孔位置设有缩径K18，一侧的第三通孔与左边的腔套外表面K19相贯通，该左边的腔套外表面又与左边活塞外侧端腔体K20贯通，另一侧的第三通孔与右边的腔套外表面K21相贯通，该右边的腔套外表面又与右边活塞外侧端腔体K22贯通。

上述左边活塞外侧端腔体和右边活塞外侧端腔体均有阻尼环及端盖K23封堵，阀套两端均有气密轴K24和O型圈封堵。

使用本发明气动自动换向阀的换向器与平面打磨纸或砂纸装夹板结合后形成气动直线往复式打磨机，气动直线往复式打磨机包括砂纸装夹板1和设在砂纸装夹板1上的气动换向器2，所述气动换向器2上伸出两根往复同向伸缩运动的活塞杆3，两活塞杆3的自由端分别固定在砂纸装夹板的两支撑座4上；使用时，使用者手持固定或借助杆件固定气动换向器外表面，活塞杆在外力作用下往复同向伸缩运动，由于气动换向器相对固定，因此就驱动砂纸装夹板及其上装夹的砂纸往复直线运动，实现砂纸直线打磨物体表面。

为了较好地对砂纸装夹板施力，上述气动换向器的底面设有若干个滚轮5抵靠在砂纸装夹板的上表面上，砂纸装夹板上设有限位槽以限位滚轮5移动。

为了较好的夹持砂纸13，上述砂纸装夹板两侧端部设有V型槽6，V型槽6上压设有V型压片7，所述V型压片由蝶形螺母8锁紧在砂纸装夹板上。

为了方便使用，上述气动换向器侧部固定连接有曲形杆9，曲形杆与可延长的握持手柄10连接，所述握持手柄10中心部穿设有吸尘管11，所述吸尘管伸入罩设在气动换向器上的罩盖12，在使用过程中有大量的粉尘产生，利用吸尘管11与外界的吸尘器连接即可吸收粉尘。

本发明与市场上其它气动换向阀的区别在于

1）不使用电及其他外部控制力量、信号等，实现气阀的自动往复换向运动。

市面上现有的换向阀或者是电磁换向，或者是气动外控换向，都需要外部给出换向信号，实质是给出电磁或气动的换向推力，才能实现阀的换向，而本换向阀靠气动在阀内部产生换向推力，省去了外部控制环节，只要输入气压，阀芯即自动处于不停的换向过程中，适用于需要自动往复运动的机构。

2）换向频率高，可无级调频。

市面上现有的换向阀，换向的频率受电磁、气控等外控信号的频率限制，难以实现高频换向，本换向阀的换向频率较高，且可无级调频。

（换向频率在20-80Hz范围内可控，频率高。

市面上现有的换向阀，换向的频率受电磁、气控等外控信号的频率限制，难以实现高频换向（最高一般为8Hz），本换向阀的换向频率相对较高。（在20-80Hz范围内可控））

3）换向需要的启动压力小，输出工作压力衰减小。

市面上现有的换向阀要实现阀芯换向，一般都需要比较大的输入气压（一般都大于1.5Kg气压）才能实现稳定的换向动作，本换向阀动作需要的启动压力较低。（气压为1Kg时仍能稳定工作）

其次，本换向阀换向气流通道与工作气流通道分离，工作气流受换向气流影响小，输出工作压力衰减小。

Claims (5)

1.一种气动自动换向阀，其特征在于：所述换向阀包括阀芯和阀套，所述阀芯为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔，第一沉孔自阀芯第一端往第二端延伸至所述第二、第三环形活塞之间，且与第二、第三环形活塞之间设置第一穿孔相通，第二沉孔自阀芯第二端往第一端延伸至所述第一、第二环形活塞之间，且与第一、第二环形活塞之间设置第二穿孔相通；所述阀套为圆柱形套，其中段部设有第一通孔，位于阀套两端部周向都均布有四个左、右第二通孔，在阀套上位于第一通孔与第二通孔之间设有两个第三通孔，两边各两个的第三通孔轴心线共线，该两轴心线所形成的第一平面与第一通孔轴心线相垂直，第二通孔中有四个通孔的轴心线位于第一平面上。

2.一种使用权利要求1所述气动自动换向阀的气动换向器，其特征在于：所述气动换向器包括横竖相贯的壳体、竖直固定设在壳体内的所述阀套和横向固定设在阀套两侧的腔套，所述阀套体内设有可在其体内滑动的所述阀芯，所述腔套内设有两活塞杆，所述两活塞杆的内侧端均设有活塞，两活塞与阀套外表面之间设有弹簧。

3.根据权利要求2所述的气动换向器，其特征在于：所述阀套表面位于第二通孔、第三通孔位置设有缩径，一侧的第三通孔与左边的腔套外表面相贯通，该左边的腔套外表面又与左边活塞外侧端腔体贯通，另一侧的第三通孔与右边的腔套外表面相贯通，该右边的腔套外表面又与右边活塞外侧端腔体贯通。

4.根据权利要求3所述的气动换向器，其特征在于：所述左边活塞外侧端腔体和右边活塞外侧端腔体均有阻尼环及端盖封堵，阀套两端均有气密轴和O型圈封堵。

5.一种使用权利要求1所述气动自动换向阀的气动换向器的使用方法，其特征在于：所述气动换向器包括横竖相贯的壳体、竖直固定设在壳体内的阀套和横向固定设在阀套两侧的腔套，所述阀套体内设有可在其体内滑动的阀芯，所述腔套内设有两活塞杆，所述两活塞杆的内侧端均设有活塞，所述阀芯为圆柱体，在圆柱体上设有三段外表面与阀套内表面相吻合的第一、第二、第三环形活塞，在阀芯内设有两个相互平行的第一、第二沉孔，第一沉孔自阀芯第一端往第二端延伸至所述第二、第三环形活塞之间，且与第二、第三环形活塞之间设置第一穿孔相通，第二沉孔自阀芯第二端往第一端延伸至所述第一、第二环形活塞之间，且与第一、第二环形活塞之间设置第二穿孔相通；所述阀套为圆柱形套，其中段部设有第一通孔，位于阀套两端部周向都均布有四个左、右第二通孔，在阀套上位于第一通孔与第二通孔之间设有两个第三通孔，两边各两个的第三通孔轴心线共线，该两轴心线所形成的第一平面与第一通孔轴心线相垂直，第二通孔中有四个通孔的轴心线位于第一平面上；进气口P与第一通孔（K14）对应，工作口A、工作口B分别对应两边的第三通孔(K16)，排气口S1、排气口S2对应两边的第二通孔(K15)；第一阶段，进气口P进气，压力气通过阀芯的环形面积向工作口B输出压力，活塞工作腔的泄压气由工作口A通过阀芯的环形面积向排气口S1及S2排气，此时阀芯受左侧容腔内气压作用向右加速移动，右侧容腔内气体由排气口S1和S2排气；

第二阶段，阀芯受左侧容腔内气压作用继续向右加速移动，将要封闭进气口P和排气口S1及S2；

第三阶段，阀芯处于阀套中间位置，进气口P、排气口S1及S2处于近封闭状态；此时阀芯受左侧容腔内气压及本身惯性作用继续向右移动；

第四阶段，阀芯移动至阀套中心偏右侧位置，进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气，工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受本身惯性作用继续向右移动，但受右侧容腔内气压力减速；

第五阶段，阀芯移动至阀套右侧位置，进气口P内压力气通过阀芯环形面积向工作口A通压力气，工作口B内气体通过阀芯环形面积接通排气口S1及S2，此时阀芯受右侧容腔内气压力减速停止并开始向左侧运动，开始往复。