CN108591152B - 一种自主耦合的液压马达转阀一体机 - Google Patents

一种自主耦合的液压马达转阀一体机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自主耦合的液压马达转阀一体机。阀芯为中间大、两端小的圆柱体，阀套上设有阀套窗口和阀套油口；马达转子与阀芯一端小圆柱体相连，带动阀芯旋转实现换向。阀体上设置供油口、回油口、通向执行机构两个工作油道以及液压油道和马达高压、马达低压窗口，使来自***的油液同时供给双作用叶片液压马达和执行机构。与马达转子相连的阀芯端内部设置液压油道，将来自供油口的高压油引到马达叶片根部，保证马达转子与马达定子间有效密封。本发明采用双作用叶片液压马达作为驱动源，克服电机驱动特性的不足，通过在阀体内部设置液压油道，提高液压马达驱动阀芯旋转式换向阀装置的集成度，简化外部液压油路，节约成本，便于安装。

Description

一种自主耦合的液压马达转阀一体机
技术领域
本发明涉及工程机械领域中的换向阀，尤其涉及一种自主耦合的液压马达转阀一体机。
背景技术
随着工程机械的发展，高速换向阀的应用越来越广泛，目前存在的阀芯往复式换向阀，换向频率太低，不能满足需要，因此提出阀芯旋转式换向阀。目前存在的阀芯旋转式换向阀大多采用电机驱动，电机启动时的电流冲击和转矩冲击会对阀芯产生不利影响，因此采用马达驱动的阀芯旋转式换向阀开始出现，但是目前存在的这类装置集成度低，外部管路较多，安装不方便。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自主耦合的液压马达转阀一体机。该一体机采用双作用叶片液压马达驱动阀芯旋转实现高速换向，所需液压油道均在阀体内部布置，大大简化了外部油路，集成度高，安装方便。
本发明解决技术其问题所采用的技术方案是：
本发明包括阀芯、阀套、阀体、端盖和双作用叶片液压马达；双作用叶片液压马达包括马达转子、叶片和马达定子，阀芯为中间大、两端小的圆柱体，阀套上设有阀套窗口和阀套油口；马达转子通过平键与阀芯一端小圆柱体相连，马达转子带动阀芯相对阀套旋转实现换向。
所述阀体上设置回油口、供油口、阀套口、阀芯口和通向执行机构的第一工作油道、第二工作油道，阀体内部设置液压油道；高压窗口和低压窗口相间对称设置在阀体上，阀体内部设置五条高压油道，即：第一高压油道、第二高压油道、第三高压油道、第四高压油道和第五高压油道；七条低压油道，即：第一低压油道、第二低压油道、第三低压油道、第四低压油道、第五低压油道、第六低压油道和第七低压油道；五个环形槽，即：阀体第一环形槽、阀体第二环形槽、阀体第三环形槽、阀体第四环形槽和阀体第五环形槽。
所述阀芯大圆柱面上开有三个阀芯环形槽，即：阀芯第一环形槽、阀芯第二环形槽和阀芯第三环形槽，阀芯第一环形槽和阀芯第二环形槽之间的阀芯两侧面分别开有四个阀芯第一沟槽和四个阀芯第二沟槽，且在圆周方向均匀布置，四个阀芯第一沟槽和四个阀芯第二沟槽布置位置错开45°；阀芯第二环形槽和阀芯第三环形槽之间的阀芯两侧面分别开有四个阀芯第三沟槽和四个阀芯第四沟槽；阀芯第三沟槽与阀芯第一沟槽布置位置相同，阀芯第四沟槽与阀芯第二沟槽布置位置相同，与马达转子相连的阀芯小圆柱体内部开设中心孔，端部开设阀芯第二径向孔，阀芯第二环形槽处开设阀芯第一径向孔。
所述阀套从双作用叶片液压马达一端向右依次设有阀套第一油口、阀套第一窗口、阀套第二窗口、阀套第二油口、阀套第三窗口、阀套第四窗口和阀套第三油口；每个阀套窗口数目为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置完全相同；每个阀套油口数目均为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置与阀套窗口完全相同。
所述阀芯另一端小圆柱体，连接测量阀芯转速的角度传感器或编码器。
所述双作用叶片液压马达是齿轮马达、单作用叶片马达或轴向柱塞马达。
本发明具有的有益效果是：
本发明采用双作用叶片液压马达作为驱动源，可以克服电机驱动特性的不足，通过在阀体内部设置液压油道，可以提高液压马达驱动阀芯旋转式换向阀装置的集成度，简化外部液压油路，节约成本，便于安装。
附图说明
图1是本发明一体机的工作模式之一图。
图2是本发明一体机的工作模式之二图。
图3是本发明阀体内部油道图。
图4是本发明阀体剖视图。
图5是图1阀体主视图。
图6是图1阀体俯视图。
图7是图1阀体仰视图。
图8是图1阀体左视图。
图9是图1阀体右视图。
图10是图1阀体后视图。
图11是本发明阀芯三维结构示意图。
图12是本发明阀芯结构剖视图。
图13是本发明阀套结构剖视图。
图中：1、阀体，2、阀套，3、端盖，4、阀芯，5、螺塞，6、马达转子，7、叶片，8、马达定子，9、阀体第一环形槽，10、阀体第二环形槽，11、阀体第三环形槽，12、阀体第四环形槽，13、阀体第五环形槽，14、阀芯第一环形槽，15、阀芯第一沟槽，16、阀芯第二沟槽，17、阀芯第二环形槽，18、阀芯第三沟槽，19、阀芯第四沟槽，20、阀芯第三环形槽，21、中心孔，22、键槽，23、阀芯第一径向孔，24、阀芯第二径向孔，25、阀套第一油口，26、阀套第一窗口，27、阀套第二窗口，28、阀套第二油口，29、阀套第三窗口，30、阀套第四窗口，31、阀套第三油口，32、阀芯口，33、阀套口，P1、第一高压油道，P2、第二高压油道，P3、第三高压油道，P4、第四高压油道，P5、第五高压油道，T1、第一低压油道，T2、第二低压油道，T3、第三低压油道，T4、第四低压油道，T5、第五低压油道，T6、第六低压油道，T7、第七低压油道，A、第一工作油道，B、第二工作油道，C、马达高压窗口，D、马达低压窗口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括阀芯4、阀套2、阀体1、端盖3和双作用叶片液压马达；双作用叶片液压马达包括马达转子6、叶片7和马达定子8，阀芯4为中间大、两端小的圆柱体，阀套2上设有阀套窗口和阀套油口；马达转子6通过平键与阀芯4一端小圆柱体相连，马达转子6带动阀芯4相对阀套2旋转实现换向。
如图1～图10所示，所述阀体1上设置回油口T、供油口P、阀套口33、阀芯口32和通向执行机构的第一工作油道A、第二工作油道B，阀体1内部设置液压油道；高压窗口C和低压窗口D相间对称设置在阀体上，阀体1内部设置五条高压油道，即：第一高压油道P1、第二高压油道P2、第三高压油道P3、第四高压油道P4、第五高压油道P5；七条低压油道，即：第一低压油道T1、第二低压油道T2、第三低压油道T3、第四低压油道T4、第五低压油道T5、第六低压油道T6、第七低压油道T7，阀体1表面的第三低压油道T3口和第六低压油道T6口分别用螺塞5密封；五个环形槽，即：阀体第一环形槽9、阀体第二环形槽10、阀体第三环形槽11、阀体第四环形槽12、阀体第五环形槽13。
如图11～图12所示，所述阀芯4大圆柱面上开有三个阀芯环形槽，即：阀芯第一环形槽14、阀芯第二环形槽17和阀芯第三环形槽20，阀芯第一环形槽14和阀芯第二环形槽17之间的阀芯4两侧面分别开有四个阀芯第一沟槽15和四个阀芯第二沟槽16，且在圆周方向均匀布置，四个阀芯第一沟槽15和四个阀芯第二沟槽16布置位置错开45°；阀芯第二环形槽17和阀芯第三环形槽20之间的阀芯4两侧面分别开有四个阀芯第三沟槽18和四个阀芯第四沟槽19；阀芯第三沟槽18与阀芯第一沟槽15布置位置相同，阀芯第四沟槽19与阀芯第二沟槽16布置位置相同，与马达转子6相连的阀芯4小圆柱体内部开设中心孔21，端部开设阀芯第二径向孔24，阀芯第二环形槽17处开设阀芯第一径向孔23，目的是将来自供油口P的高压油引到马达叶片7根部，保证马达转子6与马达定子8间有效密封。
如图13所示，所述阀套2从双作用叶片液压马达一端向右依次设有阀套第一油口25、阀套第一窗口26、阀套第二窗口27、阀套第二油口28、阀套第三窗口29、阀套第四窗口30和阀套第三油口31；每个阀套窗口数目为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置完全相同；每个阀套油口数目均为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置与阀套窗口完全相同。
所述阀芯4另一端小圆柱体，连接测量阀芯转速的角度传感器或编码器。
所述双作用叶片液压马达是齿轮马达、单作用叶片马达或轴向柱塞马达。
如图3所示，是本发明阀体内部油道图，从图3上看共有油道14条，虚线表示高压油道，分别标注为P1、P2、P3、P4和P5，共5条高压油道，其中第一高压油道P1和第二高压油道P2相通，第二高压油道P2和第三高压油道P3相通，第一高压油道P1和第四高压油道P4相通，第四高压油道P4和第五高压油道P5相通，第三高压油道P3、第五高压油道P5连接马达高压窗口C；点划线表示低压油道，分别标注T1、T2、T3、T4、T5、T6和T7，共7条低压油道，其中第三低压油道T3和第一低压油道T1相通，第二低压油道T2和第一低压油道T1相通，第三低压油道T3和第五低压油道T5相通，第五低压油道T5和第四低压油道T4相通，第三低压油道T3和第六低压油道T6相通，第六低压油道T6和第七低压油道T7相通，第二低压油道T2、第四低压油道T4连接马达低压窗口D；粗实线表示工作油道，分别标注A和B，共2条工作油道，阀芯4旋转一周会出现两种工作模式，分别如图1和图2所示，图1所示的工作模式，第一高压油道P1和第二工作油道B接通，第三低压油道T3和第一工作油道A接通；图2所示的工作模式，第一高压油道P1和第一工作油道A接通，第七低压油道T7和第二工作油道B接通，整个油道设计将来自***的油液在阀体内自由分配，同时供给双作用叶片液压马达和执行机构，实现液压马达转阀一体机的自主耦合。
阀套2受到阀体1、端盖3和阀芯4的限制无法运动，阀套相对阀体静止。本实施例中马达转子6和阀芯4通过平键连接，马达转子6带动阀芯4高速旋转，阀芯4受到阀体1、端盖3和阀套2的限制无法轴向运动和径向运动，只能旋转运动，阀芯4采用阀套2支撑，阀芯4一端内部设置液压油道，目的是将高压油引到叶片根部。
本发明有两种工作模式，其工作原理如下：
如图1、图3所示，本发明的一体机的工作模式之一。图3中虚线表示高压油道，分别标注为P1、P2、P3、P4、P5，共5条高压油道；点划线表示低压油道，分别标注T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7，共7条低压油道；粗实线表示工作油道，分别标注A、B，共2条工作油道，其中第三高压油道P3、第五高压油道P5连接马达高压窗口C，第二低压油道T2、第四低压油道T4连接马达低压窗口D。来自***的高压油由供油口P进入阀体第一高压油道P1，高压油在第一高压油道P1上分成4路，第一路经第一高压油道P1、第二高压油道P2、第三高压油道P3进入马达高压窗口C，第二路经第一高压油道P1、第四高压油道P4、第五高压油道P5进入马达高压窗口C，第三路经第一高压油道P1、阀体第三环形槽11、阀套第二油口28、阀芯第二环形槽17、阀芯第三沟槽18、阀套第三窗口29、阀体第四环形槽12进入第二工作油道B，第四路经第一高压油道P1、阀体第三环形槽11、阀套第二油口28、阀芯第二环形槽17、阀芯第一径向孔23、中心孔21、阀芯第二径向孔24到达叶片根部容腔，一体机内的低压油有三路，第一路经马达低压窗口D、第四低压油道T4、第五低压油道T5到达第三低压油道T3，第二路经马达低压窗口D、第二低压油道T2、第一低压油道T1到达第三低压油道T3，第三路经第一工作油道A、阀体第二环形槽10、阀套第一窗口26、阀芯第一沟槽15、阀芯第一环形槽14、阀套第一油口25、阀体第一环形槽9到达第三低压油道T3，此时阀芯旋转式换向阀处于第一高压油道P1与第二工作油道B接通，第三低压油道T3与第一工作油道A接通的状态，最终低压油经第三低压油道T3、第六低压油道T6、第七低压油道T7、回油口T回油箱。
如图2、图3所示，本发明的一体机的工作模式之二。图3中虚线表示高压油道，分别标注为P1、P2、P3、P4、P5，共5条高压油道；点划线表示低压油道，分别标注T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7，共7条低压油道；粗实线表示工作油道，分别标注A、B，共2条工作油道，其中第三高压油道P3、第五高压油道P5连接马达高压窗口C，第二低压油道T2、第四低压油道T4连接马达低压窗口D。来自***的高压油由供油口P进入阀体第一高压油道P1，高压油在第一高压油道P1上分成4路，第一路经第一高压油道P1、第二高压油道P2、第三高压油道P3进入马达高压窗口C，第二路经第一高压油道P1、第四高压油道P4、第五高压油道P5进入马达高压窗口C，第三路经第一高压油道P1、阀体第三环形槽11、阀套第二油口28、阀芯第二环形槽17、阀芯第二沟槽16、阀套第二窗口27、阀体第二环形槽10进入第一工作油道A，第四路经第一高压油道P1、阀体第三环形槽11、阀套第二油口28、阀芯第二环形槽17、阀芯第一径向孔23、中心孔21、阀芯第二径向孔24到达叶片根部容腔一体机内的低压油有三路，第一路经马达低压窗口D、第四低压油道T4、第五低压油道T5、第三低压油道T3、第六低压油道T6到达第七低压油道T7，第二路经马达低压窗口D、第二低压油道T2、第一低压油道T1、第三低压油道T3、第六低压油道T6到达第七低压油道T7，第三路经第二工作油道B、阀体第四环形槽12、阀套第四窗口30、阀芯第四沟槽19、阀芯第三环形槽20、阀套第三油口31、阀体第五环形槽13到达第七低压油道T7，此时阀芯旋转式换向阀处于第一高压油道P1与第一工作油道A接通，第七低压油道T7与第二工作油道B接通的状态，最终低压油经第七低压油道T7、回油口T回油箱。
至此，本发明的一体机完成一个周期的工作模式，实现了执行机构往复运动一次，通过在一体机上集成调速阀，节流阀改变进入马达的流量来调整马达转速，可以改变执行机构的工作频率，本发明集成度高，安装方便，实用性强。

Claims (5)

1.一种自主耦合的液压马达转阀一体机，其特征在于：包括阀芯(4)、阀套(2)、阀体(1)、端盖(3)和双作用叶片液压马达；双作用叶片液压马达包括马达转子(6)、叶片(7)和马达定子(8)，阀芯(4)为中间大、两端小的圆柱体，阀套(2)上设有阀套窗口和阀套油口；马达转子(6)通过平键与阀芯(4)一端小圆柱体相连，马达转子(6)带动阀芯(4)相对阀套(2)旋转实现换向；
所述阀体(1)上设置回油口(T)、供油口(P)、阀套口(33)、阀芯口(32)和通向执行机构的第一工作油道(A)、第二工作油道(B)，阀体(1)内部设置液压油道；高压窗口(C)和低压窗口(D)相间对称设置在阀体(1)上，阀体(1)内部设置五条高压油道，即：第一高压油道(P1)、第二高压油道(P2)、第三高压油道(P3)、第四高压油道(P4)和第五高压油道(P5)；七条低压油道，即：第一低压油道(T1)、第二低压油道(T2)、第三低压油道(T3)、第四低压油道(T4)、第五低压油道(T5)、第六低压油道(T6)和第七低压油道(T7)；五个环形槽，即：阀体第一环形槽(9)、阀体第二环形槽(10)、阀体第三环形槽(11)、阀体第四环形槽(12)和阀体第五环形槽(13)。
2.根据权利要求1所述的一种自主耦合的液压马达转阀一体机，其特征在于：所述阀芯(4)大圆柱面上开有三个阀芯环形槽，即：阀芯第一环形槽(14)、阀芯第二环形槽(17)和阀芯第三环形槽(20)，阀芯第一环形槽(14)和阀芯第二环形槽(17)之间的阀芯(4)两侧面分别开有四个阀芯第一沟槽(15)和四个阀芯第二沟槽(16)，且在圆周方向均匀布置，四个阀芯第一沟槽(15)和四个阀芯第二沟槽(16)布置位置错开45°；阀芯第二环形槽(17)和阀芯第三环形槽(20)之间的阀芯(4)两侧面分别开有四个阀芯第三沟槽(18)和四个阀芯第四沟槽(19)；阀芯第三沟槽(18)与阀芯第一沟槽(15)布置位置相同，阀芯第四沟槽(19)与阀芯第二沟槽(16)布置位置相同，与马达转子（6）相连的阀芯（4）小圆柱体内部开设中心孔（21），端部开设阀芯第二径向孔（24），阀芯第二环形槽（17）处开设阀芯第一径向孔（23）。
3.根据权利要求1所述的一种自主耦合的液压马达转阀一体机，其特征在于：所述阀套(2)从双作用叶片液压马达一端向右依次设有阀套第一油口(25)、阀套第一窗口(26)、阀套第二窗口(27)、阀套第二油口(28)、阀套第三窗口(29)、阀套第四窗口(30)和阀套第三油口(31)；每个阀套窗口数目为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置完全相同；每个阀套油口数目均为四个，且在圆周方向均匀布置，布置位置与阀套窗口完全相同。
4.根据权利要求1所述的一种自主耦合的液压马达转阀一体机，其特征在于：所述阀芯(4)另一端小圆柱体，连接测量阀芯转速的角度传感器或编码器。
5.根据权利要求1所述的一种自主耦合的液压马达转阀一体机，其特征在于：所述双作用叶片液压马达是齿轮马达、单作用叶片马达或轴向柱塞马达。
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