锥面换向转阀的制作方法
【专利摘要】本发明为锥面换向转阀，属于流体压力传动【技术领域】。它的主要技术特点：流体作用阀芯的径向力、轴向力均平衡，在压缩弹簧力作用下阀芯与阀座紧密配合。转动力矩主要取决于弹簧压力，而与流体压力无关。它可设计制成具有机能各异的二位阀和机能各异的三位阀。它即可制成手动也可制成电动，也可制成阀组。本阀具有磨损自动补偿性，阀内部高、低压之间的密封为无间隙间隔密封，具有极小的内漏或零内漏，具有超长的使用寿命，可达几百万次，具有适合用于任何流体的性能。本发明以三位四通代号为Y型阀为例，介绍阀和阀组的结构，并设计绘制了十一种较常用机能各异的三位四通和一种三位六通阀阀芯结构以及以三位四通代号为Y型阀为例阀组的结构。
【专利说明】锥面换向转阀
【技术领域】
[0001]本发明用于流体压力传动中的操纵换向机构，它属于流体压力传动元件【技术领域】。
【背景技术】
[0002]—、目前技术状况
目前生产中使用的换向阀如按动力源划分，有手动换向阀和电磁换向阀。如按阀芯内部高、低压密封形式划分、可分为间隙密封和无间隙间隔密封。所谓间隙密封、指的是目前生产中广泛用于较大粘度系数油液的压力传动。工作中依靠阀芯与阀座之间的间隙做轴向滑动而实现流体系统的配液换向，所以这种阀称作滑阀，它即可手动也可用电磁力操作。所谓无间隙间隔密封，指的是目前生产中广泛用于较小粘度系数的流体压力传动配液换向。如:水、乳化液、粘度系数较小的油液等。这种阀的阀芯与阀座的密封在不工作时，阀芯紧密坐落在阀座上或用密封圈将高、低压隔开，工作时用外力将间隔打开进行配液换向。无间隙间隔密封的换向阀还有转阀，由于种种原因，目前这种阀使用较少。
[0003]二、目前技术状况存在的不足
1、由于流体粘度系数的不同，导致换向阀的结构不同，种类繁多，即使流量、压力相同也不能通用和互换使用。
[0004]2、滑阀内部的密封依靠的是间隙，间隙的存在必产生内漏，内漏导致油温升高，从而加剧内漏，同时内漏是能源白白的浪费。有间隙就有微小颗粒进入的可能，一旦进入就有可能将阀芯与阀座配合表面拉伤、拉毛，也有将阀芯卡死而不能工作的可能。可以说间隙是生产中的隐患，因此这种流体压力传动中对油的过滤与冷却是非常严格的。
[0005]3、对于目前采用阀内部密封为间隔密封的阀，这种阀在工作中反复打开与关闭，每一次关闭，阀芯与阀座之间都产生很大的冲击力，这种冲击力将使阀芯与阀座配合表面产生裂痕与点蚀，也有可能流体中的微小颗粒垫入阀芯与阀座之间，从而导致阀内漏产生。而对于用密封圈做间隔的阀，反复的轴向运动，密封圈将不用很久将拉伤而产生内漏。生产已验证，这种阀使用寿命都不长。
[0006]三、按本发明技术制造的锥面换向转阀生产中应用实例
本人于1991年为煤矿设计制造了两个三位四通，代号为Y型的手动锥面换向转阀，用于井口安全门的开、关，动力为风压，使用至2005年。由于井口安全门的自动化改造而将其更换。在14年的使用中，一直没有内漏产生，除了更换几次密封圈外，没有进行过其它任何维护。如果安全门的开、关各算一次，此阀已转了 400万次左右。
【发明内容】
[0007]本发明为锥面换向转阀，用于流体压力传动的配液换向。它的主要结构为:锥面阀芯为圆台体，其上部的转轴为一体，阀芯圆台体坐落在阀座锥孔内，阀座与阀体为一体。按着流体系统的要求(位数及机能)，在阀体与阀芯开设相应的孔和沟槽，使在转动给定的角度后，由于这些孔和槽沟位置的改变而实现配液换向。在阀体与阀芯上开设的孔和沟槽，流体压力通过它们作用在阀芯上，有的力可能对阀芯产生力偶、有的力可能对阀芯产生力矩、有的力可能对阀芯产生径向力、有的力对阀芯产生轴向力。锥面换向转阀在工作中，如果流体压力作用在阀芯上的径向力不平衡，阀芯将被推向一侧，阀芯将产生点或线磨损，使阀内很快产生内漏，因此阀很快因阀不能正常工作而报废。如果流体压力作用在阀芯上，在阀芯上产生力偶或力矩，其对阀芯损伤与后果基本同上，本人认为这就是为什么锥面转阀一直以来应用不广和较少的主要因素。本发明的技术核心之一就是在阀芯和阀体上设置这些孔和沟槽时，使流体对阀芯的作用的径向力平衡，同时流体对阀芯的作用其合力不能在阀芯上产生力偶或力矩，还要满足在阀允许的转角内，转至任何位置时，这种力的状况不能改变，为了使流体对阀芯的作用力达到以上效果，本发明以如下技术做支撑:1、凡是流体对阀芯能产生作用力的孔或沟槽均采用轴对称布置，既有的孔和槽沟在工作中是多余的，为了力的平衡必须设置，这些对称的孔或沟槽必须用孔将其勾通，使它们之间获得相同的流体压力，这种设计结构使阀芯在流体压力作用下，不可能产生力偶，更不可能产生力矩，同时阀芯径向力其合力必为零。2、在设置阀芯上、下端面勾通孔时，必须满足是两孔，且这两孔必须是以阀芯上或下端面的一条直径为对称轴且两孔直径相等，这种结构避免了流体的作用力对阀芯产生力矩的条件。3、外力对阀芯作用的轴向力(一般指弹簧力)，其合力的作用线必须与阀芯的轴线成一直线。对于流体压力对阀芯轴向力的作用，本发明的设计思想就是使阀芯轴向力之合力在工作中时刻接近零。什么样的阀芯结构尺寸能满足这一设计思想，以下为此进行说明(参看图1和图1A-A)，流体系统对换向阀有流量要求，这就确定配液孔14的直径Cl0,以配液孔直径为基础，确定阀芯的厚度H，本发明设计的锥面阀芯配液孔轴线平行阀芯上、下端面，且暂设与上、下端面的距离相等，在以配液孔直径、流体系统对阀机能要求、阀芯内部高、低压之间的密封的因素考虑下，确定阀芯转角、两对称环形槽的位置、两环槽的高度与配液孔直径一致，两环型槽的上、下边缘与配液孔垂直上、下断面直径的上、下边缘分别在垂直阀芯轴线的两个平面内。以上结构的确定，决定了配液孔轴线处锥台阀芯处的直径d在配液孔轴线处锥台的直径d不变的前提下，很容易计算出锥台阀
芯上端面的直径D和下端面直径D1，且D与D1满足
【权利要求】
1.阀在工作中，流体对阀芯的作用力，其径向力始终保持平衡，轴向力基本接近平衡的各种机能的二位二通、二位三通、二位四通、二位多通手动或电动锥面换向阀或锥面换向转阀阀组。
2.阀在工作中，流体对阀芯的作用力，其径向力始终保持平衡，轴向力基本接近平衡的各种机能的三位二通、三位三通、三位四通、三位多通手动或电动锥面换向转阀或锥面换向转阀阀组。
【文档编号】F15B13/02GK103697003SQ201310579871
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】王瑞林 申请人:王瑞林