三位四通比例方向阀

技术领域

本发明涉及三位四通比例方向阀技术领域，具体为三位四通比例方向阀。

背景技术

用比例电磁铁替换电磁换向阀中的开关电磁铁，就变成直动式的比例方向阀，比例方向阀不仅能转换位置以控制方向，而且换位的行程还可以连续地变化，因而阀口的通流面积也可以连续地变化，所以比例方向阀不仅能控制执行元件的运动方向，而且还可以控制其运动速度。

传统的板式三位四通比例阀结构复杂，结构空间占用大，不便于系统集成，为此，我们提出三位四通比例方向阀。

发明内容

本发明的目的在于提供三位四通比例方向阀，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：三位四通比例方向阀，包括主阀和比例电磁铁；还包括挤压组件，用于配合所述主阀的出油流速挤压油管的所述挤压组件设于所述主阀上；调节组件，用于配合出油流速对油管角度进行适应调节的所述调节组件设于所述挤压组件上。

优选的，所述主阀包括阀套，所述阀套端部设有第一油口，所述阀套内间隙配合有阀芯，所述阀套外表面贯穿设有与所述第一油口连通的第二油口、第三油口以及第四油口，所述阀芯一端设有靠近所述第四油口的平衡阀芯，所述阀套另一端螺纹连接有螺套，所述阀套与所述螺套内部之间设有两个弹簧座，两个所述弹簧座之间挂接配合有两个刚度不同的弹簧，所述弹簧座中部活动配合有伸入所述阀芯内部的推杆，所述推杆与所述阀芯之间插接配合有第一滚针，所述阀套、所述阀芯、所述螺套之间通过密封件进行密封处理。优选的，所述比例电磁铁包括与所述螺套螺纹连接的隔磁管，所述隔磁管内部活动配合有动铁，所述动铁与所述隔磁管之间设有漆布，所述动铁端部与所述推杆之间插接配合有第二滚针，所述隔磁管端部螺纹连接有定铁，所述定铁端部螺纹连接有锁紧螺母，所述隔磁管外表面连接有第一电磁线圈和第二电磁线圈。

优选的，所述第三油口的压力达到21Mpa时，所述第一油口的漏量小于300ml/min，所述第一油口、所述第二油口、所述第三油口以及所述第四油口的最高工作压力为21Mpa，且最大流量为5.3L/min。

优选的，所述第一电磁线圈与所述第二电磁线圈的起始电流差异不超过80mA。

优选的，所述挤压组件包括与所述隔磁管连接固定的固定杆和挤压板，所述第二油口和所述第四油口连通有第一油管，所述第三油口连通有第二油管，所述第一油管和所述第二油管外表面均贴合有与所述固定杆连接固定的U形限位板，所述U形限位板上开设有与所述挤压板滑动配合的限位槽，所述动铁端部固定连接有穿出所述定铁和所述锁紧螺母的活动杆，位于所述第一油管上的所述U形限位板与所述活动杆连接固定。

优选的，所述挤压组件还包括与位于所述第二油管上的所述U形限位板连接固定的固定块，所述固定块侧面开设有T型槽，所述T型槽内滑动配合有T型块，所述T型块端部转动连接有转杆，所述转杆端部转动连接有与所述活动杆连接固定的连接杆，所述转杆中部转动连接有滑杆，所述滑杆抵压配合有与所述固定杆连接固定的并呈倾斜分布的滑板。

优选的，所述调节组件包括与所述活动杆连接国定的三个第一齿板，所述第一齿板底部啮合有与所述固定杆转动配合的齿轮，所述齿轮外表面啮合有呈竖直分布的第二齿板，所述第二齿板外表面滑动连接有与所述固定杆连接固定的限位板，所述第二齿板的底部固定连接有分别与所述第一油管和第二油管套设的第一套圈和第二套圈。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过一种螺纹插装式三位四通电磁比例方向阀产品，以替代传统的板式三位四通比例阀，减少了零件，简化了装配，缩小占用空间，便于系统集成，且通过压力平衡阀芯、弹簧座限位动铁行程等设置，优化结构，加强方向阀产品的功能的同时增加了经济性。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明主阀和比例电磁铁结构剖面示意图；

图3为图1中挤压组件和调节组件结构示意图；

图4为图3中第一油管位置中的挤压组件和调节组件结构示意图；

图5为图4中结构侧视示意图；

图6为图3中第二油管位置中的挤压组件和调节组件结构示意图；

图7为图6中结构侧视示意图；

图8为图6中结构仰视示意图。

图中：1-主阀；2-比例电磁铁；4-阀套；5-第一油口；6-阀芯；7-第二油口；8-第三油口；9-第四油口；10-平衡阀芯；11-螺套；12-弹簧；13-弹簧座；14-推杆；15-第一滚针；17-隔磁管；18-动铁；19-第二滚针；20-定铁；21-锁紧螺母；22-第一电磁线圈；23-第二电磁线圈；24-挤压组件；25-固定杆；26-挤压板；27-第一油管；28-第二油管；29-U形限位板；30-限位槽；31-活动杆；32-固定块；33-T型槽；34-T型块；35-转杆；36-连接杆；37-滑杆；38-滑板；39-调节组件；40-第一齿板；41-齿轮；42-第二齿板；43-限位板；44-第一套圈；45-第二套圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

请参阅图1和图3，图示中的三位四通比例方向阀，包括主阀1和比例电磁铁2；还包括挤压组件24，用于配合主阀1的出油流速挤压油管的挤压组件24设于主阀1上；调节组件39，用于配合出油流速对油管角度进行适应调节的调节组件39设于挤压组件24上。

本实施例中，通过优化的主阀1和比例电磁铁2的结构，减少了零件，简化了装配，缩小占用空间，便于系统集成，且电磁阀工作时，出油量大小的变化带动挤压组件24挤压油管，保证油管的出油效率，又同时配合对油管进行调节的调节组件39，保证出油量变化时，油管弯曲长度增加，使油管的摆动折弯做自适应的调整，有利于油管的出油效率。

实施例二

请参阅图2，图示中的主阀1包括阀套4，阀套4端部设有第一油口5，阀套4内间隙配合有阀芯6，阀套4外表面贯穿设有与第一油口5连通的第二油口7、第三油口8以及第四油口9，阀芯6一端设有靠近第四油口9的平衡阀芯10，阀套4另一端螺纹连接有螺套11，阀套4与螺套11内部之间设有两个弹簧座13，两个弹簧座13之间挂接配合有两个刚度不同的弹簧12，弹簧座13中部活动配合有伸入阀芯6内部的推杆14，推杆14与阀芯6之间插接配合有第一滚针15，阀套4、阀芯6、螺套11之间通过密封件进行密封处理。

请参阅图2，图示中的比例电磁铁2包括与螺套11螺纹连接的隔磁管17，隔磁管17内部活动配合有动铁18，动铁18与隔磁管17之间设有漆布，动铁18端部与推杆14之间插接配合有第二滚针19，隔磁管17端部螺纹连接有定铁20，定铁20端部螺纹连接有锁紧螺母21，隔磁管17外表面连接有第一电磁线圈22和第二电磁线圈23。

其中，第三油口8的压力达到21Mpa时，第一油口5的漏量小于300ml/min，第一油口5、第二油口7、第三油口8以及第四油口9的最高工作压力为21Mpa，且最大流量为5.3L/min，且第一电磁线圈22与第二电磁线圈23的起始电流差异不超过80mA。

请参阅图4-图5，图示中的挤压组件24包括与隔磁管17连接固定的固定杆25和挤压板26，第二油口7和第四油口9连通有第一油管27，第三油口8连通有第二油管28，第一油管27和第二油管28外表面均贴合有与固定杆25连接固定的U形限位板29，U形限位板29上开设有与挤压板26滑动配合的限位槽30，动铁18端部固定连接有穿出定铁20和锁紧螺母21的活动杆31，位于第一油管27上的U形限位板29与活动杆31连接固定。

请参阅图3-图6，图示中的调节组件39包括与活动杆31连接国定的三个第一齿板40，第一齿板40底部啮合有与固定杆25转动配合的齿轮41，齿轮41外表面啮合有呈竖直分布的第二齿板42，第二齿板42外表面滑动连接有与固定杆25连接固定的限位板43，第二齿板42的底部固定连接有分别与第一油管27和第二油管28套设的第一套圈44和第二套圈45。

本实施例中，主体结构设计中，本结构主要由主阀1部分和比例电磁铁2部分组成。主阀1部分由阀套4、阀芯6、平衡阀芯10、螺套11、弹簧12、弹簧座13、密封件及推杆14组成；比例电磁铁2部分由隔磁管17、动铁18、聚四氟乙烯漆布、定铁20、锁紧螺母21及第一电磁线圈22和第二电磁线圈23等组成，阀套4内孔为直通孔，外部为台阶外圆，并布置有三道密封沟槽，左端为外螺纹，沟槽和外螺纹之间布置有三组径向油孔，油口标记为第二油口7、第三油口8和第四油口9，阀套4右端孔油口标记为第一油口5。阀套4内部为阀芯6，阀芯6外圆和阀套4内孔为间隙配合，内部有台阶通孔。阀芯6外圆设置有沟槽阀，沟槽内设置有径向油孔，阀芯6外圆沟槽棱边和阀套4径向孔通过正负遮盖配合，构成油路的通断机能。阀套4左端是螺套11，螺套11右端为外螺纹，外螺纹后部是密封圈沟槽，左端为一段圆柱和外螺纹，圆柱上设置有密封沟槽，中间为外六角，螺套11内部为台阶孔，靠右端为内螺纹，内螺纹后部为台阶孔。阀套4左端外螺纹和螺套11内螺纹连接，在阀套4左端面和螺套11内部台阶之间设置两个弹簧座13，两个弹簧座13之间设置两个弹簧12。弹簧座13内部是推杆14，推杆14右端伸入阀芯6内部，用滚针连接阀芯6，在阀套4内孔里滑动。推杆14靠近左弹簧座13端面部位设置有台阶，此台阶限位弹簧座13。

隔磁管17内部是直通孔，两端是内螺纹。螺套11左端外螺纹和隔磁管17右端内螺纹连接，圆柱密封沟槽伸入隔磁管17内部直通孔构成密封结构。隔磁管17内部设置有动铁18，动铁18和隔磁管17之间设置有聚四氟乙烯漆布，动铁18右端和推杆14左端用滚针连接。定铁20右端为一段圆柱和外螺纹，圆柱上设置有密封沟槽，外螺纹和隔磁管17左端内螺纹连接，圆柱密封沟槽伸入隔磁管17内部直通孔构成密封结构。定铁20左端为外螺纹，和锁紧螺母21的内螺纹连接，这样锁紧螺母21就把第一电磁线圈22和第二电磁线圈23固定在螺套11六角和锁紧螺母21之间。

在初始位置时，第二油口7和第四油口9均与第一油口5相通，与第三油口8不通，且第二油口7、第四油口9到第一油口5均需要节流。为实现初始位置节流功能，需要把阀套4第二油口7、第四油口9的径向孔设置为错位状，使径向孔的轴向位置错开一段距离，以产生合适的节流效果，阀芯6在两个弹簧12的预压缩力下，保持在图示位置，动铁18也处于隔磁套的中间位置。

当第一电磁线圈22通电时，动铁18在电磁力作用下克服弹簧12预压缩力向左移动，通过滚针带动推杆14和阀芯6一起向左移动，左端弹簧座13限位在螺套11内部，右端弹簧座13向左移动压缩弹簧12。第三油口8到第四油口9逐渐连通，第二油口7到第一油口5逐渐连通，随着第一电磁线圈22中电流的不断增大，产生的电磁力也继续增大，阀芯6就继续向左移动，第三油口8到第四油口9，第二油口7到第一油口5的开口量就继续增大，直到第一电磁线圈22中的电流达到最大，阀芯6的位移也达到最大，此比例方向阀的开口量就达到最大，实现最大的通过流量。随着第一电磁线圈22中电流的不断减小，产生的电磁力也不断减小，在阀芯6弹簧12压缩力的作用下，阀芯6就连续向右移动，第三油口8到第四油口9，第二油口7到第一油口5的开口量就连续减小，直到恢复到初始状态。

当第二电磁线圈23通电时，动铁18在电磁力作用下克服弹簧12预压缩力向右移动，通过滚针带动推杆14和阀芯6一起向右移动，右端弹簧座13限位在阀套4左端，左端弹簧座13向右移动压缩弹簧12，第三油口8到第二油口7逐渐连通，第四油口9到第一油口5逐渐连通，随着第二电磁线圈23中电流的不断增大，产生的电磁力也继续增大，阀芯6就继续向右移动，第三油口8到第二油口7，第四油口9到第一油口5的开口量就继续增大，直到第二电磁线圈23中的电流达到最大，阀芯6的位移也达到最大，此比例方向阀的开口量就达到最大，实现最大的通过流量，随着第二电磁线圈23中电流的不断减小，产生的电磁力也不断减小，在阀芯6弹簧12压缩力的作用下，阀芯6就连续向左移动，第三油口8到第二油口7，第四油口9到第一油口5的开口量就连续减小，直到恢复到初始状态。

其中，隔磁管17及动铁18结构设计中，本结构为三位四通阀，即阀芯6需要保持在三个位置，控制四个油口的相互通断。阀芯6的移动是靠动铁18来带动的，所以动铁18需要向两个方向移动及保持初始位置。动铁18移动依靠第一电磁线圈22、第二电磁线圈23和隔磁管17作用产生的电磁力，而合适电磁力的产生需要隔磁管17和动铁18的配合，这个配合包括动铁18长度、动铁18直径、隔磁管17长度、隔磁环角度及轴向相对位置、动铁18外圆直径和隔磁管17内孔的径向间隙、动铁18端面和隔磁环的相对位置，本结构中第一电磁线圈22和第二电磁线圈23采用现有产品，依据线圈相关参数，可以初步设计出隔磁管17的外圆直径和长度；依据电磁力公式，可以初步确定出动铁18的直径，从而确定隔磁管17内孔直径；依据比例电磁铁2理论，可以设计出隔磁环的相关参数；再依据整体电磁铁理论，可以确定隔磁环和动铁18的相对位置，再经过实际产品的试验验证，局部修改详细参数，经过多次验证即可确定本结构最终隔磁管17及动铁18的结构参数。

其中，动铁18限位结构设计中，比例电磁铁2的吸合段输出力是不能使用的，通常是在动铁18端面增加一个不导磁的垫片来限制动铁18进入吸合区，此结构中，动铁18需要向左右两端移动，即需要左右两端分别吸合，这就需要在动铁18两端分别设置不导磁的限位垫片，在本结构中动铁18两端设置不导磁垫片，结构上难以实现，且会带来不可控因素，比如卡滞，所以本结构中动铁18两端不设置限位垫片，把限位功能转移到弹簧座13上，当动铁18移动到最大位移时，两个弹簧座13端面接触，从而限制动铁18的最大位移。

值得注意的是：本结构中的压力平衡阀芯10设置，在阀芯6内部靠近阀套4第四油口9的位置，设置压力平衡阀芯10，把第四油口9进入阀芯6径向孔的压力油改变流向，同时进一步降低压力，一方面使压力油不进入弹簧12腔，另一方面把第一油口5的压力引入弹簧12腔，保证阀芯6左右两端的压力平衡，使阀芯6只承受弹簧12力。

值得注意的是：本结构中的弹簧座13限位动铁18行程，本结构依靠两个弹簧座13和推杆14、滚针配合，使动铁18和阀芯6连为一体，在限制阀芯6行程的同时，也限制动铁18的行程，依靠原有零件即实现了动铁18的行程限制，也减少了一个零件，简化了装配，实现了预期目标。

值得注意的是：本结构中的大小刚度弹簧12设置，弹簧座13有两个台阶，在两个弹簧座13台阶之间设置两个弹簧12，外面弹簧12线径粗，刚度大，内部弹簧12线径细，刚度小，在初始状态，大刚弹簧12无预压缩，小刚度弹簧12有预压缩，初始弹簧12力比较小，螺纹插装式的三位四通电磁铁由于结构限制，第一电磁线圈22产生的力比第二电磁线圈23产生的力要小一些，本结构为保证两个电磁铁在推动阀芯6的起始电流变化不能大的要求下，通过改变阀芯6的起始弹簧12力，控制两个电磁铁的死区电流，越过死区电流后，大刚度弹簧12再起作用，既保证阀芯6可靠复位，又可控制两个电磁铁的死区电流基本一致。

其中，主要的经济、技术指标，第一油口5、第二油口7、第三油口8以及第四油口9的最高工作压力为21Mpa，最大流量为5.3L/min；第三油口8压力21MPa时，第一油口5泄漏量小于300ml/min；第一电磁线圈22和第二电磁线圈23，起始电流差异不超过80mA；配用线圈24VDC，电流范围300～800mA，对应流量范围0～5.5L/min。

与此同时，动铁18移动时带动活动杆31移动，从而使挤压板26贴近或者远离U形限位板29，从而挤压或者松弛第一油管27，当动铁18带动推杆14移动，使出油量逐渐减少时，挤压板26挤压第一油管27，从而保证油管内的出油速度，当出油量逐渐增大时，挤压板26松弛第一油管27，保证油管内的出油速度，活动杆31移动的同时带动第一齿板40移动，从而使齿轮41自转，齿轮41带动竖直状态的第二齿板42移动，从而带动第一套圈44和第二套圈45上下移动，使第一油管27和第二油管28的固定点位置发生变化，当出油量增加时，第一油管27和第二油管28受到的冲击力，发生较大的弯曲，此时第一套圈44和第二套圈45向上移动，使第一油管27和第二油管28弯曲长度增加，做自适应的角度调整，避免折弯，有利于油管的出油效率。

实施例三

请参阅图6-图7，图示中的挤压组件24还包括与位于第二油管28上的U形限位板29连接固定的固定块32，固定块32侧面开设有T型槽33，T型槽33内滑动配合有T型块34，T型块34端部转动连接有转杆35，转杆35端部转动连接有与活动杆31连接固定的连接杆36，转杆35中部转动连接有滑杆37，滑杆37抵压配合有与固定杆25连接固定的并呈倾斜分布的滑板38。

本实施例中，由于第二油管28的直径大于第一油管27的直径，挤压板26挤压第二油管28所需要移动的距离大于挤压板26挤压第一油管27所需要移动的距离，活动杆31移动的过程中，带动转杆35移动，同时在滑杆37和呈倾斜状的滑板38的作用下，水平移动的转杆35同时做转动，带动固定块32移动，归档块的移动量相较于活动杆31的移动量较大，且在T型槽33和T型块34的作用下，配合固定位置的U形限位板29上的限位槽30和挤压板26的作用，使固定块32沿着水平位置移动，从而使挤压板26挤压配合U形限位板29挤压第二油管28。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。