一种节能微型两位三通电液动换向阀

技术领域

本发明属于阀门技术领域，具体涉及一种节能微型两位三通电液动换向阀。

背景技术

液压阀是液压系统中的一种油路开关或换向的控制元件，其中，液压阀中的换向阀就是用来控制液压油的流动方向，换向阀有手动换向阀、电磁换向阀、液动换向阀、电液动换向阀等，换向阀广泛应用在液压系统中。

上面所说的电液动换向阀是由电磁阀和液动阀组成一个阀组，主要用于大流量的液压系统中，其中，电液动换向阀中的电磁阀为先导阀，通过电磁阀将控制油流向液动阀的主阀芯两端，驱动主阀芯移动，实现对主油路进行换向。

现有的电液动换向阀主要存在以下几点不足之处：

一是传统的电液动换向阀中的液压控制流道与主流道是分离的，然后通过电磁阀芯来控制液压控制流道的开通或关闭，再通过液压控制流道中的流体驱动主阀芯，从而达到控制主流道开通、关闭或换向的目的，这样，阀体上需要设置通向液压控制流道的出入口以及与主流道连通的阀口，导致阀体上接口比较多，增大了阀体的加工难度，且液压管路的连接也不方便。

二是传统的电液动换向阀中的电磁阀芯是通过电磁铁单独拖动，由于单独依靠电磁铁，这样使得电磁铁需要具有较大的吸力，增大了电磁铁的体积重量和工作电流，增大了能耗。并且单独依靠电磁铁的吸附力，电磁阀芯对液压控制流道的开关口压紧力不够大，难以到达严密封闭的效果。

三是传统的电液动换向阀中的电磁阀芯和主阀芯与其阀体或阀套的配合结构为滑阀结构，这里的滑阀结构是指利用柱塞、阀杆等形状的阀芯在阀体内密封面上滑动，从而改变流体进出口通道位置以控制流体流向，滑阀与阀体的配合面之间存在一定间隙，有内泄漏，从而容易在阀口产生漩涡，对流体的稳定性有一定影响（具体可参阅南方农机2021年7期-一种电液换向阀的启动流场特性研究，李优）。专利号为ZL202010141437.2的中国专利文献记载了一种板式四位四通锥阀直动型电磁换向阀，其采用锥阀直动型阀芯结构，改善了阀芯的密封性，但是阀芯时通过电磁铁带动，对电磁铁推力要求较大，整个阀的体积重量也大。专利号为ZL201920135187.4的中国专利文献记载了一种新型液压换向阀结构，也是采用锥形阀芯，改善了阀芯的密封性，但是该换向阀结构通过电磁阀控制单向阀从而作用在主阀芯上进行换向，属于二通插装阀类型，结构复杂，可靠性低，不适用于三通、四通阀，且重量比较大。

发明内容

本发明旨在提供一种节能微型两位三通电液动换向阀，解决现有技术中电液动换向阀笨重不轻便、不节能、阀芯密封性不好的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种节能微型两位三通电液动换向阀，包括阀体，所述阀体中设有主阀芯腔，所述主阀芯腔中设有主阀芯，所述主阀芯包括进液口柱塞部、回液口柱塞部及中间的推杆，所述主阀芯腔对应包括进液口柱塞仓、回液口柱塞仓和中间的连通仓，所述进液口柱塞仓与所述连通仓之间设有第一开关口，所述连通仓和所述回液口柱塞仓之间设有第二开关口，所述阀体表面设有分别连通到所述进液口柱塞仓、连通仓和回液口柱塞仓的进液口、出液口和回液口，所述主阀芯的端部设有第一弹簧，使得所述主阀芯在原始状态下压紧封闭住所述第一开关口并开启所述第二开关口，此时所述进液口和出液口关闭，出液口和回液口连通；

所述阀体中还设有控制阀芯腔，所述控制阀芯腔中设有控制阀芯，所述控制阀芯的一侧设有固定的阀座，所述控制阀芯和阀座之间设有第二弹簧，所述阀座和控制阀芯之间为变压仓，所述阀座中设有连通到所述变压仓的泄压孔和加压孔；在所述阀体上设有电磁铁，所述电磁铁连接有位于所述控制阀芯腔中的先导阀芯，所述先导阀芯上设有分别与所述泄压孔和加压孔相匹配的泄压孔塞和加压孔塞，所述阀体中设有用于连通所述加压孔和所述进液口柱塞仓的加压通道，当所述电磁铁带动所述先导阀芯动作，所述泄压孔塞从所述泄压孔上打开，且所述加压孔塞封堵住所述加压孔，从而能够对所述变压仓泄压，同时向所述控制阀芯的另一侧注入液体推动所述控制阀芯动作；

所述进液口柱塞仓与所述控制阀芯腔之间设有第一液控通道，所述控制阀芯腔与所述回液口柱塞仓端部之间设有第二液控通道，所述控制阀芯动作时能够开启所述第一液控通道和第二液控通道位于所述控制阀芯腔中的端口，以向所述回液口柱塞仓注入液体推动所述主阀芯动作，所述主阀芯在动作状态下开启所述第一开关口并关闭所述第二开关口，使得所述出液口和回液口连通，而进液口和出液口关闭；

在所述阀体中还设有连通到所述泄压孔和回液口柱塞仓端部的泄压通道。

优选的，所述控制阀芯腔中位于所述阀座的另一侧为泄压仓，所述泄压孔连通到所述泄压仓；所述泄压通道包括连通到所述泄压仓与所述回液口柱塞仓之间的第一泄压通道，所述主阀芯处于原始状态时，所述回液口柱塞部开放所述第一泄压通道位于所述回液口柱塞仓中的端口。

优选的，所述泄压通道还包括连通所述控制阀芯腔和第一泄压通道的第二泄压通道，在所述控制阀芯外周设有环形泄压槽；所述主阀芯处于原始状态时，所述第二液控通道通过所述环形泄压槽连通到所述第二泄压通道。

优选的，所述进液口柱塞部、回液口柱塞部上分别设有用于封堵所述第一开关口、第二开关口的锥形端头；所述泄压孔塞和加压孔塞上分别设有用于封堵所述泄压孔和加压孔的锥形端头；所述控制阀芯上设有用于封堵所述第一液控通道的端口的锥形端头。

优选的，所述先导阀芯包括位于所述变压仓中的支撑板部，所述加压孔塞设于所述支撑板部上；所述泄压孔塞位于所述阀座的另一侧，所述泄压孔塞一端通过设于所述泄压孔中的穿杆部连接到所述支撑板部上，所述泄压孔塞的另一端连接到所述电磁铁；所述支撑板部和所述阀座之间设有第三弹簧。

优选的，所述回液口柱塞部的直径比所述进液口柱塞部的直径大4mm～6mm。

优选的，所述进液口柱塞部上远离所述推杆的一端内部设有第一空腔，所述第一弹簧位于所述第一空腔中；在所述进液口柱塞部中设有加压通道，所述加压通道一端连通到所述第一空腔，另一端连通到所述进液口柱塞仓。

优选的，所述推杆与所述回液口柱塞部连为一体；所述回液口柱塞部上远离所述推杆的一端内部设有第二空腔。

优选的，所述进液口柱塞部靠近所述推杆的部分为缩径部，使得所述进液口与所述第一液控通道始终连通。

优选的，在所述控制阀芯腔中设有阀套，所述先导阀芯、控制阀芯和阀座设于所述阀套中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该节能微型两位三通电液动换向阀的阀体中设有控制阀芯腔，控制阀芯腔中设有控制阀芯，控制阀芯的一侧设有固定的阀座，阀座和控制阀芯之间为变压仓，在阀体上设有电磁铁，电磁铁连接有位于控制阀芯腔中的先导阀芯，先导阀芯上设有分别与连通到变压仓的泄压孔和加压孔相匹配的泄压孔塞和加压孔塞，阀体中设有用于连通加压孔和进液口柱塞仓的加压通道，通过设置变压仓和先导阀芯，当主阀芯处于原始状态时，能够将主液路的压力液体引到控制阀芯上部的变压仓中，提高对控制阀芯的压紧力，而当主阀芯处于动作状态时，可将控制阀芯上部变压仓中高压液体进行卸压，使得控制阀芯能够动作，有效降低了电磁铁的作用力，减小其体积和质量，从而整体上能够降低环形阀的体积和重量，并且在同样流量和压力的换向阀中，能降低电磁铁推（拉）力二分之一到三分之一，能降低电磁铁的能耗，节约能源。

2、该节能微型两位三通电液动换向阀的阀体中各阀芯上通过设置锥形端头来封闭相应的孔，这种结构封闭效果紧密，无缝隙和泄漏现象。

3、由于主阀芯上采用锥形端头结构，有利于增大进液口和出液口之间或出液口与回液口之间的流量，减小整个换向阀体积。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例的结构示意图。

图2为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中阀体的结构示意图。

图3为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中进液口柱塞部的结构示意图。

图4为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中回液口柱塞部和推杆的结构示意图。

图5为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中控制阀芯的结构示意图。

图6为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中先导阀芯的结构示意图。

图7为图6的A-A剖视图。

图8为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中阀座的结构示意图。

图9为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中主阀芯刚准备开启时的示意图。

图10为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中主阀芯开启后的示意图。

图11为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中主阀芯刚准备关闭时的示意图。

图12为本发明节能微型两位三通电液动换向阀一实施例中主阀芯关闭后的示意图。

图中，各标号示意为：第一弹簧2、进液口柱塞部3、第一空腔31、加压通道32、锥形端头33、缩径部34、阀体4、进液口柱塞仓41、回液口柱塞仓42、连通仓43、第一开关口44、第二开关口45、控制阀芯腔46、第二泄压通道461、第一液控通道47、控制阀芯5、环形泄压槽51、锥形端头52、第二弹簧6、第三弹簧7、阀座8、泄压孔81、加压孔82、泄压孔塞9、穿杆部91、锥形端头92、电磁线圈10、衔铁11、阀套12、变压仓121、泄压仓122、加压孔塞14、第一泄压通道15、端口151、加压通道16、推杆17、回液口柱塞部18、第二空腔181、锥形端头182、第二液控通道19、预留腔20、支撑板部21。

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。

一种节能微型两位三通电液动换向阀，请参阅图1至图12。

如图1所示，该节能微型两位三通电液动换向阀包括阀体4，在阀体4中设有主阀芯腔，在主阀芯腔中设有主阀芯，主阀芯包括进液口柱塞部3、回液口柱塞部18及中间的推杆17，进液口柱塞部3和回液口柱塞部18通过中间的推杆17联动。

结合图2所示，主阀芯腔对应包括进液口柱塞仓41、回液口柱塞仓42和中间的连通仓43，主阀芯的进液口柱塞部3、回液口柱塞部18及中间的推杆17分别位于进液口柱塞仓41、回液口柱塞仓42和连通仓43中。

进液口柱塞部3有一部分与进液口柱塞仓41内周面贴合，使得进液口柱塞部3能够沿着进液口柱塞仓41内周面移动；回液口柱塞部18有一部分与回液口柱塞仓42内周面贴合，使得回液口柱塞部18能够沿着回液口柱塞仓42内周面移动。

在主阀芯腔中位于进液口柱塞仓41与连通仓43之间设有第一开关口44，连通仓43和回液口柱塞仓42之间设有第二开关口45，并在阀体4的表面设有分别连通到进液口柱塞仓41、连通仓43和回液口柱塞仓42的进液口P、出液口A和回液口T，如图1所示，主阀芯的进液口柱塞部3的端部设有第一弹簧2，当进液口柱塞部3仅受第一弹簧2弹力的状态下，第一弹簧2将进液口柱塞部3向右推动，使得主阀芯在原始状态，其进液口柱塞部3压紧封闭住第一开关口44，而进液口柱塞部3通过推杆17将主阀芯的回液口柱塞部18向右推动，使得回液口柱塞部18脱离第二开关口45，第二开关口45被开启，如图1所示，此时进液口P和出液口A之间关闭，出液口A和回液口T之间则连通。

如图2所示，在阀体4中还设有控制阀芯腔46，在控制阀芯腔中设有阀套12，阀套12中设有控制阀芯5，控制阀芯5与阀套12之间的配合间隙为5～10μm，控制阀芯5在阀套12中能够上下活动，同时由于控制阀芯5与阀套12之间的配合间隙微小，不会有液体渗透过；阀套12中位于控制阀芯5的上侧设有阀座8，阀座8是固定在阀套12内，控制阀芯5和阀座8之间设有第二弹簧6，第二弹簧6将控制阀芯5下压，在控制阀芯5仅受第二弹簧6压力的情况下，控制阀芯5在阀套12中处于最下端。

结合图9所示，阀座8和控制阀芯5之间的空间为变压仓121，如图8所示，在阀座8中设有连通到变压仓121的泄压孔81和加压孔82，通过加压孔82能够向变压仓121输送液体进行加压，通过泄压孔81则能够将变压仓121中液体导出进行降压。

如图1所示，在阀体4上设有电磁铁，电磁铁包括电磁线圈10和衔铁11，电磁铁中连接有位于控制阀芯腔46中的先导阀芯，先导阀芯、控制阀芯5和阀座8均设于阀套12中，电磁铁也设置在阀套12上，然后阀套12再装配在控制阀芯腔46中，安装更加方便。

如图1所示，先导阀芯上设有分别与泄压孔81和加压孔82相匹配的泄压孔塞9和加压孔塞14，泄压孔塞9和加压孔塞14分别能封闭住泄压孔81和加压孔82。

如图6和图7所示，先导阀芯包括位于变压仓中的支撑板部21，支撑板部21是一个圆形板，加压孔塞14设于支撑板部21上，结合图1所示，泄压孔塞9位于阀座8的上侧，泄压孔塞9的下端通过设于泄压孔81中的穿杆部91连接到支撑板部21上，泄压孔塞9上端连接到电磁铁，电磁铁能够带动先导阀芯向上移动。

该先导阀芯通过设置支撑板部21和穿杆部91，使得泄压孔塞9和加压孔塞14能够联动，当泄压孔塞9封闭住泄压孔81，加压孔塞14则在加压孔82底部打开，当泄压孔塞9从泄压孔81上打开，加压孔塞14则封闭在加压孔82的底部。

结合图1所示，在先导阀芯的支撑板部21和阀座8之间设有第三弹簧7，先导阀芯在单独受第三弹簧7向下压力的情况下，先导阀芯处于最低位置，该位置为先导阀芯的原始位置，此时，泄压孔塞9封闭住泄压孔81，加压孔塞14在加压孔82底部打开。

如图2所示，在进液口柱塞仓41与控制阀芯腔46之间设有第一液控通道47，如图1所示，在阀体4中设有用于连通加压孔82和进液口柱塞仓41的加压通道16，第一液控通道47是一段公用通道，加压通道16的下端口是连通到第一液控通道47侧面，再通过第一液控通道47连通到进液口柱塞仓41。

当电磁铁带动先导阀芯动作，先导阀芯上移，泄压孔塞9从泄压孔81上打开，且加压孔塞14封堵住加压孔，从而能够对变压仓121泄压，同时向控制阀芯5的下侧注入液体推动控制阀芯5动作，控制阀芯5动作时是向上移动。

如图1和图2所示，控制阀芯腔46与回液口柱塞仓42端部之间设有第二液控通道19，第二液控通道19连通到控制阀芯腔46的侧面，第二液控通道19位于控制阀芯腔46中的端口被控制阀芯5的侧面封闭住，当控制阀芯5动作过程中，控制阀芯5向上移动的一定距离，能够依次开启第一液控通道47和第二液控通道19位于控制阀芯腔46中的端口，此时，进液口柱塞仓41中的液体能够经过第一液控通道47和第二液控通道19进入回液口柱塞仓42，向回液口柱塞仓42注入液体推动主阀芯中的回液口柱塞部18向左移动，回液口柱塞部18再通过推杆17推动进液口柱塞部3向左动作，使得主阀芯处于动作状态下，当主阀芯在动作状态下，能够开启第一开关口44并关闭第二开关口45，使得出液口A和回液口T连通，而进液口P和出液口A之间则关闭。

另外，在阀体4中还设有连通到泄压孔81和回液口柱塞仓42端部的泄压通道，泄压通道能够保障先导阀芯和主阀芯动作时，泄压孔81和回液口柱塞仓42的端部顺利泄压。

具体的，如图1、图2和图9所示，控制阀芯腔46中位于阀座8的上侧为泄压仓122，泄压孔81连通到泄压仓122，泄压仓122是一个缓冲仓，变压仓121中的液体能够通过泄压孔81到达泄压仓122。

如图1所示，泄压通道包括连通到泄压仓122与回液口柱塞仓42之间的第一泄压通道15，如图9所示，主阀芯处于原始状态（即图1和图9中的状态）时，回液口柱塞部18开放第一泄压通道15位于回液口柱塞仓42中的端口151，使得泄压仓122中的液体能够通过第一泄压通道15流到回液口柱塞仓42中进行泄压。

主阀芯处于动作状态（即图10中的状态）时，回液口柱塞部18堵住第一泄压通道15位于回液口柱塞仓42中的端口151，此时泄压仓122不需要泄压。当然，也可不封闭住第一泄压通道15位于回液口柱塞仓42中的端口151。

如图2所示，泄压通道还包括连通控制阀芯腔42和第一泄压通道15的第二泄压通道461，结合图5所示，在控制阀芯5的外周设有环形泄压槽51，如图1所示，主阀芯处于原始状态（图1中的状态）时，第二液控通道19通过环形泄压槽51连通到第二泄压通道461，回液口柱塞部18后端的液体可经第二液控通道19、环形泄压槽51、第二泄压通道461和第一泄压通道15流到回液口柱塞仓42中，实现泄压。

如图3所示，在进液口柱塞部3上远离推杆17的一端内部设有第一空腔31，如图1所示，第一弹簧2位于第一空腔31中，并在在进液口柱塞部3中设有加压通道32，加压通道32的一端连通到第一空腔31，另一端连通到进液口柱塞仓41，使得进液口柱塞仓41中的液体能够沿着加压通道32进入第一空腔31，协助第一弹簧2对进液口柱塞部3施加向右的推力。

如图4所示，推杆17与回液口柱塞部18连为一体，回液口柱塞部18上远离推杆17的一端内部设有第二空腔181，如图1所示，第二空腔181后侧为预留腔20，第二液控通道19连通到预留腔20和第二空腔181，使得第二液控通道19向预留腔20和第二空腔181中注入液体时，注入的液体与回液口柱塞部18有较大接触面积，从而能够推动回液口柱塞部18向左移动。

如图1所示，回液口柱塞部18的直径（最粗部分直径）比进液口柱塞部3的直径（最粗部分直径）大4mm～6mm，这样，回液口柱塞部18的直径后端受到的压力大于进液口柱塞部后端受到的压力，使得回液口柱塞部18能推动进液口柱塞部3左移。

如图3所示，进液口柱塞部3靠近推杆17的部分为缩径部34，加压通道32的外部端口位于缩径部34表面，第一液控通道47的下部端口也面向缩径部34，这样可避免加压通道32的外部端口和第一液控通道47的下部端口被封闭住，使得进液口P与第一液控通道47始终连通，进液口P与加压通道32的外部端口也始终连通。

如图3所示，进液口柱塞部3上设有用于封堵第一开关口44的锥形端头33，锥形端头33的锥面为圆周面，圆周面顶角为90度；如图4所示，回液口柱塞部18上设有用于封堵第二开关口45的锥形端头182，锥形端头182的锥面为圆周面，圆周面顶角为90度；如图6和图7所示，泄压孔塞9上设有用于封堵泄压孔81的锥形端头92，锥形端头92的锥面为圆周面，圆周面顶角为30度；加压孔塞14顶部设有用于封堵加压孔82的锥形端头，该锥形端头为圆锥面，其顶角为45度；如图5所示，控制阀芯5上设有用于封堵第一液控通道47的端口的锥形端头52，该锥形端头52为圆锥面，其顶角为60度。通过在各阀芯上设计锥形端头，使得对相应的端口封闭效果更好。

如图1所示，阀套12侧面设有对应于连通到控制阀芯腔46的各通道的孔，使得相应的通道能够连通到阀套12内部。

该节能微型两位三通电液动换向阀的使用方式如下：

换向阀开启：如图9和图10所示，主阀芯处于原始状态下，该节能微型两位三通电液动换向阀的进液口P与出液口A之间关闭，出液口A和回液口T之间开启；主阀芯刚准备开启时，电磁铁通电带动先导阀芯向上移动，先导阀芯的泄压孔塞9从泄压孔81上开启，加压孔塞14封堵住加压孔82；同时，进液口P供液（图9中箭头所示），液体沿着第一液控通道47到达控制阀芯5底部，推动控制阀芯5向上移动；由于阀座8中的加压孔82被封堵住，液体不会进入变压仓121，同时，由于阀座8中的泄压孔81开启，所以变压仓121中原来存储的液体能够流出进行泄压，使得控制阀芯5能够顺利向上移动。如图10所示，随着控制阀芯5向上移动，控制阀芯5侧面不再封堵住第二液控通道19连通到阀套12内部的端口，液体沿第二液控通道19进入预留腔20，推动回液口柱塞部18左移，进一步通过推杆17推动进液口柱塞部3左移，进液口柱塞部3开启第一开关口44，回液口柱塞部18封堵住第二开关口45，此时，进液口P与出液口A之间开启，而出液口A和回液口T之间关闭，主阀芯处于动作状态，可向液压执行元件供液。

换向阀关闭：如图11和图12所示，主阀芯刚准备关闭时，电磁铁断电，先导阀芯向下移动，先导阀芯的泄压孔塞9封堵住泄压孔81，加压孔塞14从加压孔82上开启；同时，进液口P供液（图9中箭头所示），液体沿着第一液控通道47和加压通道16进入变压仓121，使得变压仓121增压，对控制阀芯5施加下压力，第二弹簧6也对控制阀芯施加向下的回复力，使得控制阀芯5向下移动，控制阀芯5封堵住第二液控通道19，不再向预留腔20注入液体，预留腔20压力降低，在第一弹簧2的作用下，进液口柱塞部3向右移动，并通过推杆17推动回液口柱塞部18向右移动；在此过程中，第二液控通道19和第二泄压通道461均与控制阀芯5上的环形泄压槽51导通，使得预留腔20中液体逐渐沿着第二液控通道19、环形泄压槽51、第二泄压通道461和第一泄压通道15到达回液口柱塞仓42泄压。如图12所示，主阀芯关闭后回到原始状态，此时，进液口P与出液口A之间关闭，而出液口A和回液口T之间开启，主阀芯处于原始状态，液压执行元件中带压液体介质可通过回液口T泄压。

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。