用于液压激振器的多波形液压转阀

摘要

本发明公开了一种用于液压激振器的多波形液压转阀，包括阀座和阀芯，该阀座内设有内腔，该内腔的侧壁上设有分别径向贯穿内腔的B通道和D通道，该阀芯与B通道和D通道相对应的位置上分别开设有径向延伸贯穿阀芯的B导流槽和D导流槽；以面向阀芯左端的阀芯横截面为正面，该B导流槽的其一槽口相对于第一上通孔逆时针错开π/8，该D导流槽的其一槽口相对于第二上通孔顺时针错开π/8；内腔的侧壁上还设有径向贯穿上述内腔的，且其轴线与上述B通道的轴线处于同一平面上并相互平行的C通道，阀芯与C通道相对应的位置上开设有径向延伸贯穿阀芯的C导流槽。本发明的液压转阀，可根据实际工作需要进行增加或关闭相应油路来产生不同形式的脉动波，适用范围广。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于为液压激振器提供振源的液压转阀。 

背景技术

激振器是用以产生激振力，并能将这种激振力施加到其他结构和设备上的装置。现有的激振器有惯性式、电动式、电磁式、电液式、气动式、液压式等多种结构形式，其中液压式激振器的原理是利用流体的通断分流产生振动，其具有体积小、重量轻、功率大、结构紧凑，而且可以用独立的液压站提供高压油，利于能源和执行机构的分离，减少故障率等优点，则液压激振器已逐渐成为该应用领域的主流，广泛应用于矿山、交通、建筑、建材、冶金等工业部门。 

现有用于液压激振器的多波形液压转阀，如2005年3月9日公开的公开号为CN2683910Y实用新型专利公开的用于液压激振器的四位旋阀，其包括具有进液口、回液口、液压缸连接口的阀座，动配合于阀座中的中轴，设置中轴中部且配合在阀座内腔的圆柱体阀芯，在阀芯上开设有两个相互错开45°的十字形导流槽。工作时中轴由电机驱动，使阀芯旋转，阀芯圆柱面依此使进液口或回液口与液压缸连接口阻断、同时通过十字形导流槽使进液口或回液口与液压缸连接口连接，轮流构成高压液、回流液通道；这样，阀芯每转过45°振动一次，旋转一周输出四个正弦脉动波。然而，这种用于液压激振器的四位旋阀，工作时只能输出四个连续正弦脉动波，其输出的脉动波的形式较为单一，适用范围小。 

鉴于上述理由，本发明人对用于液压激振器的液压转阀的结构进行了深入研究，本案由此产生。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于液压激振器的多波形液压转阀，其可输出不同形式的脉动波，适用范围广。 

本发明的技术方案是这样的：一种用于液压激振器的多波形液压转阀，包括阀座和阀芯，该阀座内设有内腔，该内腔的侧壁上设有分别径向贯穿内腔的B通道和D通道，B通道和D通道形成有分别对称设置在内腔上的，且各孔径均相同的第一上通孔、第一下通孔和第二上通孔、第二下通孔，B通道的轴线与D通道的轴线处于同一平面上且相互平行，第一上通孔与第二上通孔延伸汇合在一起，并共同开口于阀座上形成液压缸连接口，第一下通孔与第二下通孔分别各自延伸出阀座形成进液口、回液口；阀芯活动横卧安装于阀座的内腔内，且阀芯的一端延伸至阀座外，该阀芯与B通道和D通道相对应的位置上分别开设有径向延伸贯穿阀芯的B导流槽和D导流槽，该B导流槽与D导流槽均为其各槽口的内径与第一上通孔的内径相同的十字槽；以面向阀芯左侧的阀芯横截面为正面，该B导流槽的其一槽口相对于第一上通孔逆时针错开π/8，该D导流槽的其一槽口相对于第二上通孔顺时针错开π/8；上述内腔的侧壁上还设有径向贯穿上述内腔的，且其轴线与上述B通道的轴线处于同一平面上并相互平行的C通道，该C通道形成有对称设置在上述内腔上的，且其孔径其为第一上通孔的孔径的1/2倍的第三上通孔和第三下通孔，上述第三上通孔与上述液压缸连接口相连通，上述第三下通孔与上述进液口相连接，上述阀芯与上述C通道相对应的位置上开设有径向延伸贯穿阀芯的C导流槽，上述C导流槽包括有各槽口内径与第三上通孔的内径相同的，且相互间交叉贯通的第一小十字槽第二小十字槽，上述第一小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开π/16，上述第二小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开3π/16或π/4，上述阀座上设有分别控制上述B通道和上述C通道导通或截止的B开关阀和C开关阀。 

上述内腔的侧壁上还设有径向贯穿上述内腔的，且其轴线与上述B通道的轴线处于同一平面上并相互平行的A通道，该A通道形成有对称设置在上述内腔上的，且其孔径与第一上通孔的孔径相同的第四上通孔和第四 下通孔，第四上通孔与上述液压缸连接口相连通，上述第四下通孔与上述进液口相连接，上述阀芯与上述A通道相对应的位置上开设有径向延伸贯穿阀芯的A导流槽，上述A导流槽为其各槽口内径为第四上通孔径的孔径的2倍的十字槽，且该十字槽的其一槽口相对于上述第四上通孔逆时针错开3π/16，上述阀座上设有控制上述A通道导通或截止的A开关阀。 

上述C通道设置有两条，上述第三上通孔、上述第三下通孔、上述C导流槽和上述C开关阀均对应上述C通道设置，且上述其一C导流槽的第一小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开π/16，第二小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开3π/16；上述另一C导流槽的第一小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开π/16，第二小十字槽的其一槽口相对于上述第三上通孔逆时针错开π/4。 

上述B开关阀为与上述第一上通孔相适配的插销式开关，上述阀座位于第一上通孔的部位处开设有与B开关阀相适配的安装孔，且此安装孔与第一上通孔垂直设置，该B开关阀的尾部嵌入上述第一上通孔内并将第一上通孔隔离成两个互不相导通的腔室，上述B开关阀的头部伸出上述安装孔外，上述B开关阀位于面向上述其一腔室的部位处凹设有缺槽。 

上述C开关阀为与上述第三上通孔相适配的插销式开关，上述阀座位于第三上通孔的部位处开设有与C开关阀相适配的安装孔，且此安装孔与第三上通孔垂直设置，该C开关阀的尾部嵌入上述第三上通孔内并将第三上通孔隔离成两个互不相导通的腔室，上述C开关阀的头部伸出上述安装孔外，且上述C开关阀位于面向上述其一腔室的部位处凹设有缺槽。 

上述A开关阀为与上述第四上通孔相适配的插销式开关，上述阀座位于第四上通孔的部位处开设有与A开关阀相适配的安装孔，且此安装孔与第四上通孔垂直设置，该A开关阀的尾部嵌入上述第四上通孔内并将第四上通孔隔离成两个互不相导通的腔室，上述A开关阀的头部伸出上述安装孔外，且上述A开关阀位于面向上述其一腔室的部位处凹设有缺槽。 

采用上述方案后，本发明的有益效果是：使用时可根据工作需要进行增加或关闭相应油路，使阀芯能输出连续锯齿脉动波和连续正弦脉动波，而且 锯齿波适用于强冲击的固定脉冲振动，正弦波适用于平稳性要求高的脉冲振动，适用范围广。 

附图说明

图1为本发明的局部剖视图； 

图2为本发明中上接头块的俯视图； 

图3为沿图2中A-B方向的剖示图； 

图4为本发明中B开关阀的结构示意图； 

图5为本发明中A、B、C1、C2、D的初始相位图； 

图6为本发明中第一工作状态时高压油路与低压油路的相位图； 

图7为本发明中第二工作状态时高压油路与低压油路的相位图； 

图8为本发明中第三工作状态时高压油路与低压油路的相位图； 

图9为锯齿波流量周期图； 

图10为连续正弦脉动波流量周期图； 

图11为矩形波流量周期图； 

图12为本发明第一使用情况的局部剖视图； 

图13为本发明第二使用情况的局部剖视图。 

具体实施方式

本发明的用于液压激振器的多波形液压转阀，如图1-3所示，包括阀座和阀芯1，其中： 

阀座包括上接头块2、下接头块3、前盖4、后盖5、及两端开口的中空柱体6，上接头块2、下接头块3分别固设在中空柱体6的两侧外壁上，上接头块2上开设有液压缸连接口21，下接头块3上开设有进液口31和回液口32，前盖4、后盖5分别封盖于中空柱体6的两端开口上，且前盖4上开设有贯通前盖4的轴向通孔，阀芯1活动嵌设于中空柱体6的腔体内，并呈横卧放置，阀芯1的左、右端通过轴承71、72动配合于前盖4、后盖5上，且阀芯1的右端穿过前盖4的轴向中心孔至阀座外，而且阀芯1的右 端与轴向中心孔之间通过套设在阀芯1上的密封圈81进行密封，此密封圈81通过平挡圈82与弹簧挡圈83配合限位在轴向中心孔内。 

中空壳体6的侧壁上设有分别径向贯穿内腔的A、B、C1、C2、D通道，A、B、C1、C2、D通道形成有分别对称同轴设置在中空壳体6的侧壁上的上通孔22、23、24、25、26和下通孔33、34、35、36、37，且上通孔22、23、26与各下通孔33、34、37的孔径均相同，上通孔24、25和下通孔35、36的孔径均为上通孔22的孔径的1/2倍，A、B、C1、C2、D通道的轴线均处于同一平面上并相互平行，上通孔22的上孔口、上通孔23的上孔口、上通孔24的上孔口、上通孔25的上孔口和上通孔26的上孔口均分别向上延伸至上接头2内并与上接头2的液压缸连接口21相连通，下通孔33的下孔口、下通孔34的下孔口、下通孔35的下孔口和下通孔36的下孔口均分别向下延伸至下接头3内并与下接头3的进液口31相连接，下通孔37的下孔口向下延伸至下接头3内并与下接头3的回液口32相连接。 

阀芯1与A、B、C1、C2、D通道相对应的位置上分别开设有径向延伸贯穿阀芯的A、B、C1、C2、D导流槽，其中A导流槽为其各槽口的内径均为上通孔22的孔径的2倍的十字槽61，B、D导流槽均为其各槽口的内径均与上通孔23、26的内径相同的十字槽62、63，C1导流槽包括有两个其各槽口内径均与上通孔24的内径相同的十字槽64、65，且十字槽64、十字槽65相互交叉贯通，C2导流槽包括有两个其各槽口内径均与上通孔25的内径相同的十字槽66、67，十字槽66与十字槽67间相互交叉贯通；以面向阀芯1左侧的阀芯横截面为正面，十字槽61的其一槽口相对于上通孔22逆时针错开3π/16，十字槽62的其一槽口相对于上通孔23逆时针错开π/8，十字槽63的其一槽口相对于上通孔26顺时针错开π/8，十字槽64的其一槽口相对于上通孔24逆时针错开π/16，十字槽65的其一槽口相对于上通孔24逆时针错开3π/16，十字槽66的其一槽口相对于上通孔25逆时针错开π/16，十字槽67的其一槽口相对于上通孔25逆时针错开π/4。 

上接头块2上设有控制上通孔23与液压连接口21相导通或截止的B开关阀8，该B开关阀8为插销式开关，此插销式开关与现有技术中液压激 振器的插销式开关的结构的原理均相同。本实施例在此简单描述，如图4所示，上接头块2位于上通孔23的部位处开设有与B开关阀8相适配的安装孔(图中未示出)，且此安装孔与上通孔23垂直设置，该B开关阀8的尾部嵌入上接头块2的上通孔23内并将上通孔23隔离成两者间不相导通的上腔室和下腔室，该B开关阀8的头部伸出上接头块2外，该B开关阀8位于面向上通孔23的上腔室的部位处凹设有缺槽81；使用时，顺时针或逆时针旋转B开关阀90度，此时通过此B开关阀8的缺槽81可使上通孔23的上、下两腔室处于导通状态，从而使上通孔23可与液压连接口21相连通。上接头块2上还设有分别控制上通孔22、24、25导通或截止的A开关阀、C1开关阀和C2开关阀，该A开关阀、C1开关阀与C2开关阀的结构和工作原理均与B开关阀的结构和工作原理相同，本申请人在此将不再累述。 

本发明的用于液压激振器的多波形液压转阀的工作原理是：阀芯1的右端由电机驱动，使阀芯1在中空壳体6内中作旋转运动，此时中空壳体6的侧壁会依此堵塞或导通上接头块2上的各上通孔和下接头块3上的各下通孔，从而轮流构成高压油路和低压油路。 

其中高压油路具有A、B、C1、C2四组，其中A组高压油路为：高压液从下接头块3的进液口31进入，通过与之连通的下通孔33流入阀芯1的十字槽61的一个槽口，并经对称设置的十字槽61的另一槽口，流入至上接头块2的上通孔22内，最后从与上通孔22相连通的液压缸连接口21流出；B组高压油路为：高压液从下接头块3的进液口31进入，通过与之连通的下通孔34流入阀芯1的十字槽62的一个槽口，并经对称设置的十字槽62的另一槽口，流入至上接头块2的上通孔23内，最后从与上通孔23相连通的液压缸连接口21流出；C1组高压油路为：高压液从下接头块3的进液口31进入，通过与之连通的下通孔35流入阀芯1的十字槽64的其一槽口或十字槽65的其一槽口内，并经至对称设置的十字槽64的另一槽口或十字槽65的另一槽口，流入至上接头块2的上通孔24内，最后从与上通孔24的液压缸连接口21流出；C2组高压油路为：高压液从下接头块3的进液口31进入，通过与之连通的下通孔36流入阀芯1的十字槽66的其一 槽口或十字槽67的其一槽口内，并经至对称设置的十字槽66的另一槽口或十字槽67的另一槽口，流入至上接头块2的上通孔25内，最后从与上通孔25的液压缸连接口21流出。 

低压油路为液压缸内的低压液从上接头块2的液压缸连接口21流入，经通过与之连通的上通孔26流入阀芯1的十字槽63的一个槽口内，并经对称设置的十字槽63的另一槽口，流入至下接头块3的下通孔37内，最后从与下通孔37相连通的回液口32流出，回流到液压油箱中。 

本发明的用于液压激振器的多波形液压转阀，以图5所示中各导流槽的相位定为阀芯的初始状态，图中A-A表示A导流槽的相位图，B-B表示B导流槽的相位图，C1-C1表示C1导流槽的相位图，C2-C2表示C2导流槽的相位图，D-D表示D导流槽的相位图，图中各相位图的1、2、3、4......表示油孔接通的循序。 

本发明的用于液压激振器的多波形液压转阀，其具有三种工作状态，第一种工作状态是：关闭A开关阀和C开关阀，开启B开关阀，即B高压油路、低压油路工作，以顺时针方向为阀芯正转方向，如图6(a)所示，当阀芯转至(4n+1)π/8(n＝0，1，2，3......)时刻时B组高压油路接通，低压油路截止；如图6(b)所示当阀芯转至(4n+3)π/8(n＝0，1，2，3......)时刻时低压油路接通，B组高压油路截止；则如图9所示，在阀芯转动一周时，根据流体力学中几何叠加的原理，可计算出此时液压缸的流量周期曲线为锯齿波，由于锯齿波相对陡峭，在阀芯转到会产生较大的油压冲击，此时工作状态的液压转阀较适用于强冲击的固定脉冲振动中。 

第二种工作状态时，关闭A开关阀，开启B开关阀和C1开关阀，即B高压油路、C1高压油路和低压油路工作，以顺时针方向为阀芯正转方向，如图7(a)所示，当阀芯转至nπ/16(n＝1，3，9，11，17......)时刻为脉动开始时刻，此时高压油路开始接通；如图7(b)所示，当阀芯转至(4n+1)π/8(n＝0，1，2，3......)时刻为流量最大时刻，此时B组高压油路完全接通，C1组高压油路和低压油路不通；如图7(c)所示，当阀芯转至nπ/4(n＝0，1，2，3......)时刻为脉动停止时刻，此时B组、C1组高压油路完全 关闭。这样，在阀芯转动一周时，根据流体力学中几何叠加的原理，可计算出液压缸的流量周期曲线为的正弦波，如图10所示，即此种工作状态的液压转阀较适用于平稳性要求高的脉冲振动中。 

第三种工作状态时，关闭B开关阀，开启A开关阀和C2开关阀，即A高压油路、C2高压油路和低压油路工作，以顺时针方向为阀芯正转方向，如图8(a)所示，当阀芯转至(4n+1)π/16(n＝0，1，2，3......)时刻为脉动开始时刻，此时A、C2组高压油路开始接通；如图8(b)所示，当阀芯转至(n₁+8n₂)π/8(n₁＝2，3，4；n₂＝0，1，2，3......)时刻为流量最大时刻，此时A组高压油路完全接通，C2组高压油路和低压电油路不通；如图8(c)所示，当阀芯转至(6+8n)π/16(n＝0，1，2，3......)时刻为脉动结束时刻，此时A、C2组高压油路完全关闭。这样，在阀芯转动一周时，根据流体力学中几何叠加的原理，可计算出液压缸的流量周期曲线为矩形波，如图11所示，即此种工作状态的液压转阀适用于要求阶段油压保持的脉冲振动中。 

本发明中，为了增加阀座的密封性，在上接头块2、下接头块3、前盖4、后盖5与中空壳体6相连接的连接处均设转置有密封圈。 

本发明中，在使用时，为了防止阀芯的剪切应力受减弱，可把C1导流槽和C2导流槽分别设置在两个阀芯上，如图12、13所示，即其一阀芯上设有A、B、C1、D导流槽，另一阀芯上设有A、B、C2、D导流槽，这样，可根据不同工作场合进行更换阀芯。 

本发明中，根据实际工作需要可增加或关闭相应油路来产生锯齿波、正弦波和连续矩形波。 

本发明是运用流体力学中的几何叠加原理设计的多波形液压激波器，能很好地应用于高频率、高压、多波形可更换的工作场合。在液压激振、换向装置应用领域里本发明具有很好的应用前景和价值。