手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置

摘要

本发明属于换向阀阀芯复位控制的技术领域，具体是一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，解决了全液压钻机钻进或后退时，人为视觉判断钻机停止位置时间不准确，系统高压溢流，造成的液压系统效率低、能耗高的问题，叠加在换向阀阀体控制端，包括阀体Ⅰ、定位阀芯Ⅱ以及定位复位机构Ⅲ，所述阀体Ⅰ与手动换向阀主阀体固定连接，阀体上开有左复位控制口a、右复位控制口b以及泄油口c；所述定位阀芯Ⅱ左端为螺杆、与手动换向阀主阀芯螺纹连接构成固定组件；该装置实现了液外控使阀芯回复中位的功能，为执行机构的半自动化或自动化控制提供了新的控制方法，解放了操作人员双手，使其平行作业，提高了工人劳动效率。

说明书

技术领域

本发明属于换向阀阀芯复位控制的技术领域，具体是一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置。

在换向阀阀体控制端叠加一种换向控制装置，使换向后已经定位在左位或右位的主阀芯液外控自动回复至中位。

背景技术

在各种隧道（包括煤矿井下巷道）、地面工程的施工过程中，锚杆支护已经成为各种岩体、土方支护的主要支护方法之一，机载液压锚杆钻机是锚杆支护机械化施工的主要设备。全液压锚杆钻机钻眼时，液压多路换向阀主阀芯回中位主要采用全手动控制方式，回复中位动作无法脱离人工，从而无法实现半自动或自动控制。同时全液压钻机在钻眼过程中，当钻机钻进或后退至极限位置时，换向阀手动复中位，切断供油。该过程中，存在一个人为视觉判断钻机极限位置不准确的弊端，造成压力油高压溢流，系统发热、液压系统效率降低的问题。具体过程为：钻机在钻眼时，多路换向阀进给联和钻机马达旋转联两个主阀芯换向，钻杆进给和旋转，当钻机进给至钻杆行程结束时，操作人员视觉判断行程的结束，手动推主阀芯回到中位，切断进给联液压油。当人工视觉判断极限位置延迟，换向阀主阀芯主阀芯未回到中位，仍然在工作油位，进给联液压油仍然供油，进给压力瞬间升高至安全溢流压力，使进给联供油高压溢流，系统发热增加。主阀芯回复中位延迟时间越长，溢流时间越长，系统发热量增加越多，系统效率越低，能耗增加。若多路换向阀可以实现当钻机运动至极限位置时，主阀芯自动瞬时回中位切断供给压力油，从而避免了人为视觉判断的失误，使得液压系统发热量减小，钻机打钻效率提高，能耗也随之降低；同时，由于钻机打钻时会自动停止，操作人员无需关注钻机运动位置，从而解放操作人员双手，使其平行作业，提高劳动效率。

目前，国内多路换向阀都不具备主阀芯外控自动复中位控制的功能。

发明内容

本发明为了解决全液压钻机钻进或后退时，人为视觉判断钻机停止位置时间不准确，系统高压溢流，造成的液压系统效率低、能耗高的问题，提供了一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，换向阀主阀芯在换向至左位和右位时，液外控瞬时复中位控制装置，使钻机钻进行程结束时，钻机自动停止，液压系统发热减少、效率提高、能耗降低。

本发明采用如下的技术方案实现：一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，其特征在于叠加在换向阀阀体控制端，包括阀体Ⅰ、定位阀芯Ⅱ以及定位复位机构Ⅲ；所述的阀体Ⅰ与手动换向阀主阀体固定连接，阀体上开有左复位控制口a、右复位控制口b以及泄油口c，阀体Ⅰ与手动换向阀主阀体都设置有端面密封；所述的定位阀芯Ⅱ左端为螺杆、与手动换向阀主阀芯螺纹连接构成固定组件，定位阀芯Ⅱ右端为内六角沉孔，作为定位阀芯Ⅱ与手动换向阀主阀芯连接的拧紧扳手孔，定位阀芯Ⅱ柱面有两个定位圆弧沉槽，作为主阀芯换向左位和右位的定位卡槽；所述的定位复位机构Ⅲ包括从左到右依次设置在定位阀芯Ⅱ上的左中位卡套、右中位卡套、左端盖、左钢珠槽滑套、左压紧滑套、左定位钢珠、中间固定套、右定位钢珠、右压紧滑套、右钢珠槽滑套以及右端盖；所述的中间固定套套于定位阀芯Ⅱ上并通过定位销与阀体Ⅰ固定连接，中间固定套两侧为左定位钢珠以及右定位钢珠，左定位钢珠和右定位钢珠的两侧分别为套于定位阀芯Ⅱ上的左钢珠槽滑套和右钢珠槽滑套以及套于左钢珠槽滑套和右钢珠槽滑套上的左压紧滑套和右压紧滑套，左压紧滑套和右压紧滑套外柱面上都设有环形腔可分别与左控制油口a和右控制油口b连通，所述的环形腔左右两端的环形作用面面积不同，左压紧滑套和右压紧滑套靠近左定位钢珠和右定位钢珠一侧的内柱面上有能压住定位钢珠的圆锥面，左压紧滑套和右压紧滑套的左右两侧分别为与其之间有间隔的左端盖和右端盖，左压紧滑套和左端盖之间设置有左压珠弹簧，右压紧滑套和右端盖之间设置有左压珠弹簧，左端盖和右端盖的左右两端分别设置有左卡环和右卡环，所述的定位阀芯Ⅱ左端有台阶面，台阶面的左侧设置有右中位卡套，右中位卡套的左侧为左中位卡套，左中位卡套和右中位卡套之间设置有定中弹簧，所有非控制油腔体皆与泄油口c相连。

所述的定位钢珠用于卡住定位阀杆的位置，从而将主阀芯锁紧在左位或右位；压珠弹簧的弹簧力作用于定紧滑套上，压紧滑套圆锥面压住定位钢珠；中间固定套被螺纹定位销固定，与钢珠槽滑套相对位置固定，行程定位钢珠径向运动槽，使钢珠只可以径向移动，而轴向相对位置不变；卡环固定左、右端盖的位置；左压紧滑套的环形槽与左复位控制口a相连，右压紧滑套的环形槽与右复位控制口b相连，两个压紧滑套外圆设计有两个面积不同的环形液压油作用面，在外控油的作用下，滑套向受力小的方向轴向运动。

所述的中间固定套柱面中段有环形凸起，环形凸起通过定位销与阀体Ⅰ固定连接，阀体Ⅰ对应设置有环形凸台与中间固定套环形凸起的右端接触定位。

所述的左压紧滑套和右压紧滑套外柱面与阀体Ⅰ接触的部位设置有密封圈，用于密封控制油口的液压油。

所述的左压紧滑套和右压紧滑套的环形腔靠近左定位钢珠和右定位钢珠一侧的环形作用面面积大于另一侧的环形作用面面积。所述的左压紧滑套和右压紧滑套靠近中间固定套一端的内径大于中间固定套对应端端部的外径。

所述的一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，用于多路换向阀，叠加在需要控制的多路换向阀的单片阀的尾部，与单片阀阀体固定连接，所述的阀体Ⅰ的最大横截面外形小于多路阀单片阀的横截面外形。

与现有的技术相比较，本发明具有如下的有益效果：

1、该多路阀换向装置实现了液外控使阀芯回复中位的功能，使用液外控自动复中位功能，为执行机构的半自动化或自动化控制提供了新的控制方法；

2、该换向装置应用在钻机回路中，当钻机运动至极限位置时，换向阀进给压力油经过碰撞阀，从液外控口进入压力油，控制主阀芯自动瞬时回中位，进而切断换向阀供油，避免了人为视觉判断失误，造成的液压系统发热量增大，钻机打钻效率低，能耗升高的问题；

3、由于钻机打钻时会自动停止，操作人员无需关注钻机运动位置，从而解放操作人员双手，使其平行作业，提高了工人劳动效率。

附图说明

图1为本发明换向控制装置结构示意图；

图2为安装换向装置的多路阀外形图；

图3为安装换向装置单联结构图；

图4 为图3左视图；

图5为定位阀芯右位示意图。

具体实施方式

一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，叠加在换向阀阀体控制端，包括阀体Ⅰ、定位阀芯Ⅱ以及定位复位机构Ⅲ，

所述的阀体Ⅰ与手动换向阀主阀体固定连接，阀体上开有左复位控制口a、右复位控制口b以及泄油口c；所述的定位阀芯Ⅱ左端为螺杆、与手动换向阀主阀芯螺纹连接构成固定组件，定位阀芯Ⅱ右端为内六角沉孔，作为定位阀芯Ⅱ与手动换向阀主阀芯连接的拧紧扳手孔，定位阀芯Ⅱ柱面有两个定位圆弧沉槽，作为主阀芯换向左位和右位的定位卡槽；所述的定位复位机构Ⅲ包括从左到右依次设置在定位阀芯Ⅱ上的左中位卡套3-1、右中位卡套3-2、左端盖7、左钢珠槽滑套15-1、左压紧滑套10-1、左定位钢珠12-1、中间固定套14、右定位钢珠12-2、右压紧滑套10-2、右钢珠槽滑套15-2以及右端盖16；所述的中间固定套14套于定位阀芯Ⅱ上并通过定位销13与阀体Ⅰ固定连接，中间固定套14两侧为左定位钢珠12-1以及右定位钢珠12-2，左定位钢珠12-1和右定位钢珠12-2的两侧分别为套于定位阀芯Ⅱ上的左钢珠槽滑套15-1和右钢珠槽滑套15-2以及套于左钢珠槽滑套15-1和右钢珠槽滑套15-2上的左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2，左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2外柱面上都设有环形腔可分别与左控制油口a和右控制油口b连通，所述的环形腔左右两端的环形作用面面积不同，左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2靠近左定位钢珠12-1和右定位钢珠12-2一侧的内柱面上有能压住定位钢珠的圆锥面，左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2的左右两侧分别为与其之间有间隔的左端盖7和右端盖16，左压紧滑套10-1和左端盖7之间设置有左压珠弹簧9-1，右压紧滑套10-2和右端盖16之间设置有右压珠弹簧9-2，左端盖7和右端盖16的左右两端分别设置有左卡环6-1和右卡环6-2；所述的定位阀芯Ⅱ左端有台阶面，台阶面的左侧设置有右中位卡套3-2，右中位卡套3-2的左侧为左中位卡套3-1，左中位卡套3-1和右中位卡套3-2之间设置有定中弹簧4，所有非控制油腔体皆与泄油口c相连。

所述的中间固定套柱面中段有环形凸起，环形凸起通过定位销13与阀体Ⅰ固定连接，阀体Ⅰ对应设置有环形凸台与中间固定套环形凸起的右端接触定位。

所述的左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2外柱面与阀体Ⅰ接触的部位设置有密封圈。

所述的左压紧滑套10-1和右压紧滑套10-2的环形腔靠近左定位钢珠12-1和右定位钢珠12-2一侧的环形作用面面积大于另一侧的环形作用面面积。所述的左压紧滑套和右压紧滑套靠近中间固定套一端的内径大于中间固定套对应端端部的外径。

所述的一种手动换向阀主阀芯液外控复中位控制装置，用于多路换向阀，叠加在需要控制的多路换向阀的单片阀的尾部，与单片阀阀体固定连接，所述的阀体Ⅰ的最大横截面外形小于多路阀单片阀的横截面外形。

结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步说明。

如图1所示，为本发明装置为叠加在多路阀单片阀尾部的主阀芯换向控制装置。由三部分组成，阀体Ⅰ、定位阀芯Ⅱ、定位复位机构Ⅲ。阀体Ⅰ与多路阀单片阀用四个螺栓17连接，第三密封圈2用于两者端面封油。图2为装有两个本发明的四联多路阀，该主阀换向控制装置22装在多路阀第一联18和第二联19上，多路阀的第三联20和第四联21没有安装本发明装置。本发明只是在需要手动换向定位液控复中位的换向功能时安装，不需要该功能时不需要安装。

如图3所示，定位阀芯Ⅱ左端为螺杆，与换向阀主阀芯螺纹连接构成固定组件。定位阀芯Ⅱ右端为内六角沉孔，作为定位阀芯Ⅱ与主阀芯连接的拧紧扳手孔。定位阀芯Ⅱ柱面设计两个定位圆弧沉槽，作为主阀芯换向左位和右位的定位卡槽。

如图1和图3中所示，定位复位机构包括左中位卡套3-1与右中位卡套3-2、定中弹簧4、左卡环6-1与右卡环6-2、左端盖7、第一密封圈8、左压珠弹簧9-1与右压珠弹簧9-2、左压紧滑套10-1与右压紧滑套10-2、第二密封圈11、左定位钢珠12-1与右定位钢珠12-2、定位销13、中间固定套14、左钢珠槽滑套15-1与右钢珠槽滑套15-2以及右端盖16。在压紧滑套外柱面设计有密封圈，用于密封控制油口的液压油；左定位钢珠12-1与右定位钢珠12-2用于卡住定位阀芯Ⅱ的位置，左定位钢珠12-1将主阀芯锁紧在左位，右定位钢珠12-2将主阀芯锁紧在右位；左压珠弹簧9-1与右压珠弹簧9-2的弹簧力分别作用于左压紧滑套10-1与右压紧滑套10-2上，压紧滑套圆锥面压住定位钢珠；中间固定套14被定位销13固定，与左钢珠槽滑套15-1与右钢珠槽滑套15-2相对位置固定，构成定位钢珠径向运动槽，使钢珠只可以径向移动，而轴向相对位置不变；左卡环6-1与右卡环6-2分别固定左端盖7、右端盖16的位置；左压紧滑套10-1的环形腔与左复位控制口a相连，右压紧滑套10-2的环形腔与右复位控制口b相连，两个压紧滑套外圆设计有两个面积不同的环形液压油作用面，在外控油的作用下，滑套向受力小的方向轴向运动；所有非控制油腔体皆与泄油口T相连。

本发明的工作原理，以装配在多路阀其中一片阀为例，如图3的结构示意图所示，定位阀芯Ⅱ与主阀芯24构成固定阀芯，在定中弹簧4、左位复位卡套3-1和右位复位卡套3-2的定位作用下，主阀芯24位于中位，主阀芯向左或向右运动，都需克服定中弹簧力；人工手动作用换向手柄23使主阀芯与定位阀芯一起向右运动，定中弹簧4压缩后具有一定的预紧力，当定位阀芯Ⅱ的定位卡槽运动至右定位钢珠12-2的位置时，右定位钢珠12-2在右压紧滑套10-2压紧斜面的作用下，进入定位卡槽中，右压紧滑套向左运动，压紧右定位钢珠，从而将主阀芯24定位至右位,如图5所示。当压力油作用于右复位控制口b时，由于右压紧滑套10-2的压力油腔左右环形作用面的面积不同，压紧滑套在压力油的作用下，向右轴向滑动，右定位钢珠12-2压紧力释放，不再被压紧，主阀芯24在定中弹簧4的作用下，向左运动，自动回复至阀芯中位。多路阀手动换左位定位，液控复中位原理上同。