一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构

本技术属于纯水或高水基液压比例换向阀领域，涉及工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构。

背景技术：

1、在流体传动领域，水液压技术是其未来的研究热点。相较于传统油基系统的泄漏对环境造成不利影响，水液压技术的清洁和阻燃特性对环境更为友好。然而目前水作为传动介质还存在一些难点，主要表现为水的粘度没有油液粘度大，难以保证水液压元件的密封性能，容易引起间隙泄漏。另外水的低粘度和低润滑性容易腐蚀材料，造成液压元件失效。

2、近年来，随着工程材料、润滑理论及先进制造等相关领域的研究发展，水液压传动技术的一些难点得以突破。如实用新型专利《一种具有特殊密封阀芯结构的滑阀式液压换向阀》cn215444565u中，公开了一种适用于高压大流量纯水或高水基介质下的滑阀式换向阀结构，通过特殊密封圈提高了纯水或高水基滑阀式换向阀的密封可靠性。该结构采用电液控的控制方式，实现了纯水或高水基滑阀式换向阀的开关换向，但由于无法调节流量大小，导致液压缸无法精确定位，限制了纯水或高水基滑阀式换向阀的应用领域。

3、基于上述纯水或高水基滑阀式换向阀实际应用中存在的问题，有必要探究纯水或高水基滑阀式换向阀的比例换向。目前工程机械滑阀式油基液压比例换向阀控制方法通常涉及到比例电磁铁。比例电磁铁能够根据输入的电信号调整阀芯的位置，从而控制流体的流量和方向，在油液压比例换向阀中得以广泛应用。但对于上述换向阀结构而言，无法直接将比例电磁铁作为阀芯的驱动部件。主要原因在于该换向阀结构中密封圈的存在增大了阀芯运动的阻力，电磁铁有限的推力无法抵消该阻力的作用，因此需要探究适用于工程机械的纯水或高水基液压比例换向阀结构。

技术实现思路

1、为了解决以上问题，本实用新型对换向阀阀芯进行结构改进，同时以电动推杆作为换向阀驱动部件。该结构能够实现工程机械纯水或高水基液压换向阀的比例换向，降低工程机械的运行成本，满足不同工况的需求。

2、本实用新型的技术方案如下：

3、一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，主要包括换向阀本体及驱动部分，其特征在于：所述换向阀本体包括左侧阀盖、阀体、阀芯、右侧阀盖，阀体内部包含阀腔及进出液的过流孔，阀芯同轴安装于阀体内部的阀腔中。阀芯及阀体上均可加工形成过渡区域，阀芯运动过程中与阀体过流孔之间形成的通流区域称为阀口，通过改变阀芯位移改变阀口开度，通过改变过渡区域的形状及尺寸改变阀口通流面积与阀芯位移之间的对应关系。驱动部分为电动推杆，电动推杆安装于换向阀本体左、右的任一侧，推杆在电机控制下实现直线运动。所述电机推杆不限于任何可以进行直线运动的推杆，包括电机推杆，电磁铁推杆，液压推杆等。

4、具体的，所述阀芯为回转体结构，包含凸肩和凹槽两部分，凸肩与凹槽连接的部分称为过渡区域。

5、具体的，所述阀体内部过流孔与阀腔连接的部分称为阀腔过渡区域。

6、具体的，所述电动推杆与阀芯相连，驱动阀芯在阀腔内做直线往复运动。

7、具体的，所述阀芯过渡区域包括圆弧结构、斜角结构、直角结构的任意组合，其中斜角结构是斜率为k(|k|≠0)的倾斜过渡，直角结构是垂直于阀芯轴线的垂直过渡。

8、具体的，通过设置阀芯凸肩数量、尺寸使阀芯的中位机能为y型、h型、o型、p型等。

9、具体的，所述阀腔过渡区域包括阀腔直角结构、阀腔斜角结构、阀腔圆弧结构的任意组合，其中阀腔直角结构是垂直于阀腔轴线的垂直过渡，阀腔斜角结构是斜率为k(|k|≠0)的倾斜过渡。

10、具体的，所述阀芯过渡区域或阀腔过渡区域中的斜角结构均可替换为波浪状结构或阶梯状结构，从而形成波浪状过渡区域或阶梯状过渡区域，以及基于不同效果的其他结构。

11、具体的，所述阀芯过渡区域中的斜角结构也可替换为波浪状结构或阶梯状结构，从而形成波浪状阀芯过渡区域或阶梯状阀芯过渡区域，以及基于不同效果的其他结构。

12、具体的，当阀芯位于中位时，在阀芯凸肩外圆母线及密封件的作用下，阀体进液口与任一工作口均不连通，此时换向阀处于关闭状态。

13、具体的，当开启电动推杆，驱动换向阀阀芯开始运动。换向阀开启后，基于阀芯过渡区域以及阀腔过渡区域的不同形状及尺寸，可使阀口开度随阀芯位移呈不同变化趋势(如图19、20、21所示)。

14、具体的，所述的比例阀结构可以应用于二位二通比例换向阀结构、二位三通比例换向阀结构，二位四通比例换向阀结构、三位四通比例换向阀结构等。

15、本实用新型技术方案所带来的有益效果如下：

16、能够实现工程机械水基换向阀的比例换向，纯水或高水基介质的使用能够降低工程机械的运行成本，在极端情况发生工作介质的泄漏时，对环境更加友好，符合环境保护以及绿色、可持续发展的要求。

1.一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，主要包括换向阀本体及驱动部分，其特征在于：换向阀本体包括左侧阀盖（2）、阀体（3）、阀芯（4）、右侧阀盖（5），阀体内部包含阀腔（3-1）及进出液的过流孔，阀芯（4）同轴安装于阀体内部的阀腔（3-1）中；阀芯与阀体过流孔之间形成的通流区域称为阀口；阀体内的阀口两侧均设有密封沟槽，密封沟槽内安装有密封圈；通过改变阀芯位移改变阀口开度；阀芯及阀体均可加工形成过渡区域，通过改变过渡区域的形状及尺寸改变阀口通流面积与阀芯位移之间的对应关系；驱动部分为电动推杆（1），电动推杆（1）安装于换向阀本体左、右的任一侧，推杆在电机控制下实现直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：所述阀芯（4）为回转体结构，包含凸肩（6）和凹槽（7）两部分，凸肩（6）与凹槽（7）连接的部分称为阀芯过渡区域（8）。

3.根据权利要求1所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：所述阀体（3）内部过流孔与阀腔（3-1）连接的部分称为阀腔过渡区域（11）。

4.根据权利要求1所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：所述电动推杆（1）与阀芯（4）相连，驱动阀芯（4）做直线往复运动。

5.根据权利要求2所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：所述阀芯过渡区域（8）包括圆弧结构（8-1）、斜角结构（8-2）、直角结构（8-3）的任意组合，其中斜角结构（8-2）是斜率为k的倾斜过渡，k≠0；直角结构（8-3）是垂直于阀芯轴的垂直过渡。

6.根据权利要求2所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：通过设置阀芯凸肩（6）数量、尺寸可使阀芯的中位机能为y型、h型、o型、p型、m型。

7.根据权利要求3所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：阀腔过渡区域（11）包括阀腔直角结构（11-1）、阀腔斜角结构（11-2）、阀腔圆弧结构（11-3）的任意组合，其中阀腔直角结构（11-1）是垂直于阀腔轴线的垂直过渡，阀腔斜角结构（11-2）是斜率为k的倾斜过渡，k≠0。

8.根据权利要求2所述的一种工程机械纯水或高水基液压比例换向阀结构，其特征在于：阀芯过渡区域（8）可替换为波浪状结构或阶梯状结构，从而形成波浪状过渡区域或阶梯状过渡区域。