液压保持阀位的电液换向阀

摘要

本发明为一种液压保持阀位的电液换向阀，包括主体阀及第一先导电磁阀和第二先导电磁阀；主体阀的阀体内设有阀体孔，阀体孔内滑动设有主阀芯，主阀芯的一端设有复位弹簧，阀体上设有与阀体孔导通的供油口、控制油口和回油口，主阀芯往复移动使所述主体阀在控油状态和回油状态之间切换；主阀体位于控油状态时复位弹簧被压缩，位于阀体孔中且在主阀芯远离复位弹簧的一端形成有阀位保持腔体，阀体中还设有与阀位保持腔体导通的阀位保持油路，阀位保持油路的另一端通过阀体孔与控制油口导通。该电液换向阀利用液压控制保持主体阀的阀位，降低电液换向阀电能消耗，提高了电液换向阀的使用寿命。

权利要求

1.一种液压保持阀位的电液换向阀，包括主体阀及第一先导电磁阀和第二先导电磁阀；所述主体阀的阀体内设有阀体孔，所述阀体孔内滑动设有主阀芯，所述主阀芯的一端设有复位弹簧，所述阀体上设有与所述阀体孔导通的供油口、控制油口和回油口，所述主阀芯往复移动使所述主体阀在控油状态和回油状态之间切换；所述主体阀位于控油状态时，所述供油口与所述控制油口导通，且所述供油口和所述控制油口均与所述回油口封闭；所述主体阀位于回油状态时，所述回油口与所述控制油口导通，且所述回油口和所述控制油口均与所述供油口封闭，其特征在于：所述主阀体位于控油状态时复位弹簧被压缩，位于所述阀体孔中且在所述主阀芯远离所述复位弹簧的一端形成有阀位保持腔体，所述阀体中还设有与所述阀位保持腔体导通的阀位保持油路，所述阀位保持油路的另一端通过所述阀体孔与所述控制油口导通。

2.如权利要求1所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述主体阀为两位三通滑阀式液控换向阀。

3.如权利要求1所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述阀体孔包括设置有所述复位弹簧的第一通孔，所述第一通孔远离所述复位弹簧的一端设有孔径减小的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔之间形成有第一台阶部；所述主阀芯包括密封滑设于所述第一通孔内的第一阀芯段和密封滑设于所述第二通孔内的第二阀芯段，所述第一阀芯段和所述第二阀芯段之间形成有第二台阶部，所述第一台阶部、所述第二台阶部、所述第二阀芯段的侧壁和所述阀体内壁之间形成有所述阀位保持腔体。

4.如权利要求3所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述阀位保持油路的一端设置在所述第一通孔侧壁上、靠近所述第一台阶部的端部。

5.如权利要求4所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述第一阀芯段的侧壁上设有环形槽，所述环形槽与所述阀体内壁之间形成环形空间，所述阀位保持油路的另一端与所述环形空间导通；所述主体阀位于控油状态时，所述供油口、所述控制油口和所述阀位保持油路通过所述环形空间导通；所述主体阀位于回油状态时，所述回油口、所述控制油口和所述阀位保持油路通过所述环形空间导通。

6.如权利要求5所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述第一阀芯段靠近所述复位弹簧的一端与所述环形槽之间的侧壁上间隔设置有第一密封圈、第二密封圈，所述第一阀芯段位于所述环形槽与所述阀位保持腔体之间的侧壁上间隔设置有第三密封圈、第四密封圈，所述第二阀芯段靠近自由端的侧壁上设有第五密封圈。

7.如权利要求1所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述第一先导电磁阀上设置有穿设于所述复位弹簧中的第一限位杆；所述第二先导电磁阀上设置有穿设于所述阀体孔内部的第二限位杆。

8.如权利要求7所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述第一限位杆为管状体，所述第一先导电磁阀设有第一先导控制油口，所述第一先导控制油口外端与所述第一限位杆贯通且一体连接，所述第一限位杆的侧壁上设有多个与所述第一先导控制油口导通的第一布油孔；所述第二限位杆为管状体，所述第二先导电磁阀设有第二先导控制油口，所述第二先导控制油口外端与所述第二限位杆贯通且一体连接。

9.如权利要求7所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述第一限位杆的自由端的端面设有多个第一凹槽，所述第二限位杆的自由端的端面设有多个第二凹槽。

10.如权利要求1所述的液压保持阀位的电液换向阀，其特征在于：所述主体阀的阀体上还设置有先导供油口，所述主体阀的阀体内设有与所述先导供油口导通的供油油路，所述供油油路一端与所述第一先导电磁阀内部的第一先导供油口导通，所述供油油路的另一端与所述第二先导电磁阀内部的第二先导供油口导通；

所述主体阀的阀体内设有与所述回油口导通的回油油路，所述回油油路一端与所述第一先导电磁阀内部的第一先导回油口导通，所述回油油路的另一端与所述第二先导电磁阀内部的第二先导回油口导通。

说明书

液压保持阀位的电液换向阀

技术领域

[0001] 本发明涉及电液控制技术，尤其涉及一种液压保持阀位的电液换向阀。

背景技术

[0002] 液压换向阀是液压系统中核心的原件之一，其作用是控制液压油的导通、切断和流动方向。液压换向阀按照操纵方式分类，可以分为手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式。本发明涉及的是电液动式液压换向阀，简称电液换向阀。

[0003] 现有电液换向阀都配置一个或者两个先导电磁阀，通过控制先导电磁阀是否供电实现主体阀阀位切换。而现有的电液换向阀的阀位保持在控油状态时需要先导电磁阀持续供电，增加了电能消耗、降低了电磁线圈的使用寿命，进而降低了电液换向阀的使用寿命，特别是在控油状态的阀位需要长期保持的场合更是如此。例如，水下生产控制系统中使用的电液换向阀，在油气井稳产阶段其控油状态的阀位可能需要保持几年而不需要切换。

[0004] 由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种液压保持阀位的电液换向阀，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种液压保持阀位的电液换向阀，解决现有技术中先导电磁阀持续供电保持阀位时电能消耗高、电磁线圈使用寿命低的问题，利用液压控制保持主体阀的阀位，降低电液换向阀电能消耗，提高了电液换向阀的使用寿命。

[0006] 本发明的目的是这样实现的，一种液压保持阀位的电液换向阀，包括主体阀及第一先导电磁阀和第二先导电磁阀；所述主体阀的阀体内设有阀体孔，所述阀体孔内滑动设有主阀芯，所述主阀芯的一端设有复位弹簧，所述阀体上设有与所述阀体孔导通的供油口、控制油口和回油口，所述主阀芯往复移动使所述主体阀在控油状态和回油状态之间切换；所述主体阀位于控油状态时，所述供油口与所述控制油口导通，且所述供油口和所述控制油口均与所述回油口封闭；所述主体阀位于回油状态时，所述回油口与所述控制油口导通，且所述回油口和所述控制油口均与所述供油口封闭，所述主阀体位于控油状态时复位弹簧被压缩，位于所述阀体孔中且在所述主阀芯远离所述复位弹簧的一端形成有阀位保持腔体，所述阀体中还设有与所述阀位保持腔体导通的阀位保持油路，所述阀位保持油路的另一端通过所述阀体孔与所述控制油口导通。

[0007] 在本发明的一较佳实施方式中，所述主体阀为两位三通滑阀式液控换向阀。

[0008] 在本发明的一较佳实施方式中，所述阀体孔包括设置有所述复位弹簧的第一通孔，所述第一通孔远离所述复位弹簧的一端设有孔径减小的第二通孔，所述第一通孔和所述第二通孔之间形成有第一台阶部；所述主阀芯包括密封滑设于所述第一通孔内的第一阀芯段和密封滑设于所述第二通孔内的第二阀芯段，所述第一阀芯段和所述第二阀芯段之间形成有第二台阶部，所述第一台阶部、所述第二台阶部、所述第二阀芯段的侧壁和所述阀体内壁之间形成有所述阀位保持腔体。

[0009] 在本发明的一较佳实施方式中，所述阀位保持油路的一端设置在所述第一通孔侧壁上、靠近所述第一台阶部的端部。

[0010] 在本发明的一较佳实施方式中，所述第一阀芯段的侧壁上设有环形槽，所述环形槽与所述阀体内壁之间形成环形空间，所述阀位保持油路的另一端与所述环形空间导通；所述主体阀位于控油状态时，所述供油口、所述控制油口和所述阀位保持油路通过所述环形空间导通；所述主体阀位于回油状态时，所述回油口、所述控制油口和所述阀位保持油路通过所述环形空间导通。

[0011] 在本发明的一较佳实施方式中，所述第一阀芯段靠近所述复位弹簧的一端与所述环形槽之间的侧壁上间隔设置有第一密封圈、第二密封圈，所述第一阀芯段位于所述环形槽与所述阀位保持腔体之间的侧壁上间隔设置有第三密封圈、第四密封圈，所述第二阀芯段靠近自由端的侧壁上设有第五密封圈。

[0012] 在本发明的一较佳实施方式中，所述第一先导电磁阀上设置有穿设于所述复位弹簧中的第一限位杆；所述第二先导电磁阀上设置有穿设于所述阀体孔内部的第二限位杆。

[0013] 在本发明的一较佳实施方式中，所述第一限位杆为管状体，所述第一先导电磁阀设有第一先导控制油口，所述第一先导控制油口外端与所述第一限位杆贯通且一体连接，所述第一限位杆的侧壁上设有多个与所述第一先导控制油口导通的第一布油孔；所述第二限位杆为管状体，所述第二先导电磁阀设有第二先导控制油口，所述第二先导控制油口外端与所述第二限位杆贯通且一体连接。

[0014] 在本发明的一较佳实施方式中，所述第一限位杆的自由端的端面设有多个第一凹槽，所述第二限位杆的自由端的端面设有多个第二凹槽。

[0015] 在本发明的一较佳实施方式中，所述主体阀的阀体上还设置有先导供油口，所述主体阀的阀体内设有与所述先导供油口导通的供油油路，所述供油油路一端与所述第一先导电磁阀内部的第一先导供油口导通，所述供油油路的另一端与所述第二先导电磁阀内部的第二先导供油口导通；

[0016] 所述主体阀的阀体内设有与所述回油口导通的回油油路，所述回油油路一端与所述第一先导电磁阀内部的第一先导回油口导通，所述回油油路的另一端与所述第二先导电磁阀内部的第二先导回油口导通。

[0017] 由上所述，本发明提供的液压保持阀位的电液换向阀，利用液压控制保持主体阀的阀位，降低电液换向阀电能消耗，提高了电液换向阀的使用寿命；该电液换向阀中将先导电磁阀的供油口、回油口分别通过主体阀的阀体内部回路与主体阀上的先导供油口、回油口连通，整体结构简单，操作方便；本发明的液压保持阀位的电液换向阀可以直接用于海洋油气开发领域的复合电液控制系统，为水下生产控制系统的国产化奠定基础。

附图说明

[0018] 以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

[0019] 图1a：为本发明的液压保持阀位的电液换向阀的结构示意图。

[0020] 图1b：为本发明的液压保持阀位的电液换向阀的原理图。

[0021] 图2：为主体阀控油状态时图1中A-A剖视图。

[0022] 图3：为主体阀回油状态时图1中A-A剖视图。

[0023] 图4：为图1中B-B剖视图。

[0024] 图5：为图1中C-C剖视图。

[0025] 图6：为图1中D-D剖视图。

[0026] 图7a：为本发明液压保持阀位的电液换向阀中第一先导电磁阀结构示意图。

[0027] 图7b：为图7a中E-E剖视图。

[0028] 图8a：为本发明液压保持阀位的电液换向阀中第二先导电磁阀结构示意图。

[0029] 图8b：为图7a中F-F剖视图。

具体实施方式

[0030] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

[0031] 如图1a、图1b、图2、图3所示，本发明提供的液压保持阀位的电液换向阀100，包括主体阀1及第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3，在本实施方式中，主体阀1为两位三通滑阀式液控换向阀，第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3均为两位三通滑阀式电控换向阀；主体阀1的阀体11内设有阀体孔111，阀体孔111内滑动设有主阀芯112，主阀芯112的一端设有复位弹簧12，阀体11上设有与阀体孔111导通的供油口113、控制油口114和回油口115，主阀芯111往复移动使主体阀1在控油状态和回油状态之间切换；主体阀1位于控油状态时，供油口113与控制油口114导通、供油口113和控制油口114均与回油口115封闭；主体阀1位于回油状态时，回油口115与控制油口114导通、回油口115和控制油口114均与供油口113封闭，主阀体1位于控油状态时复位弹簧12被压缩，位于阀体孔111中且在主阀芯112远离复位弹簧12的一端形成有阀位保持腔体13，阀体11中还设有与阀位保持腔体13导通的阀位保持油路14，阀位保持油路14的另一端通过阀体孔111与控制油口114导通。

[0032] 进一步，如图2、图3所示，阀体孔111包括设置有复位弹簧12的第一通孔1111，第一通孔1111远离复位弹簧12的一端设有孔径减小的第二通孔1112，第一通孔1111和第二通孔1112之间形成有第一台阶部1113；主阀芯112包括密封滑设于第一通孔1111内的第一阀芯段1121和密封滑设于第二通孔1112内的第二阀芯段1122，第一阀芯段1121和第二阀芯段
1122之间形成有第二台阶部1123，第一台阶部1113、第二台阶部1123、第二阀芯段1122的侧壁和阀体11内壁之间形成有所述阀位保持腔体13。在本实施方式中，阀位保持油路14的一端设置在所述第一通孔1111侧壁上、且靠近第一台阶部1113的端部。进一步，如图2、图3所示，第一阀芯段1121的侧壁上设有环形槽116，环形槽116与阀体11内壁之间形成环形空间
117，阀位保持油路14的另一端与环形空间117导通，在本实施例中，阀位保持油路14的另一端与控制油口114在阀体孔111的孔壁上对应设置；主体阀1位于控油状态时，供油口113、控制油口114和阀位保持油路14另一端通过环形空间117导通；主体阀1位于回油状态时，回油口115、控制油口114和阀位保持油路14另一端通过环形空间117导通。

[0033] 进一步，如图2、图3所示，第一阀芯段1121靠近复位弹簧12的一端与环形槽116之间的侧壁上间隔设置有第一密封圈41、第二密封圈42，第一阀芯段1121位于环形槽116与阀位保持腔体13之间的侧壁上间隔设置有第三密封圈43、第四密封圈44，第二阀芯段1122靠近自由端的侧壁上设有第五密封圈45。当主体阀1位于控油状态时，回油口115位于第三密封圈43、第四密封圈44之间，第三密封圈43密封隔离环形空间117与回油口115，第四密封圈44密封隔离阀位保持腔体13与回油口115，从而避免控制液进入回油口115；当主体阀1位于回油状态时，进油口113位于第一密封圈41、第二密封圈42之间，第二密封圈42密封隔离环形空间117与进油口113，从而避免控制液进入进油口113。

[0034] 进一步，如图2、图3、图7a、图7b、图8a、图8b所示，第一先导电磁阀2上设置有穿设于所述复位弹簧12中的第一限位杆21；第二先导电磁阀3上设置有穿设于所述阀体孔111内部的第二限位杆31。第一限位杆21、第二限位杆31的自由端用于主阀芯112轴向移动的限位，当主阀芯112的一端与第一限位杆21的自由端相抵靠，主体阀1达到要求保持的阀位，保持主体阀1的控油状态；当主阀芯112轴向移动，直至另一端与第二限位杆31的自由端相抵靠，主体阀1处于复位状态。

[0035] 进一步，如图7b、图8b所示，第一限位杆21和第二限位杆31为管状体，第一先导电磁阀2设有第一先导控制油口22，第一先导控制油口22外端与第一限位杆21贯通且一体连接。为了使主阀芯112移动过程中受力更加均匀，第一限位杆21的侧壁上还设有多个与第一先导控制油口22导通的第一布油孔23。第二先导电磁阀3设有第二先导控制油口32，第二先导控制油口32外端与第二限位杆31贯通且一体连接。

[0036] 进一步，如图7b、图8b所示，为了使主阀芯112移动过程中受力更加均匀，第一限位杆21的自由端的端面设有多个第一凹槽211，第二限位杆31的自由端的端面设有多个第二凹槽311。

[0037] 进一步，如图4、图5、图6所示，主体阀1的阀体11上还设置有先导供油口110，主体阀1的阀体11内设有与先导供油口110导通的供油油路118，在本实施例中，供油油路118沿阀体11纵向贯通设置，供油油路118一端与第一先导电磁阀2内部的第一先导供油口24导通，供油油路118的另一端与第二先导电磁阀3内部的第二先导供油口33导通；主体阀1的阀体11内设有与回油口115导通的回油油路119，在本实施例中，回油油路119沿阀体11纵向贯通设置，回油油路119一端与第一先导电磁阀2内部的第一先导回油口25导通，回油油路119的另一端与第二先导电磁阀3内部的第二先导回油口34导通。由此，主体阀1及第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3能够同时使用同一回油回路，第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3能够同时使用同一供油回路，从而使得电液换向阀100整体结构更加简单。

[0038] 本发明提供的液压保持阀位的电液换向阀100，主体阀1有两种工作状态，分别是控油状态(主体阀阀芯切换至使主体阀供油口与主体阀控制油口导通，此时称主体阀处于控油状态，又称阀位保持状态)和回油状态(主体阀阀芯切换至使主体阀控制油口与主体阀回油口导通，此时称主体阀处于回油状态)；第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3也有两种工作状态，分别是先导状态(先导电磁阀阀芯切换至使先导电磁阀供油口与先导电磁阀控制油口导通，此时称先导电磁阀处于先导状态)和复位状态(先导电磁阀阀芯切换至使先导电磁阀控制油口与先导电磁阀回油口导通，此时称先导电磁阀处于复位状态)，第一先导电磁阀2和第二先导电磁阀3的阀芯换位动作与现有技术相同，在此不再赘述。

[0039] 主体阀1由回油状态切换至控油状态时，第一先导电磁阀2处于复位状态，第二先导电磁阀3的电磁线圈(现有技术)通电切换至先导状态，先导液依次经过先导供油口110、供油油路118、第二先导供油口33和第二先导控制油口32进入主体阀1的第二通孔1112中，推动主阀芯112第二阀芯段1122的自由端向复位弹簧12方向移动，复位弹簧被压缩，直至第一阀芯段1121的自由端的端面与第一限位杆21的端面抵靠接触后，主阀芯112停止轴向移动。在主阀芯112轴向移动过程中，供油口113、控制油口114和阀位保持油路14通过环形空间117导通，如图2所示，主体阀1切换至控油状态，控制液经过阀位保持油路14进入阀位保持腔体13，阀位保持腔体13内的液体压力稳定后，第二先导电磁阀3断电切换至复位状态，此时，阀位保持腔体13内的控制液作用于主阀芯112的第二台阶部1123上，使主阀芯112受到指向复位弹簧12方向的作用力，主体阀1在阀位保持腔体13内的控制液的压力作用下保持阀位控油状态。此时，第二先导电磁阀3断电，第一先导电磁阀2、第二先导电磁阀3均处于复位状态(断电状态)，不需要消耗电能。

[0040] 主体阀1由回油状态切换至控油状态时，第二先导电磁阀3处于复位状态，第一先导电磁阀2的电磁线圈(现有技术)通电切换至先导状态，先导液依次经过先导供油口110、供油油路118、第一先导供油口24和第一先导控制油口22进入主体阀1的第一通孔1111中，推动主阀芯112第一阀芯段1121的自由端向第二通孔1112方向移动，复位弹簧逐渐复位，第二通孔1112内的先导液被第二阀芯段1122的自由端端面推动经第二先导控制油口32、第二先导回油口34、回油油路119返回至回油口115，主阀芯112直至第二阀芯段1122的自由端的端面与第二限位杆31的端面抵靠接触后停止轴向移动。在主阀芯112轴向移动过程中，如图3所示，回油口115、控制油口114和阀位保持油路14通过环形空间117导通，主体阀1切换至回油状态，阀位保持腔体13内的控制液经过阀位保持油路14进入回油口115，复位弹簧12使主阀芯112保持在回油状态，此时，第一先导电磁阀2断电，第一先导电磁阀2、第二先导电磁阀3均处于复位状态(断电状态)。

[0041] 在给定控制压力的条件下，需要合理选择第二阀芯段1122的直径尺寸和参数与之匹配的复位弹簧12，既要保证主体阀1处于控油状态时，第一阀芯段1121的自由端与第一限位杆21自由端之间的作用力大于0，保持主体阀1处于控油状态，同时又要保证主体阀1处于回油状态时，第二阀芯段1122的自由端与第二限位杆31自由端之间的作用力大于0，保持主体阀1处于回油状态。

[0042] 由上所述，本发明提供的液压保持阀位的电液换向阀，利用液压控制保持主体阀的阀位，降低电液换向阀电能消耗，提高了电液换向阀的使用寿命；该电液换向阀中将先导电磁阀的供油口、回油口分别通过主体阀的阀体内部回路与主体阀上的先导供油口、回油口连通，整体结构简单，操作方便；本发明的液压保持阀位的电液换向阀可以直接用于海洋油气开发领域的复合电液控制系统，为水下生产控制系统的国产化奠定基础。

[0043] 以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。