[发明专利]一种活塞式换向阀

说明书

一种活塞式换向阀，包括阀体和阀芯，阀芯包括阀套、异径活塞和阀片，异径活塞对应于第二气腔的有效作用面积为A1，异径活塞对应于第一气腔的有效作用面积为A2，阀片封闭第三阀口时对应于第一气腔的有效作用面积为A3，阀片封闭第三阀口时对应于通气腔的有效作用面积为A4，阀片封闭第一阀口时对应于通气腔的有效作用面积为A5，阀片封闭第一阀口时对应于第一阀口的有效作用面积为A6，A1＞A4，A1＞A6，A1+A3＞A2+A4，A1+A5＞A2+A6≥A5。该活塞式换向阀在只采用一个压力气源的情况下能够实现双向互通功能，应用范围广，对气源的清洁度要求低，结构简单紧凑、便于制作、成本低、易于实施推广。

技术领域

本发明涉及控制阀门技术领域，具体涉及一种活塞式换向阀。

背景技术

活塞式阀芯被广泛应用于气路换向阀中，如图1至图3所示，活塞式阀芯的基本结构是将阀片801用阀杆802连接于活塞803上，利用活塞803提供动力，阀杆802将活塞力推动力传递到阀片801上。阀片801、阀杆802与活塞803连接组成“工”字形状，因此该机构有时也被称为工形阀芯件。工形阀芯结构因制造工艺简单，成本低廉等优点被广泛应用于作为主动力源直接或者间接参与气路或液压回路，来实现回路换向或者通断截止等功能。图中接口E、A、B为外接气路口，C为阀体内部通道（设置在隔板805上），D为活塞先导气口。当无先导气时，在弹簧804弹力的作用下将活塞803推向右侧，阀片801将通道C切断，此时接口E与接口A连通；当向先导气口D通气后，先导气推动活塞803向左运动，阀片801克服弹簧力和E口的压力将E口切断，此时接口A通过内部通道C与接口B连通。

在一些特殊工况时，如B口也有压力气体进入，通气要求如下：活塞左位B→A通气，活塞右位E→A通气，如图4所示，此时该阀芯结构无法满足要求。对图4中阀芯组件整体做水平受力分析（忽略竖直方向受力），假设E口、B口、D口的进气压强均为P，则有：阀芯受到来自E口向右的气压力F1=P*(1/4)*π*D1²，来自于B口向右气压力F2=P*(1/4)*π*( D2²- D1²) ，来自于向右的弹簧力F_弹，先导气D口气压力F3= P*(1/4)*π* D2²，来自于隔板805向左的支撑力F_支，如图5所示。

若要阀片801向左运动，离开隔板805，则支撑力F_支=0，

且有F3F1+F2+F_弹 （1）

（1）式右边带入数据有：

F1+F2+F_弹=P*(1/4)*π*D1²+P*(1/4)*π*(D2²-D1²)+F_弹= P*(1/4)*π*D2²+ F_弹 （2）

又由前分析F3= P*(1/4)*π* D2² （3）

将（2）式和（3）式带入（1）式，得：F_弹0;

显然F_弹不可能为0，所以如果将B口为作为进气口，且与E口、D口压力相同，同时活塞803两侧面积相同，则活塞803无法向左移动实现气路切换。

综上，现有活塞结构对进排气接口有限制，无法实现某些特定进排气要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种在只采用一个压力气源的情况下能够实现双向互通功能，应用范围广，对气源的清洁度要求低，结构简单紧凑、便于制作、成本低、易于实施推广的活塞式换向阀。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：