三位三通水液压换向阀 【技术领域】
本发明属于阀类，是一种适用于以水基液(包括天然海水、淡水以及高水基液等低粘度液)作工作介质的液压系统方向控制元件。背景技术
直接以天然海水或淡水作为液压工作介质的水液压传动技术具有安全、与环境相容、与产品相容、系统简化、节能、经济、卫生等特性，可以最大限度的满足人们对于安全、经济及环境保护等方面的渴求，符合人类可持续发展的需要，已经成为当今国际液压技术领域的前沿课题，具有极其广阔的应用前景。发达国家包括美国、英国、德国、芬兰、丹麦、日本等自20世纪70年代末或80年代初开始研制，已进入实用推广阶段，并在采矿业、钢铁工业、食品加工、水处理厂、环卫机械、核能工业、水下作业、海洋开发等领域广泛应用。如德国的Hauhinco GmbH公司、英国Fenner公司、丹麦Danfoss公司以及芬兰Hytar Oy公司等等。我国自20世纪90年代初开始进行水液压传动技术方面的研究工作，发展速度相对较为缓慢，各类水液压元件的研发工作仍处于起步阶段(LiZhuangyun.et al.The Development and Perspective of WaterHydraulics.The 4th JHPS International Symposium，1999，Japan.)。
方向控制元件是液压系统中应用最广、不可或缺的重要功能元件之一，在系统中起到控制液流通断和流通方向以控制执行元件运动的重要作用。德国Hauhinco GmbH公司、芬兰Hytar Oy公司、英国Fenner公司、丹麦Danfoss公司以及日本小松制作所等研制的方向阀(包括电液伺服阀等)大多采用传统的滑阀式结构，并使用了陶瓷阀芯或阀套(如：①Samland U.and Hausherr G.The Use of New Materials in WaterHydraulics.Proc.of 4th Scandinavian Int.Conf.on Fluid Power.Tampere，Finland，Sept.1995：955～964.②Kari T.Koskinen and MattiJ.Vilenius.Water as a Pressure Medium in Fluid Power System.IFACWorkshop on Trends in Hydraulic and Pneumatic Components andSystems.Nov.8～9，1994，Chicago.③上达政夫.ハウヒンコ社の水压技术.油空压技术，99(6)等)。这种结构简单、体积小、重量轻，但因阀芯与阀套间采用间隙密封，不可避免地存在泄漏，当以粘度很低的水作为液压工作介质时，通过阀芯/阀套间隙的泄漏量很大，而且间隙中高速水流的冲蚀作用会加速阀芯/阀套间配合关系的损坏，当水中含有固体颗粒杂质时，还会引起致命的阀芯卡死现象。所以，滑阀式结构不仅需要使用昂贵的陶瓷材料，需要精密加工手段，而且泄漏损失大，并需要精密过滤。不适应水中含固体颗粒杂质较多以及需要严格控制泄漏量和需要严格密封地工况。发明内容
本发明的三位三通水液压换向阀解决用于含固体杂质较多的脏水，实现严格密封，而且不必使用昂贵的陶瓷材料和精密的加工手段，也不必要精密的过滤，并且延长使用寿命的问题。
本发明的三位三通水液压换向阀，包括阀体、阀芯和电磁先导阀，阀体开有外接接口，其特征在于：
(1)所述三位三通水液压换向阀由两个倒口锥阀对称相接构成，对接部位形成空腔，与阀体上第一外接接口相连通；
(2)两个倒口锥阀结构相同，各自包括带倒口锥阀座的阀体、阀芯、橡胶膜片、气缸活塞、气缸活塞导向套、复位弹簧以及端盖，在阀体内中部装有橡胶膜片，将阀体内空间分隔为倒口锥阀座和橡胶膜片之间的工作腔以及橡胶膜片和端盖之间的气缸腔，工作腔所处阀体具有工作外接接口；
气缸活塞导向套将橡胶膜片的外边缘压紧在阀体内，气缸活塞及复位弹簧安装在气缸腔中并由气缸活塞导向套导向，阀芯头部处于倒口锥阀座处、阀芯通过螺母与气缸活塞连接成一体，橡胶膜片的内圆由阀芯尾部和气缸活塞头部夹持并随之一起运动；
阀体上安装有电磁先导阀，其进气口与阀体上的气源入口通道相连，其出气口与阀体上通向气缸腔的通道相连。
所述的三位三通水液压换向阀，阀芯头部可以装有锥形密封垫，气缸活塞上可以安装有Y形密封圈、端盖和阀体间可以装有O形密封圈。
所述的三位三通水液压换向阀，其进一步的特征在于两个倒口锥阀端盖上装有贯穿端盖的手柄杆，其大端在气缸腔内顶住气缸活塞，其小端伸出端盖之外顶住手柄头部，手柄通过销轴活动连接到端盖上。
本发明有以下技术优势或特点：
(1)采用倒口锥阀的结构形式，并用增强高分子复合材料制成阀口锥形密封垫，形成阀芯/阀座软/硬组合密封，可以实现可靠的无泄漏密封，特别适用于海水、淡水及高水基等低粘度液压介质；
(2)采用波纹橡胶膜片将阀工作的主流道与驱动控制阀芯运动的气缸腔隔离开来，主流道中的水介质及固体杂质不会进入气缸腔中，因而不会导致气缸腔中气缸活塞、气缸、气缸活塞导向套、Y形橡胶密封圈等运动零部件的严重腐蚀和磨粒磨损现象发生；
(3)采用电磁先导和气压力驱动阀芯，驱动力大，阀芯动作灵活、可靠；
(4)对介质污染不敏感，适用于介质中含有较多固体杂质的“脏水”，并无须精密过滤；
(5)无须采用昂贵的陶瓷材料阀芯或阀套，无须精密加工，元件成本可以大大降低；
(6)既可实施电动操作，也可在无电时应急实施手动操作；
(7)工作可靠、使用寿命长。附图说明
图1本发明三位三通水液压换向阀结构图
图2图1的A-A剖面图
图3图1的B-B剖面图
图4三位三通水液压换向阀机能符号图具体实施方式
参照图1～图4，本发明所指的三位三通水液压换向阀由左、右两个基本一样的倒口锥阀对接构成。
右倒口锥阀分别由电磁先导阀1、手柄6、气缸活塞导向套9、手柄杆11、气缸活塞14、端盖16、带倒口锥阀座4及气缸腔20的阀体18、复位弹簧21、波纹橡胶膜片23、带锥形密封垫5的阀芯24以及水压入口接口(P口)55、水压出口接口(A口)、气源入口接口57构成。气缸活塞导向套9通过螺钉22安装在阀体18内，给气缸活塞14运动导向；气缸活塞14及气缸活塞复位弹簧21安装在气缸腔20中，气缸活塞14上安装Y形密封圈17；带锥形密封垫5的阀芯24通过螺母13与气缸活塞14连接成一体，与气缸活塞14一起运动；阀芯24上的锥形密封垫5落在阀体18上的倒口锥阀座4上，形成阀口25锥面密封；在阀体18内中部装有波纹橡胶膜片23，该膜片的外圆由气缸活塞导向套9紧压在阀体18上不动，该膜片的内圆由阀芯24尾部和气缸活塞14头部夹持住，并可随气缸活塞14及阀芯24一起运动；在阀口25的右侧与波纹橡胶膜片23之间有一空腔56与P口55相连，在阀口25的左侧与左倒口锥阀阀体33之间有一空腔54与A口53相连，由阀口25将空腔56和空腔54隔开；手柄杆11安装在端盖16上，其大端在气缸腔8内可顶住气缸活塞14，其小端在阀体之外可顶住手柄6头部。电磁先导阀1安装在阀体18的上端面上，其进气口a2与阀体上的气源入口通道2相连，其出气口a1与阀体18上通向气缸腔8的通道3和7相连，电磁先导阀1的电磁铁通过得电和失电来控制阀体18上的气源入口通道2与通向气缸腔8的通道3的通断，进而控制气缸活塞14带动阀芯24往复运动，即用电控来实现锥阀阀口25的启闭和P口55与A口53的通断；用手向右扳动手柄6，手柄6头部顶动手柄杆11向左运动，推动气缸活塞14带动阀芯24向左运动，当手力撤除后在弹簧21的作用下气缸活塞14带动阀芯24向右运动复位，即以手动来实现锥阀阀口25的启闭和P口55与A口53的通断。
左倒口锥阀分别由电磁先导阀50、手柄45、气缸活塞导向套42、手柄杆40、气缸活塞37、端盖35、带倒口锥阀座47及气缸腔31的阀体33、复位弹簧30、波纹橡胶膜片28、带锥形密封垫46的阀芯27以及回水口接口(O口)51构成。气缸活塞导向套42通过螺钉29安装在阀体33内，给气缸活塞37运动导向；气缸活塞37及气缸活塞复位弹簧30安装在气缸腔31中，气缸活塞37上安装Y形密封圈34；带锥形密封垫46的阀芯27通过螺母38与气缸活塞37连接成一体，与气缸活塞37一起运动；阀芯27上的锥形密封垫46落在阀体33上的倒口锥阀座47上，形成阀口26锥面密封；在阀体33内中部装有波纹橡胶膜片28，该膜片的外圆由气缸活塞导向套42紧压在阀体33上不动，该膜片的内圆由阀芯27尾部和气缸活塞37头部夹持住，并可随气缸活塞37及阀芯27一起运动；在阀口26的左侧与波纹橡胶膜片28之间有一空腔52与O口51相连，由阀口26将空腔52和空腔54隔开；手柄杆40安装在端盖35上，其大端在气缸腔43内可顶住气缸活塞37，其小端在阀体之外可顶住手柄45头部。电磁先导阀50安装在阀体33的上端面上，其进气口b2与阀体33上的气源入口通道49相连，其出气口b1与阀体33上通向气缸腔43的通道48和44相连，电磁先导阀50的电磁铁通过得电和失电来控制阀体33上的气源入口通道49与通向气缸腔43的通道48的通断，进而控制气缸活塞37带动阀芯27往复运动，即用电控来实现锥阀阀口26的启闭和A口53与O口51的通断；用手向左扳动手柄45，手柄45头部顶动手柄杆40向右运动，推动气缸活塞37带动阀芯27向右运动，当手力撤除后在弹簧30的作用下气缸活塞37带动阀芯27向左运动复位，即以手动来实现锥阀阀口26的启闭和A口53与O口51的通断。
阀体18上的气源入口通道2和阀体33上的气源入口通道49相通，且和阀体18上的气源入口接口57相连。左、右两倒口锥阀中的波纹橡胶膜片、气缸活塞、气缸活塞导向套、气缸活塞复位弹簧、锥形密封垫、阀芯、端盖、手柄杆、手柄以及电磁先导阀等零部件是互换的。
左、右两倒口锥阀都不动作时，该三位三通水液压换向阀执行中位机能，三个接口P口、A口及O口互不相通，阀口25和阀口26可达到无泄漏密封；右倒口锥阀动作时，该三位三通水液压换向阀执行右位功能，P口和A口相通；左倒口锥阀动作时，该三位三通水液压换向阀执行左位功能，A口和O口相通。P口和O口可以互换使用。
该阀在以海水、淡水或高水基等低粘度液为工作介质的各类液压系统中有着广泛的应用前景，也可用于以矿物油等为工作介质的其它各类液压系统。