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1、(10)申请公布号 CN 102287409 A (43)申请公布日 2011.12.21 CN 102287409 A *CN102287409A* (21)申请号 201110226314.X (22)申请日 2011.08.09 F15B 9/14(2006.01) (71)申请人 泸州天府液压件有限公司 地址 646100 四川省泸州市龙马潭区泸州经 济技术开发区民兴路 7 号 (72)发明人 王利 陈斌 (74)专利代理机构 泰和泰律师事务所 51219 代理人 王荣 (54) 发明名称 液压随动旋转装置 (57) 摘要 本发明公开了一种液压随动旋转装置， 包括 旋阀、 转轴、 支架。
2、， 转轴的一端与阀芯的外端部相 连， 转轴的另一端连有连杆， 连杆上设有芯轴， 两 个双作用油缸的底部均与支架铰接， 两个双作用 油缸的活塞杆均与芯轴铰接， 且两活塞杆的轴线 交叉 ； 所述旋阀包括阀体、 阀盖、 阀芯、 设于阀芯 上的密封圈， 在阀体上设有进、 出油口和四个工作 油口， 阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各 自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过 管路相连， 两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴 中心距离的两倍。本发明通过旋阀来调节对两个 双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口进行供油 或排油的顺序， 使得转轴能实现正、 反向 360的 连续转动， 具有结构简单、 能量损失小的优。
3、点， 并 可输出超大功率和扭矩， 使用范围更广。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 CN 102287422 A1/1 页 2 1. 一种液压随动旋转装置， 包括旋阀、 转轴、 固定的支架， 所述旋阀包括阀体、 阀盖、 阀 芯、 设于阀芯上的密封圈， 转轴的一端通过传递扭矩的结构与阀芯的外端部相连， 支架通过 轴承设于转轴和 / 或阀芯上， 其特征在于转轴的另一端通过传递扭矩的结构与连杆相连， 连杆上连有芯轴， 两个双作用油缸的底部均与支架铰接， 两个双作用油缸的活塞杆均与芯 轴铰接， 且两活塞。
4、杆的轴线交叉 ； 在阀体上设有与其内腔相通的进、 出油口和四个工作油 口， 进、 出油口沿阀体轴向设置， 四个工作油口在阀体的圆周上均布， 在阀芯圆周上设有与 进、 出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽， 两扇形油槽相对设置且 相互隔离， 两扇形油槽对应的中心角大于 90而小于 180， 两扇形油槽和各自对应的一 环槽分别通过阀芯内的连接油路相连， 阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作 用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连 ； 两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴中 心距离的两倍。 2. 如权利要求 1 所述的液压随动旋转装置， 其特征在于在阀芯相对两侧的圆周上还 分。
5、别设有至少一道扇形平衡油槽， 扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对 应， 两侧的扇形平衡油槽相互隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油 路相连。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的液压随动旋转装置， 其特征在于在旋阀内的阀芯前端外还 设有集油腔， 在旋阀内的阀芯后端还设有中间油腔， 集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油 路相连， 所述两连接油路均还与中间油腔相通， 并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内 均设有单向阀。 4. 如权利要求 3 所述的液压随动旋转装置， 其特征在于在两扇形油槽的两端均设有流 通截面逐渐减小的节流槽。 权 利 要 求 书 CN 10228740。
6、9 ACN 102287409 A CN 102287422 A1/5 页 3 液压随动旋转装置 技术领域 0001 本发明涉及一种液压随动旋转装置。 背景技术 0002 旋转装置广泛用于各种机械设备上， 如卷扬机、 搅拌机等， 目前使用的旋转装置 多为机械传动结构或者液压马达传动结构， 机械传动普遍采用电机、 多级传动齿轮来驱动 旋转装置， 不仅结构较为复杂、 能量损失较大， 而且较难满足输出超大功率和超大扭矩的工 况， 因为在达到一定数量级后， 要想再增大电机的功率将十分困难， 成本很高， 这使得机械 传动的旋转装置的使用范围受到限制 ； 液压马达传动形式， 则受制于马达功率的限制， 在输。
7、 出大扭矩或超大扭矩上， 也不具有优势。 发明内容 0003 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足， 提供一种液压随动旋转装置， 它 具有结构简单、 能量损失小的优点， 并可输出超大功率和超大扭矩， 使用范围更广。 0004 为达到上述目的， 本发明的液压随动旋转装置， 包括旋阀、 转轴、 固定的支架， 所述 旋阀包括阀体、 阀盖、 阀芯、 设于阀芯上的密封圈， 转轴的一端通过传递扭矩的结构与阀芯 的外端部相连， 支架通过轴承设于转轴和 / 或阀芯上， 其特征在于转轴的另一端通过传递 扭矩的结构与连杆相连， 连杆上连有芯轴， 两个双作用油缸的底部均与支架铰接， 两个双作 用油缸的活塞杆均与。
8、芯轴铰接， 且两活塞杆的轴线交叉 ； 在阀体上设有与其内腔相通的进、 出油口和四个工作油口， 进、 出油口沿阀体轴向设置， 四个工作油口在阀体的圆周上均布， 在阀芯圆周上设有与进、 出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽， 两 扇形油槽相对设置且相互隔离， 两扇形油槽对应的中心角大于 90而小于 180， 两扇形 油槽和各自对应的一环槽分别通过阀芯内的连接油路相连， 阀体圆周上相间隔的两工作油 口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连 ； 两活塞杆的行程大 于芯轴中心与转轴中心距离的两倍。 0005 本发明的双作用油缸的活塞杆伸出或回收时， 可通过芯轴和连杆带。
9、动转轴旋转， 芯轴绕转轴旋转 360， 其中 180由活塞杆前推完成， 另 180由活塞杆后拉完成， 两活塞 杆共同作用于芯轴， 且两活塞杆作用于芯轴的旋转相位相差一定的角度 ； 使用前， 预设芯轴的位置在两活塞杆作用的旋转相位中相差 90， 并调整阀芯的初始 旋转位置 ； 对旋阀的进油口通入液压油， 液压油通过对应的环槽、 连接油路进入对应的扇形 油槽， 该扇形油槽与一个或相邻的两工作油口相通， 液压油通过该一个或两工作油口进入 对应双作用油缸的有杆腔或无杆腔， 再由活塞杆通过芯轴、 连杆带动转轴转动 ； 由于两活塞 杆的行程大于芯轴中心与转轴中心距离的两倍， 可实现芯轴绕转轴、 并带动转轴。
10、的 360旋 转 ； 同时， 转轴还带动阀芯同步转动， 使得阀芯的两扇形油槽交替与四个工作油口中的一个 或两个相邻的工作油口连通， 如此循环， 由阀芯控制的进、 回油作用于两双作用油缸， 其中 一扇形油槽及与其对应的连接油路和环槽作为进油油路， 另一扇形油槽及与其对应的连接 说 明 书 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A2/5 页 4 油路和环槽作为回油油路， 使得两双作用油缸按照预设地秩序进油或回油， 实现两活塞杆 始终同向地推动芯轴、 带动连杆和转轴连续转动， 不致于发生紊乱 ； 如要反向转动转轴， 只 需交换设置进、 出油口即可 ； 如。
11、需加大转轴的输出功率和扭矩， 只需加大两双作用油缸的活 塞腔截面积和进油速度， 易于实现， 适用范围广 ； 由于两扇形油槽对应的中心角大于 90而小于 180， 四个工作油口在阀体的圆周上 均布， 互相间隔 90， 在阀芯转动的过程中， 扇形油槽可连通一个或两个相邻的工作油口， 使得至少一双作用油缸保持动作， 由其对应的活塞杆推动芯轴， 且芯轴的位置在两活塞杆 作用的旋转相位中相差 90， 两活塞杆和连杆不可能同时处于死点位置， 可保证转轴的连 续转动 ； 作为本发明的进一步改进， 在阀芯相对两侧的圆周上还分别设有至少一道扇形平衡油 槽， 扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对应， 。
12、两侧的扇形平衡油槽相互 隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油路相连 ； 当一扇形油槽通入高 压油时， 通过平衡油路可使得相对一侧的扇形平衡油槽同时进油， 使得阀芯两侧高压油所 产生的径向力互相平衡， 避免承受单向的径向力， 即使在通入高压油时也能保证阀芯自如 的转动， 确保机构的正常运转 ； 作为本发明的进一步改进， 在旋阀内的阀芯前端外还设有集油腔， 在旋阀内的阀芯后 端还设有中间油腔， 集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油路相连， 所述两连接油路均还与 中间油腔相通， 并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内均设有单向阀 ； 通过集油腔、 过油 路将泄漏的油液收集到中间油腔内， 当。
13、中间油腔内油压达到一定程度时， 可推开压力较低 的、 作为回油油路的连接油路一端的单向阀， 从出油口排出， 可避免泄漏油在旋阀内形成高 压， 保证阀芯自如的转动 ； 作为本发明的进一步改进， 在两扇形油槽的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽 ； 当阀芯旋转、 两扇形油槽在各工作油口之间切换时， 节流槽可使流量变化均匀， 避免产生困 油与失压 ； 综上所述， 相比于机械传动的旋转装置， 本发明通过两支油缸和旋阀来实现转轴的旋 转， 具有结构简单、 能量损失小的优点， 并可输出超大功率和超大扭矩， 使用范围更广。 附图说明 0006 图 1 为本发明实施例的主视图。 0007 图 2 为图 1 的。
14、俯视图。 0008 图 3 为图 2 中 F 处的放大图。 0009 图 4 为旋阀的的主视图。 0010 图 5 为图 4 的 A-A 剖视图。 0011 图 6 为图 5 的 B-B 剖视图。 0012 图 7 为阀芯的主视图。 0013 图 8 为图 7 的俯视图。 0014 图 9 为图 8 的 D-D 剖视图。 0015 图 10 为图 8 的 E-E 剖视图。 0016 图 11 为图 7 的 G-G 剖视图。 说 明 书 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A3/5 页 5 0017 图 12 为图 7 的 C-C 剖视图。 具体实。
15、施方式 0018 下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。 0019 如图 1 至图 12 所示， 该液压随动旋转装置， 包括旋阀 3、 转轴 5、 固定的支架 10， 所 述旋阀 3 包括阀体 12、 阀盖 13、 阀芯 14、 设于阀芯 14 上的密封圈 （未示出） ， 转轴 5 的一端通 过键与阀芯 14 的外端部相连， 支架 10 通过两组轴承设于转轴 5 和阀芯 14 上， 转轴 5 的另 一端通过焊接与连杆 6 相连， 连杆 6 上连有芯轴 7， 两个双作用油缸 1、 2 的底部均与支架 10 铰接， 两个双作用油缸 1、 2 的活塞杆 4 或 8 均与芯轴 7 铰接， 且两活塞杆。
16、 4、 8 的轴线交叉 ； 在阀体 13 上设有与其内腔相通的进油口 16、 出油口 17 和四个工作油口 20、 21、 22 和 23， 进 油口 16 和出油口 17 沿阀体轴向设置， 四个工作油口 20、 21、 22 和 23 在阀体 12 的圆周上均 布， 相互间隔 90， 在阀芯 14 圆周上设有与进油口 16 对应的环槽 18、 与出油口 17 对应的 环槽 19 以及与四个工作油口 20、 21、 22 和 23 对应的两扇形油槽 24、 25， 两扇形油槽 24、 25 相对设置且相互隔离， 两扇形油槽 24、 25 对应的中心角为 120， 在两扇形油槽 24、 25 的。
17、两 端均设有流通截面逐渐减小的节流槽 28 ； 扇形油槽 24 和对应的环槽 18 通过阀芯 14 内的 连接油路 26 相连， 扇形油槽 25 和对应的环槽 19 通过阀芯 14 内的连接油路 27 相连， 在阀 芯 14 相对两侧的圆周上还分别设有两道扇形平衡油槽 30、 31， 两道扇形平衡油槽 30、 31 与 各自一侧的扇形油槽 24 或 25 在圆周上的位置对应并位于扇形油槽 24 或 25 的轴向两端， 两侧的扇形平衡油槽 30、 31 相互隔离， 扇形平衡油槽 30 通过平衡油路 32 与相对一侧的扇 形油槽 25 的连接油路 27 相连， 扇形平衡油槽 31 通过平衡油路 3。
18、3 与相对一侧的扇形油槽 24 的连接油路 26 相连， 在旋阀 3 内的阀芯 14 前端外还设有集油腔 29， 在旋阀 3 内的阀芯 14 后端还设有中间油腔 34， 集油腔 29 与中间油腔 34 通过阀芯内的过油路 35 相连， 所述两 连接油路 26、 27 均还与中间油腔 34 相通， 并在两连接油路 26、 27 与中间油腔 34 相邻的一 端内均设有单向阀 36 或 37 ； 如图 1、 图 2 和图 3 所示， 阀体 12 圆周上相间隔的两工作油口 20、 22 分别与双作用油缸 1 的有杆腔油口 1a 或无杆腔油口 1b 通过管路相连 , 相间隔的两 工作油口 21、 23 。
19、分别与双作用油缸 2 的无杆腔油口 2b 或有杆腔油口 2a 通过管路相连 ； 两 活塞杆 4、 8 的行程大于芯轴 7 中心与转轴 5 中心距离的两倍。 0020 双作用油缸 1、 2 的活塞杆 4 或 8 伸出或回收时， 可通过芯轴 7 和连杆 6 带动转轴 5 旋转， 由于两活塞杆 4 和 8 的行程大于芯轴 7 中心与转轴 5 中心距离的两倍， 可实现芯轴 7 绕转轴 5、 并带动转轴 5 的 360旋转 ； 芯轴 7 绕转轴 5 旋转 360， 其中 180由活塞杆 4 或 8 前推完成， 另 180由活塞杆 4 或 8 后拉完成， 两活塞杆 4、 8 共同作用于芯轴 7， 且两 活。
20、塞杆 4、 8 作用于芯轴 7 的旋转相位相差一定的角度 ； 在本实施例中， 工作前， 如图 1、 图 2 和图 3 所示， 将芯轴 7 的位置预设在活塞杆 8 作用 的旋转相位中的后拉 90处， 同时芯轴 7 又处在活塞杆 4 作用的旋转相位中的后拉 180 处 （亦即前推 0处） ， 在二者的旋转相位中相差 90， 并调整阀芯 14 的初始旋转位置， 使得 扇形油槽 24 的中心正对工作油口 23 ； 工作时， 对旋阀 3 的进油口 16 通入液压油， 液压油通 过环槽 18、 连接油路 26 进入对应的扇形油槽 24， 再通过两工作油口 23 进入双作用油缸 2 的有杆腔， 活塞杆 8 。
21、回收带动芯轴 7 和连杆 6 绕转轴 5 顺时针转动， 转轴 5 和阀芯 14 也做 同步的自转， 同时芯轴 7 带动活塞杆 4 做从动的伸出 ； 说 明 书 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A4/5 页 6 当转过30后， 工作油口22开始与扇形油槽24接通， 液压油还进入双作用油缸1的无 杆腔， 活塞杆 4 主动的伸出， 与继续回收的活塞杆 8 共同作用使得芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时 针转动 ； 再转过 30后， 阀芯 14 开始关闭工作油口 23， 工作油口 22 仍与扇形油槽 24 接通， 活 塞杆 4 继续主动的伸出， 使得芯轴。
22、 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 同时活塞杆 8 从动的继续回 收 ； 再转过 30后， 仍由活塞杆 4 继续主动的伸出， 芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 此时 芯轴 7 的位置处于活塞杆 4 作用的旋转相位中的前推 90处， 同时又处在活塞杆 8 作用的 旋转相位中的后拉 180处 （亦即前推 0处） ； 再转过30后， 工作油口21开始与扇形油槽24接通， 液压油还进入双作用油缸2的无 杆腔， 活塞杆 8 主动的伸出， 与继续伸出的活塞杆 4 共同作用使得芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时 针转动， 此时工作油口 23 开始与扇形油槽 25 接通， 双作用油缸 2 的有杆腔中的失压油。
23、通过 扇形油槽 25、 连接油路 27、 出油口 17 流回油箱 ； 再转过 30后， 阀芯 14 开始关闭工作油口 22， 工作油口 21 仍与扇形油槽 24 接通， 活 塞杆 8 继续主动的伸出， 前推芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 芯轴 7 带动活塞杆 4 从动的 继续伸出 ； 再转过 30后， 仍由活塞杆 8 继续主动的伸出， 芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 此时 芯轴 7 的位置处于活塞杆 8 作用的旋转相位中的前推 90处， 同时又处在活塞杆 4 作用的 旋转相位中的后拉 180处 （亦即前推 0处） ； 再转过30后， 工作油口20开始与扇形油槽24接通， 液压油。
24、还进入双作用油缸1的有 杆腔， 活塞杆 4 主动的回收， 与继续伸出的活塞杆 8 共同作用使得芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时 针转动， 此时工作油口 22 开始与扇形油槽 25 接通， 双作用油缸 1 的有杆腔中的失压油通过 扇形油槽 25、 连接油路 27、 出油口 17 流回油箱 ； 再转过 30后， 阀芯 14 开始关闭工作油口 21， 工作油口 20 仍与扇形油槽 24 接通， 活 塞杆 4 继续主动的回收， 后拉芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 芯轴 7 带动活塞杆 8 从动的 继续伸出 ； 再转过 30后， 仍由活塞杆 4 继续主动的回收， 芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转。
25、动， 此时 芯轴 7 的位置处于活塞杆 4 作用的旋转相位中的后拉 90处， 同时又处在活塞杆 8 作用的 旋转相位中的前推 180处 （亦即后拉 0处） ； 再转过30后， 工作油口23开始与扇形油槽24接通， 液压油还进入双作用油缸2的有 杆腔， 活塞杆 8 主动的回收， 与继续回收的活塞杆 4 共同作用， 后拉芯轴 7 继续绕转轴 5 顺 时针转动， 此时工作油口 21 开始与扇形油槽 25 接通， 双作用油缸 2 的无杆腔中的失压油通 过扇形油槽 25、 连接油路 27、 出油口 17 流回油箱 ； 再转过 30后， 阀芯 14 开始关闭工作油口 20， 工作油口 23 仍与扇形油槽 。
26、24 接通， 活 塞杆 8 继续主动的回收， 后拉芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 芯轴 7 带动活塞杆 4 从动的 继续回收 ； 再转过 30后， 仍由活塞杆 8 继续主动的回收， 芯轴 7 继续绕转轴 5 顺时针转动， 此时 芯轴 7 的位置处于活塞杆 8 作用的旋转相位中的后拉 90处， 同时又处在活塞杆 4 作用的 旋转相位中的后拉180处 （亦即前推0处） ， 回到初始位置 ； 由此， 即完成转轴5一圈的转 说 明 书 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A5/5 页 7 动， 如此循环， 可实现转轴5的连续转动 ； 在上述过程中。
27、， 当扇形油槽24通入高压油时， 通过 平衡油路 31 可使得相对一侧的扇形平衡油槽 31 同时进油， 使得阀芯 14 两侧高压油所产生 的径向力互相平衡， 避免承受单向的径向力， 即使在通入高压油时也能保证阀芯 14 自如的 转动， 确保机构的正常运转 ； 旋阀 3 内少量泄漏的油液通过集油腔 29、 过油路 35 被收集到 中间油腔 34 内， 当中间油腔 34 内油压达到一定程度时， 可推开压力较低的、 作为回油油路 的连接油路 27 一端的单向阀 37， 从出油口 17 排出， 可避免泄漏油在旋阀 3 内形成高压， 也 是保证阀芯 14 自如的转动 ； 当阀芯 14 旋转、 两扇形油槽。
28、 24、 25 在各工作油口之间切换时， 节流槽 28 可使流量变化均匀， 避免产生困油与失压 ； 如要反向转动转轴 5， 只需交换设置 进、 出油口即可， 如在转轴 5 上安装绕线轮 9（如图 1 所示） ， 即可形成一个液压的卷扬机 ； 综上所述， 本发明由阀芯14控制的进、 回油作用于两双作用油缸1、 2， 其中扇形油槽24 及与其对应的连接油路26和环槽18作为进油油路， 扇形油槽25及与其对应的连接油路27 和环槽 19 作为回油油路， 两活塞杆 4、 8 同向地推动芯轴 7 和连杆 6 绕转轴 5、 并带动转轴 5 旋转， 转轴 5 再带动阀芯 14 同步转动， 使得两双作用油缸 。
29、1、 2 按照预设地秩序进油或回油， 实现转轴 5 的连续转动， 不致于发生紊乱 ； 如需加大转轴 5 的输出功率和扭矩， 只需加大两 双作用油缸 1、 2 的活塞腔截面积和进油速度， 此易于实现， 使用范围广 ； 对于转轴 5 转速的 控制问题， 实际使用时， 可以通过多缸供油、 驱动旋阀 3 来实现旋转的平稳性和一致性， 并 可以用液压系统的比例或伺服控制来实现转轴 5 转速的自动控制。 0021 本发明不限于上述实施方式， 如支架10也可以通过两组轴承仅设于转轴5上或 阀芯 14 上， 芯轴 7 预设在两活塞杆 4、 8 作用的旋转相位中的位置也可以不同， 例如芯轴 7 的位置预设在活塞。
30、杆 4 作用的旋转相位中的前推 90处， 同时芯轴 7 又处在活塞杆 8 作用 的旋转相位中的前推 0处 （亦即后拉 180处） ， 只要二者相差 90， 并相应的调整阀芯 14 的初始旋转位置， 也可达到相同的技术效果。 0022 相比于机械传动的旋转装置， 本发明通过两支油缸和旋阀来实现转轴的旋转， 具 有结构简单、 能量损失小的优点， 并可输出超大功率和超大扭矩， 使用范围更广。 说 明 书 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A3/4 页 10 图 3 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102287409 ACN 102287409 A CN 102287422 A4/4 页 11 图 7 图 8 图 9 图 10 图 11 图 12 说 明 书 附 图 CN 102287409 ACN 102287409 A 。