[0001] 本发明属于涉及煤矿综采液压支架，具体地说，本发明涉及一种硬密封小流量换向阀。

[0002] 在煤矿综采越来越朝自动化、高效率化发展的大环境下，大采高，高阻抗的支架越来越普及，相应的操纵阀也开始从以前的小流量渐渐发展到现在的中流量、大流量。在煤机行业，换向阀也被称为操纵阀或者控制阀。在液压支架液压系统中，换向阀控制液流的方向，实现液压支架升降、推溜、拉架等不同的动作。

[0003] 目前，小流量换向阀包括阀体和阀芯组件，阀体上设有一个主进液孔、一个主回液孔和两个工作口，主进液孔和主回液孔设在阀体的同一个侧面上，两个工作口分别设在阀体的另外两个相对的侧面上。阀芯组件包括压杆、回液阀套、进液阀套、中间阀套和阀芯，阀芯的两端开口、内部为中空油道。中间阀套与阀芯之间为硬密封，因此需在中间阀套上加工密封面，中间阀套结构复杂，加工工艺复杂，不易加工，密封可靠性差，而且长期使用导致密封失效后，需更换中间阀套，成本高。

[0004] 另外，现有的小流量换向阀的中间阀套的两端分别与进液阀套和回液阀套为螺纹连接，这种连接方式虽然可以提高阀芯组件的集成度，但是由于阀芯组件在插入阀体进行安装过程中会由于外部套设的密封圈和阀体内孔挤压形成较大的摩擦阻力，这种摩擦阻力会造成回液阀套与中间阀套被旋开，从而使用时可能会产生液体泄露，会影响阀芯组件使用时的可靠性。

[0005] 本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种硬密封小流量换向阀，目的是简化中间阀套加工工艺，降低成本。

[0006] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：硬密封小流量换向阀，包括阀体和两个阀芯组件，阀芯组件包括压杆、回液阀套、进液阀套、中间阀套和阀芯，所述阀芯组件还包括夹在所述进液阀套与所述中间阀套之间的阀垫，阀垫套设于所述阀芯上且与阀芯相配合实现密封，阀垫和阀芯采用金属材质制成。

[0007] 所述阀芯与所述阀垫的材质相同，阀垫的硬度小于阀芯的硬度。

[0008] 所述中间阀套的一端与所述进液阀套连接，中间阀套的另一端通过锁止机构与所述回液阀套连接，锁止机构设置成可防止中间阀套与回液阀套沿轴向发生相对移动且可使中间阀套与回液阀套能够发生相对转动。

[0009] 所述中间阀套具有容纳所述锁止机构的容置槽，所述回液阀套具有让锁止机构嵌入的锁止槽。

[0010] 所述容置槽为在所述中间阀套的侧壁上沿周向均匀设置多个，所述锁止槽为在所述回液阀套的外圆面上沿整个周向延伸的环形凹槽，各个容置槽中分别设置一个锁止机构。

[0011] 所述锁止机构包括嵌入所述锁止槽和所述容置槽中的锁止件以及对锁止件施加压力以使其固定的压紧件。

[0012] 所述锁止件为球形，所述锁止槽的横截面为半圆形。

[0013] 所述压紧件为与所述中间阀套为螺纹连接的螺钉。

[0014] 本发明的硬密封小流量换向阀，通过设置阀垫夹在进液阀套与中间阀套之间，使得阀芯组件能够形成一个整体的插装式结构，集成度高，方便在换向阀的阀体中的安装和拆卸；同时采用金属材质的阀垫与阀芯相配合，无需中间阀套与阀芯配合实现密封，中间阀套无需加工密封面，从而可以简化中间阀套的结构和加工工艺，长期使用导致密封失效后仅需更换阀垫，降低了成本，而且密封可靠性高，使用寿命长；另外，通过设置锁止机构固定连接中间阀套和回液阀套，在阀芯组件在插入阀体进行安装过程中，可以避免因外部套设的密封圈和阀体内孔挤压产生的摩擦阻力而造成的回液阀套与中间阀套之间出现松动的情况出现，从而提高了回液阀套与中间阀套连接的可靠性。附图说明

[0015] 本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

[0016] 图1为本发明小流量换向阀的剖视图；

[0017] 图2是本发明小流量换向阀的主视图；

[0018] 图3为阀芯组件的剖视图；

[0019] 图4是阀芯的剖视图；

[0020] 图5是进液阀套的剖视图；

[0021] 图6是中间阀套的剖视图；

[0022] 图7是回液阀套的剖视图；

[0023] 图8是压杆的剖视图；

[0024] 图9是阀垫的剖视图；

[0025] 上述图中的标记均为：1、压杆；2、回液阀套；3、中间阀套；4、进液阀套；5、阀芯；6、弹簧；7、第一出液孔；8、第二出液孔；9、进液孔；10、回液孔；11、阀垫；12、密封部；13、手柄；14、压头；15、压块；16、阀体；17、进液密封部；18、壳体；19、中间密封部；20、主进液孔；21、主回液孔；

[0026] 22、锁止槽；23、容置槽；24、锁止件；25、压紧件；26、回液平衡阻尼孔；27、圆形孔；28、锥形孔。

[0027] 下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

[0028] 如图1至图9所示，本发明提供了一种硬密封小流量换向阀，包括阀体16、壳体18、手柄13、压头14、两个压块15和两个阀芯组件。阀体16为矩形块状结构，阀体16上设有一个主进液孔20、一个主回液孔21和两个工作口C、D，主进液孔20和主回液孔21并排设在阀体16的同一个侧面上，两个工作口C、D分别设在阀体16的另外两个相对的侧面上，两个工作口C、D分别与一个阀芯组件相配合，两个工作口C、D的的轴线与阀芯组件的轴线相垂直。在阀门开启后，从主进液孔20进入阀体16内的乳化液经过阀芯组件分别从工作口C、D流出，阀门关闭后，阀芯组件中的乳化液从主回液孔21流回乳化液泵站。

[0029] 具体地说，如图3所示，阀芯组件包括压杆1、回液阀套2、中间阀套3、阀垫11、进液阀套4和阀芯5。回液阀套2套在压杆1上，回液阀套2内部设有与压杆1外部形状相匹配的内孔，压杆1的截面呈凸字形，压杆1的头部从回液阀套2的端部伸出，压杆1的内部设有从面朝阀芯5的端面上开始沿轴向延伸形成的内孔。阀芯5的主体为圆柱形，阀芯5的两端开口、内部为沿轴向延伸的中空油道，阀芯5与压杆1相配合可以实现密封。中间阀套3的一端与回液阀套2为螺纹连接，中间阀套3的另一端通过锁止机构与进液阀套4固定连接，中间阀套3和进液阀套4都套在阀芯5上，中间阀套3和进液阀套4都在内部设有一个内孔。在进液阀套4、回液阀套2、阀芯5和中间阀套3的侧壁上均设有贯穿的让液体流过的通孔，分别为进液孔9、回液孔10、第一出液孔7和第二出液孔8，主进液孔20与进液阀套4上的进液孔9连通，工作口C与上侧的中间阀套3上的第二出液孔8连通，工作口D与下侧的中间阀套3上的第二出液孔8连通，回液孔10与阀体16上的主回液孔21连通。

[0030] 如图3所示，阀垫11夹在进液阀套4与中间阀套3之间，中间阀套3上的带有内螺纹的开口端内部具有容纳阀垫11的容置腔，阀垫11与阀芯5相配合实现密封。阀垫11设置于中间阀套3的内部，阀垫11在轴向上由中间阀套3和进液阀套4夹紧固定。阀垫11为圆环形结构且阀垫11与中间阀套3和进液阀套4为同轴设置，阀垫11的内部中心处具有容纳阀芯5的中心孔，阀垫11的中心孔的直径小于阀芯5的最大外直径。阀芯5与阀垫11均采用金属材质制成，阀芯5与阀垫11的材质相同，阀垫11的硬度小于阀芯5的硬度，阀芯5与阀垫11为硬密封连接，增强了密封性能。阀芯5和阀垫11采用金属材质制成，并要采用真空淬火技术，淬火之后再精磨，硬度高，相对于软材质的密封，硬密封不仅密封性能好，还能耐超高压，使得换向阀的使用寿命长。而且无需中间阀套与阀芯配合实现密封，这样中间阀套上无需加工与阀芯相配合的密封面，从而可以简化中间阀套的结构和加工工艺，长期使用导致密封失效后仅需更换阀垫11即可，降低了成本，而且密封可靠性更高。

[0031] 如图3、图4和图6所示，在阀芯5的外侧壁上靠近中部的位置设有一个凸出的密封部12，该密封部12为一个完整的环形，与阀芯5同轴。在阀芯5的外部还套有一个弹簧6，该弹簧6并位于进液阀套4内，弹簧6的一端抵在阀芯5的密封部12的端面上，另一端抵在进液阀套4内的在靠近末端位置处设置的一个台阶面上。阀芯组件在初始状态时，弹簧6推动阀芯5朝向压杆移动，直至与阀垫11接触实现密封。阀芯5的外侧壁并分别与进液阀套4和中间阀套3内侧壁上凸出来的一部分相贴合，如图所示，在进液阀套4内壁上的为进液密封部17，在中间阀套3内壁上的为中间密封部19，进液密封部17和中间密封部19设有环槽，用于安装聚氨酯橡胶制成的O型圈，实现与阀芯5之间的密封。在进液阀套4的内壁上靠近末端的设置凸出的进液密封部17，弹簧6的端部抵在该进液密封部17的内端面上。沿进液阀套4的轴向，进液孔9位于进液密封部17和用于与中间阀套3连接的端部之间，进液阀套4的内部形成一个进液腔，进液孔9与该进液腔连通，乳化液从该进液孔9进入进液腔中。沿中间阀套3的轴向，第二出液孔8位于中间密封部19和凸出部11之间，中间阀套3的内部也形状一个出液腔，第二出液孔8与该出液腔连通。沿阀芯5的轴向，第一出液孔7位于密封部12和阀芯5的朝向压杆1的端部之间，阀芯组件在初始状态时，第一出液孔7位于中间阀套3的出液腔中。回液阀套2上的回液孔10的位置靠近中间阀套3的端部，回液孔10与回液阀套2的内部的回液腔连通。

[0032] 在如图1和图3所示的初始状态下，阀门关闭，阀芯5与阀垫11之间密封，进液阀套4的进液腔与阀芯5内的油道之间并不连通，油路不通；当需要开启阀门时，朝向需要乳化液流出的工作口方向扳动手柄13，压杆1在压块15的作用下推动阀芯5移动，阀芯5的密封部12与阀垫11分离，进液阀套4的进液腔与阀芯5内的油道连通，乳化液可以进入出液腔，由于此时阀芯5与压杆1之间密封，回液腔中的乳化液就可以经过中间阀套3上的第二出液孔流入阀体16的工作口C或D。关闭阀门后，出液腔中的乳化液经过回液阀套2上的回液孔10、阀体16的主回液孔21流回乳化液泵站。

[0033] 阀芯组件的压杆1也采用金属材质制成，压杆1、中间阀套3和阀芯5的材质相同，均为3Cr13。压杆1在外力作用下朝向阀芯5移动时，当压杆1的内侧壁与阀芯5的外侧壁接触时，压杆1和阀芯5的端部之间为硬密封连接，如图3和图4所示，阀芯5的端部为锥台结构，该锥台结构的外圆锥面的锥度为60度，压杆1的内孔入口处加工出一个圆弧面，从而在压杆1的内孔入口处形成一个圆角，该圆弧面与阀芯5的端部外锥面之间为线接触，即阀芯5与压杆1之间形成一种单锥内孔弧面的密封结构。阀芯组件在初始状态时，阀芯5的密封部12与阀垫11之间也为硬密封连接，阀芯5的密封部12的外侧面上加工出一个锥度为60度的圆锥面。

[0034] 如图8所示，压杆1为一端开口、内部中空的结构，压杆1的朝向阀芯的端部为开口端，该开口端中心处具有一个圆形孔27和一个锥形孔28，在轴向上，锥形孔28位于圆形孔27与压杆1的封闭端之间，圆形孔27的直径与锥形孔28的大径端的直径大小相同且锥形孔28的大径端边缘与圆形孔27边缘连接，锥形孔28的小径端靠近压杆1的封闭端。压杆1的锥形孔28为锥度大于60度的圆锥形孔，锥形孔28采用大锥角设计，可以快速的进回液，且有利于工作腔回液将压杆1反向冲至初始状态。

[0035] 如图8所示，作为优选的，压杆1的侧壁上设有与压杆1的内孔连通的回液平衡阻尼孔26，回液平衡阻尼孔26为在压杆1的侧壁上贯穿设置的圆形通孔，回液平衡阻尼孔26使压杆1的内腔与回液阀套2的内腔连通。在压杆1的轴向上，锥形孔28位于回液平衡阻尼孔26与圆形孔27之间。回液平衡阻尼孔26的设计，在压杆1往复运动的时候能够及时平衡压力和通气孔功能，当压杆1左侧受操纵机构作用向右侧移动和阀芯5接触形成密封后，阀芯5右移与中间阀套3分离，高压液体从主进液孔进入，高压液体会充满内腔通道，左侧进入压杆1和回液阀套2空隙区间，从而减小压杆1左侧施加的压力，右侧进入工作管道完成供液；另外，由于压杆1和回液阀套2之间设置有两个O型密封圈，回液平衡阻尼孔26位于两个O型密封圈之间。在外力作用下，如果不设置通气孔，压杆1由于真空原理很难右移，即使施加很大的压力，移动间隙内也存在负压情况，使得压杆1卡住失效。

[0036] 如图1和图3所示，回液阀套2与阀体16为螺纹连接，阀芯组件整体插入阀体16的阀腔中且通过回液阀套2与阀体16的螺纹连接，实现阀芯组件在阀体16上的固定。阀腔是在阀体16的一端端面开始朝向阀体16的内部延伸形成的圆形腔体，阀芯组件插入阀腔中且与阀体16为螺纹连接，阀芯组件与阀体16设置成螺纹连接，方便拆装和维护。回液阀套2与阀体16之间设有密封圈，中间阀套3与阀体16之间设有密封圈，进液阀套4与阀体16之间设有密封圈，同时通过设置锁止机构固定连接中间阀套3和回液阀套2，锁止机构可防止中间阀套3与回液阀套2沿轴向发生相对移动且可使中间阀套3与回液阀套2能够发生相对转动。这样在阀芯组件与阀体进行装配和在阀芯组件与阀体进行拆卸的过程中，回液阀套2相对于中间阀套3能够绕其轴线进行旋转，相比于现有技术的换向阀中的中间阀套3与回液阀套2通过螺纹连接，锁止机构可以避免因外部套设的密封圈和阀体的内壁挤压产生的摩擦阻力而造成的回液阀套与中间阀套之间出现松动的情况出现，导致中间阀套3与回液阀套2分离，从而提高了回液阀套2与中间阀套3连接的可靠性。因此，通过锁止机构使得回液阀套2与中间阀套3连接成一体，不会出现脱落的问题，提高回液阀套2与中间阀套3之间连接的可靠性，以及提高阀芯组件拆装时的操作效率，而且由于中间阀套3和进液阀套4与阀体之间均设置有橡胶材质的O型密封圈，密封圈与中间阀套3、进液阀套4和阀体之间存在摩擦力，这样在回液阀套2相对于阀体16转动时，密封圈的存在使得中间阀套3和进液阀套4与阀体16之间不能相对转动，进而也就可以避免中间阀套3和进液阀套4之间发生相对转动，避免中间阀套3和进液阀套4分离。

[0037] 如图3、图6和图7所示，中间阀套具有容纳锁止机构的容置槽23，回液阀套具有让锁止机构嵌入的锁止槽22。容置槽23为在中间阀套的侧壁上沿径向贯穿设置的通孔且容置槽23在中间阀套的侧壁上沿周向均匀设置多个，锁止槽22为在回液阀套2的外圆面上沿整个周向延伸的环形凹槽。锁止机构设置多个且多个锁止机构为沿周向均匀分布，容置槽23的数量与锁止机构的数量相同，各个锁止机构分别嵌入一个容置槽23中，容置槽23的轴线与中间阀套3的轴线相垂直，容置槽23并为在中间阀套3的侧壁上沿径向贯穿设置的通孔。锁止机构包括同时嵌入锁止槽22和容置槽23中的锁止件24以及对锁止件24施加压力以使其固定的压紧件25。锁止件24优选为球形，锁止槽22的横截面为半圆形，压紧件25优选为插入容置槽23中且与中间阀套为螺纹连接的螺钉。压紧件25拧入容置槽23中，将锁止件24压紧，使得锁止件24一部分嵌入容置槽23中，另一部分嵌入锁止槽22中，从而可以实现中间阀套与回液阀套之间的连接，而且可以使中间阀套与回液阀套之间能够发生相对转动，中间阀套与回液阀套不会分离。锁止槽22为圆槽，锁止件24为与锁止槽22相匹配的球形件，能增大回液阀套2转动的效率，降低摩擦阻力，回液阀套2转动过程中，锁止件24能够在锁止槽22中沿周向进行滑动。

[0038] 本发明的硬密封小流量换向阀的尺寸为287*140*43mm，公称流量为125L/min，公称压力为31.5MPa。

[0039] 以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。