本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，閥體外方內(nèi)圓，其外表面上開有進(jìn)油孔和出油孔，分別與圓弧內(nèi)表面的環(huán)形進(jìn)油槽和出油槽連通，內(nèi)外兩閥芯均為圓筒腳杯狀，內(nèi)閥芯開口端插入外閥芯開口端，一起安裝在閥體內(nèi)，三者保持同軸；在內(nèi)外閥芯圓柱表面，開有扇形進(jìn)油孔和出油孔，分別通過閥體內(nèi)表面的進(jìn)油環(huán)形槽和出油環(huán)形槽與其外表面的進(jìn)出油孔相連；內(nèi)外閥芯封閉端為圓柱軸，通過軸承穿過閥體左右端蓋，分別與步進(jìn)電機(jī)連接。與現(xiàn)有增量滑動(dòng)式數(shù)字流量閥相比，本發(fā)明專利技術(shù)的數(shù)字閥，具有更高的分辨率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及對流量的控制精度。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開了一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，閥體外方內(nèi)圓，其外表面上開有進(jìn)油孔和出油孔，分別與圓弧內(nèi)表面的環(huán)形進(jìn)油槽和出油槽連通，內(nèi)外兩閥芯均為圓筒腳杯狀，內(nèi)閥芯開口端插入外閥芯開口端，一起安裝在閥體內(nèi)，三者保持同軸；在內(nèi)外閥芯圓柱表面，開有扇形進(jìn)油孔和出油孔，分別通過閥體內(nèi)表面的進(jìn)油環(huán)形槽和出油環(huán)形槽與其外表面的進(jìn)出油孔相連；內(nèi)外閥芯封閉端為圓柱軸，通過軸承穿過閥體左右端蓋，分別與步進(jìn)電機(jī)連接。與現(xiàn)有增量滑動(dòng)式數(shù)字流量閥相比，本專利技術(shù)的數(shù)字閥，具有更高的分辨率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及對流量的控制精度。【專利說明】一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥
本專利技術(shù)涉及一種液壓控制元件，特別是一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥。
技術(shù)介紹
采用計(jì)算機(jī)對電液系統(tǒng)進(jìn)行控制是今后液壓技術(shù)發(fā)展的趨勢。但目前在電液系統(tǒng)中廣泛使用的電液比例閥或伺服閥，僅能接受連續(xù)變化的電壓或電流信號控制，而計(jì)算機(jī)的指令是脈沖數(shù)字信號。所以控制系統(tǒng)必須有D/A(數(shù)模)轉(zhuǎn)換裝置，致使系統(tǒng)復(fù)雜，成本高，可靠性降低。數(shù)字閥的出現(xiàn)為計(jì)算機(jī)在液壓領(lǐng)域的應(yīng)用開拓了一個(gè)新的途徑。電液數(shù)字閥可直接與計(jì)算機(jī)連接，無需D/A轉(zhuǎn)換。與伺服閥、比例閥相比，數(shù)字閥具有結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、抗干擾與污染能力強(qiáng)、重復(fù)性好、工作穩(wěn)定可靠、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。因此，數(shù)字閥已成為液壓技術(shù)的一個(gè)廣為關(guān)注的研究熱點(diǎn)。目前受到廣泛重視的電液數(shù)字閥，一種是基于脈寬調(diào)制(PWM)的快速開關(guān)式數(shù)字閥，另一種是基于脈數(shù)調(diào)制(P匪)原理的增量式數(shù)字閥。快速開關(guān)式數(shù)字閥由高頻率電/機(jī)轉(zhuǎn)換器驅(qū)動(dòng)，閥芯受一系列幅值相等，而在每一周期內(nèi)寬度不同的脈沖信號作用，只有全開、全閉兩種工作狀態(tài)。這類數(shù)字閥輸出流量小，振動(dòng)和噪聲大。增量型數(shù)字閥采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角通過滾珠絲杠或凸輪機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)變成直線位移，帶動(dòng)液壓閥閥芯移動(dòng)或改變調(diào)壓彈簧壓縮量，實(shí)現(xiàn)對流量、方向以及壓力的控制。但由于滾珠絲杠或凸輪機(jī)構(gòu)的制造、裝配以及磨損誤差，造成一定零位死區(qū)并降低了動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。另外，這種閥的分辨率不高，所以限制了其在高精度電液控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。雖然增量式數(shù)字閥比快速開關(guān)式數(shù)字閥技術(shù)上更成熟一些，但總體而言，電液數(shù)字閥的發(fā)展仍較慢，與液壓技術(shù)的總體發(fā)展不相適應(yīng)，有待開發(fā)和研究新型的電液數(shù)字閥。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的是提供一種新型的雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，該控制閥具有更高分辨率、控制精度以及動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。本專利技術(shù)的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的: 一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，其特征在于:該控制閥包括閥體、夕卜閥芯、內(nèi)閥芯、步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)控制器、閥芯角位移傳感器、定位銷和閥芯復(fù)位彈簧，所述閥體外表面為正方形，且在閥體的外表面設(shè)有進(jìn)油口、出油口和步進(jìn)電機(jī)控制器，閥體內(nèi)表面為圓弧形，且在閥體內(nèi)表面設(shè)有與進(jìn)油口相通的進(jìn)油環(huán)形槽A，與出油口相通的出油環(huán)形槽B，在閥體兩端設(shè)有閥體端蓋；所述外閥芯和內(nèi)閥芯均為腳杯形，其開口大端均為圓柱套筒，封閉小端為圓柱軸；在外閥芯圓柱套筒表面設(shè)有對應(yīng)于進(jìn)油環(huán)形槽A的外扇形進(jìn)油孔，對應(yīng)于出油環(huán)形槽B的外扇形出油孔，在內(nèi)閥芯圓柱套筒表面設(shè)有對應(yīng)于外扇形進(jìn)油孔的內(nèi)扇形進(jìn)油孔、對應(yīng)于外扇形出油孔的內(nèi)扇形出油孔；內(nèi)閥芯套筒端插入外閥芯套筒內(nèi)，一起安裝在閥體內(nèi)，且內(nèi)閥芯、外閥芯和閥體保持同軸；內(nèi)閥芯和外閥芯小端的圓柱軸通過軸承穿過閥體兩端的閥體端蓋分別與步進(jìn)電機(jī)連接；閥芯角位移傳感器設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)上；用于限制內(nèi)閥芯、外閥芯軸向移動(dòng)和反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的定位銷對稱安裝在閥體上下表面且位于閥體中部；閥芯復(fù)位彈簧為扭簧，一端固定于外閥芯圓柱套筒內(nèi)端面，另一端固定于內(nèi)閥芯圓柱套筒內(nèi)端面。本專利技術(shù)中，閥芯角位移傳感器設(shè)置在防護(hù)罩內(nèi)，閥芯角位移傳感器為感應(yīng)同步器，同步感應(yīng)器轉(zhuǎn)子固定在內(nèi)閥芯和外閥芯小端的圓柱軸上，同步感應(yīng)器定子固定在防護(hù)罩內(nèi)表面上。進(jìn)油口和出油口安裝在閥體上表面，步進(jìn)電機(jī)控制器安裝在閥體下表面。定位銷穿過閥體、外閥芯和內(nèi)閥芯并對外閥芯的外扇形進(jìn)油孔、外扇形出油孔，內(nèi)閥芯的內(nèi)扇形進(jìn)油孔、內(nèi)扇形出油孔的位置進(jìn)行對正。本專利技術(shù)中，閥體兩端的步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)閥芯與外閥芯相向轉(zhuǎn)動(dòng)。在外閥芯圓柱套筒表面，加工2個(gè)扇形進(jìn)油孔和和2個(gè)扇形出油孔，分別對應(yīng)于閥體內(nèi)表面的進(jìn)油環(huán)形槽A和出油環(huán)形槽B。在內(nèi)閥芯圓柱套筒表面，也加工2個(gè)扇形進(jìn)油孔和和2個(gè)扇形出油孔，分別對應(yīng)于外閥芯內(nèi)表面的扇形進(jìn)油孔和扇形出油孔。在閥體中部，上下表面對稱安裝的閥芯定位銷，穿過閥體、內(nèi)外閥芯表面扇形孔，用于內(nèi)外閥芯上油孔的對正、限制內(nèi)外閥芯的軸向移動(dòng)和反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。該閥除閥芯外，其它結(jié)構(gòu)以定位銷為基準(zhǔn)左右對稱。復(fù)位彈簧為扭簧，其一端固定于外閥芯圓柱套筒內(nèi)端面，另一端固定于內(nèi)閥芯圓柱套筒內(nèi)端面。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是: 1)采用步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)。由于沒有機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，消除了由于機(jī)構(gòu)間隙造成的閥的輸出死區(qū)以及慣性滯后，提高了閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度； 2)采用了內(nèi)外閥芯相向旋轉(zhuǎn)方式控制閥的開口。對應(yīng)相同的單獨(dú)步進(jìn)轉(zhuǎn)角，閥的開口面積增大一倍。在步進(jìn)電機(jī)步數(shù)相同情況下，增大了閥的流量變化，故大幅提高了閥的分辨率； 3)采用定位銷限定閥芯的初始和最大位置。準(zhǔn)確的機(jī)械式限位，確保閥處于零開口位置時(shí)無泄漏； 4)閥芯內(nèi)部徑向液壓力平衡，無卡緊現(xiàn)象，使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)靈活； 5)采用負(fù)反饋控制，確保了閥芯的旋轉(zhuǎn)角度的精確性，從而提高了閥輸出流量的控制精度。本專利技術(shù)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)下，內(nèi)外閥芯相向旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)其扇形進(jìn)油孔和出油孔過流截面積的大小，實(shí)現(xiàn)對流量的控制閥。內(nèi)外閥芯軸上均安裝有角度檢測傳感器，形成角位移負(fù)反饋控制。與現(xiàn)有增量滑動(dòng)式數(shù)字流量閥相比，本專利技術(shù)的數(shù)字閥，具有更高的分辨率、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度以及對流量的控制精度。【專利附圖】【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)以及閥芯起始位置示意圖。圖1_1是圖1中的C-C截面不意圖。圖1-2是圖1中的D-D截面示意圖。圖1-3是圖1中的E-E截面示意圖。圖2是本專利技術(shù)中閥芯中間位置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-1是圖2中的C-C截面示意圖。圖2-2是圖2中的D-D截面示意圖。圖2-3是圖2中的E-E截面示意圖。圖3是本專利技術(shù)中閥芯極限位置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3-1是圖3中的C-C截面示意圖。圖3-2是圖3中的D-D截面示意圖。圖3-3是圖3中的E-E截面不意圖。圖中標(biāo)記:1-步進(jìn)電機(jī)；2_閥芯角位移監(jiān)測傳感器防護(hù)罩；3_閥芯角位移傳感器；31_同步感應(yīng)器定子；32_同步感應(yīng)器轉(zhuǎn)子；5_閥體端蓋；6_軸承端蓋；7_閥體；71_進(jìn)油口 ；72_出油口 ；8_閥芯定位銷；9-內(nèi)閥芯；91_內(nèi)扇形進(jìn)油孔；92_內(nèi)扇形出油孔；10_復(fù)位彈簧；11-外閥芯；111-外扇形進(jìn)油孔；112-外扇形出油孔；12.軸承；13.步進(jìn)電機(jī)控制器。【具體實(shí)施方式】一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，如圖1所示。該控制閥包括閥體7、外閥芯11、內(nèi)閥芯9、步進(jìn)電機(jī)1、步進(jìn)電機(jī)控制器13、閥芯角位移傳感器3、定位銷8和閥芯復(fù)位彈簧10。閥體7外方內(nèi)圓，與左右兩端端蓋5用螺釘固定。閥體外表面為正方形，且在閥體的外表面設(shè)有進(jìn)油口、出油口和步進(jìn)電機(jī)控制器，閥體內(nèi)表面為圓弧形，且在閥體內(nèi)表面設(shè)有與進(jìn)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種雙閥芯相向旋轉(zhuǎn)增量式電液數(shù)字流量控制閥，其特征在于：該控制閥包括閥體（7）、外閥芯（11）、內(nèi)閥芯（9）、步進(jìn)電機(jī)（1）、步進(jìn)電機(jī)控制器（13）、閥芯角位移傳感器（3）、定位銷（8）和閥芯復(fù)位彈簧（10），所述閥體（7）外表面為正方形，且在閥體（7）的外表面設(shè)有進(jìn)油口（71）、出油口（72）和步進(jìn)電機(jī)控制器（13），閥體（7）內(nèi)表面為圓弧形，且在閥體（7）內(nèi)表面設(shè)有與進(jìn)油口（71）相通的進(jìn)油環(huán)形槽A，與出油口（72）相通的出油環(huán)形槽B，在閥體（7）兩端設(shè)有閥體端蓋（5）；所述外閥芯（11）和內(nèi)閥芯（9）均為腳杯形，其開口大端均為圓柱套筒，封閉小端為圓柱軸；在外閥芯（11）圓柱套筒表面設(shè)有對應(yīng)于進(jìn)油環(huán)形槽A的外扇形進(jìn)油孔（111），對應(yīng)于出油環(huán)形槽B的外扇形出油孔（112），在內(nèi)閥芯（9）圓柱套筒表面設(shè)有對應(yīng)于外扇形進(jìn)油孔（111）的內(nèi)扇形進(jìn)油孔（91）、對應(yīng)于外扇形出油孔（112）的內(nèi)扇形出油孔（92）；內(nèi)閥芯（9）套筒端插入外閥芯（11）套筒內(nèi)，一起安裝在閥體（7）內(nèi)，且內(nèi)閥芯（9）、外閥芯（11）和閥體（7）保持同軸；內(nèi)閥芯（9）和外閥芯（11）小端的圓柱軸通過軸承（12）穿過閥體（7）兩端的閥體端蓋（5）分別與步進(jìn)電機(jī)（1）連接；閥芯角位移傳感器（3）設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)（1）上；用于限制內(nèi)閥芯（9）、外閥芯（11）軸向移動(dòng)和反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的定位銷（8）對稱安裝在閥體（7）上下表面且位于閥體（7）中部；閥芯復(fù)位彈簧（10）為扭簧，一端固定于外閥芯（11）圓柱套筒內(nèi)端面，另一端固定于內(nèi)閥芯（9）圓柱套筒內(nèi)端面。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石延平，劉成文，侯金柱，陳邵鵬，
申請(專利權(quán))人：淮海工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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