[發明專利]雙模式電氣數字閥

無效

• 申請號: 201010515884.6
• 申請日: 2010-10-22
• 公開（公告）號: CN101963166A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 張立彬;都明宇;楊慶華;鮑官軍;荀一;高峰;王志恒
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F15B13/044
• 分類號: F15B13/044
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及一種數字電氣閥領域。

背景技術

目前流體控制領域廣泛使用的閥主要分為開關閥、比例閥和伺服閥。開關閥多數都是基于電磁開關式的，它主要是通過電磁鐵吸附閥芯移動來控制流體通路的通斷，所以運動部件體積慣量大，支撐部位多，摩擦力大、線性度差，響應時間較慢，致使其開關頻率受到限制，輸出流體有脈動，只能應用于對控制精度無特殊要求的簡單系統。伺服閥雖然控制精度高，但頻響較低，抗污染能力差，而且價格昂貴，性價比低。比例閥與伺服閥相比，雖然性能在某些方面還有一定的差距，但比例閥抗污染能力強，成本比伺服閥低，而且不包含敏感和精密的部件，更容易操作和保養。但由于比例閥性能提高的關鍵部件主要以比例電磁鐵為主，其固有的磁滯、非線性等特性，制約了其控制精度及頻響進一步的提高。

在電氣數字閥領域，通常也存在如上技術難題。

發明內容

為了克服已有的氣動數字閥不能同時滿足高速下實現高速開關閥功能和低速時實現伺服同步控制的不足,本發明提供一種既可在高速下實現高速開關閥功能，又能在低轉速下實現伺服和同步的精確控制的雙模式電氣數字閥。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：?

一種雙模式電氣數字閥，包括閥體，所述的閥體上開有與氣源連通的進氣口、與氣動執行元件連通的第1、第2進出氣口以及與大氣連通的第1、第2出氣口，所述電氣數字閥還包括閥芯和閥套，所述的閥套嵌套在閥體的內壁，所述的閥芯穿過閥套，所述的閥芯與驅動閥芯旋轉運動的旋轉伺服電機和驅動閥芯軸向移動的直線伺服電機連接；所述的閥芯上設有至少四個臺肩，依次為第1臺肩、第2臺肩、第3臺肩和第4臺肩，所述第1與第4臺肩不設溝槽，所述第2臺肩和第3臺肩的兩側端面各在周向上均勻開設至少一條溝槽，同一臺肩不同端面上的溝槽數相同且錯位設置；閥套的周向均勻開設至少五圈閥套窗口，依次是第1閥套窗口、第2閥套窗口、第3閥套窗口、第4閥套窗口和第5閥套窗口，各個閥套窗口的形狀相同，所述第1閥套窗口與第1出氣口連通，所述第2閥套窗口與第1進出氣口連通，第3閥套窗口與進氣口連通，第4閥套窗口與第2進出氣口連通，第5閥套窗口與第2出氣口連通。

進一步，所述的每一圈閥套窗口的窗口數至少為1，窗口為矩形或圓形。

再進一步，所述第2閥套窗口和第4閥套窗口分別配合所述閥芯的第2臺肩和第3臺肩；所述閥芯的第2臺肩上的溝槽總數是所述第2閥套窗口數的整數倍且倍數大于1，所述閥芯的第3臺肩上的溝槽總數是所述第4閥套窗口數的整數倍且倍數大于1。

所述各圈閥套窗口沿閥套的周向均勻開設，同一臺肩兩側端面上的溝槽錯位設置。

閥芯兩側端面上的相鄰兩溝槽間隔距離大于等于閥套窗口直徑。

本發明的技術構思為；電氣數字閥的閥芯與伺服電機一轉軸相連，通過伺服電機一的旋轉帶動閥芯相對閥套及閥體的旋轉，使得沿閥芯臺肩兩側端面周向交錯開設的溝槽與閥套上的窗口的配合關系按一定順序循環轉換。例如：當閥芯高速單方向連續旋轉時，閥體上第1和第2進出氣口也與氣源和大氣交替連通，即可實現獨立的兩個高速開關閥進出氣口功能，其開關頻率與電機轉速、溝槽數成正比關系，閥的工作流量與溝槽數和窗口數量及閥口過流面積成正比關系，故易于提高開關閥的工作頻率并實現大流量場合開關控制。當在伺服電機及轉角、壓力、流量等監測裝置的配合下實現閥芯零位附近正反旋轉和精確定位時，閥芯上第2和第3臺肩的溝槽與閥套上第2和第4閥套窗口之間形成可控節流狀態。若合理設計第2和第3臺肩的錯位關系，則兩個節流口的進出氣的相位差為0~180度連續可調，所以閥體上第1和第2進出氣口可以方便的實現雙作用氣缸等執行器的兩腔氣路的同時控制，進而實現被控執行器的流量、壓力、速度的伺服控制或同步控制。

所述的閥芯第2和第3臺肩結構完全一致，僅是沿閥芯轉軸平移的位置關系：即兩臺肩同側端面上的溝槽之間沿周向沒有錯位。此時閥體上的兩個進出氣口流體流動方向相反，故開關輸出狀態下信號開關動作反相，而差動比例輸出狀態適合控制雙作用執行器實現伺服控制。

所述的閥芯第2和第3臺肩結構完全一致，僅是鏡像對稱位置關系：即兩臺肩異側端面上的溝槽之間沿周向沒有錯位。此時閥體上的兩個進出氣口流體流動方向相同，故開關輸出狀態下信號開關動作同步，而比例輸出狀態則適合驅動精密雙（多）缸同步系統。

當然，本方案也能同時適用于電液數字閥場合。

本發明的有益效果主要表現在：既可在高速下實現高速開關閥功能，又能在低轉速下實現伺服和同步的精確控制。

附圖說明

圖1是本發明電氣數字閥的軸向截面圖。