[發明專利]采用螺旋閥口的液壓滑閥

有效

• 申請號: 201110099413.6
• 申請日: 2011-04-20
• 公開（公告）號: CN102261483A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 王靜;任安業;高峰;張勇
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F16K5/04
• 分類號: F16K5/04;F16K31/04
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種液壓伺服控制技術領域的裝置，具體是一種采用螺旋閥口的液壓滑閥。

背景技術

伺服閥是液壓控制技術的關鍵部件，傳統的伺服閥采用噴嘴擋板或射流管作為先導級，其缺點是加工困難，對油液要求高，可靠性低。電機的驅動力大且控制方法成熟，采用微電機作為伺服閥的先導級驅動伺服閥的閥芯動作，具有無零位油耗、油質要求低等突出優點。如何實現電機旋轉運動與閥芯直線運動的轉換，目前主要有兩種方式：一種是增量式數字閥，以步進電機作為電/機械轉換器，再通過機械式轉換器如絲杠-螺母、凸輪機構或齒輪-齒條將電機的旋轉運動轉換為直線運動，驅動液壓閥芯工作。由于采用機械式轉換器，慣量大、固有頻率低，頻響性能受到限制；摩擦力等非線性影響因素大，不利于伺服控制；機械磨損嚴重，導致控制上的未知死區和零點漂移。另一種是2D電液數字閥，通過閥芯上的高低壓小孔與閥套內表面開設的螺旋槽相配合構成阻力半橋，螺旋半橋先導級控制閥芯端部敏感腔的壓力，驅動閥芯運動。由于先導閥的尺寸非常小、加工精度要求很高，控制特性受元件尺寸和形狀誤差的影響大；先導閥口兩個微小的弓形節流面積決定了控制腔的壓力，由于閥芯偏心、摩擦力、加工精度等因素的影響，很難確定閥芯軸向力平衡時閥芯的軸向位移，轉動角位移與軸向直線位移的線性轉換是一種理想的狀態，甚至主閥的零位也很難保證。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種采用螺旋閥口的液壓滑閥，該結構避免了采用機械式轉換器帶來的慣量大、摩擦力大和機械磨損對閥特性的影響，微電機替代傳統伺服閥的先導級，降低了加工難度且具有無零位油耗、油質要求低等突出優點，使開發超高壓、一體化的液壓伺服元件成為可能，適合于高功率密度液壓驅動的應用場合。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：帶有螺旋槽的閥芯、帶有螺旋窗口的閥套和帶有密封軟墊的套筒，其中：閥芯與閥套連接，閥套與套筒固定連接且閥套的外表面與套筒的軟墊面接觸。

所述的閥芯包括：主軸、螺旋槽軸段、尾段、連接套管和開孔套管，其中：主軸、螺旋槽軸段、尾段依次串聯連接，螺旋槽軸段與閥套連接，連接套管設置于開孔套管內部，開孔套管設置于主軸內部，連接套管與主軸連通，開孔套管與螺旋槽軸段連通。

所述的開孔套管上設有高壓油孔。

所述的螺旋槽軸段的外表面上設有高壓油螺旋槽、控制油螺旋槽和回油螺旋槽，三個螺旋槽的螺旋升角均一致且相互之間平行且等距。

所述的閥套上設有兩排180°對稱的等距螺旋窗口，該螺旋窗口的螺旋升角與閥芯的螺旋槽的螺旋升角一致，螺旋窗口截面的高度等于高壓油螺旋槽的下棱邊與回油螺旋槽的上棱邊之間的軸向距離，保證閥芯處于中間位置時控制油螺旋槽與高壓油螺旋槽和回油螺旋槽均不連通。

所述的閥芯的螺旋槽與閥套的螺旋窗口相匹配，構成螺旋閥口，該閥口的開度與電機旋轉角度成比例且比例系數與閥芯半徑和螺旋升角有關。

所述的閥芯、閥套和套筒均為圓柱形。

所述的套筒內層嵌套起密封作用的軟墊，保證閥套各螺旋窗口之間不串油。套筒與閥套之間位置固定無相對運動。

閥芯在閥套的中心孔內正反旋轉運動，改變所述閥芯的螺旋槽與閥套螺旋窗口的相對位置，高壓油螺旋槽與控制油螺旋槽或者控制油螺旋槽與回油螺旋槽通過閥套的螺旋窗口連通。

所述的閥芯各組成部分之間位置固定無相對運動。閥芯的連接套管的外壁和閥芯開孔套管的內孔、閥芯主軸的內孔之間形成的容腔與高壓油連通，構成高壓油腔。閥芯開孔套管的高壓油孔與高壓油螺旋槽內的徑向孔相通，實現高壓油腔與高壓螺旋槽的連通。回油螺旋槽通過閥芯主軸上設置的軸向孔與回油腔連通。控制油螺旋槽通過閥芯尾段上設置的軸向孔與控制油腔連通。控制油腔通過連接套管的內孔與主軸上部連通，用于平衡閥芯兩端所受的油壓。

本發明的閥芯處于中間位置時，控制油螺旋槽定位于螺旋窗口的正中間，高壓油螺旋槽的下棱邊與螺旋窗口的上棱邊重合，回油螺旋槽的上棱邊與螺旋窗口的下棱邊重合。

微電機通過閥芯主軸帶動閥芯整體旋轉，當閥芯正向旋轉時，高壓油螺旋槽、控制油螺旋槽和回油螺旋槽相對于螺旋窗口上升，由回油螺旋槽的上棱邊與螺旋窗口的下棱邊相匹配構成了螺旋閥口，閥口開度與電機旋轉角度成比例且比例系數與閥芯半徑和螺旋升角有關，控制油與回油通過螺旋閥口連通，控制油腔中的油液經過閥芯尾段上設置的軸向孔流入控制油螺旋槽，再經由開啟的螺旋閥口流入回油螺旋槽，然后通過閥芯主軸上開設的軸向孔流入回油腔中。