[發明專利]預拉-預扭型簡化全橋式2D電液比例換向閥

無效

• 申請號: 201310158087.0
• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103277531A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 李勝;勵偉;孟彬;左強;陳瑩
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F16K11/02
• 分類號: F16K11/02;F16K31/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本發明屬于流體傳動及控制領域中的電液比例閥，尤其涉及一種電液比例換向閥。

背景技術

電液伺服控制技術有機結合了流體傳動控制技術與信息電子技術的優勢，在航空航天、尖端武器、鋼鐵、電力發電等重要的國家戰略性軍工業領域得到應用，并迅速取得成功。但是電液伺服閥同時也存在著抗污染能力差，閥內壓力損失大(7MPa)，制造成本及維護成本高，系統能耗損失大等缺陷。因為電液伺服閥存在的諸多缺陷，使得其所具有的快速響應性能在一般工業設備中無法廣泛使用。同時傳統的電液開關控制又不能滿足現代工業生產所需要的高質量控制系統的要求。因此，人們希望有一種生產及維護成本低、安全可靠、控制精度及響應特性均能滿足工業控制系統實際需求的電液控制技術。

基于上述原因，人們提出了電液比例技術。作為電液比例技術的代表，電液比例閥是在傳統工業用液壓閥的基礎上，采用可靠價廉的電-機械轉換器（比例電磁鐵等）和與之相應的閥進行設計。從而我們就獲得了對油質要求與一般工業閥相同、閥內壓力損失少、性能又能滿足大部分工業控制要求的比例控制元件。

由于電液比例閥能與電子控制裝置組合在一起，可以十分方便地對各種輸入、輸出信號進行運算和處理，實現復雜的控制功能。同時它又具有抗污染、低成本以及響應較快的優點。在工業生產中獲得了廣泛的應用，如陶瓷地板磚制坯壓力機、帶鋼軋的帶鋼恒張力控制、壓力容器疲勞壽命試驗機、液壓電梯運動及控制系統、金屬切削機床工作臺運動控制、軋鋼機壓力及控制系統、液壓沖床、彎管機、塑料注射成形機等。

在比例控制系統中，電液比例閥既是電-液壓轉換元件，同時也是功率放大元件。它對系統的性能起重要的作用，是比例控制系統的核心元件。

電液比例閥最顯著的特征和最成功之處在于采用比例電磁鐵作為電-機械轉換器。與動圈式和動鐵式力矩馬達相比，比例電磁鐵具有結構簡單可靠，用料一般，工藝性好，能輸出較大的力和位移，使用維護方便。比例電磁鐵除用作驅動先導閥外，還可用作直接驅動小功率的輸出級。比如，按照電磁鐵推力與彈簧力相平衡控制閥芯位置原理的直動式比例閥，只適用于小流量場合，實際應用的最大工作流量一般在15L/min（最大工作壓力為21MPa）以下。此外，為了實現軸向靜壓力的平衡，直動式比例換向閥或流量閥皆采用滑閥結構，容易受到摩擦力及油液污染的影響出現“卡滯”現象。

采用線性位移傳感器（LVDT）對閥芯位置進行測量和閉環控制，構成電反饋型直動比例換向閥，可以在很大程度上提高閥芯的定位剛度和控制精度，同時，人們也在其模型、非線性及系統應用方面進行了大量的理論研究工作，最終使電反饋直動比例閥可以像伺服閥那樣應用于液壓系統的閉環控制，但終因受到磁飽和限制，比例電磁鐵輸出力有限，無法從根本上解決高壓、大流量下液動力的影響問題，在高壓（壓差大）和大流量的工作狀態下仍然會出現流量飽和現象。

消除液動力影響、提高液壓閥的過流能力，最根本的辦法是采用導控（先導控制）技術。早在1936年美國工程師Harry?Vickers為了解決因液動力影響直動溢流閥無法實現高壓、大流量系統的壓力控制問題發明了導控溢流閥，其基本思想是采用一通徑較小的導閥控制靜壓力，驅動主閥芯運動，因該液壓推力比油液流經閥口時所產生液動力大得多，足以消除其對主閥芯運動與控制產生的不利影響。導控的思想后來也被廣泛地應用于其它液壓閥的設計，使液壓系統高壓、大流量控制成為了現實。后來的各種電液伺服控制元件也是沿用了先導控制的設計思想，電液比例閥也不例外，并且借用了伺服閥許多結構原理。

發明內容

為了克服已有電液比例閥的易受摩擦力、液動力及油液污染影響而出現“卡滯”現象及導控級油路失壓或壓力太低使整個閥無法正常工作和導控級泄漏流量較大的不足，本發明提供一種不僅具有普通的導控型電液比例閥流量大、工作壓力高等特點，而且在零壓（失壓）下也可以像直動式比例閥那樣實現比例控制功能的預拉-預扭型簡化全橋式2D電液比例換向閥。