[發(fā)明專利]一種變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310253948.3
• 申請(qǐng)日: 2013-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN103321980A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 桑勇;王曉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B13/02
• 分類號(hào): F15B13/02
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液壓控制元件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電液流量數(shù)字轉(zhuǎn)閥裝置，尤其涉及一種變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥。

背景技術(shù)

測(cè)試土壤的強(qiáng)度和變形特性常使用動(dòng)三軸試驗(yàn)儀，試驗(yàn)中為了研究土樣的變形特性，需要通過液壓伺服系統(tǒng)來加載不同振幅的力，觀測(cè)其應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系。為此針對(duì)不同試樣預(yù)備不同流量的伺服閥，這樣才能保證試驗(yàn)時(shí)的控制精度以得到理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是頻繁更換伺服閥過程中易將灰塵、雜質(zhì)等物質(zhì)混入液壓伺服油路中，造成伺服閥失靈。即使采用幾個(gè)不同流量的伺服閥并聯(lián)并在其中切換的方式也由于結(jié)構(gòu)尺寸較大、切換繁瑣、成本較高而在很多場(chǎng)合無法采用。

采用非全周開口的閥套與弓形缺口的滑閥閥芯可以改變閥口過流面積梯度實(shí)現(xiàn)不同流量的控制，由浙江工業(yè)大學(xué)的裴翔、張憲研制的變面積梯度2D數(shù)字液壓閥便采用了這種方案。但是這種滑閥需要運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，增加了閥的復(fù)雜性，降低了控制精度和分辨率，而且容易出現(xiàn)液壓卡緊現(xiàn)象。

相對(duì)于滑閥，轉(zhuǎn)閥易獲得高頻響特性，能夠?qū)崿F(xiàn)微小流量的控制，分辨率高；其閥芯運(yùn)動(dòng)無加速度零飄，控制精度較高；可由伺服電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)閥閥芯，結(jié)構(gòu)緊湊；轉(zhuǎn)閥的抗污染能力更強(qiáng)。因此結(jié)合轉(zhuǎn)閥自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，研制一種加工簡(jiǎn)單并能夠?qū)崿F(xiàn)方向、流量控制復(fù)合功能的伺服轉(zhuǎn)閥勢(shì)在必行，目前還沒有這種功能的轉(zhuǎn)閥。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥，解決在動(dòng)三軸試驗(yàn)儀中不同振幅加載需要多個(gè)閥的問題，實(shí)現(xiàn)流量無級(jí)調(diào)節(jié)，同時(shí)克服滑閥的不足，使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗污染能力強(qiáng)，無零漂現(xiàn)象，分辨率高，加工使用維修方便的特點(diǎn)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

閥體4內(nèi)腔沿軸向均勻加工五個(gè)環(huán)形槽。閥套3嵌套在閥體4內(nèi)腔中，閥套3上加工五個(gè)環(huán)形槽與閥體4內(nèi)腔的環(huán)形槽間隔位置一致，閥套3沿軸向加工四組矩形控制閥口12，每組兩個(gè)沿徑向?qū)ΨQ；閥套3沿軸向加工兩組通油閥口11,每組兩個(gè)沿徑向?qū)ΨQ。

閥芯1上沿軸向加工四組弓形槽13，每組兩個(gè)徑向?qū)ΨQ的弓形槽13之間形成的扇形面積恰好將閥套上的矩形控制閥口12完全遮蔽，徑向?qū)ΨQ的弓形槽13間加工徑向通孔，閥芯1上沿軸向加工五個(gè)環(huán)形均壓槽。

右透蓋2裝在閥體4內(nèi)腔右部，閥芯1穿過閥套3。閥芯1左端安裝軸承5，軸承5嵌在活塞4內(nèi)，活塞4左端連接測(cè)微螺桿9，測(cè)微螺桿9上加工V形長(zhǎng)槽，限位螺釘7穿過左端蓋10嵌入V形長(zhǎng)槽中，測(cè)微螺桿9左端安裝微分螺套8。

轉(zhuǎn)閥正常工作時(shí)，當(dāng)閥芯1處于零位，此時(shí)系統(tǒng)的流量為零；當(dāng)閥芯1沿不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了油路方向的轉(zhuǎn)換；當(dāng)閥芯1軸向移動(dòng)時(shí)，改變了矩形控制閥口12的過流面積從而實(shí)現(xiàn)了流量調(diào)速。

本發(fā)明的效果和益處是：采用轉(zhuǎn)軸式閥芯設(shè)計(jì)，可直接與電機(jī)相連，省去了運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換裝置，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。閥芯閥套相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力小，抗污染能力強(qiáng)。閥芯、閥套相對(duì)軸向移動(dòng)，改變面積梯度，能夠?qū)崿F(xiàn)微小流量的控制。閥套上的閥口為矩形滿足線性流量的要求，具有零開口特性，精度高。閥芯上徑向通孔結(jié)構(gòu)形式使相對(duì)兩工作腔中的油壓相互平衡，開有均壓槽的閥芯結(jié)合對(duì)稱的幾何結(jié)構(gòu)，使得沿徑向受力均勻，有效補(bǔ)償轉(zhuǎn)閥的徑向不平衡力。閥芯上弓形槽結(jié)構(gòu)配磨簡(jiǎn)單，突破了常規(guī)轉(zhuǎn)閥加工難度大的局限。

附圖說明

圖1是變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥總裝配體半剖視圖。圖中：1閥芯；2右透蓋；3閥套；4閥體；5軸承；6活塞；7限位螺釘；8微分螺套；9測(cè)微螺桿；10左端蓋；T1左回油口；A左工作油口；P進(jìn)油口；B右工作油口；T2右回油口。

圖2是變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥的閥套結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：11通油閥口；12矩形控制閥口。

圖3是變面積梯度數(shù)字轉(zhuǎn)閥的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：13弓形槽。

圖4是閥口狀態(tài)示意圖。圖中：（a）是閥口關(guān)閉時(shí)狀態(tài)；（b）是閥芯順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)閥口開啟時(shí)狀態(tài)；（c）是閥芯軸向移動(dòng)后閥口順時(shí)針開啟時(shí)二維運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；L為矩形閥口軸向長(zhǎng)度；θ為閥芯相對(duì)閥套的轉(zhuǎn)角；x_v為閥芯軸向移動(dòng)距離。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

如附圖1～4所示，嵌套在閥體4內(nèi)腔中的閥套3的五個(gè)環(huán)形槽與閥體4內(nèi)腔的環(huán)形槽位置一一對(duì)應(yīng)，閥體4內(nèi)腔的五個(gè)環(huán)形槽分別接通左回油口T1、左工作油口A、進(jìn)油口P、右工作油口B、右回油口T2。