[發明專利]手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥

有效

• 申請號: 202010566021.5
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN111894924B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙瑞豪;廖瑤瑤;廉自生;袁紅兵;董建麟;李潤澤
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F16K37/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王軍

本發明公開了一種手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥，包含ECU控制單元、壓力感知元件、先導閥與主閥，可實現進液比例控制，回液開關控制并兼有手動進/回液開關控制功能，所述先導級由兩位三通開關閥和兩位兩通高速開關閥構成。所發明的比例方向閥具有內置位移感知功能、閥口流量計算功能，通過壓力感知元件監測進液、回液、工作口壓力，再經過電子控制單元ECU計算即可推斷閥芯位移、閥口流量，整體采用插裝式結構可方便集成為閥組形式，具有結構簡單、緊湊、耐污染且可完成智能感知與控制的特點。

技術領域

本發明涉及液壓控制技術領域，更具體地說，涉及一種手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥。

背景技術

煤炭是我國的最主要能源，當前智能化開采是國際煤炭開采領域的發展方向，也是我國煤礦實現安全、高效、綠色目標和煤炭生產轉型升級的必由之路。液壓支架的智能化是煤炭開采智能化的重要組成部分，換向閥是液壓支架液壓控制部分的核心元件。當前煤礦使用的換向閥是兩位三通結構的開關閥，突出體現為以下問題：一，液壓支架系統供液壓力高(31.5MPa)、流量大(目前多為400L/min)，換向閥在高速開關換向的同時，帶來了巨大的液壓沖擊，這種液壓沖擊會造成設備和管路振動，產生噪聲，破壞密封，甚至產生誤動作，是大多數液壓系統和液壓元件產生故障的根源；二，液壓支架的智能化要求液壓支架姿態能夠進行精準定位調節，但是開關式換向閥無法調節閥口流量，是限制液壓支架姿態精準控制的主要因數之一；三，現有的開關式電液換向閥適應性差，其一般只有兩種通徑，無法匹配液壓支架十幾種控制功能的流量需求。

由于安全及工況條件限制，煤礦支架液壓系統采用高水基工作介質(95％～97％的水，3％～5％的乳化油)，其粘度低、易泄漏；系統壓力高、流量大、執行元件多、負載工況復雜；系統復雜、分散度大，易污染；在前期安裝鋪設或者采煤過程中的特殊情況下，要求能夠手動對換向閥進行操作。因此，其比例控制閥研制難度大，迄今為止，尚無在煤礦使用先例。

授權公告號CN 102121487 B，先導型水液壓數字比例方向閥，可用于高水基溶液，主閥部分采用三位四通滑閥結構，這種結構存在的缺點是：由于介質粘度低，因此想要保證閥的泄漏量在允許范圍內，勢必要減小閥芯和閥套的配合間隙，在換向時會帶來摩擦力增大，閥芯與閥套磨損嚴重以及增大了閥芯蹩卡的風險；其先導級共有兩組錐閥，共8個錐閥與8個固定阻尼孔，結構相對復雜，固定阻尼孔增大了阻塞風險；主閥閥芯的移動方向和位移量是由左右兩側先導閥控制口的壓力差控制，沒有反饋糾正環節，閥芯抗負載能力差；最大流量僅為87L/min。Hauhinco公司推出有C3系列水壓比例閥產品，產品規格從DN25～DN100，最高控制壓力為32MPa，額定流量為250L/min～4000L/min(Δp＝0.5MPa)，雖然其壓力和流量滿足要求，但是采用的結構為兩位兩通式，無法應用于液壓支架系統。

目前還沒有能夠應用于煤礦井下液壓支架系統的比例換向閥產品，本發明針對液壓支架特殊工況及需求提出了一種手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥，其功能要求是在斷電情況下可以進行手動開關控制；在通電情況下，能夠對進液閥口進行比例調節、可以進行手動干預開關控制；通過閥口壓力感知和智能控制可以得到較為精確的閥芯位移和閥口流量。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有開關換向閥對閥口開度及閥口流量不能連續比例控制以及現有高水基比例閥結構與功能上的不足，設計提供一種新型的高水基高壓大流量數字比例方向閥。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥，包括：主閥、先導閥和電子控制單元；