[發明專利]一種負載口獨立控制的插裝式水壓數字節流閥及控制方法

有效

• 申請號: 202210291147.5
• 申請日: 2022-03-23
• 公開（公告）號: CN114593100B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 趙繼云;張鶴;郜青文;王云飛;曹超;李冉;王浩;韓靜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F15B19/00;F15B21/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 李悅聲

本發明公開一種負載口獨立控制的插裝式水壓數字節流閥及控制方法，屬于液壓閥領域。包括先導級和主級，先導級為雙步進電機驅動雙閥芯結構形式，主級為主動式閥芯結構，利用先導級的雙步進電機控制雙閥芯分別向主級的閥芯的兩側供油從而推動閥芯位移，最終通過主級的閥芯位移距離從而調整回液流量；先導級和主級通過螺栓固定連接并且均裝有位移傳感器，從而實現精確控制。其結構簡單，控制方式方便，控制流量大，主閥芯控制自由度高，可滿足不同的流量控制要求。

技術領域

本發明涉及一種負載口獨立控制的插裝式水壓數字節流閥及控制方法，屬于節流閥技術領域。

背景技術

水液壓傳動技術由于具有綠色、安全、環保，同時又兼具功率密度大、容易實現大的功率輸出，在水利工程，食品加工等行業被廣泛應用，水壓閥作為水液壓傳動技術領域的核心元件之一，受到廣泛的關注。

數字閥主要分為三類，第一類為增量式數字閥，以日本東京計器公司為代表，采用步進電機作驅動部，控制液壓閥芯的運動；第二類為開關式數字閥，即通常所說的高速開關閥，其通過高頻地切換“開”“關”工作狀態來實現流體的離散；第三類為組合式數字閥，其由多個開關閥組成，通過計算機的邏輯控制來獲得不同的壓力和流量輸出。

水壓數字閥有高速開關閥和采用步進電機作驅動部兩種形式。授權公告號CN101799025B2,一種內反饋型增量式水液壓節流數字閥，采用步進電機作驅動部的形式，通過直接控制步進電機，來調節水液壓閥的流量，可是該閥采用單個閥芯的結構形式，閥的進口與出口閥口開度有著聯動的關系，由于無法獨立地調節閥的進口和出口的壓力，造成了系統發熱以及能源浪費，并且由于該閥采用單級閥的結構形式，導致通過流量小。采用高速開關閥的負載口獨立控制，因采用多個高速開關閥導致閥體積大，而且壓力脈動和機械振動也比較劇烈，對多個高速開關閥的復合控制也導致控制算法設計復雜。

因此，在滿足高水基介質的使用環境，在兼顧系統的節能特性的同時能夠平穩、準確地控制系統的流量，是水液壓傳動技術領域亟待解決的技術問題。

發明內容

針對現有技術的不足之處，提供一種負載口獨立控制的插裝式水壓數字節流閥，以克服現有水壓節流閥、控制流量小，控制自由度低、抗干擾能力弱的問題。

為了實現上述的目的，本發明的一種負載口獨立控制的插裝式水壓數字節流閥，包括先導級和主級，先導級為雙步進電機驅動雙閥芯結構形式，主級為主動式閥芯結構，利用先導級的雙步進電機控制雙閥芯分別向主級的閥芯的兩側供油從而推動閥芯位移，最終通過主級的閥芯位移距離從而調整回液流量；

先導級為兩個二位三通比例球閥，包括并排設置的兩個電機絲杠組件，兩個電機絲杠組件的傳動軸分別通過兩個電機傳力部件連接有閥塊，所述閥塊內并排開有兩個腔體，兩個腔體內平行設有兩組閥芯，兩組閥芯底部分別連接有兩個位移傳感器；

每組閥芯包括設置在上方的柱閥芯和下方的彈簧球閥芯，其中柱閥芯與電機傳力部件之間通過定位套連接有閥桿用于傳動，柱閥芯與定位套之間設有閥墊；

柱閥芯包括上套、中套和閥座，上套中設有閥柱，閥柱上方通過定位套設有與電機傳力部件位置匹配的閥桿，中套設置在上套下方，中套與上套之間設有墊圈，閥座設置在中套下方，閥座下方設有限位槽；

彈簧球閥芯包括限位槽中設有被彈簧座緊壓的球閥芯，球閥芯與限位槽匹配，彈簧座下方設有彈簧受力座，彈簧受力座內設有給彈簧座提供壓力的復位彈簧，彈簧受力座底部開有讓移傳感器探頭通過的孔，孔與移傳感器探頭之間設有密封圈壓塊，閥塊的腔體底部開口與位移傳感器之間設有端套密封，電機傳力部件與閥塊腔體的上開口之間設有電機支撐座；

其中兩組閥芯的上套位置設有互相連通的徑向通孔，該徑向通孔延伸出閥塊構成回液用的T口；兩組閥芯的彈簧受力座位置處設有互相連通的徑向通孔，該徑向通孔延伸出閥塊構成進液用的P口；兩組閥芯的中套和閥座之間分別設有溝通閥塊外部的兩個徑向通孔，兩個徑向通孔在閥塊上構成A口和B口；