[發明專利]數字大流量直接機械反饋式雙級電液方向閥

在審

• 申請號: 202211707427.6
• 申請日: 2022-12-28
• 公開（公告）號: CN115929719A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 施光林;胡傳芳
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F16K11/07;F16K31/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王芳

本發明公開數字大流量直接機械反饋式雙級電液方向閥，涉及電液方向閥技術領域，包括主級閥體，主級閥芯、對中彈簧、直驅式步進電機和先導級閥芯。采用直驅式步進電機為轉換元件，直線驅動內藏于主閥芯內部并與其形成直接機械式位置反饋的雙級控制閥的先導閥芯，再由先導閥芯完成液壓放大作用而產生的液壓作用力直接推動主級閥芯的直線運動，實現主閥芯移動方向和閥口開度隨直驅式步進電機數字控制信號變化而得到1:1的位置同向高精度調節，從而實現大流量與流動方向的數字控制。當給直驅式步進電機分別輸入正向、反向脈沖信號可實現數字大流量直接機械反饋式雙級電液方向閥的雙向往復數字控制，達到主級閥大流量的精確調節與流動方向便捷控制。

技術領域

本發明涉及電液方向閥技術領域，特別是涉及數字大流量直接機械反饋式雙級電液方向閥。

背景技術

電液比例方向閥和電液伺服閥分別是利用比例電磁鐵和力矩馬達或線性力馬達實現閥口開度大小連續成比例的調節及液流流動方向控制的電液控制閥，可以用于閉環控制系統中實現負載的高精度運動速度及方向的控制。由于這兩種閥分別使用了比例電磁鐵和力矩馬達或線性力馬達作為驅動元件，輸出力有限，很難驅動大尺寸閥芯快速運動，因而大流量輸出受到限制，而且相對成本高，且由于閥口處于微小開度下調節，極易導致閥受到油液污染而堵塞，難以滿足高可靠性的應用。

近些年來隨著步進電機技術日臻成熟與穩定，尤其是隨著直驅式步進電機產品的開發與應用技術的飛速進步，使得采用直驅式步進電機直接驅動閥芯運動成為可能，特別是當使用直驅式步進電機直接驅動一個先導級，然后再通過先導級放大的液壓力驅動主閥芯運動，同時先導級與主級之間采用直接機械式位置反饋，就可以實現主級大流量的數字比例調節，而且通過直驅式步進電機的方向控制也就很容易實現主級閥口液流流動方向的控制。

申請號為CN201310437365.6和授權公告號為CN103438243B的發明專利：一種雙閥芯相向旋轉增量式電液數字流量控制閥，公開了一種雙閥芯相向旋轉增量式電液數字流量控制閥，與現有增量滑動式數字流量閥相比，該發明的數字閥，具有更高的分辨率、動態響應速度以及對流量的控制精度。但其只是一種數字流量控制閥，不能實現液流流動方向的控制。

申請號為202210539556.2和公開(公告)號為CN114658883A的發明專利：一種伺服電機驅動數字換向閥，解決了現有伺服電機驅動數字換向閥存在的振動、流量脈動、閥芯受力不均勻的問題。該發明主要采用了比步進電機成本高的伺服電機正、反方向轉動帶動螺套轉動，而螺套轉動又帶動螺紋連接桿軸向向左或向右移動，以驅動閥芯往復直線運動，達到控制液流流向和流量大小的數字換向閥。但該閥在結構上為一級，其實現大流量的控制能力受到了限制。

申請號為CN201810974619.0和申請公布號為CN108799236A的發明專利：耐高壓數字式旋轉電機驅動伺服閥，包括了四通伺服閥本體、高響應旋轉伺服電機、LVDT位移傳感器、角位移傳感器、偏心機構和數字式伺服控制器。該發明的耐高壓數字式旋轉電機驅動伺服閥，具有控制算法簡單、響應速度快，控制精度高，可靠性強，結構簡單，維護成本低的特點。但該閥為單級結構，其閥口最大輸出流量受到了限制，因而應用范圍受到了制約。

申請號為CN202010566021.5和申請公布號為CN111894924A的發明專利：手自一體控制的高水基高壓大流量數字比例方向閥，包括了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，所述先導級由二位三通開關閥和二位二通高速開關閥構成。

該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。但其先導級由兩個高速開關閥組成，與主級間沒有機械反饋，主閥芯很難得到高精度定位控制。