CN103161786A - 旋转式差动比例调压机构 - Google Patents

Abstract

旋转式差动比例调压机构，包括流体层流实现机构、第一取压点、第二取压点和取压点位置调节机构；流体层流实现机构包括阀芯和阀套，所述的阀芯和阀套的间隙连通进油口和出油口，在所述的间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口间的压力分布呈现稳定的线性分布；第一取压点和第二取压点均是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的第一取压点和第二取压点设置在所述的进油口和出油口之外的调压层流层上；取压点位置调节机构包括所述的阀芯和推动阀芯在所述的阀套内转动的推动部件。本发明的有益效果是：流体的层流流道为环形布置、控制灵敏度高、压力稳定并易于实现比例控制。

Description

旋转式差动比例调压机构

技术领域

本发明涉及一种旋转式差动比例调压机构，应用于流体压力控制领域。

背景技术

比例压力控制阀往往用来作为先导阀以组成两级或三级阀。如电液比例换向阀就是由电磁力马达、比例减压阀和液动换向阀组成，比例减压阀在这里作为先导级，以其控制的出口压力与换向主阀一端的弹簧力相平衡，从而控制换向主阀的位移开口量。对于双向电液比例换向阀需控制换向主阀两腔压力。而现有的比例压力控制阀控制灵敏度不高、压力控制难度大、压力不稳的问题。

发明内容

为了克服现有的调压机构控制灵敏度不高、压力控制难度大、压力不稳等问题，本发明提供一种控制灵敏度高、压力稳定并易于实现比例控制的旋转式差动比例调压机构。

本发明提出的旋转式差动比例调压机构采用流体流动的层流沿程压力损失原理对压力进行控制，采用转动实现差动比例控制。以流体在圆管中层流的流动为例，当圆管的长度和直径之比l/d>4时，称为细长孔，流经细长孔的流动一般呈现层流流动，根据流体在管道中的受力及圆管中层流流量公式为:

$Q=\frac{{\mathrm{\πd}}^4}{128\mathrm{\μl}}(P_s-P_o)---\left(1\right)$

其中，Q为通过小孔的流量；d为圆管直径；μ为油液粘度系数；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；l为圆管长度。

本发明所述的旋转式差动比例调压机构，其特征在于：包括流体层流实现机构、第一取压点、第二取压点和取压点位置调节机构；

流体层流实现机构包括阀芯和阀套，所述的阀芯和阀套的间隙连通进油口和出油口，在所述的间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口间的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的阀芯的每个端面上设置一个端面开孔、所述的阀芯的侧壁上设置两个侧壁开孔，且一个端面开孔对应连通一个侧壁开孔、形成两条相互独立的通道；所述的进油口、所述的出油口以及所述的侧壁开孔均位于与阀套轴线垂直的同一圆截面上；

第一取压点和第二取压点均是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的第一取压点和所述的第二取压点设置在所述的进油口和出油口之外的调压层流层上，第一取压点和第二取压点处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}\left(P_s{-P}_o\right)---\left(2\right)$

$P_b=\frac{L_2}{L}(P_s-P_o)---\left(3\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_b为第二取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为第一取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L₂为第二取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L为进油口与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；且L₁和L₂的取值范围为0～L；P_a的取值范围为P_o～P_s；

取压点位置调节机构包括所述的阀芯和推动阀芯在所述的阀套内转动的推动部件，阀芯的转动使L₁和L₂在0-L之间变化。

所述的间隙可以是缝隙或细长孔及使流体流动呈现为层流流态的任意流道。

所述的阀芯在阀套内转动，所述的间隙呈圆环方向分布，所述的进油口和出油口设置在所述的阀芯的两端之内；所述的第一取压点和所述的第二取压点设置在所述的阀芯的两端之外。

所述的进油口和所述的出油口之间的夹角为180度。

本发明的工作原理是：当阀芯沿阀套的轴线转向出油口过程中，阀芯与阀套形成的间隙长度不变，但第一取压点与出油口之间的圆弧长度减小，同时第二取压点与出油口之间的圆弧长度增加，使得第一取压点处的压力增加，同时第二取压点处的压力减小，根据第一取压点和第二取压点处的压力计算公式可知：第一取压点处的压力跟取压点和L₁呈线性关系、第二取压点处的压力跟取压点和L₂呈线性关系；反之，当阀芯沿阀套的轴线转向进油口过程中，阀芯与阀套形成的间隙长度不变，但第一取压点与出油口之间的圆弧长度减小、第二取压点与出油口之间的圆弧长度增大，使得第一取压点处的压力减小、第二取压点处的压力增大，从而实现旋转式差动比例调压机构的稳步调压功能。

本发明的有益效果是：流体的层流流道为环形布置、控制灵敏度高、压力稳定并易于实现比例控制。

附图说明

图1是流体层流压力分布原理图（其中，P为取压口处的压力；l₀为取压口与出油口之间的距离）。

图2是本发明的剖视图。

图3是本发明的横剖图。

图4是图3的局部放大图（箭头代表流体的流动方向）。

图5是本发明的纵剖图（进油口与侧壁开孔不重合状态）。

图6是本发明的运动状态图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的旋转式差动比例调压机构，包括流体层流实现机构1、第一取压点2、第二取压点3和取压点位置调节机构4；

流体层流实现机构1包括阀芯11和阀套12，所述的阀芯11和阀套12的间隙13连通进油口121和出油口122，在所述的间隙13中流体流动呈现层流流态，进油口121和出油口122间的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的阀芯11的每个端面上设置一个端面开孔111、所述的阀芯11的侧壁上设置两个侧壁开孔112，且一个端面开孔111对应连通一个侧壁开孔112、形成两条相互独立的通道；所述的进油口121、所述的出油口122以及所述的侧壁开孔112均位于与阀套12轴线垂直的同一圆截面上；

第一取压点2和第二取压点3均是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的第一取压点2和所述的第二取压3点设置在所述的进油口121和出油口122之外的调压层流层上，第一取压点2和第二取压点3处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}\left(P_s{-P}_o\right)---\left(2\right)$

$P_b=\frac{L_2}{L}(P_s-P_o)---\left(3\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_b为第二取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为第一取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L₂为第二取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L为进油口与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；且L₁和L₂的取值范围为0～L；P_a的取值范围为P_o～P_s；

取压点位置调节机构4包括所述的阀芯11和推动阀芯11在所述的阀套12内转动的推动部件，阀芯11的转动使L₁和L₂在0-L之间变化。

所述的间隙13可以是缝隙或细长孔及使流体流动呈现为层流流态的任意流道。

所述的阀芯11在阀套12内转动，所述的间隙13呈圆环方向分布，所述的进油口121和出油口122设置在所述的阀芯11的两端之内；所述的第一取压点2和所述的第二取压点3设置在所述的阀芯11的两端之外。

所述的进油口121和所述的出油口122之间的夹角为180度。

本发明的工作原理是：当阀芯11沿阀套12的轴线转向出油口122过程中，阀芯11与阀套12形成的间隙长度不变，但第一取压点2与出油口122之间的圆弧长度减小，同时第二取压点3与出油口122之间的圆弧长度增加，使得第一取压点2处的压力增加，同时第二取压点3处的压力减小，根据第一取压点2和第二取压点3处的压力计算公式可知：第一取压点2处的压力跟取压点和L₁呈线性关系、第二取压点3处的压力跟取压点和L₂呈线性关系；反之，当阀芯11沿阀套12的轴线转向进油口121过程中，阀芯11与阀套12形成的间隙长度不变，但第一取压点2与出油口122之间的圆弧长度减小、第二取压点3与出油口122之间的圆弧长度增大，使得第一取压点2处的压力减小、第二取压点3处的压力增大，从而实现旋转式差动比例调压机构的稳步调压功能。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (4)

1.旋转式差动比例调压机构，其特征在于：包括流体层流实现机构、第一取压点、第二取压点和取压点位置调节机构；

流体层流实现机构包括阀芯和阀套，所述的阀芯和阀套的间隙连通进油口和出油口，在所述的间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口间的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的阀芯的每个端面上设置一个端面开孔、所述的阀芯的侧壁上设置两个侧壁开孔，且一个端面开孔对应连通一个侧壁开孔、形成两条相互独立的通道；所述的进油口、所述的出油口以及所述的侧壁开孔均位于与阀套轴线垂直的同一圆截面上；

第一取压点和第二取压点均是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的第一取压点和所述的第二取压点设置在所述的进油口和出油口之外的调压层流层上，第一取压点和第二取压点处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}\left(P_s{-P}_o\right)+P_o---\left(2\right)$

$P_b=\frac{L_2}{L}\left(P_s{-P}_o\right)+P_o---\left(3\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_b为第二取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为第一取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L₂为第二取压点与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；L为进油口与出油口之间的夹角对应阀芯上的圆弧长度；且L₁和L₂的取值范围为0～L；P_a的取值范围为P_o～P_s；

取压点位置调节机构包括所述的阀芯和推动阀芯在所述的阀套内转动的推动部件，阀芯的转动使L₁和L₂在0-L之间变化。

2.如权利要求1所述的旋转式差动比例调压机构，其特征在于：所述的间隙可以是缝隙或细长孔及使流体流动呈现为层流流态的任意流道。

3.如权利要求2所述的旋转式差动比例调压机构，其特征在于：所述的阀芯在阀套内转动，所述的间隙呈圆环方向分布，所述的进油口和出油口设置在所述的阀芯的两端之内；所述的第一取压点和所述的第二取压点设置在所述的阀芯的两端之外。

4.如权利要求3所述的旋转式差动比例调压机构，其特征在于：所述的进油口和所述的出油口之间的夹角为180度。

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