CN103201547A - 一种流体传动及控制领域的新型机构 - Google Patents

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    • F15B13/0406—Valve members; Fluid interconnections therefor for rotary valves

Abstract

本机构用在流体传动及控制中的转阀方面引进了一个全新的概念，它能把旋转运动精确地转换成轴向直线运动。它也能被用作致动件。阀芯的两端有两个敏感腔，四条螺旋槽呈轴向对称分布。螺旋槽的旋转运动改变阀口和敏感腔之间的连接/分配，从而使阀芯移动到一个平衡的位置。

Description

一种流体传动及控制领域的新型机构
技术领域
本发明涉及一种把旋转运动转换成轴向直线运动的机构。
背景技术
在流体传动及控制领域，转阀通常有两种工作方式。一种是仅仅由传统的滑阀和丝杆螺旋副相结合，把旋转运动转换成轴向运动；而另一种则利用阀芯表面的纵向槽在不同的阀口间切换来实现油路的连通/分配。这两种流体传动及控制的结构在制造方面比较复杂，并且频响不高。
发明内容
本发明在流体传动及控制的转阀方面引入了一个新的概念，它可以把旋转运动精确地转换成轴向直线运动，同时它还能被用作执行元件。
附图说明
在详细解释本发明之前，定义如下符号：
P：压力流体入口（高压）
T：连接至油箱或存储管路的端口（低压）
具体实施方式
为了清楚地说明其主要功能，其他结构上的细节，如阀芯台肩、密封、对中弹簧等，在此不予考虑。
图1显示了此结构的简化剖面图。在两端有两个敏感腔：C1和C2。C1中的流体压力作用在区域A1中的阀芯上，C2中的流体压力作用在区域A2中的阀芯上。A1面积大于A2的环形区域。4条轴向对称的螺旋槽，其中两条连通C1，另两条连通C2。在内孔的表面上，有两个端口P和两个端口T，它们被螺旋齿所遮盖，并且它们也是轴向对称的。敏感腔C1中的流体压力是P1，C2中的流体压力为P2。作用在C1中的阀芯上的流体压力产生的轴向力（P1X A1）把阀芯向右推，而C2中的流体压力产生的轴向力（P2X A2）把阀芯向左推，结果达到平衡状态：
P1X A1=P2X A2
图2显示了阀芯逆时针旋转后，阀口的连通状况。由于螺旋槽的旋转运动，阀口P打开通往C1的通道，使得流体压力P1升高；与此同时，C2和阀口T连通，使得流体压力P2降低。因此导致P1X A1>P2X A2,迫使阀芯向右运动。而阀芯的向右运动又使得螺旋齿逐渐关闭阀口P和T，直到敏感腔中的压力恢复到平衡的状态，P1X A1=P2X A2。
图3显示平衡的状态，此时阀芯已经向右移动了一定的位移。
图4显示阀芯顺时针旋转后，阀口的连通状况。C1连通到阀口T，流体压力P1降低；与此同时，C2连通到阀口P，流体压力P2升高。这样一来，P1X A1<P2X A2，使得阀芯向左移动。而阀芯的这个左向移动又使得螺旋齿逐渐关闭阀口P和T，直到敏感腔中的流体压力恢复到平衡的状态，P1X A1=P2X A2。
图5显示平衡的状态，此时阀芯已经向左移动了一定的位移。
再进一步，在很多应用场合，较小作用面积的敏感腔通常直接与高压阀口P连通，这有效地简化了整个结构。
图6显示了简化后的结构。敏感腔C2一直连通阀口P，所以P2=P。仅有两条轴向对称的螺旋槽与C1连通。C1中的流体压力为P1。C1中的流体压力作用在阀芯上（P1X A1），把阀芯向右推，而作用在C2中的阀芯上的流体压力产生的轴向力（P X A2），把阀芯向左推，由此产生的平衡状态：
P1=P X A2/A1        P1X A1=P X A2
图7显示了阀芯逆时针旋转后阀口的连通状态。C1连通阀口P，C1中的流体压力P1升高，使得P1X A1>P X A2，阀芯向右移动。而阀芯的这一右向移动又使得螺旋齿逐渐关闭阀口P，直到C1中的流体压力P1恢复到平衡的状态，P1=P X A2/A1；P1X A1=P X A2
图8显示平衡的状态，此时阀芯已经向右移动了一定的位移。
图9显示了阀芯顺时针旋转后阀口的连通状态。C1连通阀口T，流体压力P1下降，使得P1X A1<P X A2，阀芯向左移动。而阀芯的这一左向移动又使得螺旋齿逐渐关闭阀口T，直到C1中的流体压力P1恢复到平衡的状态：
P1=P X A2/A1；P1X A1=P X A2
图10显示平衡的状态，此时阀芯已经向左移动了一定的位移。
本机构也可以在闭环系统中变形为伺服放大器和转换器。例如图11所示，阀芯顺时针旋转作为输入量，流体的压力和流速传导出至位于其他部件中的敏感腔。其结果是，由其他部件获得的向右的反馈运动作用在阀芯上。
上述的运动对于阀芯和阀套都是相对而言的。例如，如果说阀芯逆时针旋转，实际上可能意味着阀套顺时针旋转，反之亦然。直线移动也是同样的道理。
总之，本机构在主阀芯上建立了先导的功能，并极大地利用了螺旋槽的特点。

Claims (12)

1.一种把旋转运动转换成轴向直线运动的机构，包括：
阀芯，在其部分/全部的表面有轴向对称分布的螺旋槽，用于把流体压力传递到敏感腔；
阀套，在其和所述螺旋槽配合的内孔表面有一组轴向对称分布的阀口，所述阀口连接到高压/低压管路；
至少有两个敏感腔，所述敏感腔从相反方向推动阀芯。
2.根据权利要求1所述的机构，其中，所述螺旋槽是左旋或右旋的，其螺旋升角视需要而定；
3.根据权利要求1所述的机构，其中，所述螺旋槽用于切换阀口间的连接/分配；
4.根据权利要求1所述的机构，其中，所述敏感腔构建于其他部件中，其相应于作用在阀套/阀芯上的旋转/轴向直线运动的输入而产生反馈运动；
5.根据权利要求4所述的机构，其中，所述反馈运动由阀芯/阀套完成，可以是直线和/或旋转运动；
6.根据权利要求1所述的机构，其中，所述阀套和阀芯中的一个或者两个都是可转动的；
7.根据权利要求1所述的机构，其中，所述阀套上的阀口具有任意的几何形状，其位置视需要而定；
8.根据权利要求1所述的机构，其中，所述阀套和/或阀芯由任意方式驱动；
9.根据权利要求1所述的机构，其中，所述阀芯由弹簧复位；
10.根据权利要求1所述的机构，其中，其他的功能性阀芯台肩构建在所述敏感腔之间或者一侧/两侧；
11.根据权利要求1所述的机构，其中，所述敏感腔构造为有/无伸出杆；
12.根据权利要求1所述的机构，其中，所述阀套的功能由带有必要阀口的壳体组件完成。
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