CN103573734A - 电动机驱动控制的无回油口干油开关阀 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，它广泛应用于干油集中润滑系统，起开关油路的作用，属于机械设备干油集中润滑技术领域。本发明由电动机、导向螺母、电动机连接块、连接卡板、阀芯、阀体、控制检测装置、端盖以及连接螺栓组成。其特征在于：所述的导向螺母外缘有单键、电机连接块内孔有键槽，在单键和键槽的作用下导向螺母做轴向移动；所述的导向螺母与阀芯通过连接卡板相连，导向螺母带动阀芯相对于阀体移动；所述的阀体，其上开有进油腔和出油腔，无回油腔；所述的阀芯，其上有导油槽，阀芯运动实现进出油路的开关。本发明从根本上解决了干油集中润滑系统在高压、低温等情况下油路开关动作不可靠的技术难题。

Description

电动机驱动控制的无回油口干油开关阀

技术领域

本发明涉及一种电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，属于机械设备干油集中润滑技术领域。

背景技术

干油集中润滑是润滑工程走向自动化、高压化、集中化的大型机械轴承先进润滑技术。干油集中润滑以其注油方便、强制润滑、延长轴承的使用寿命、增加机械可用时间、节省润滑脂等优点在港机设备、矿山机械、输送带以及各种大型机床设备等各种恶劣工况的部位得到广泛应用。目前，在干油集中润滑系统中油路的开关控制广泛采用二位四通高压电磁换向阀。在干油集中润滑系统中，二位四通高压电磁换向阀的使用有两种使用方法：一种是将两个出油口中的一个堵死，将回油口接回油管路；另一种方法是，将回油口与出油口相连接，油路中无回油路。前一种方法，二位四通高压电磁换向阀动作可靠，但需要有回油管路，增加了系统的成本，所以很少被应用；后一种方法，不需要油的回路，虽然降低了成本，但在出口存在10MPa以上的高压或在寒冷的环境时，二位四通高压电磁换向阀往往无法可靠动作，使得润滑无法可靠进行，造成润滑故障。另外，由于电磁阀中磁场的存在，会使阀芯（4）被磁化，长时间使用时，油脂中的铁磁性杂质会在阀的进油口集结，一方面会造成阀芯（4）的卡死，另一方面会造成干油润滑脂的流动不畅，使二位四通高压电磁换向阀无法可靠工作。无论何种原因造成二位四通高压电磁换向阀无法可靠工作，对应的润滑部位就得不到及时有效的润滑，在这种情况下，被润滑的设备可能会产生严重的故障或损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀替代二位四通高压电磁换向阀，解决干油集中润滑系统中二位四通高压电磁换向阀使用中存在的上述问题。其技术方案为：电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征在于：结构上由电动机（8）、导向螺母（10）、 电动机连接块（7）、阀芯卡板、阀芯（4）、阀体（2）、控制检测装置、端盖（1）以及连接螺栓组成。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，电动机（8）的输出轴为丝杆，丝杠与导向螺母（10）配合构成丝杠螺母副；导向螺母（10）外缘设有单键，单键是直接在导向螺母（10）上加工而成。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，电动机连接块（7）通过连接螺栓将电动机（8）与阀体（2）相连，并且电动机连接块（7）开有内孔，内孔上有沿轴向的键槽，电动机连接块（7）上的内孔与导向螺母（10）间隙配合，在导向螺母（10）的单键和电动机连接块（7）的键槽的作用下导向螺母（10）只能在电动机连接块（7）内孔内沿轴向移动而不能转动。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，阀芯卡板将导向螺母（10）与阀芯（4）相连，导向螺母（10）与阀芯（4）是柔性连接，阀芯（4）可以在径向相对于导向螺母（10）移动，但在轴向上阀芯（4）和导向螺母（10）不能相对移动，从而既保证了阀芯（4）与阀体（2）的配合不受导向螺母（10）误差的影响，又保证了阀芯（4）移动的精确度。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，阀芯（4）上开有均匀分布的均压槽，阀芯（4）具有相对较长的密封长度，阀芯（4）两端设有密封圈槽，通过相对较长的间隙密封长度以及密封圈完成密封工作。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，阀体（2）上设有进油腔和出油腔，阀芯（4）中段设有导油槽（18），阀芯（4）的移动实现进油腔与出油腔的导通和切断，阀体（2）上没有回油腔，所以也就无需回油管路，从而降低了干油集中润滑系统的成本。

所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其控制检测装置由一个阀芯动作接触开关（13）及相应的连接电路（14）和控制模块（15）构成，阀芯动作接触开关（13）固定在阀体（2）一端的端盖（1）上，当阀芯（4）打开时恰好可以触动阀芯动作接触开关（13），当阀芯（4）关闭时，阀芯（4）与阀芯动作接触开关（13）脱离。阀芯动作接触开关（13）通过连接电路（14）与控制模块（15）相连。

其工作原理为：电动机驱动控制的无回油口干油开关阀在接收到供油信号时，电动机（8）正向转动，导向螺母（10）在电动机（8）的推动下向前移动，导向螺母（10）推动阀芯（4）向前移动，从而使阀芯（4）的导油槽（18）将阀体（2）上的进油腔和出油腔联通，高压润滑脂从进油管路流入出油管路，从而实现对润滑点的润滑任务。经过一定的润滑时间后，电动机（8）反转，导向螺母（10）带动阀芯（4）向后移动，从而将油路关闭。

阀芯（4）向前移动时会触动阀芯动作接触开关（13），向后移动时脱离阀芯动作接触开关（13），控制模块（15）通过采集阀芯动作接触开关（13）信号获取油路的开关状态。

本发明与现有技术相比，其优点是：1、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，采用了电动机（8）作为动力控制部件，电动机（8）的旋转力矩经丝杠螺母副放大，通过螺母的前后运动带动阀芯（4）在阀体（2）中的油路开关运动。电动机（8）的旋转力矩经丝杠螺母副放大，提高了电动机（8）对阀芯（4）动作的驱动力，使得阀芯（4）在阀体（2）中开关动作有大的驱动力。

2、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，采用了电动机（8）作为驱动控制部件，对阀体（2）和阀芯（4）不会产生磁化现象，避免了油脂中的铁磁性杂质在阀进油口部位的集结、造成阀芯（4）卡死、润滑脂流动不畅现象的发生。

3、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，阀芯（4）与导向螺母（10）之间采用卡板式连接结构，保证了径向连接存在一定的柔性、轴向连接牢固可靠，导向螺母（10）直接带动阀芯（4）在阀体（2）中的开关动作，避免了阀芯（4）径向受力的产生和连接松动现象的出现。

4、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其阀体（2）设有进油腔和出油腔，无回油腔，因此无需回油管路，有效降低了干油集中润滑系统的成本和复杂性。

5、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其阀芯（4）的两端不受油压作用，不会产生润滑油脂在高压下对阀芯（4）两端的堵塞，在电动机（8）和丝杠螺母副的强力驱动下，即使润滑油脂进、出口压力均超过50MPa，阀芯（4）仍能可靠地完成开关动作。

6、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其阀体（2）的端部设有阀芯动作接触开关（13），通过检测阀芯（4）是否可靠动作，来获知因电动机（8）故障、丝杠螺母副故障、阀芯（4）意外卡死等造成的润滑失败。

7、本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，油路的关闭是通过电机的反向旋转带动阀芯（4）复位，因此无需设置复位弹簧，减小了油路打开过程的阻力，提高了动作的可靠性。

附图说明

图1：本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀的结构示意图。

图2：本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀的阀体（2）底面示意图。

图3：图1中的导向螺母（10）与阀芯（4）的卡板式连接结构示意图。

图4：图1和图3中的连接卡板（6）结构示意图。

图5：图1和图3中的导向螺母（10）示意图。

图中：1—端盖，2—阀体，3—阀体密封圈，4—阀芯，5—阀体螺栓，6—连接卡板，7—电动机连接块，8—电动机，9—电动机螺栓，10—导向螺母，11—连接卡板固定螺栓，12—阀芯密封圈，13—阀芯动作接触开关，14—连接电路，15—控制模块，16-—阀芯凸台，17—导向螺母沉孔，18—导油槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1所示的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，电动机（8）采用24V二相四线步进电动机，其最大静力矩为0.52Nm；,步进电动机的输出轴是导程为2mm的梯形丝杠，有如下公式：F=T*2π*P/L

式中：F为步进电动机最大推力。

T为步进电动机的静力矩，大小为0.52Nm。

P为丝杠效率，大小为0.85。

L为丝杠导程，大小为2mm。

由上式代入数值可得，步进电动机的最大推力F为1388.6N，而普通24V液压电磁铁的推力最大在70N左右。因此采用步进电动机作为驱动控制部件可以大幅度提高驱动能力，另外，由于步进电动机可以完成正反转，所以本发明电动机驱动控制的无回油口干油开关阀取消了原有电磁阀中的复位弹簧。由于没有复位弹簧，所以在打开油路的过程中无须克服弹簧力做功，进一步提高了可靠性。

如图1所示，导向螺母（10）与电动机连接块（7）配合，导向螺母（10）的端面图如图5，在导向螺母（10）的外缘有单键，电动机连接块（7）内孔有键槽，在单键和键槽的作用下导向螺母（10）只能沿着轴向移动而不能转动，当电动机（8）转动时，在丝杠的作用下导向螺母（10）可以前后移动。阀芯（4）与导向螺母（10）的连接采用卡板式连接形式，即阀芯（4）和导向螺母（10）可以在径向上相对移动，通过这种方式可以避免导向螺母（10）的径向间隙对阀芯（4）和阀体（2）的配合造成影响。具体形式如图5所示，导向螺母（10）一端设有圆柱形导向螺母沉孔（17），阀芯（4）靠近导向螺母（10）的一端有圆柱形的阀芯凸台（16），导向螺母沉孔（17）的直径较阀芯凸台（16）直接大1mm—3mm，保证阀芯凸台（16）能在导向螺母沉孔（17）里沿径向活动，导向螺母沉孔（17）的深度与阀芯凸台（16）的高度相等，保证阀芯（4）和导向螺母（10）在轴向相对固定；导向螺母沉孔（17）端部沿周向分布三个螺纹孔，连接卡板（6）通过三个卡板固定螺栓（11）固定在导向螺母（10）上。连接卡板（6）的结构如图7所示， 其上开有插槽，装配时先将阀芯凸台（16）放入导向螺母沉孔（17），再将连接卡板（6）沿插槽方向插入阀芯凸台（16）后端的凹槽，最后用卡板固定螺栓（11）将连接卡板（6）固定在导向螺母（10）上。所述的连接卡板（6）的内孔直径和插槽宽度不大于阀芯凸台（16）的直径，保证步进电动机反转的时候阀芯（4）不会与导向螺母（10）脱离。

如图1和图2所示：阀体（2）只有进油腔和出油腔，不设回油腔，阀芯（4）中段设有一个导油槽（18）；当电动机（8）正转，阀芯（4）的导油槽（18）将进油腔和出油腔联通时，油路打开，当电动机（8）反转，阀芯（4）将进油腔和出油腔隔断时，油路关断。由于不设回油腔，因此无须回油管路，降低了干油集中润滑系统成本。

如图1所示，在端盖（1）上设有阀芯动作接触开关（13）。油路打开过程中，电动机（8）正转，阀芯（4）向前移动触动阀芯动作接触开关（13），油路关闭过程中，电动机（8）反转，阀芯（4）复位，脱离阀芯动作接触开关（13），阀芯动作接触开关（13）通过连接电路（14）与控制模块（15）相连。控制模块（15）通过采集阀芯动作接触开关（13）的信号获得电动机驱动控制的无回油口干油开关阀的状态，当出现阀芯（4）卡死、电机故障、丝杠螺母副故障等情况时，控制模块（15）能够及时发出报警。

如图1所示，密封是通过阀体（2）和阀芯（4）的间隙配合以及阀芯（4）上的密封圈（12）实现的。本发明实例中阀体（2）和阀芯（4）的配合间隙小于0.005mm。

以上内容结合附图对本发明的实施进行了具体的描述，但是本发明并不限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，例如步进电机换成直流电机，梯形丝杠换成滚珠丝杠等，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，结构上由电动机(8)、导向螺母(10)、 电动机连接块(7)、连接卡板(6)、阀芯(4)、阀体(2)、控制检测装置、端盖(1)以及连接螺栓(5)组成,其特征在于：所述的导向螺母（11）外缘设有单键，所述的电机连接块（7）内孔设有键槽，在单键和键槽的作用下导向螺母（11）不能转动，只能轴向移动，所述的导向螺母（10）在电动机（8）的推动下沿轴向移动；所述导向螺母（10）与阀芯（4）通过连接卡板（6）相连,导向螺母（10）带动阀芯（4）相对于阀体（4）移动；所述的阀体（2）上开有进油腔和出油腔，所述的阀芯（4）上有导油槽（18），阀芯（4）相对于阀体（4）的相对运动带动导油槽（18）接通或隔断进油腔和出油腔，从而完成油路的开关动作。

2.根据权利要求1所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，由电动机（8）驱动控制，其特征是：所述的电动机（8）输出轴为丝杠，它直接与所述的导向螺母（10）配合，所述的导向螺母（10）外缘设有沿轴向的键。

3.根据权利要求1所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征是：所述的导向螺母（10）与电机连接块（7）配合，所述的电机连接块（7）内孔开有键槽，所述导向螺母（10）可以在电机连接块（7）内沿轴向移动。

4.根据权利要求1所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征是：所述的导向螺母（10）一端设有圆柱形的导向螺母沉孔（17），阀芯（4）一端为圆柱形的阀芯凸台（16），阀芯凸台（16）沉入导向螺母（10）的导向螺母沉孔（17）；所述的连接卡板（6）通过卡板连接固定螺栓固定在导向螺母（10）上，从而将导向螺母（10）与阀芯（4）连接。

5.根据权利要求1或3所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征是：所述的导向螺母（10）的导向螺母沉孔（17），其直径大于阀芯（4）一端的阀芯凸台（16）直径，使得阀芯（4）和导向螺母（10）在径向上可以相对移动。

6.根据权利要求1所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征是：所述的阀体（2）只有进油腔和出油腔两个腔体，无回油腔；其密封是通过阀芯（4）和阀体（2）的间隙密封以及阀芯密封圈（12）实现的，为在高压下使用时保证密封无泄漏，阀芯（4）的有效密封长度与其直径之比应大于6。

7.根据权利要求1所述的电动机驱动控制的无回油口干油开关阀，其特征是：所述的控制检测装置包括控制模块（15）、阀芯动作接触开关（13）及连接电路（14）组成，阀芯动作接触开关（13）安装在端盖（1）上，阀芯动作接触开关（13）与阀芯（4）同轴。

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