CN104132018A - 步进电机驱动的数字流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种步进电机驱动的数字流量阀，包括阀体、阀芯、阀套、复位弹簧、顶杆、丝杠、螺母和步进电机；阀体内部设置有阀腔，阀芯、阀套、复位弹簧、顶杆、丝杠和螺母均设置于阀腔内；步进电机设置于阀体的右端；丝杠位于阀腔的右端，丝杠上套有螺母，螺母上套设有一个螺母套，螺母套的左端部与顶杆的右端部相抵接；顶杆的左端部与阀芯的右端部相抵接；阀芯的左端设置有复位弹簧，阀套套设于阀芯的外周面上；阀体的右端设置有一个封盖，封盖上设置有进液口，阀体上设置有一个出液口；阀腔与进液口和出液口相连通。本发明的步进电机驱动的数字流量阀，具有可在90～130℃的温度下正常运行、解决由于温度过高导致流量阀故障率高、可靠性差的问题等优点。

Description

步进电机驱动的数字流量阀

技术领域

本发明涉及一种步进电机驱动的数字流量阀，尤其是一种用于工程机械、专用车辆(叉车)的步进电机驱动的数字流量阀。

背景技术

自从1981年第十届国际流体动力博览会上首次展出数字阀以来已有25年的历史了，日本、美国、德国、英国、加拿大和中国等国家的一些科研单位相继进行了研究和应用，已有了很大发展，像美国的Sperry、Yickers等公司，日本东京计器公司、油研公司已有数字阀商品投放市场。数字阀在中国的使用较晚，但也有了十多年的历史，也取得了很大的成就。但是，国内的电液数字阀毕竟尚处于研制阶段，离批量生产和普及应用尚有很大距离。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种步进电机驱动的数字流量阀，以解决由于温度过高导致流量阀故障率高、可靠性差的问题。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

步进电机驱动的数字流量阀，其结构特点是，包括阀体、阀芯、阀套、复位弹簧、顶杆、丝杠、螺母和步进电机；所述阀体内部设置有阀腔，所述阀芯、阀套、复位弹簧、顶杆、丝杠和螺母均设置于所述阀腔内；所述步进电机设置于所述阀体的右端，且所述步进电机的输出端与所述丝杠相连接并由所述步进电机驱动所述丝杠转动；所述丝杠位于所述阀腔的右端，丝杠上套有所述螺母，所述螺母的外周面上套设有一个螺母套，所述螺母套的左端部与所述顶杆的右端部相抵接；所述顶杆的左端部与所述阀芯的右端部相抵接；所述阀芯的左端设置有所述复位弹簧，且所述复位弹簧套设于所述阀芯的左端部的外周面上，所述阀套套设于所述阀芯的外周面上；所述阀体的右端设置有一个封盖，所述封盖上设置有进液口，所述阀体上设置有一个出液口；所述阀腔与所述进液口和出液口相连通，所述进液口和所述出液口分别通过进液通道和出液通道与所述阀腔相连通；所述阀芯设置于所述进液通道与所述出液通道之间，通过调整阀芯的位置来控制进液通道和所述出液通道之间的液体流量大小。

本发明的步进电机驱动的数字流量阀的结构特点也在于：

所述步进电机的输出端通过一个联轴器与所述丝杠相连接。

所述顶杆的外周面上设置有顶杆座。

所述顶杆座与所述步进电机之间设置有一个固定套；所述丝杠、螺母和螺母套均位于所述固定套的内腔中。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

本发明的步进电机驱动的数字流量阀，当需要调整流量大小时，只需启动步进电机。要减小流量时，通过步进电机带动所述丝杠转动，丝杠转动时位于丝杠外周上的螺母沿着所述丝杠的轴向向左发生直线移动，进而推动螺母套直线移动，螺母套推动所述顶杆运动，进而带动阀芯运动，从而控制进液通道和出液通道之间的间隙大小，进而实现进液口和出液口之间的流量大小的目的。需要增加流量时，步进电机反向转动，阀芯的复位弹簧的作用下向右移动，使得进液通道与出液通道之间的间隙增大，从而增大流量。

步进电机实现流量大小的控制的，不仅控制精度高，而且步进电机所使用的磁性材料的退磁点都在130℃以上，有的甚至高达200℃以上，所以步进电机外表温度在80℃～90℃完全正常，避免了采用电磁系统的流量阀由于温度超过80℃～90℃时存在故障率高、可靠性差的问题。

本发明的步进电机驱动的数字流量阀，具有可在90℃～130℃的温度下正常运行、解决由于温度过高导致流量阀故障率高、可靠性差的问题等优点。

附图说明

图1为本发明的步进电机驱动的数字流量阀的主视图。

图2为图1中的A-A剖视图。

图1～图2中标号为；1阀体，2阀芯，3阀套，4复位弹簧，5顶杆，6丝杠，7螺母，8步进电机，9阀腔，10螺母套，11封盖，12进液通道，13出液通道，14联轴器，15顶杆座，16固定套。

以下通过具体实施方式，并结合附图对本发明作进一步说明。

具体实施方式

参见附图1～附图2，本发明的步进电机驱动的数字流量阀包括阀体1、阀芯2、阀套3、复位弹簧4、顶杆5、丝杠6、螺母7和步进电机8；所述阀体1内部设置有阀腔9，所述阀芯2、阀套3、复位弹簧4、顶杆5、丝杠6和螺母7均设置于所述阀腔9内；所述步进电机8设置于所述阀体1的右端，且所述步进电机8的输出端与所述丝杠6相连接并由所述步进电机8驱动所述丝杠6转动；所述丝杠6位于所述阀腔9的右端，丝杠6上套有所述螺母7，所述螺母7的外周面上套设有一个螺母套10，所述螺母套10的左端部与所述顶杆5的右端部相抵接；所述顶杆5的左端部与所述阀芯2的右端部相抵接；所述阀芯2的左端设置有所述复位弹簧4，且所述复位弹簧4套设于所述阀芯2的左端部的外周面上，所述阀套3套设于所述阀芯2的外周面上；所述阀体1的右端设置有一个封盖11，所述封盖11上设置有进液口，所述阀体1上设置有一个出液口；所述阀腔9与所述进液口和出液口相连通，所述进液口和所述出液口分别通过进液通道12和出液通道13与所述阀腔9相连通；所述阀芯2设置于所述进液通道12与所述出液通道13之间，通过调整阀芯2的位置来控制进液通道12和所述出液通道13之间的液体流量大小。

本发明的数字流量阀，当需要调整流量大小时，只需启动步进电机。要减小流量时，通过步进电机带动所述丝杠转动，丝杠转动时位于丝杠外周上的螺母沿着所述丝杠的轴向向左发生直线移动，进而推动螺母套直线移动，螺母套推动所述顶杆运动，进而带动阀芯运动，从而控制进液通道和出液通道之间的间隙大小，进而实现进液口和出液口之间的流量大小的目的。本发明的数字流量阀，是通过步进电机实现流量大小的控制的，不仅控制精度高，而且步进电机所使用的磁性材料的退磁点都在130℃以上，有的甚至高达200℃以上，所以步进电机外表温度在80～90℃能完全正常工作，避免了采用电磁系统的流量阀由于温度超过80～90℃时存在故障率高、可靠性差的问题。需要增加流量时，步进电机反向转动，阀芯的复位弹簧的作用下向右移动，使得进液通道与出液通道之间的间隙增大，从而增大流量。

所述步进电机8的输出端通过一个联轴器14与所述丝杠6相连接。

所述顶杆5的外周面上设置有顶杆座15。由所述顶杆座固定所述顶杆，所述顶杆座套设于所述顶杆的外周面上，顶杆的左右两端均伸出于所述顶杆座之外，顶杆可在所述顶杆座内左右直线滑动。顶杆的右端与所述螺母套相抵接，顶杆的左端顶在所述阀芯上。所述阀芯的右端部设了一个凹槽，所述顶杆的左端恰好卡在所述凹槽内，以使得所述顶杆与所述阀芯之间不会相互脱离。

所述顶杆座15与所述步进电机8之间设置有一个固定套16；所述丝杠6、螺母7和螺母套10均位于所述固定套16的内腔中。所述固定套作为步进电机和所述阀体之间的过渡装置，由所述丝杠和所述螺母构成的丝杠螺母副和联轴器等部件均位于所述固定套之内。所述固定套与所述顶杆座之间通过螺钉固定在所述阀体上。顶杆座的右端伸出于阀体的阀腔外，顶杆座的左端伸入至所述阀腔之内。

与传统电磁阀相比：

(1)步进阀有如下特点:提高了阀的位置精度；工作过程中,向执行机构供给的电流被中断时,液压力不会因为阀位置的变动而发生快速变化,即系统出故障的情况下稳定性好；

(2)传统电控液压系统的电磁阀由于电磁特性的限制，环境温度不能超过800C，而叉车发动机室的环境温度经常在800C～100℃之间，这就造成了实际使用中故障率高、可靠性差等缺陷，而步进节流阀能够在120℃以下的环境温度中正常工作，由步进电机转动停留的位置，定义步进阀各阀口的导通状态；

(3)新型电液比例控制系统具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、环境温度达到120℃，能满足叉车工作要求，并可轻易实现闭环控制，取代电液伺服控制阀器可靠性差、成本高等缺陷。

步进电机的驱动信号是脉冲信号，相比模拟信号，脉冲信号具有很高干扰性能，适合在复杂工况下使用。与一般比例阀所使用的电磁铁相比，步进电机的耐高温性能更强。一般来讲，步进电机所使用的磁性材料的退磁点都在130摄氏度以上，有的甚至高达200摄氏度以上，所以步进电机外表温度在80～90摄氏度完全正常。由图2可见，通过适当的散热设计，可以减少高温油液向步进电机传递的热量，从而使流量阀的工作温度达到120摄氏度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.步进电机驱动的数字流量阀，其特征是，包括阀体(1)、阀芯(2)、阀套(3)、复位弹簧(4)、顶杆(5)、丝杠(6)、螺母(7)和步进电机(8)；所述阀体(1)内部设置有阀腔(9)，所述阀芯(2)、阀套(3)、复位弹簧(4)、顶杆(5)、丝杠(6)和螺母(7)均设置于所述阀腔(9)内；所述步进电机(8)设置于所述阀体(1)的右端，且所述步进电机(8)的输出端与所述丝杠(6)相连接并由所述步进电机(8)驱动所述丝杠(6)转动；所述丝杠(6)位于所述阀腔(9)的右端，丝杠(6)上套有所述螺母(7)，所述螺母(7)的外周面上套设有一个螺母套(10)，所述螺母套(10)的左端部与所述顶杆(5)的右端部相抵接；所述顶杆(5)的左端部与所述阀芯(2)的右端部相抵接；所述阀芯(2)的左端设置有所述复位弹簧(4)，且所述复位弹簧(4)套设于所述阀芯(2)的左端部的外周面上，所述阀套(3)套设于所述阀芯(2)的外周面上。

所述阀体(1)的右端设置有一个封盖(11)，所述封盖(11)上设置有进液口，所述阀体(1)上设置有一个出液口；所述阀腔(9)与所述进液口和出液口相连通，所述进液口和所述出液口分别通过进液通道(12)和出液通道(13)与所述阀腔(9)相连通；所述阀芯(2)设置于所述进液通道(12)与所述出液通道(13)之间，通过调整阀芯(2)的位置来控制进液通道(12)和所述出液通道(13)之间的液体流量大小。

2.根据权利要求1所述的步进电机驱动的数字流量阀，其特征是，所述步电机(8)的输出端通过一个联轴器(14)与所述丝杠(6)相连接。

3.根据权利要求1和2所述的步进电机驱动的数字流量阀，其特征是，所述直顶杆(5)的外周面上设置有顶杆座(15)。

4.根据权利要求3所述的步进电机驱动的数字流量阀，其特征是，所述顶杆座(15)与所述步进电机(8)之间设置有一个固定套(16)；所述丝杠(6)、螺母(7)和螺母套(10)均位于所述固定套(16)的内腔中。