CN104454729A - 一种电液伺服阀 - Google Patents

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陈元章
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Abstract

本发明涉及一种流体控制装置，具体涉及一种新型电液伺服阀，包括壳体(1)、阀芯(17)、阀套(2)、固定节流孔(5)、喷嘴(14)、线圈(10)、衔铁(9)、弹簧管(12)、挡板(13)、反馈杆(19)、永久磁钢(8)、均压油滤(11)，其特征在于：所述电液伺服阀随下潜深度增加而增加的外部压力通过均压油滤(11)均衡弹簧管(12)内外两侧的压力，降低了盖体(6)和弹簧管(12)的结构强度要求。所述的挡板(13)和喷嘴(14)组成的可变节流装置既能增加电液伺服阀工作稳定性也保证了其在深海高压高粘度流体中的驱动能力。所述的挡板(13)和反馈杆(19)一体化设计，反馈力矩直接反馈在挡板上。所述挡板(13)为圆柱形挡板，降低了零组件的加工难度。

Description

一种电液伺服阀
技术领域
本发明属于电液伺服控制工程领域，具体涉及一种深水深海电液伺服阀。
背景技术
电液伺服阀是电液伺服控制系统中的关键性元件，其性能对系统特性影响巨大，但现有的电液伺服阀主要应用在地面设备、航空航天、舰船，以及浅水浅海领域。目前，在海洋油气勘探开发等领域，大多数水下作业具有压力高、负载重等特点，而且随着作业设备下潜深度的加深，环境压力越来越高，所以现有的电液伺服阀已经不能满足深水深海下的使用要求。因此，为满足不断提升的高压环境下的作业需求，研制出能在高压环境中性能稳定、结构紧凑的电液伺服阀已成为亟待解决的问题。
现有电液伺服阀一般为两级电液伺服阀，因为电液伺服阀为精密伺服控制元件，他不仅包含了机械零部件、还包括电气元件和磁性元器件，为了保证其正常工作，经常采用盖体把这些元器件与外部空气隔绝开来，这样的盖体在大气压力下或者在较低压力下均能起到很好的密封效果，但在深水深海高压环境下，导致在承受外部高压的作用下结构强度和密封均不可靠。而且，在一般的液压伺服系统中，电液伺服阀内部溢流腔的压力基本保持在一个恒定的较低值上，而在深水深海环境下，系统供、回油压力随着作业设备下潜深度的增加而增加，因此电液伺服阀溢流腔压力随着作业设备下潜深度的增加而增加，这也造成了电液伺服阀中的关键元件-弹簧管内部压力急剧增加，其结构强度也会受到严峻考验。
而且，在地面设备、航空航天等领域，因为电液伺服阀力矩马达部分被盖体与外界隔离，所以其力矩马达部分实际是在无阻尼状态下工作，但在深水深海领域，电液伺服阀力矩马达部分浸泡在高压高粘性阻尼液体中，这样就需要力矩马达既有较好的零位稳定性也要有更高的驱动增益。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在全海深高压高粘度环境下使用的深水深海电液伺服阀，可应用于深水深海等高压环境下的液压伺服控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电液伺服阀，应用于深海液压系统，包括壳体(1)、阀芯(17)、阀套(2)、节流孔(5)、喷嘴(14)、线圈(10)、挡板(13)、反馈杆(19)、均压油滤(11)，其特征在于，所述均压油滤(11)通过过盈压合在上盖(6)中，所述均压油滤(11)均衡弹簧管(12)内外两侧的压力，降低盖体(6)和弹簧管(12)的结构强度要求；挡板(13)和喷嘴(14)组成可变节流装置，用于增加电液伺服阀的工作稳定性及驱动能力；反馈杆(19)与挡板(13)一体成型制成；
所述上盖(6)内设有力矩马达，该力矩马达包括导磁体7、永久磁钢8、衔铁9、弹簧管12以及挡板13；导磁体7之间形成一个空腔，永久磁钢8位于导磁体7之间；衔铁9上设有线圈10，弹簧管12与衔铁9连接，挡板13的一端与衔铁9连接，挡板13另一端的反馈杆19从弹簧管12的孔中穿出；
所述阀体内设有位于挡板13两侧的喷嘴14，在挡板13的下端为一个带球头的反馈杆19，阀体内设有与反馈杆19球头接触的阀芯17，所述阀芯17滑动配合于阀套2的孔中，壳体1上设有与进油口连接的固定节流孔5；
所述挡板13、喷嘴14、固定节流孔5共同构成一个前置液压放大级，压力液经滤油器4和两个固定节流孔5流到阀芯17左、右两端油腔及两个喷嘴腔，由喷嘴14喷出，经阀芯17的中部油腔流回油箱；
所述阀芯17、阀套2和挡板14下部的反馈杆19组成一个功率放大级；
当电液伺服阀随工作设备在深海中下潜时，系统油源压力在自增压油箱作用下随下潜深度的增加而增加，压力油通过均压油滤11进入力矩马达中，保证了上盖(6)内外的压力恒定，也保证了弹簧管12内外的压力恒定；当线圈10无控制电流通过时，力矩马达无力矩输出，挡板13处于喷嘴14中间位置；输入控制电流通过线圈10时，衔铁9被磁化，如果输入的电流使衔铁9的左端为N极，右端为S极，则根据同性相斥、异性相吸的原理，衔铁9向逆时针方向偏转；弹簧管12弯曲变形，产生相应的反向力矩，致使衔铁9转过一定的角度后停止；衔铁9带动与之相连接的挡板13偏转，使挡板13与喷嘴14之间的间隙不等，则造成阀芯17两端的压力不等，压力油推动阀芯17移动；阀芯17移动的同时，反馈杆19下端的球头亦随同移动，直接带动挡板13转动，使它在喷嘴14间的偏移量减小，从而实现了反馈。当此反馈力矩与力矩马达的驱动力矩相等时保持平衡，阀芯17便保持在这一开度上不再移动；压力油通过此开度输出与控制信号相对应的流量。
所述挡板(13)为圆柱状挡板。
本发明的优点与积极效果：
1.耐高压：本发明均压补偿装置，保证了电液伺服阀薄弱关键部件弹簧管内外腔的压差处于一个较低值，极大地提升了电液伺服阀可承受外压的能力，使电液伺服阀可以应用在深水深海等外部高压环境中。
2.性能稳定:本发明采用特殊设计的喷嘴挡板结构，即保证了电液伺服阀的工作稳定性，也保证了在深海高压高粘度流体中的驱动力，所以具有更好的稳定性。
3.加工简单：本发明采用特殊的圆柱形挡板，降低了零部件形位公差等加工装配精度，所以加工更简单。
附图说明
图1是本发明的结构原理图
图2是图1中A-A处的剖面图
图3是图2中A处的局部放大图
图4是一体化设计的挡板-反馈杆图
其中1为壳体，2为阀套，3为限位块，4为滤油器，5为固定节流孔，6为盖体，7为导磁体，8为永久磁钢，9为衔铁，10为线圈，11为均压油滤，12为弹簧管，13为挡板，14为喷嘴，15为堵头，16为端盖，17为阀芯，18为堵塞，19为阀芯。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。参见图1～图4。
如图1所示，本发明涉及的电液伺服阀，所述上盖(6)内设有力矩马达，该力矩马达包括导磁体7、永久磁钢8、衔铁9、弹簧管12以及挡板13。导磁体7之间形成一个空腔，永久磁钢8位于导磁体7之间。衔铁9上设有线圈10，弹簧管12与衔铁9连接，挡板13的一端与衔铁9连接，挡板13另一端的反馈杆19从弹簧管12的孔中穿出。
所述阀体内设有位于挡板13两侧的喷嘴14，在挡板13的下端为一个带球头的反馈杆19，阀体内设有与反馈杆19球头接触的阀芯17，所述阀芯17滑动配合于阀套2的孔中，壳体1上设有与进油口连接的固定节流孔5。
所述挡板13、喷嘴14、固定节流孔5共同构成一个前置液压放大级，压力液经滤油器4和两个固定节流孔5流到阀芯17左、右两端油腔及两个喷嘴腔，由喷嘴14喷出，经阀芯17的中部油腔流回油箱。
所述阀芯17、阀套2和挡板14下部的反馈杆19组成一个功率放大级。
当电液伺服阀随工作设备在深海中下潜时，系统油源压力在自增压油箱作用下随下潜深度的增加而增加，压力油通过均压油滤11进入力矩马达中，保证了上盖(6)内外的压力恒定，也保证了弹簧管12内外的压力恒定。当线圈10无控制电流通过时，力矩马达无力矩输出，挡板13处于喷嘴14中间位置。当输入控制电流通过线圈10时，衔铁9被磁化，如果输入的电流使衔铁9的左端为N极，右端为S极，则根据同性相斥、异性相吸的原理，衔铁9向逆时针方向偏转。弹簧管12弯曲变形，产生相应的反向力矩，致使衔铁9转过一定的角度后停止。衔铁9带动与之相连接的挡板13偏转，使挡板13与喷嘴14之间的间隙不等，则造成阀芯17两端的压力不等，压力油推动阀芯17移动。阀芯17移动的同时，反馈杆19下端的球头亦随同移动，直接带动挡板13转动，使它在喷嘴14间的偏移量减小，从而实现了反馈。当此反馈力矩与力矩马达的驱动力矩相等时保持平衡，阀芯17便保持在这一开度上不再移动。压力油通过此开度输出与控制信号相对应的流量。

Claims (2)

1.一种电液伺服阀，应用于深海液压系统，包括壳体(1)、阀芯(17)、阀套(2)、节流孔(5)、喷嘴(14)、线圈(10)、挡板(13)、反馈杆(19)、均压油滤(11)，其特征在于，
所述均压油滤(11)通过过盈压合在上盖(6)中，所述均压油滤(11)均衡弹簧管(12)内外两侧的压力，降低盖体(6)和弹簧管(12)的结构强度要求；挡板(13)和喷嘴(14)组成可变节流装置，用于增加电液伺服阀的工作稳定性及驱动能力；反馈杆(19)与挡板(13)一体成型制成；
所述上盖(6)内设有力矩马达，该力矩马达包括导磁体7、永久磁钢8、衔铁9、弹簧管12以及挡板13；导磁体7之间形成一个空腔，永久磁钢8位于导磁体7之间；衔铁9上设有线圈10，弹簧管12与衔铁9连接，挡板13的一端与衔铁9连接，挡板13另一端的反馈杆19从弹簧管12的孔中穿出；
所述阀体内设有位于挡板13两侧的喷嘴14，在挡板13的下端为一个带球头的反馈杆19，阀体内设有与反馈杆19球头接触的阀芯17，所述阀芯17滑动配合于阀套2的孔中，壳体1上设有与进油口连接的固定节流孔5；
所述挡板13、喷嘴14、固定节流孔5共同构成一个前置液压放大级，压力液经滤油器4和两个固定节流孔5流到阀芯17左、右两端油腔及两个喷嘴腔，由喷嘴14喷出，经阀芯17的中部油腔流回油箱；
所述阀芯17、阀套2和挡板14下部的反馈杆19组成一个功率放大级；
当电液伺服阀随工作设备在深海中下潜时，系统油源压力在自增压油箱作用下随下潜深度的增加而增加，压力油通过均压油滤11进入力矩马达中，保证了上盖(6)内外的压力恒定，也保证了弹簧管12内外的压力恒定；当线圈10无控制电流通过时，力矩马达无力矩输出，挡板13处于喷嘴14中间位置；输入控制电流通过线圈10时，衔铁9被磁化，如果输入的电流使衔铁9的左端为N极，右端为S极，则根据同性相斥、异性相吸的原理，衔铁9向逆时针方向偏转；弹簧管12弯曲变形，产生相应的反向力矩，致使衔铁9转过一定的角度后停止；衔铁9带动与之相连接的挡板13偏转，使挡板13与喷嘴14之间的间隙不等，则造成阀芯17两端的压力不等，压力油推动阀芯17移动；阀芯17移动的同时，反馈杆19下端的球头亦随同移动，直接带动挡板13转动，使它在喷嘴14间的偏移量减小，从而实现了反馈。当此反馈力矩与力矩马达的驱动力矩相等时保持平衡，阀芯17便保持在这一开度上不再移动；压力油通过此开度输出与控制信号相对应的流量。
2.如权利要求1所述的一种电液伺服阀，其特征在于，所述挡板(13)为圆柱状挡板。
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