CN104454747A - 一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀，它包括阀体、左比例电磁铁、右比例电磁铁、左先导阀弹簧、右先导阀弹簧、左阀芯、右阀芯、左挡片和右挡片。本发明的先导阀芯轴向尺寸小，能够降低阀芯的制造难度和制造成本；先导阀芯运动质量变轻，能够降低阀芯运动所受阻力，有利于先导级的快速响应，通过优化后能将现有先导级控制响应从10Hz提升至20Hz或更高。本发明具有低成本、低制造难度、高频响的优点。

Description

一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀
技术领域
本发明涉及先导式比例阀技术领域，尤其涉及一种采用三位三通比例阀结构的先导阀。
背景技术
电液比例阀是电液比例控制技术的核心和主要功率放大元件，代表了流体控制技术的发展方向。比例阀的响应频率相对于开关阀更高，控制性能更好，广泛应用于自动化设备，能简化液压系统，减少液压元件的使用数量，提高了系统的可靠性；比例阀具有更好的抗负载性能和抗油温变化性能，能提高系统运行效率。另外，电液比例阀相对于伺服阀抗污染能力强，减少了由于污染而造成的工作故障，可以提高液压系统的工作稳定性和可靠性。因此，电液比例阀在众多领域获得了广泛的应用。
大流量比例阀主要采用先导式结构，而为了实现大流量控制，比例阀主要采用多级滑阀结构和插装阀结构。在这些多级比例阀中，主级的结构形式基本为圆周台阶控制的插装阀结构形式，而先导级采用高响应的伺服阀、比例阀或高速开关阀，利用主级位移反馈形成闭环控制，阀的整体性能主要由先导级决定。因此，为了提高电液比例阀的响应速度，最直接有效的方法是提高先导级的响应速度。目前，提高比例阀先导级频响的主要方法集中在以下几个方面：
1）研制高频响电机械转换器，比如采用压电晶体驱动器，音圈电磁铁等。尽管新型的电机械转换器在提高频响上有显著效果，但在成本、驱动器体积和稳定性方面有所牺牲。
2）将伺服阀技术作为比例阀的先导控制技术，如采用射流管阀、喷嘴挡板阀作为大流量比例阀的先导阀。改进后大流量比例阀属于伺服比例阀，在动态性能方面有大幅度提高，但伺服先导级较传统比例阀先导级而言在抗油液污染度方面有更高要求，无形中提高了成本。
3）优化先导阀结构，降低阀芯运动所受阻力（包括惯性力、摩擦力和液动力），包括中空阀芯、阀芯阀套精密配合、低摩擦力阀芯加工工艺、低液动力阀芯结构等，这些结构优化在不同程度上降低阀芯运动阻力，提高了阀芯驱动速度，从而提高频响。但大多数结构改进都增加了比例阀的加工难度和成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用双三位三通比例阀结构的新型先导阀，该阀能够有效的降低先导阀芯质量和尺寸，既能降低制造先导阀成本，又能提高先导阀的频响。
本发明通过以下技术方案来实现：一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀，包括阀体、左比例电磁铁、右比例电磁铁、左先导阀弹簧、右先导阀弹簧、左阀芯、右阀芯、左挡片和右挡片；所述阀体为左右对称结构，内部中空，从左至右设有6个环形腔，最外侧的两个环形腔由内部1号流道连通，最内侧的两个环形腔由内部2号流道连通，中间的两个环形腔分别由3号流道、4号流道连通至所述阀体外；所述中间的两个环形腔分别安装左先导阀弹簧和右先导阀弹簧；左先导阀弹簧的左侧连接所述的左阀芯，右先导阀弹簧的右侧连接所述的右阀芯；所述的左阀芯和右阀芯结构一致，均由一个圆柱切去两个环形台阶构成，一个台阶在中间，另一个台阶在端面，端面台阶的长度比中间台阶的长度略短；所述的左挡片和右挡片中间均开有圆形孔，分别连接在所述阀体左右两侧的圆柱安装孔的底部；所述的左比例电磁铁安装在阀体左侧的圆柱安装孔内，并与左挡片的左侧固定连接；左比例电磁铁的衔铁穿过左挡片的圆形孔后顶在左阀芯的左端面；所述的右比例电磁铁安装在阀体侧的圆柱安装孔内，并与右挡片的右侧固定连接；右比例电磁铁的衔铁穿过右挡片的圆形孔后顶在右阀芯的右端面；所述阀体的最外侧环形腔与阀芯的中间台阶形成P腔；所述阀体的最内侧环形腔构成T腔；所述阀体的中间环形腔与阀芯构成A腔。
本发明的有益结果是：
（1）该阀阀芯的轴向尺寸比传统先导阀阀芯轴向尺寸的一半还小，轴向尺寸的减小减低了阀芯的制造难度，比如阀芯的直线度、圆柱度等，同时也降低了阀的制造成本；
（2）先导阀芯运动质量变轻，能降低阀芯运动所受阻力（包括惯性力、摩擦力和液动力），有利于先导级的快速响应，通过优化后能将现有先导级控制响应从10Hz提升至20Hz或更高；
（3）先导阀芯轴向尺寸变小，质量变轻，所需的比例电磁铁推力也相应的减小，所以能够选择尺寸更小的电磁铁，从而降低制造成本与先导阀的尺寸。
附图说明
图1是采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀的示意图；其中（a）是正视图，（b）是剖视图。
图中：阀体1、左比例电磁铁2.1、右比例电磁铁2.2、左先导阀弹簧3.1、右先导阀弹簧3.2、左阀芯4.1、右阀芯4.2、左挡片5.1和右挡片5.2。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀，
包括阀体1、左比例电磁铁2.1、右比例电磁铁2.2、左先导阀弹簧3.1、右先导阀弹簧3.2、左阀芯4.1、右阀芯4.2、左挡片5.1和右挡片5.2；阀体1为左右对称结构，内部中空，从左至右设有6个环形腔，最外侧的两个环形腔由内部1号流道连通，最内侧的两个环形腔由内部2号流道连通，中间的两个环形腔分别由3号流道、4号流道连通至阀体1外；阀体1中间的两个环形腔分别安装左先导阀弹簧3.1和右先导阀弹簧3.2；左先导阀弹簧3.1的左侧连接左阀芯4.1，右先导阀弹簧3.2的右侧连接右阀芯4.2；左阀芯4.1和右阀芯4.2结构一致，均由一个圆柱切去两个环形台阶构成，一个台阶在中间，另一个台阶在端面，端面台阶的长度比中间台阶的长度略短；左挡片5.1和右挡片5.2中间均开有圆形孔，分别连接在阀体1左右两侧的圆柱安装孔的底部；左比例电磁铁2.1安装在阀体1左侧的圆柱安装孔内，并与左挡片5.1的左侧固定连接；左比例电磁铁2.1的衔铁穿过左挡片5..1的圆形孔后顶在左阀芯4.1的左端面；右比例电磁铁2.2安装在阀体1右侧的圆柱安装孔内，并与右挡片5.2的右侧固定连接；右比例电磁铁2.2的衔铁穿过右挡片5.2的圆形孔后顶在右阀芯4.2的右端面；阀体1的最外侧环形腔与阀芯的中间台阶形成P腔；阀体1的最内侧环形腔构成T腔；阀体1的中间环形腔与阀芯构成A腔。
在比例电磁铁不通电时，左阀芯4.1在左先导阀弹簧3.1的作用下处于最左侧，此时左侧的A腔与T腔连通，同样的右阀芯4.2在右先导阀弹簧3.2的作用下处于最右侧，此时右侧的A腔与T腔连通；在左比例电磁铁2.1通电而右比例电磁铁2.2不通电时，左比例电磁铁2.1的衔铁克服弹簧力推动左阀芯4.1向右运行，阀体1左侧的A腔与T腔先关闭，然后阀体1左侧的P腔与A腔连通；在右比例电磁铁2.2通电而左比例电磁铁2.1不通电时，右比例电磁铁2.2的衔铁克服弹簧力推动右阀芯4.2向左运行，阀体1右侧的A腔与T腔先关闭，然后阀体1右侧的P腔与A腔连通。
本发明的工作流程：
（1）比例电磁铁不得电时，左阀芯4.1与右阀芯4.2不运动，先导阀无动作；
（2）左比例电磁铁2.1得电而右比例电磁铁2.2不得电时，左比例电磁铁衔铁克服弹簧力推动左阀芯4.1向右运行，阀体1左侧的A腔与T腔先关闭，然后阀体1左侧的P腔与A腔连通，油液从左侧P腔经A腔、第3流道进入主阀；
（3）右比例电磁铁2.2得电而左比例电磁铁2.1不得电时，右比例电磁铁衔铁克服弹簧力推动右阀芯4.2向左运行，阀体1右侧的A腔与T腔先关闭，然后阀体1右侧的P腔与A腔连通，油液从右侧P腔经A腔、第4流道进入主阀。

Claims (1)

1.一种采用双三位三通比例阀结构的新型高频响先导阀，其特征在于：包括阀体（1）、左比例电磁铁（2.1）、右比例电磁铁（2.2）、左先导阀弹簧（3.1）、右先导阀弹簧（3.2）、左阀芯（4.1）、右阀芯（4.2）、左挡片（5.1）和右挡片（5.2）；所述阀体（1）为左右对称结构，内部中空，从左至右设有6个环形腔，最外侧的两个环形腔由内部1号流道连通，最内侧的两个环形腔由内部2号流道连通，中间的两个环形腔分别由3号流道、4号流道连通至所述阀体（1）外；所述中间的两个环形腔分别安装左先导阀弹簧（3.1）和右先导阀弹簧（3.2）；左先导阀弹簧（3.1）的左侧连接所述的左阀芯（4.1），右先导阀弹簧（3.2）的右侧连接所述的右阀芯（4.2）；所述左阀芯（4.1）和右阀芯（4.2）结构一致，均由一个圆柱切去两个环形台阶构成，一个台阶在中间，另一个台阶在端面，端面台阶的长度比中间台阶的长度略短；所述的左挡片（5.1）和右挡片（5.2）中间均开有圆形孔，分别连接在所述阀体（1）左右两侧的圆柱安装孔的底部；所述的左比例电磁铁（2.1）安装在阀体（1）左侧的圆柱安装孔内，并与左挡片（6.1）的左侧固定连接；左比例电磁铁（2.1）的衔铁穿过左挡片（5.1）的圆形孔后顶在左阀芯（4.1）的左端面；所述的右比例电磁铁（2.2）安装在阀体（1）右侧的圆柱安装孔内，并与右挡片（5.2）的右侧固定连接；右比例电磁铁（2.2）的衔铁穿过右挡片（5.2）的圆形孔后顶在右阀芯（4.2）的右端面；所述阀体（1）的最外侧环形腔与阀芯的中间台阶形成P腔；所述阀体（1）的最内侧环形腔构成T腔；所述阀体（1）的中间环形腔与阀芯构成A腔。
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