CN105135028B - 一种音圈电机驱动高速开关阀 - Google Patents

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Abstract

一种音圈电机驱动高速开关阀，采用音圈电机将电能直接转换成直线运动机械能，驱动开关阀阀芯往复运动，而不需要任何中间转换机构，具有结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等优势，同时阀芯采用分体平衡式锥阀结构，使高速开关阀通断过程中阀芯受力平衡，提高阀口密封可靠性，避免系统出现泄漏，增强压力/流量控制的精度，避免能量耗散，且抗污染能力强。本发明的高速开关阀响应快、流量大、体积小、重量轻、结构简单，适用于气体介质，同时也适用于油基、水基等为工作介质的系统管道等，用于控制流体介质的高频通断，具有十分重要的工程应用价值。

Description

一种音圈电机驱动高速开关阀
技术领域
本发明涉及一种音圈电机驱动高速开关阀，主要适用于气体介质，同时也适用于油基、水基等为工作介质的系统管道等，用于控制流体介质的高频通断。
背景技术
传统的开关阀由于切换时间长，换向频率低而不能适应高精度电液控制系统的要求，而电液伺服阀可以获得较高的工作精度，但抗污染能力差，且电液伺服阀加工要求很高，所以价格昂贵。而高速开关阀一直在全开或全闭状态下工作，因此，压力损失小，能耗低。对污染不敏感，工作比伺服阀可靠，结构简单，价廉，工作精度也较好，尤其它具有较高的响应速度，重复误差小，可直接采用计算机进行数字控制。因此，近二十多年来引起人们对高速开关阀的重视，并首先在少数工业发达国家得到了优先展开。对高速电磁开关阀的研究和应用已经成为液压界的一个重要课题。
与国外相比，我国的高速电磁开关阀的开发研究工作起步相对较晚，有关高速电磁开关阀的研究始于20世纪80年代后期。开发出多种结构和形式的高速开关阀，但是目前研制出的一些切换速度较快的单级阀流量较小，不能满足工程实际的需要，而二级阀虽然流量大，但切换速度却比较慢。研制一种新型的高速开关阀解决快速性和大流量之间的矛盾就势在必行。
而直接驱动阀具有结构简单、抗污染能力强、可靠性高等特点，易于实现系统的数字化控制和余度管理，具有十分广阔的前景。相较于传统的螺线管电磁铁等作动器，直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。具有结构简单、无接触、无磨损、噪声低、速度快、精度高等优势，已广泛应用于机器人、高速机床进给机构、磁悬浮列车、航空航天等领域。同时锥阀结构能够提高阀口密封可靠性，避免系统出现泄漏，增强压力/流量控制的精度，避免能量耗散，且抗污染能力强。
发明内容
本发明提供一种音圈电机驱动高速开关阀，用于控制流体介质通断。
本发明采用如下技术方案：
一种音圈电机驱动高速开关阀，包括电机固定支架(1)、电机定子(2)、电机动子(3)、阀体(4)、碟簧(5)、压盖(6)、动密封一(7)、阀芯(8)、动密封二(9)，其特征在于：电机定子(2)通过螺钉与电机固定支架(1)相连，电子(3)动子与阀芯(8)通过压盖(6)由螺钉连接，电机动子(3)安装在电机定子(2)内部，碟簧(5)安装在电子动子(3)与电机定子(2)之间，阀芯(8)安装在阀体(4)内，阀芯(8)与阀体(4)之间通过动密封一(7)和动密封二(9)进行密封，电机固定支架(1)通过螺钉与阀体(4)固定在一起。
阀芯(8)为分体平衡锥阀结构，由锥阀芯(10)和补偿密封活塞(11)通过带端面密封(12)的内六角螺母(13)连接构成。
锥阀芯(10)的外径和补偿密封活塞(11)的外径大小相等，使高速开关阀通断过程中受力平衡。
有益效果
本发明采用音圈电机直接驱动高速开关阀阀芯，阀芯采用分体平衡结构，保证阀芯通断过程中作用在阀芯上的介质压力平衡，具有响应快、流量大等显著特点，适用于各种工作介质(空气、水、液压油等)，可作为流量通断控制开关阀，实现开关阀快速开启、关闭动作，增强应用系统的快速反应时间；阀芯阀体之间采用锥面密封结构，增强了系统抗污染能力，提高了阀口密封可靠性，避免系统出现泄漏；单阀单控时，可直接设定音圈电机的控制电流对音圈电机进行两点控制，无需驱动器、控制器、反馈信号等，通过阀芯锥阀阀口与阀体阀座之间的硬限位对音圈电机的移动进行限制，简化了控制系统，提高了系统可靠性；多阀多控时，可通过反馈信号对音圈电机进行伺服闭环控制，使音圈电机的加速度、速度和停顿位置被精确控制，有利于系统同步控制，提高了系统控制精度，其整体结构简单、重量轻、体积小、通用性好，具有十分重要的工程应用价值。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2本发明结构俯视图；
图3阀芯结构示意图。
图中：1、电机固定支架，2、电机定子，3、电机动子，4、阀体，5、碟簧，6、压盖，7、动密封一，8、阀芯，9、动密封二，10、锥阀芯，11、补偿密封活塞，12、端面密封，13、内六角螺母。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明一种实施例包括：电机固定支架1、电机定子2、电机动子3、阀体4、碟簧5、压盖6、动密封一7、阀芯8、动密封二9、锥阀芯10、补偿密封活塞11、端面密封12、内六角螺母13等。
图1是本发明的结构示意图，图2是本发明的结构俯视图图。其中，音圈电机定子2相对开关阀保持固定，其电机3动子直接与开关阀阀芯8连接固定在一起，电机定子2与电机动子3之间通过碟簧5保持常态下阀口关闭；当音圈电机通反向电流时，电机动子3带动开关阀阀芯8克服动摩擦力和弹簧力向上运动，阀口开启；当音圈电机通正向电流时，电机动子3带动开关阀阀芯8克服动摩擦力向下运动，阀口关闭。
图3是阀芯的结构示意图，阀芯8为分体平衡锥阀结构，由锥阀芯10和补偿密封活塞11通过带端面密封12的内六角螺母13连接构成，锥阀芯10的外径和补偿密封活塞11的外径大小相等，使高速开关阀通断过程中阀芯受力平衡，从而保证音圈电机只需很小的力来克服动摩擦力和碟簧5的弹簧力即可推拉阀芯8往复运动，使高速开关阀快速开启、关闭。锥阀芯10采用锥阀密封形式，其密封效果好，抗污染能力强，可最大程度避免阀口出现卡滞问题，且不受不平衡力的影响，且阀芯端面直径大，阀芯开启通流能力强，其动态启闭特性较好。

Claims (1)

1.一种音圈电机驱动高速开关阀，该开关阀包括电机固定支架(1)、电机定子(2)、电机动子(3)、阀体(4)、碟簧(5)、压盖(6)、动密封一(7)、阀芯(8)、动密封二(9)，其特征在于：电机定子(2)通过螺钉与电机固定支架(1)相连，电机动子(3)与阀芯(8)通过压盖(6)由螺钉连接，电机动子(3)安装在电机定子(2)内部，碟簧(5)安装在电子动子(3)与电机定子(2)之间，阀芯(8)安装在阀体(4)内，阀芯(8)与阀体(4)之间通过动密封一(7)和动密封二(9)进行密封，电机固定支架(1)通过螺钉与阀体(4)固定在一起；阀芯(8)为分体平衡锥阀结构，由锥阀芯(10)和补偿密封活塞(11)通过带端面密封(12)的内六角螺母(13)连接构成；锥阀芯(10)的外径和补偿密封活塞(11)的外径大小相等，使高速开关阀通断过程中受力平衡。
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