CN105156386A - 一种大流量高频响比例伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大流量高频响比例伺服阀。其技术方案是：上阀体(6)、活塞底座(5)和下阀体(4)通过螺栓(8)连接为整体。射流管(15)的下部穿过上阀体(6)的上部空腔(9)上端固定的弹性密封支承件(14)，射流管(15)的上部固定有衔铁组件(16)。接收器(33)固定地安装在上部空腔(9)内，接收器(33)的下端面与位移传感器(34)的上端面同轴线固定连接。位移传感器(34)的下部活动地插入上活塞杆段(29)的导向孔(28)内。上活塞杆段(29)活动地装入中部空腔(11)的下部，活塞(26)活动地装入上阀体(6)的下部空腔(12)，下连接杆段(31)活动地穿过活塞底座(5)的通孔，主阀芯(32)活动地装入圆柱形腔体(19)内。本发明具有结构简单、维修方便、抗污染能力强、线性度高和灵敏度高的特点。

Description

一种大流量高频响比例伺服阀

技术领域

本发明属于比例伺服阀技术领域。具体涉及一种大流量高频响比例伺服阀。

背景技术

在液压系统中，比例伺服阀是不可或缺的元件之一。比例伺服阀按输入的电信号能连续地按比例对油液的压力、流量和方向进行控制。如在注塑机注射系统、大型锻压机快排系统等要求比例伺服阀具有大流量、快响应的特点。大流量比例伺服阀按其先导控制方式主要有以下类型：喷嘴挡板伺服阀先导级和射流管伺服阀先导级。喷嘴挡板伺服阀对工作介质要求高、流量恢复低（50%）和响应频率较低，而射流管式伺服阀具有抗污染能力强和稳定性高等优点，后者得到了广泛地应用。但射流管式伺服阀的输出信号线性度较差时不利于对执行机构的控制，射流反力会影响阀的工作效率和动态性能，主阀芯的质量与频率响应有直接联系。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种结构简单、维修方便、抗污染能力强、线性度高和灵敏度高的大流量高频响比例伺服阀。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述大流量高频响比例伺服阀包括上阀体、下阀体、位移自适应组合体和阀芯组合体，上阀体和下阀体间设有活塞底座，上阀体、活塞底座和下阀体通过螺栓同中心线地连接为整体。

所述上阀体的结构是：由上向下依次同轴线地设有上部空腔、中部空腔和下部空腔；上部空腔的上端同轴线地固定装有弹性密封支承件，射流管的下部穿过弹性密封支承件同轴线地位于上部空腔内，射流管的上部固定有衔铁组件。

上阀体设有右油道和左油道；上部空腔内壁的下部对称地设有右油道的上油口和左油道的上油口，右油道的下油口与下部空腔的下部相通，左油道的下油口与下部空腔的上端相通。

上阀体的前后两侧水平地设有导线通孔和上泄油孔，导线通孔的一个孔口位于中间空腔内壁的上部处，导线通孔的另一个孔口位于上阀体的一侧的外壁处。上泄油孔的一个孔口位于中间空腔内壁的上部处，上泄油孔的另一个孔口位于上阀体的另一侧外壁处。

所述下阀体的结构是：中心位置处由上端面至靠近下端面设有圆柱形腔体，下阀体的下端面同轴线地设有与圆柱形腔体相通的排油孔，圆柱形腔体的直径与排油孔的直径比为1︰(0.6~0.8)。圆柱形腔体(19)内壁的上部水平地设有下泄油孔(24)，圆柱形腔体的下端装有阀座，紧贴阀座的上环形面的圆柱形腔体内壁设有环形槽和进油孔，进油孔沿径向方向与环形槽相通。

所述阀芯组合体由受控组件、活塞和螺母组成。受控组件的结构是：主阀芯的上平面同轴线的固定有连接杆。所述主阀芯为空心圆柱体，空心圆柱体的下部为圆锥台状，圆锥台的锥角为60°~90°，主阀芯的直径与下阀体的圆柱形腔体的内径的名义尺寸相同，主阀芯的圆柱面加工有3~5条均压槽。所述连接杆由上向下依次分为上活塞杆段、螺纹杆段和下活塞杆段，上活塞杆段的直径︰螺纹杆段的螺纹外径︰下活塞杆段的直径之比为1︰(1.10~1.15)︰(1.20~1.25)。上活塞杆段的上端面沿轴线开有导向孔，上活塞杆段的直径与上阀体的中部空腔的直径的名义尺寸相同。所述活塞和螺母与螺纹杆段螺纹连接，活塞的圆柱面加工有3~5条均压槽。活塞的直径与上阀体的下部空腔的直径的名义尺寸相同。

所述位移自适应组合体的结构是：接收器的下端面与位移传感器的上端面同轴线固定连接。所述接收器为圆柱体，接收器的半径与上阀体的上部空腔的内壁半径的名义尺寸相同。接收器设有接收器右油道和接收器左油道，接收器右油道的上油口位于接收器的上平面，接收器右油道的下油口位于接收器下部同侧的圆柱面。接收器右油道的下油口与上阀体的上部空腔的右油道的上油口相通，接收器右油道与上阀体的上部空腔的右油道构成右控制油道。接收器右油道和接收器左油道对称布置，同理，接收器左油道与上阀体的上部空腔的左油道构成左控制油道。接收器右油道和接收器左油道之间的夹角为30°~60°，接收器右油道和接收器左油道的截面呈等腰三角形，两个等腰三角形的顶角相对设置，两个上油口的顶点为同一点。

所述大流量高频响比例伺服阀的内部结构是：阀芯组合体的下活塞杆段活动地穿过活塞底座的中心通孔，阀芯组合体的主阀芯活动地装入下阀体的圆柱形腔体内，阀芯组合体的上活塞杆段活动地装入上阀体的中部空腔的下部，阀芯组合体的活塞活动地装入上阀体的下部空腔。位移自适应组合体的接收器固定地安装在上阀体的上部空腔内，位移自适应组合体的位移传感器穿过上阀体的中部空腔活动地插入阀芯组合体的上活塞杆段的导向孔内。

所述接收器的材质为硬质合金。

所述所述活塞底座的中心位置处设有通孔，通孔的内径与阀芯组合体的下活塞杆段的外径的名义尺寸相同。

所述射流管的喷口为矩形，矩形喷口的两条长边与接收器上平面的等腰三角形油口的底边相平行；射流管材料为高强度钢。

本发明的工作过程是：当衔铁组件未产生力矩时，射流管处于接收器左油道和接收器右油道的中间位置(即零位)，接收器左油道和接收器右油道所接收的压力油流量相同，活塞的上下两个端面所受压力相同，主阀芯不动，此时主阀芯下部的圆锥台的锥面压在阀座上，进油孔和排油孔不通。

当衔铁组件产生顺时针力矩时，射流管将向左偏转一个正比于力矩的小角度，接收器左油道的压力油流量大于接收器右油道的压力油流量，活塞的上端面所受压力大于下端面所受压力，主阀芯不动，此时主阀芯下部的圆锥台的锥面压在阀座上，进油孔和排油孔不通。

当衔铁组件产生逆时针力矩时，射流管将向右偏转一个正比于力矩的小角度，接收器右油道的压力油流量大于接收器左油道的压力油流量，活塞的上端面所受压力小于下端面所受压力，主阀芯向上移动，进油孔和排油孔相通。

由于采用上述技术方案，本发明和现有技术相比有如下积极效果：

（1）本发明采用射流管式先导级，抗污染能力强，射流管的喷嘴加工为矩形，接收器右油道和接收器左油道的截面呈等腰三角形，接收器右油道和接收器左油道的两个上油口的顶点为同一点，接收器所接收的流量能较好产生线性变化，有效地提高了本发明的线性度和灵敏度。

（2）本发明采用阀芯组合体的结构，阀芯组合体由受控组件、活塞和螺母组成，结构简单，维修方便，活塞与上阀体的内圆为间隙密封，在活塞的圆柱面上加工有3~5条均压槽，槽的断面形状为圆弧形，有利于减少摩擦，提高动态响应。

（3）本发明中的主阀芯为空心圆柱体，减少了质量，提高了频率响应。主阀芯的圆柱面与下阀体内圆接触，采用间隙密封，主阀芯圆柱面加工有3~5条均压槽，槽的断面形状为圆弧形，提高动态响应。

（4）本发明在上阀体和下阀体间采用活塞底座的结构，加工容易，使结构更合理。

因此，本发明具有大流量、高频响、结构简单、维修方便、抗污染能力强、线性度高和灵敏度高的特点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1中上阀体6的结构示意图；

图3为图2的左视剖面图；

图4为图1中下阀体4的结构示意图；

图5为图1中阀芯组合体3的结构示意图；

图6为图5中受控组件27的结构示意图；

图7为图1中位移自适应组合体1的结构示意图；

图8为图7中接收器33的结构示意图；

图9为图8的俯视示意图；

图10为图2和图3中射流管15的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种大流量高频响比例伺服阀。如图1所示，所述大流量高频响比例伺服阀包括上阀体6、下阀体4、位移自适应组合体1和阀芯组合体3，上阀体6和下阀体4间设有活塞底座5，上阀体6、活塞底座5和下阀体4通过螺栓8同中心线地连接为整体。

所述上阀体6的结构如图2和图3所示：由上向下依次同轴线地设有上部空腔9、中部空腔11和下部空腔12，上部空腔9、中部空腔11和下部空腔12相通。上部空腔9的上端同轴线地固定装有弹性密封支承件14，射流管15的下部穿过弹性密封支承件14同轴线地位于上部空腔9内，射流管15的上部固定有衔铁组件16。

如图2所示，上阀体6设有右油道10和左油道13。上部空腔9内壁的下部对称地设有右油道10的上油口和左油道13的上油口，右油道10的下油口与下部空腔12的下部相通，左油道13的下油口与下部空腔12的上端相通。

如图3所示，上阀体6的前后两侧水平地设有导线通孔17和上泄油孔18，导线通孔17的一个孔口位于中间空腔11内壁的上部处，导线通孔17的另一个孔口位于上阀体6的一侧的外壁处。上泄油孔18的一个孔口位于中间空腔11内壁的上部处，上泄油孔18的另一个孔口位于上阀体6的另一侧外壁处。

所述下阀体4的结构如图4所示：中心位置处由上端面至靠近下端面设有圆柱形腔体19，下阀体4的下端面同轴线地设有与圆柱形腔体19相通的排油孔23，圆柱形腔体19的直径与排油孔23的直径比为1︰(0.6~0.7)。圆柱形腔体19内壁的上部水平地设有下泄油孔24，圆柱形腔体19的下端装有阀座22，紧贴阀座22的上环形面的圆柱形腔体19内壁设有环形槽20和进油孔21，进油孔21沿径向方向与环形槽20相通。

如图5所示，所述阀芯组合体3由受控组件27、活塞26和螺母25组成。受控组件27的结构如图6所示：主阀芯32的上平面同轴线的固定有连接杆。所述主阀芯32为空心圆柱体，空心圆柱体的下部为圆锥台状，圆锥台的锥角为60°~75°，主阀芯32的直径与下阀体4的圆柱形腔体19的内径的名义尺寸相同，主阀芯32的圆柱面加工有3~5条均压槽。所述连接杆由上向下依次分为上活塞杆段29、螺纹杆段30和下活塞杆段31，上活塞杆段29的直径︰螺纹杆段30的螺纹外径︰下活塞杆段31的直径之比为1︰(1.10~1.15)︰(1.20~1.25)。上活塞杆段29的上端面沿轴线开有导向孔28，上活塞杆段29的直径与上阀体6的中部空腔11的直径的名义尺寸相同。如图5和图6所示，所述活塞26和螺母25与螺纹杆段30螺纹连接，活塞26的圆柱面加工有3~5条均压槽。活塞26的直径与上阀体6的下部空腔12的直径的名义尺寸相同。

所述位移自适应组合体1的结构如图7所示：接收器33的下端面与位移传感器34的上端面同轴线固定连接。如图8所示，所述接收器33为圆柱体，接收器33的半径与上阀体6的上部空腔9的内壁半径的名义尺寸相同。接收器33设有接收器右油道35和接收器左油道36，接收器右油道35的上油口位于接收器33的上平面，接收器右油道35的下油口位于接收器33下部同侧的圆柱面。如图1、图7和图8所示，接收器右油道35的下油口与上阀体6的上部空腔9的右油道10的上油口相通，接收器右油道35与上阀体6的上部空腔9的右油道10构成右控制油道2。接收器右油道35和接收器左油道36对称布置，同理，接收器左油道36与上阀体6的上部空腔9的左油道13构成左控制油道7。如图7和图8所示，接收器右油道35和接收器左油道36之间的夹角为30°~45°；如图9所示，接收器右油道35和接收器左油道36的截面呈等腰三角形，两个等腰三角形的顶角相对设置，两个上油口的顶点为同一点。

所述大流量高频响比例伺服阀的内部结构如图1~图7所示：阀芯组合体3的下活塞杆段31活动地穿过活塞底座5的中心通孔，阀芯组合体3的主阀芯32活动地装入下阀体4的圆柱形腔体19内，阀芯组合体3的上活塞杆段29活动地装入上阀体6的中部空腔11的下部，阀芯组合体3的活塞26活动地装入上阀体6的下部空腔12。位移自适应组合体1的接收器33固定地安装在上阀体6的上部空腔9内，位移自适应组合体1的位移传感器34穿过上阀体6的中部空腔11活动地插入阀芯组合体3的上活塞杆段29的导向孔28内。

如图1所示，所述大流量高频响比例伺服阀在下述位置处设有密封圈：上阀体6的上部空腔9底部的环形面；上阀体6的中部空腔11内壁的下部；活塞26的圆柱面；上阀体6下端的环形面；下阀体4上端的环形面；活塞底座5的通孔的内壁；下活塞杆段31上端的环形面。所述接收器33的材质为硬质合金。

所述所述活塞底座5的中心位置处设有通孔，通孔的内径与阀芯组合体3的下活塞杆段31的外径的名义尺寸相同。

如图1和图10所示，所述射流管15的喷口为矩形，矩形喷口的两条长边与接收器33上平面的等腰三角形油口的底边相平行；射流管材料为高强度钢。

实施例2

一种大流量高频响比例伺服阀。除下述技术参数外，其余同实施例1。

圆柱形腔体(19)的直径与排油孔(23)的直径比为1︰(0.7~0.8)。

主阀芯(32)为空心圆柱体，空心圆柱体的下部为圆锥台状，圆锥台的锥角为75°~90°。

接收器右油道35和接收器左油道36之间的夹角为45°~60°。

本具体实施方式的工作过程是：当衔铁组件16未产生力矩时，射流管15处于接收器左油道36和接收器右油道35的中间位置即零位，接收器左油道36和接收器右油道35所接收的压力油流量相同，活塞26的上下两个端面所受压力相同，主阀芯32不动，此时主阀芯32下部的圆锥台的锥面压在阀座22上，进油孔21和排油孔23不通。

当衔铁组件16产生顺时针力矩时，射流管15将向左偏转一个正比于力矩的小角度，接收器左油道36的压力油流量大于接收器右油道35的压力油流量，活塞26的上端面所受压力大于下端面所受压力，主阀芯32不动，此时主阀芯32下部的圆锥台的锥面压在阀座22上，进油孔21和排油孔23不通。

当衔铁组件16产生逆时针力矩时，射流管15将向右偏转一个正比于力矩的小角度，接收器右油道35的压力油流量大于接收器左油道36的压力油流量，活塞26的上端面所受压力小于下端面所受压力，主阀芯32向上移动，进油孔21和排油孔23相通。

本具体实施方式和现有技术相比有如下积极效果：

（1）本具体实施方式采用射流管式先导级，抗污染能力强，射流管15的喷嘴加工为矩形，接收器右油道35和接收器左油道36的截面呈等腰三角形，接收器右油道35和接收器左油道36的两个上油口的顶点为同一点，接收器33所接收的流量能较好产生线性变化，有效地提高了本具体实施方式的线性度和灵敏度。

（2）本具体实施方式采用阀芯组合体3的结构，阀芯组合体3由受控组件27、活塞26和螺母25组成，结构简单，维修方便，活塞26与上阀体6的内圆为间隙密封，在活塞26的圆柱面上加工有3~5条均压槽，槽的断面形状为圆弧形，有利于减少摩擦，提高动态响应。

（3）本具体实施方式中的主阀芯32为空心圆柱体，减少了质量，提高了频率响应。主阀芯32的圆柱面与下阀体4内圆接触，采用间隙密封，主阀芯32圆柱面加工有3~5条均压槽，槽的断面形状为圆弧形，提高动态响应。

（4）本具体实施方式在上阀体6和下阀体4间采用活塞底座5的结构，加工容易，使结构更合理。

因此，本具体实施方式具有大流量、高频响、结构简单、维修方便、抗污染能力强、线性度高和灵敏度高的特点。

Claims (4)

1.一种大流量高频响比例伺服阀，其特征在于所述大流量高频响比例伺服阀包括上阀体(6)、下阀体(4)、位移自适应组合体(1)和阀芯组合体(3)，上阀体(6)和下阀体(4)间设有活塞底座(5)，上阀体(6)、活塞底座(5)和下阀体(4)通过螺栓(8)同中心线地连接为整体；

所述上阀体(6)的结构是：由上向下依次同轴线地设有上部空腔(9)、中部空腔(11)和下部空腔(12)；上部空腔(9)的上端同轴线地固定装有弹性密封支承件(14)，射流管(15)的下部穿过弹性密封支承件(14)同轴线地位于上部空腔(9)内，射流管(15)的上部固定有衔铁组件(16)；

上阀体(6)设有右油道(10)和左油道(13)；上部空腔(9)内壁的下部对称地设有右油道(10)的上油口和左油道(13)的上油口，右油道(10)的下油口与下部空腔(12)的下部相通，左油道(13)的下油口与下部空腔(12)的上端相通；

上阀体(6)的前后两侧水平地设有导线通孔(17)和上泄油孔(18)，导线通孔(17)的一个孔口位于中间空腔(11)内壁的上部处，导线通孔(17)的另一个孔口位于上阀体(6)的一侧的外壁处；上泄油孔(18)的一个孔口位于中间空腔(11)内壁的上部处，上泄油孔(18)的另一个孔口位于上阀体(6)的另一侧外壁处；

所述下阀体(4)的结构是：中心位置处由上端面至靠近下端面设有圆柱形腔体(19)，下阀体(4)的下端面同轴线地设有与圆柱形腔体(19)相通的排油孔(23)，圆柱形腔体(19)的直径与排油孔(23)的直径比为1︰(0.6~0.8)；圆柱形腔体(19)内壁的上部水平地设有下泄油孔(24)，圆柱形腔体(19)的下端装有阀座(22)，紧贴阀座(22)的上环形面的圆柱形腔体(19)内壁设有环形槽(20)和进油孔(21)，进油孔(21)沿径向方向与环形槽(20)相通；

所述阀芯组合体(3)由受控组件(27)、活塞(26)和螺母(25)组成；受控组件(27)的结构是：主阀芯(32)的上平面同轴线的固定有连接杆；所述主阀芯(32)为空心圆柱体，空心圆柱体的下部为圆锥台状，圆锥台的锥角为60°~90°，主阀芯(32)的直径与下阀体(4)的圆柱形腔体(19)的内径的名义尺寸相同，主阀芯(32)的圆柱面加工有3~5条均压槽；所述连接杆由上向下依次分为上活塞杆段(29)、螺纹杆段(30)和下活塞杆段(31)，上活塞杆段(29)的直径︰螺纹杆段(30)的螺纹外径︰下活塞杆段(31)的直径之比为1︰(1.10~1.15)︰(1.20~1.25)；上活塞杆段(29)的上端面沿轴线开有导向孔(28)，上活塞杆段(29)的直径与上阀体(6)的中部空腔(11)的直径的名义尺寸相同；所述活塞(26)和螺母(25)与螺纹杆段(30)螺纹连接，活塞(26)的圆柱面加工有3~5条均压槽；活塞(26)的直径与上阀体(6)的下部空腔(12)的直径的名义尺寸相同；

所述位移自适应组合体(1)的结构是：接收器(33)的下端面与位移传感器(34)的上端面同轴线固定连接；所述接收器(33)为圆柱体，接收器(33)的半径与上阀体(6)的上部空腔(9)的内壁半径的名义尺寸相同；接收器(33)设有接收器右油道(35)和接收器左油道(36)，接收器右油道(35)的上油口位于接收器(33)的上平面，接收器右油道(35)的下油口位于接收器(33)下部同侧的圆柱面；接收器右油道(35)的下油口与上阀体(6)的上部空腔(9)的右油道(10)的上油口相通，接收器右油道(35)与上阀体(6)的上部空腔(9)的右油道(10)构成右控制油道(2)；接收器右油道(35)和接收器左油道(36)对称布置，同理，接收器左油道(36)与上阀体(6)的上部空腔(9)的左油道(13)构成左控制油道(7)；接收器右油道(35)和接收器左油道(36)之间的夹角为30°~60°，接收器右油道(35)和接收器左油道(36)的截面呈等腰三角形，两个等腰三角形的顶角相对设置，两个上油口的顶点为同一点；

所述大流量高频响比例伺服阀的内部结构是：阀芯组合体(3)的下活塞杆段(31)活动地穿过活塞底座(5)的中心通孔，阀芯组合体(3)的主阀芯(32)活动地装入下阀体(4)的圆柱形腔体(19)内，阀芯组合体(3)的上活塞杆段(29)活动地装入上阀体(6)的中部空腔(11)的下部，阀芯组合体(3)的活塞(26)活动地装入上阀体(6)的下部空腔(12)；位移自适应组合体(1)的接收器(33)固定地安装在上阀体(6)的上部空腔(9)内，位移自适应组合体(1)的位移传感器(34)穿过上阀体(6)的中部空腔(11)活动地插入阀芯组合体(3)的上活塞杆段(29)的导向孔(28)内。

2.根据权利要求1所述大流量高频响比例伺服阀，其特征在于所述接收器(33)的材质为硬质合金。

3.根据权利要求1所述大流量高频响比例伺服阀，其特征在于所述所述活塞底座(5)的中心位置处设有通孔，通孔的内径与阀芯组合体(3)的下活塞杆段(31)的外径的名义尺寸相同。

4.根据权利要求1所述大流量高频响比例伺服阀，其特征在于所述射流管(15)的喷口为矩形，矩形喷口的两条长边与接收器(33)上平面的等腰三角形油口的底边相平行；射流管材料为高强度钢。