CN105443837A - 一种电磁比例流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁比例流量阀，属于液压控制阀门技术领域，解决了现有电磁比例流量阀稳定性差、控制精度低的技术问题，本发明的电磁比例流量阀，包括电磁驱动机构、阀套、阀座和节流阀芯，所述阀套固定连接在电磁驱动机构和阀座之间，所述电磁驱动机构用于推动节流阀芯在阀座内轴向向下运动，所述节流阀芯内设有泄压通道，所述节流阀芯的侧壁上设有可变节流口，所述节流阀芯内还设有导压管，所述导压管上端与泄压通道连通，所述导压管上还设有导压口，所述导压口位于可变节流口下方。本发明实施例主要应用于油缸、马达等执行机构快速与慢速的切换控制系统中。

Description

一种电磁比例流量阀

【技术领域】

本发明涉及一种电磁比例流量阀，属于液压控制阀门技术领域。

【背景技术】

比例流量阀在比例电磁铁的作用下，可以实现对液压系统的压力、流量等参数的比例控制，所谓比例控制就是通过控制器改变比例电磁铁内部线圈通入的电流值来控制比例阀阀芯的移动距离，从而改变比例阀阀口的开口量，实现比例控制。目前在液压系统中控制执行机构的速度通常使用手动调节的节流阀，在要求无极调速的液压系统中，用的都是进口的比例流量阀，进口的比例流量阀价格高，流量波动大，对比例阀阀口的开口量控制精度不高，无法满足高精度场合使用要求。

【发明内容】

本发明所要解决的问题就是提供一种电磁比例流量阀，具有稳定性好、控制精度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种电磁比例流量阀，包括电磁驱动机构、阀套、阀座和节流阀芯，所述阀套固定连接在电磁驱动机构和阀座之间，所述电磁驱动机构用于推动节流阀芯在阀座内轴向向下运动，所述节流阀芯内设有泄压通道，所述节流阀芯的侧壁上设有可变节流口，所述节流阀芯内还设有导压管，所述导压管上端与泄压通道连通，所述导压管上还设有导压口，所述导压口位于可变节流口下方。

本发明的电磁比例流量阀中在节流阀芯的泄压通道上设有导压管，导压管的上端与泄压通道连通，在导压管的下端设有导压口，导压口位于可变节流口下方，当液压油从节流阀芯下阀口进入节流阀芯内部时，由于导压口位于可变节流口下方，因此液压油优选从导压口进入泄压通道，泄压通道与节流阀芯的上端相通，假设节流阀芯下端受到的液压力为P1，由于从导压口进入导压管前的整个过程中的液压油流速不变，因此进入导压管后的液压油产生的液压力为P1，从导压管流出并进入泄压通道后的液压力保持不变，最终节流阀芯上下两端受到的液压力保持平衡，在现有技术中，由于节流阀芯内未安装有导压管，因此当液压油流经可变节流口时，液压油一部分从可变节流口流向节流阀芯外部，另一部分进入泄压通道，此时泄压通道入口处的液压力为P2，由于可变节流口的分流作用，使得进入泄压通道的液压油流速增大，使得P2减小，最终节流阀芯上端受到的压力为P2，由于P2<P1，因此泄压通道入口处会形成涡流，造成泄压通道入口处的液压力不稳定，造成节流阀芯的上下浮动，降低了电磁比例流量阀的控制精度和稳定性，因此本发明中的导压管可保证节流阀芯上下两端受到的液压力平衡而不会产生上下浮动，避免泄压通道入口处形成涡流，从而提高了电磁比例流量阀的控制精度和稳定性。

第一具体实施方案：所述导压管的下端封闭，所述导压口设置在导压管的侧壁上。如此设计，通过改变液压油的流向来减小对节流阀芯的冲击力，保证节流阀芯的稳定性。

第二具体实施方案：所述节流阀芯内还固定连接有固定套，所述导压管卡装在固定套内。如此设计，增强导压管与节流阀芯的连接牢靠性。

第三具体实施方案：所述电磁驱动机构包括线圈、固定连接在阀套与阀座之间的导磁套、动铁和与动铁连接的推杆，所述线圈安装在导磁套的外侧，所述导磁套内设有凹腔和与凹腔相通的通孔，所述动铁安装在凹腔内，所述推杆的下端穿过通孔并与节流阀芯上端相抵，所述阀座上设有小孔，所述动铁带动推杆并推动节流阀芯做轴向向下运动以调节可变节流口和小孔之间的流通面积。如此设计，可通过电磁驱动机构精确控制节流阀芯的移动距离，从而控制从小孔通过液压油的流量。

第四具体实施方案：所述凹腔内壁上设有环形的隔磁槽，所述凹腔的底部安装有隔磁环，所述推杆穿过隔磁环。如此设计，可保证动铁在移动时受到的磁力随着位移的变化基本保持不变，提高电磁比例流量阀流量的稳定性。

第五具体实施方案：所述阀套和阀座之间内还套接有滑阀芯，所述滑阀芯与阀座之间设有压差调节机构，所述阀套轴向间隔设有阀口B和与小孔连通的阀口A，所述压差调节机构驱动滑阀芯往复运动以调节阀口A和阀口B的开口量。如此设计，压差调节机构使通过阀口A和阀口B的流量保持基本恒定，不受负载波动的影响；此外，当阀口B关闭时，电磁比例流量阀做为二通比例流量阀使用，当阀口B打开时，电磁比例流量阀做为四通比例流量阀使用，相比现有技术，可以在减少电磁比例流量阀的数量同时，增加外接负载的数量，可降低生产成本，便于查找解决故障，通用化程度高。

第六具体实施方案：所述阀口A允许通过的最大流量大于所述阀口B允许通过的最大流量。如此设计，可保证两个外接负载同时正常工作。

第七具体实施方案：所述压差调节机构包括第一弹簧座和套装在第一弹簧座上的压差弹簧，所述第一弹簧座上端与阀座相抵，所述压差弹簧夹持在第一弹簧座与滑阀芯之间。如此设计，具有结构简单、制造成本低的特点。

第八具体实施方案：所述节流阀芯包括阀体和芯杆，所述阀体通过第一钢丝挡圈连接在阀座内壁上，所述阀座顶部与导磁套之间设有安装腔，所述芯杆的上端位于安装腔内并与推杆相抵，所述芯杆上设有用于驱动节流阀芯轴向向上运动的复位机构。如此设计，可在电磁驱动机构失电后，复位机构保证节流阀芯复位并关闭可变节流口和小孔之间的流通。

第九具体实施方案：所述复位机构包括第二弹簧座和复位弹簧，所述第二弹簧座通过第二钢丝挡圈卡装在芯杆的上端，所述复位弹簧夹持在第二弹簧座与阀座之间，所述复位弹簧驱动节流阀芯轴向向上运动。如此设计，具有结构简单、制造成本低的特点。

本发明的这些特点和优点将会在下面的具体实施方式、附图中详细的揭露。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明优选实施例中电磁比例流量阀的结构示意图；

图2为本发明优选实施例中节流阀芯的结构示意图；

图3为本发明优选实施例中节流阀芯安装有导压管的结构示意图；

图4为本发明优选实施例中磁力与位移之间的线性图；

图5为现有技术中磁力与位移之间的线性图。

【具体实施方式】

下面结合本发明实施例的附图对本发明实施例的技术方案进行解释和说明，但下述实施例仅为本发明的优选实施例，并非全部。基于实施方式中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，为本发明优选实施例中的电磁比例流量阀的结构示意图，包括电磁驱动机构、阀套2、阀座3、节流阀芯4和滑阀芯6，其中电磁驱动机构包括线圈11、导磁套12、动铁13和推杆14，线圈11安装在导磁套12外侧，导磁套12内设有凹腔121和通孔122，凹腔121与通孔122连通，动铁13安装在凹腔121内，推杆14的上端与动铁12连接，下端穿过通孔122并与节流阀芯4的上端相抵，在阀座3顶部与导磁套12之间设有安装腔123，节流阀芯4通过第一钢丝挡圈连接在阀座3的内壁上，且节流阀芯4的上端位于安装腔123内。

导磁套12的上端还安装有尾厄，尾厄安装在凹腔121内并用于限制动铁13向上运动的行程，在导磁套12的外侧通过螺纹连接有锁紧帽，导磁套12的下端与阀套2固定连接，阀座3套装在阀套2内并与阀套2的上端固定连接，节流阀芯4包括阀体41和由阀体41顶部向外延伸形成芯杆40，芯杆40的上端位于安装腔123内并与推杆14相抵，芯杆40的上端设有复位机构5，复位机构5包括第二弹簧座51和复位弹簧52，第二弹簧座51通过第二钢丝挡圈卡装在芯杆40的上端，复位弹簧52套装在第二弹簧座51上，且复位弹簧52夹持在第二弹簧座51与阀座3之间，滑阀芯6通过卡簧卡装在阀套2内，且套装在阀座3上，在阀座3和滑阀芯6之间还设有压差调节机构7，压差调节机构7包括第一弹簧座71和压差弹簧72，第一弹簧座71夹持在阀座3的下端与滑阀芯6的下端之间，压差弹簧72套装在第一弹簧座71上。在阀座3的侧壁上设有小孔31，阀套2的侧壁上轴向间隔设有阀口A和阀口B，其中阀口A与小孔31连通，阀口A与阀口B外接有负载，阀套2的下端设有阀口C，阀口C与油缸连通。相比现有技术而言，本发明中的电磁比例流量阀中的复位机构5和压差调节机构7具有结构简单、制造成本低的特点。

如图2所示，在节流阀芯4的侧壁上还设有可变节流口42，底部设有固定节流口44，节流阀芯4的内部设有泄压通道43，泄压通道43包括相互交叉连通的径向设置通孔和轴向盲孔，泄压通道43的入口与可变节流口42、和固定节流口44连通，出口与安装腔123连通。

电磁比例流量阀工作时，液压油从油缸经阀口C进入阀体内，线圈11通电，并产生磁场，动铁13在磁力的作用下向下运动并推动推杆14轴向向下运动，推杆14推动节流阀芯4向下运动并压缩复位弹簧52，使可变节流口42向下移动并与小孔31连通，节流阀芯4中的液压油通过小孔31流向阀口A，动铁13受到的磁力大小与线圈11中输入电流的大小有关，输入电流越大，磁力越大，推杆14向下移动的距离越远，随着电流逐渐加大，推杆14逐渐向下移动使可变节流口42与小孔31之间的流通面积逐渐增大，即通过小孔31的流量逐渐增大，因此可通过输入电流的大小来控制可变节流口42与小孔31之间的流通面积，从而实现流量控制。

本发明中的电磁比例流量阀既可作为四通阀使用，也可以作为二通阀使用，当作为四通阀使用时，阀口A和阀口B处于开通状态，且阀口A和阀口B均外接有负载，由于阀口C处液压油的压力大于阀口A处液压油的压力，因此滑阀芯6的上下两端受到的液压力不平衡，且下端受到的液压力大于上端受到的液压力，滑阀芯6两端的液压差克服压差弹簧72的弹力并推动滑阀芯6向上移动，从而减小阀口A的开口量，以增大滑阀芯6上端受到的液压力，当滑阀芯6上下两端受到的液压力相等时，滑阀芯6达到平衡位置，此时通过阀口A的流量保持基本恒定，不受负载波动的影响。随着滑阀芯6向上移动，阀口B与阀口C连通，从而将液压油供向与阀口B连通的外接负载，本发明中的阀口A允许通过的最大流量大于阀口B允许通过的最大流量，且阀口C允许通过的最大流量为26L，阀口A允许通过的最大流量为17L，阀口B允许通过的最大流量为9L，液压油优先从阀口A流出，当通过阀口A的流量小于阀口C进入的流量时，滑阀芯6上下两端受到的液压力不平衡，滑阀芯6向上运动使阀口B与阀口C连通，多余的液压油便从阀口B排出，例如：进入阀口C的流量为20L，液压油优先从阀口A排出的流量为12L，则剩余的8L会从阀口B排出，因此通过滑阀芯6的轴向移动调节阀口A和阀口B的开口量，从而调节阀口A和阀口B的流量，保证两个外接负载同时正常工作。相比现有技术而言，本发明的电磁比例流量阀可以在减少电磁比例流量阀的数量同时，增加外接负载的数量，可降低生产成本，便于查找解决故障。

本发明中的电磁比例流量阀作为二通阀使用，只需要将阀口B堵住即可，阀口A开通，此时滑阀芯6两端的液压差克服压差弹簧72的弹力并推动滑阀芯6向上移动以调节阀口A的开口量，当滑阀芯6达到平衡位置时，通过阀口A的流量保持基本恒定，不受负载波动的影响，且通用化程度高。

当线圈11失电后，磁力消失，复位弹簧52驱动节流阀芯4轴向向上运动，并使可变节流口42与小孔31之间的流通面积变为零，阀口A没有液压油流出，整个油路完全闭合。

如图3所示，本发明中的节流阀芯4的内部还安装有导压管8和固定套9，导压管8卡装在固定套9内，固定套9通过卡装或螺纹连接在泄压通道43内，如此设计，可增强导压管8与节流阀芯4的连接牢靠性。导压管8的上端与泄压通道43连通，导压管8上还设有导压口81，且导压口81位于可变节流口42的下方，导压口81既可设计在导压管8的下端也可设计在导压管8的侧壁上，本发明中的导压口优选设置在导压管8的侧壁上，如此可通过改变液压油的流向来减小对节流阀芯4的冲击力，保证节流阀芯4的位置稳定性。当导压口81设置在导压管8下端时，本发明中的下方是指导压管8的下端低于可变节流口42的下边缘420，当导压口81设置在侧壁上时，本发明中的下方是指导压口81的上边缘810不高于可变节流口42的下边缘420，以此保证液压油优先进入导压管8内，现有技术中的节流阀芯的内部结构如图2所示，即节流阀芯未安装导压管时的结构，假设进入节流阀芯固定节流口时的液压力为P1，当液压油流经可变节流口时，一部分液压油从可变节流口流向节流阀芯的外部，另一部分进入泄压通道，由于液压油的分流，使得进入泄压通道的液压油流速加快，液压力下降，此时泄压通道的入口处的液压力为P2，且P2<P1，液压油经泄压通道流向节流阀芯上端后，液压力保持不变，此时节流阀芯上端受到的液压力为P2，下端受到的液压力为P1，节流阀芯受到差动力影响，泄压通道入口处易形成涡流，造成P2压力的不稳定，使得节流阀芯产生上下浮动，造成可变节流口与小孔之间的流通面积不稳定以及阀口A开口量的不稳定，使得通过阀口A的流量不平稳，最终造成负载工作的不稳定，大大降低了阀的精度及稳定性。本发明中的导压管8很好的解决了该问题，由于导压口81低于可变节流口42，且从导压口81进入导压管8前的整个过程中液压油流速不变，因此进入泄压通道43的液压油的液压力为P1，最终节流阀芯4的上下两端受力平衡，从而保证了节流阀芯4的稳定性，使得外接负载的工作更加稳定，本发明中的导压管8将电磁比例流量阀的控制精度提高了20％。

为了保证电磁比例流量阀工作时，动铁13受到的磁力始终保持不变，从而提高对推杆14输出力的平稳性，如图1所示，在凹腔121内壁上设有环形的隔磁槽1211，凹腔121的底部安装有隔磁环15，推杆14穿过隔磁环15，此时大部分磁力线在这里是径向地穿过导磁套12与衔铁，形成闭合回路；磁阻在动铁13移动时，变化很小；如图4所示，磁力随工作行程的变化有一段平台区，随着位移的变化，磁力基本保持不变，因此推杆14施加给节流阀芯4的推力保持不变，提高了节流阀芯4位置的平稳性，现有技术中的磁力随位移变化的曲线如图5所示，磁力随工作行程的变化较大，造成了输出力的不平稳，从而使节流阀芯受到的推力不平稳，造成阀口A和阀口B的流量波动较大，降低了阀的稳定性，本发明中的电磁驱动机构通过保证磁力的稳定性来保证节流阀芯4的平稳性，从而提高了通过阀口A和阀口B流量的稳定性，提高了整个电磁比例流量阀的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本发明包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本发明的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。

Claims (10)

1.一种电磁比例流量阀，包括电磁驱动机构、阀套、阀座和节流阀芯，所述阀套固定连接在电磁驱动机构和阀座之间，所述电磁驱动机构用于推动节流阀芯在阀座内轴向向下运动，所述节流阀芯内设有泄压通道，所述节流阀芯的侧壁上设有可变节流口，其特征在于：所述节流阀芯内还设有导压管，所述导压管上端与泄压通道连通，所述导压管上还设有导压口，所述导压口位于可变节流口下方。

2.根据权利要求1所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述导压管的下端封闭，所述导压口设置在导压管的侧壁上。

3.根据权利要求1所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述节流阀芯内还固定连接有固定套，所述导压管卡装在固定套内。

4.根据权利要求1所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述电磁驱动机构包括线圈、固定连接在阀套与阀座之间的导磁套、动铁和与动铁连接的推杆，所述线圈安装在导磁套的外侧，所述导磁套内设有凹腔和与凹腔相通的通孔，所述动铁安装在凹腔内，所述推杆的下端穿过通孔并与节流阀芯上端相抵，所述阀座上设有小孔，所述动铁带动推杆并推动节流阀芯做轴向向下运动以调节可变节流口和小孔之间的流通面积。

5.根据权利要求4所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述凹腔内壁上设有环形的隔磁槽，所述凹腔的底部安装有隔磁环，所述推杆穿过隔磁环。

6.根据权利要求4所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述阀套和阀座之间内还套接有滑阀芯，所述滑阀芯与阀座之间设有压差调节机构，所述阀套轴向间隔设有阀口B和与小孔连通的阀口A，所述压差调节机构驱动滑阀芯往复运动以调节阀口A和阀口B的开口量。

7.根据权利要求6所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述阀口A允许通过的最大流量大于所述阀口B允许通过的最大流量。

8.根据权利要求6所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述压差调节机构包括第一弹簧座和套装在第一弹簧座上的压差弹簧，所述第一弹簧座上端与阀座相抵，所述压差弹簧夹持在第一弹簧座与滑阀芯之间。

9.根据权利要求4所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述节流阀芯包括阀体和芯杆，所述阀体通过第一钢丝挡圈连接在阀座内壁上，所述阀座顶部与导磁套之间设有安装腔，所述芯杆的上端位于安装腔内并与推杆相抵，所述芯杆上设有用于驱动节流阀芯轴向向上运动的复位机构。

10.根据权利要求9所述的电磁比例流量阀，其特征在于：所述复位机构包括第二弹簧座和复位弹簧，所述第二弹簧座通过第二钢丝挡圈卡装在芯杆的上端，所述复位弹簧夹持在第二弹簧座与阀座之间，所述复位弹簧驱动节流阀芯轴向向上运动。