CN105757329B - 一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门及调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门及调节系统，水液压温度调节系统，包括过滤器、液压泵、电磁换向阀、执行系统回路、温度控制阀门、控制电路、制冷器、加热器、水箱，其中重点的温度控制阀主要由阀盖、阀体、仿生耐冲蚀阀芯、比例电磁铁、控制模块等组成。控制阀包括一个进水口，两个出水口，其中两个出水口分别接加热回路和制冷回路，水经进水口进入阀体后分别通往散热回路和制冷回路的进水口，经温度传感器测量水介质的温度后通过控制电路控制比例电磁铁控制两个阀口的开度实现温度的精确控制。本发明主要是为水液压介质提供良好的温度控制，保证水液压系统的工作稳定性。

Description

一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门及调节系统

技术领域

本发明涉及一种温度调节阀门及调节系统，尤其涉及一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门及调节系统，属于工程机械技术领域。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展,液压阀将朝着高压大流量、小型化、智能化、可靠性高、模块化、水压、低噪声振动等研究方向发展,从而以应对其他的各种传动方式，如电气传动、机械传动的竞争，并达到社会对节能环保的要求，虽然传统的工作介质是液压油，液压油由于具有防锈性、优良的润滑性以及大的粘度等特点。但是随着社会的进步，人类对环保的要求越来越高，传统的油压技术已不能很好的满足现代社会的要求，而且随着石油的不断开采，资源也越来越匮乏，未来的发展前景不容乐观。而水具有资源巨大，干净卫生与价廉安全诸多优点。随着各种新型材料的出现以及加工水平的巨大提高，从而以水介质作为液压系统的中介成为未来发展的一大方向，而由于水所具有的特性，在液压系统中工作时极易发生温度的升高以及随着外界环境的改变温度也会发生变化，严重影响了水液压技术的使用范围，而且水极易发生气蚀以及引起过滤不足而引起的冲刷作用，所有的这些都对水液压技术的推广以应用带来了极大的限制。

传统的水压阀门结构对于仿气蚀以及冲刷方面大都采用新型材料的方式，但是存在成本高昂而且效果不是很明显的弊端，从自然界生物身上提取有益参考是仿生工程学的重要研究内容，而将其应用到水液压技术方面的应用几乎是空白的。

发明内容

本发明的目的是为了解决纯水液压系统对环境温度敏感、易发生气蚀以及冲蚀的问题而提供一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门及调节系统。

本发明的目的是这样实现的：一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门，包括阀体、阀芯、左端盖和右端盖，阀体上设置有一个进水口和两个出水口，左端盖上设置有左阀口，右端盖上设置有右阀口，进水口分别与左阀口和右阀口连通，左阀口与左侧的出水口连通，右阀口与右侧的出水口连通，所述阀芯是对称式结构且中间位置设置有隔离圆盘，阀芯头部是直线形流量曲线结构，阀芯的两个端部均设置有仿生红柳结构的V形槽，且阀芯的一个端部是具有直线形流量曲线结构的头部，另一个端部伸出至端盖外部且连接有比例电磁铁。

一种利用所述的基于仿生原理的水液压温度调节阀门的基于仿生原理的水液压温度调节系统，所述基于仿生原理的水液压温度调节阀门的左侧出水口通过管路依次连接制冷器、过滤器和水箱，右侧出水口通过管路依次连接加热器、过滤器和水箱，基于仿生原理的水液压温度调节阀门的进水口通过进水管路与电磁换向阀的左侧位连接，且左侧位通过管路依次与水液压泵、过滤器和水箱连接，在电磁换向阀的右侧位与进水管路之间并联有执行回路，执行回路的管路上设置有第一温度传感器，过滤器与水液压泵之间的管路上设置有第二温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器、电磁换向阀和比例电磁铁均与控制电路连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：设置有加热器和冷却器，通过温度调节阀对水流的加热或者冷却进行分配，提高系统的稳定性；系统在水箱以及执行回路出口处设置有温度传感器和控制电路对系统进行实时自动的控制，提高了控制精度；阀芯采用异形曲线结构可以显著降低气蚀对阀门密封处的破坏作用；其次阀芯端部采用仿生红柳耐冲蚀结构V形槽显著降低水中细小颗粒对阀芯的冲刷作用，有效提高阀芯使用寿命。

附图说明

图1是本发明的温度调节系统的原理图；

图2是本发明的温度调节阀结构剖面图；

图3是本发明的仿生异形调节阀芯的结构示意图；

图4是本发明的仿生异形调节阀芯的仿生异形调节阀芯V型槽的示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

如图1所示，本发明包括：第二温度传感器1、水液压泵2、电磁换向阀3、执行回路4、第一温度传感器5、控制电路6、比例电磁铁7、温度调节阀8、制冷器9、加热器10、水箱11、过滤器12、比例电磁铁13、密封圈14、右端盖15、阀体16、阀芯圆盘17、阀芯18、密封圈19、左端盖20、左侧出水口B、右侧出水口C、进水口A。

具体工作过程如下：首先在外界环境温度变化时，油箱的第二温度传感器1检测到水温传输到控制电路如果符合温度要求则由控制电路控制电磁阀开关3流入执行回路4中实现相应功能，如果不满足要求则控制电路控制电磁阀开关3经温度调节阀8直接进入温度调节，温度低则进行加热，温度高则进行冷却，直到达到适宜温度，电磁换向阀3开通进入执行回路4实现相应功能，在流经执行回路4后在温度调节阀8口的第一温度传感器5对水温进行测量，将温度信号传输到控制电路，经过控制电路温度比对，然后通过控制电路6控制比例电磁铁7的移动来控制阀芯的位置从而控制加热与散热支路的阀口大小实现对水流的分配，从而实现对水温的精确自动化控制。

水流在流经温度控制阀8时经入口A流入然后经阀体流道流向左右两端阀口，经阀口节流分别由B、C出口进入温度加热器与散热器，加热器与散热器可以实时开关。其中温度控制阀8左右阀口为对称结构，可以成比例的控制左右两端阀口的流量，其中在控制电路6中要根据水的工作特性设置一个适宜的温度范围控制系统根据温度传感器返回的温度值调节电磁换向阀的换向以及温度调节阀的阀芯开度，水流在流经温度调节阀时由A口进入经分流分别流入阀芯两侧，经比例电磁铁7调节阀芯的开度，实现两侧的分流大小，水流经两端流入阀芯内腔后由阀芯中间圆盘状结构17将两端分开，避免混流，阀芯18采用直线流量特性的异形阀芯结构，将气蚀引向阀芯后端减轻对阀芯密封处的破坏作用。在阀芯端部21加工有仿红柳v形槽结构，在流体中含有细小颗粒时，V型槽产生的壁面涡流可以对颗粒的冲击产生缓冲作用有效减轻颗粒的直接撞击产生的冲蚀作用。水液压散热系统，包括过滤器、液压泵、电磁换向阀、执行系统回路、温度控制阀门、制冷器、加热器、水箱，其中重点的温度控制阀主要由阀盖、阀体、仿生耐冲蚀阀芯、比例电磁铁、控制模块等组成。控制阀包括一个进水口A，两个出水口B、C，其中两个出水口B、C分别接加热回路和制冷回路，水经进水口A进入阀体后分别通往散热回路和制冷回路的进水口，经温度传感器5测量水介质的温度后通过控制电路6控制比例电磁铁7控制两个阀口的开度实现温度的精确控制。

温度控制阀包括阀体、左右端盖、仿生阀芯、比例电磁铁，仿生结构阀芯，其中阀体上加工有进水口A和出水口B、C，进水口A分别连通左右阀口，阀口连通出水口B、C，其中左端盖、右端盖与阀体采用螺纹连接，并且带有水液压专用密封圈，通过与阀芯的配合调节节流口大小实现对水流的节流作用，阀芯为对称结构中间带有隔离圆盘，隔离圆盘上带有密封圈将两个分流腔室隔离开来，阀芯头部采用直线形流量曲线结构，既保证流量调节的可控性又有效减轻气蚀，阀芯端部加工有仿生红柳结构V形槽，有效减轻水流的冲蚀磨损，阀芯右端连接比例电磁铁，通过控制电路控制比例电磁铁从而带动阀芯的移动控制开度，阀芯向左移动最大距离时左端阀口关闭，所有水流经右端阀口从C口流出进入加热支路，阀芯向右移动最大距离时右端阀口关闭，左端阀口开度最大，所有水流经左端阀口从B口流出进入散热支路。

本发明基于仿生红柳的原理,提供了一种结构简单、可靠性高和经济实用的水液压温度调节系统以及仿生温度调节阀门。

本发明的温度调节系统包括温度传感器1、液压泵2、电磁换向阀3、执行回路4、温度传感器5、控制电路6、比例电磁铁7、温度控制阀8、冷却器9、加热器10、水箱11、过滤器12，其特征在于本散热系统还包括水液压温度控制阀，温度控制阀有一个进口A两个出口B、C，B接散热支路和C接加热支路，通过对水温的检测由温度控制阀门对水流进行分配，根据温度的大小自动调节两端阀门开口的大小。

温度控制阀包括阀体、左右端盖、阀芯、比例电磁铁，阀芯中部为隔流圆盘，隔流圆盘上带有密封圈。温度控制阀阀芯18采用直线流量形异形曲线结构，阀芯端部21采用仿生红柳非光滑结构，阀芯右端为比例电磁铁推杆。

水箱与阀体入口处安装有温度传感器1和5，并设置有电磁换向阀3，电磁换向阀一路连接执行回路4，一路连接温控阀8,控制模块连接比例电磁铁7、电磁换向阀3和温度传感器1和5。阀体上开有两个间隔适当距离的出流口B、C，阀体进口A处开有通流槽连通左右两端阀口，左端盖20和右端盖15上加工有节流口，与阀芯18组成节流阀口。

本发明公开了一种基于仿生原理的水液压温度调节系统及阀门。针对水液压系统易气蚀以及冲刷设计了耐气蚀以及基于仿生原理的耐冲蚀红柳结构阀芯，技术方案的要点是:水液压温度调节系统，包括过滤器、液压泵、电磁换向阀、执行系统回路、温度控制阀门、控制电路、制冷器、加热器、水箱，其中重点的温度控制阀主要由阀盖、阀体、仿生耐冲蚀阀芯、比例电磁铁、控制模块等组成。控制阀包括一个进水口，两个出水口，其中两个出水口分别接加热回路和制冷回路，水经进水口进入阀体后分别通往散热回路和制冷回路的进水口，经温度传感器测量水介质的温度后通过控制电路控制比例电磁铁控制两个阀口的开度实现温度的精确控制。本发明主要是为水液压介质提供良好的温度控制，保证水液压系统的工作稳定性。

Claims (1)

1.一种基于仿生原理的水液压温度调节阀门，包括阀体、阀芯、左端盖和右端盖，其特征在于：阀体上设置有一个进水口和两个出水口，左端盖上设置有左阀口，右端盖上设置有右阀口，进水口分别与左阀口和右阀口连通，左阀口与左侧的出水口连通，右阀口与右侧的出水口连通，所述阀芯是对称式结构且中间位置设置有隔离圆盘，阀芯头部是直线形流量曲线结构，阀芯的两个端部均设置有仿生红柳结构的V形槽，且阀芯的一个端部是具有直线形流量曲线结构的头部，另一个端部伸出至端盖外部且连接有比例电磁铁；所述基于仿生原理的水液压温度调节阀门的左侧出水口通过管路依次连接制冷器、过滤器和水箱，右侧出水口通过管路依次连接加热器、过滤器和水箱，基于仿生原理的水液压温度调节阀门的进水口通过进水管路与电磁换向阀的左侧位连接，且左侧位通过管路依次与水液压泵、过滤器和水箱连接，在电磁换向阀的右侧位与进水管路之间并联有执行回路，执行回路的管路上设置有第一温度传感器，过滤器与水液压泵之间的管路上设置有第二温度传感器，所述第一温度传感器、第二温度传感器、电磁换向阀和比例电磁铁均与控制电路连接。