CN105971962B - 一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀 - Google Patents

一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，涉及流体传动与控制技术技术领域，用以解决现有技术中的单阀芯液压阀，存在不能实现一阀多用，以及结构复杂可靠性差的问题。该液压阀包括：角位移传感器、电机、阀体、阀芯、压力传感器、弹簧挡圈、压盖和控制器；电机转动带动阀芯转动，阀芯转动使第一贯穿孔与回油T贯穿孔连通，或者使“U”型槽与工作B贯穿孔和压力P贯穿孔连通，或者使第二贯穿孔与工作A贯穿孔连通，控制器通过角位移传感器（101）获取角度信息或者通过压力传感器获取压力信息，从而可以实现换向阀功能和压力阀功能。

Description

一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀
技术领域
本发明涉及流体传动与控制技术技术领域，更具体的涉及一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀。
背景技术
现有技术中，单阀芯液压阀只能实现单一控制方式，不能在同一阀体上实现多种不同控制方式，功能单一；现有单阀芯液压阀不能通过阀芯转动直接实现多种控制方式。
综上所述，现有技术中的单阀芯液压阀，存在不能实现一阀多用，及不能通过阀芯转动直接实现多种控制方式的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，用以解决现有技术中的单阀芯液压阀，存在不能实现一阀多用，及不能通过阀芯转动直接实现多种控制方式的问题。
本发明实施例提供一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，包括：角位移传感器、电机、阀体、阀芯、压力传感器、弹簧挡圈、压盖和控制器；
所述电机一端与所述角位移传感器连接，所述电机另一端的外壳与所述阀体的一端连接，所述电机另一端的转轴与所述阀芯的一端连接，其中，所述阀芯设置在所述阀体的空腔内，所述阀体与所述阀芯同轴设置，并且所述阀芯为中空结构；
所述阀体在垂直于轴向的方向上开设有回油T贯穿孔、工作B贯穿孔、压力P贯穿孔和工作A贯穿孔；
所述阀芯在垂直于轴向的方向上开设有第一贯穿孔和第二贯穿孔；所述阀芯上开设有“U”型槽，所述“U”型槽两端口均设置在所述阀芯的外壁上；
所述回油T贯穿孔与所述第一贯穿孔位于垂直于所述阀芯轴向的同一截面上；所述工作B贯穿孔与所述“U”型槽的一端口位于垂直于所述阀芯轴向的同一截面上；所述压力P贯穿孔与所述“U”型槽的另一端口位于垂直于所述阀芯轴向的同一截面上；所述工作A贯穿孔与所述第二贯穿孔位于垂直于所述阀芯轴向的同一截面上；
所述压力传感器设置在所述工作B贯穿孔开口处或者所述工作A贯穿孔开口处；
所述弹簧挡圈套设在所述阀芯的另一端；
所述压盖设置在所述阀体的另一端；
所述角位移传感器、所述电机和所述压力传感器均与所述控制器电连接；
所述控制器通过所述角位移传感器获取所述电机的转动方向，根据所述转动方向控制所述电机转动，改变所述第一贯穿孔与所述回油T贯穿孔、所述工作B贯穿孔和所述压力P贯穿孔、以及所述第二贯穿孔与所述工作A贯穿孔的连通状态，使所述液压阀在换向阀模式下工作；
所述控制器通过所述角位移传感器获取所述电机的角度值，通过所述压力传感器获取所述工作B贯穿孔或者所述工作A贯穿孔的液体压力值，根据所述角度值与所述液体压力值之间的对应关系控制所述电机转动，使所述液压阀在压力阀模式下工作。
较佳地，所述电机的外壳和所述阀体之间通过电机座连接。
较佳地，所述工作B贯穿孔开口处或者所述工作A贯穿孔开口处设置有流量传感器。
较佳地，所述控制器通过所述角位移传感器获取所述电机的角度值，通过所述流量传感器获取所述工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据所述角度值与所述液体流量值之间的对应关系控制所述电机转动，使所述液压阀在流量阀模式下工作。
较佳地，所述控制器通过所述角位移传感器获取所述电机的角度值，通过所述流量传感器获取所述工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据所述角度值与所述液体流量值之间的比例对应关系控制所述电机转动，使所述液压阀在比例阀模式下工作。
本发明实施例中，提供一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，该液压阀通过电机带动阀芯旋转，改变阀体上的贯穿孔与阀芯上的贯穿孔的相对位置，以及改变阀体上的贯穿孔与阀芯上的“U”型槽的相对位置，实现液压阀的换向功能；通过改变脉冲信号，即可改变电机带动阀芯旋转的角度，则可改变阀芯上的孔和槽与阀体上孔连接的相对位置，即改变了阀口的开度，从而实现数字阀对流量的控制；通过配置不同执行软件的控制装置来实现一阀多用的功能；并且通过电机直接驱动阀芯旋转的方式实现P、T、A、B口的通断，通过阀芯转动直接实现多种控制方式。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀结构示意图。
附图标记说明：
101-角位移传感器和控制器，102-电机，102-1-电机座，103-阀体，104-阀芯，104-1-第一贯穿孔，104-2-“U”型槽，104-3-第二贯穿孔，105-压力传感器，106-弹簧挡圈，107-压盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示例性的示出了本发明实施例提供的一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供的一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀包括：角位移传感器101、电机102、阀体103、阀芯104、压力传感器105、弹簧挡圈106、压盖107和控制器。
需要说明的是，电机102可以采用直流电机、交流电机、步进电机或伺服电机，用于带动阀芯104转动。
具体地，电机102一端与角位移传感器101连接，电机102另一端的外壳与阀体103的一端连接，电机102另一端的转轴与阀芯104的一端连接，其中，阀芯104设置在阀体103的空腔内，阀体103与阀芯104同轴设置，并且阀芯104为中空结构。
需要说明的是，阀芯104与阀体103贴近设置，并且阀体103相对于阀芯104可以自由转动。
需要说明的是，阀芯104内的流体介质包括液体和气体。
较佳地，阀芯104与电机102的连接端外沿于阀体103，并且为“U”结构；电机102转轴与阀芯104“U”结构的内表面连接。
较佳地，电机101外壳和阀体102之间通过电机座101-1连接，使电机101和阀体102之间稳固连接，并且起到一定的密封作用。
具体地，阀体103在垂直于轴向的方向上开设有回油T贯穿孔、工作B贯穿孔、压力P贯穿孔和工作A贯穿孔；阀芯104在垂直于轴向的方向上开设有第一贯穿孔104-1和第二贯穿孔104-3；阀芯104上开设有“U”型槽104-2，“U”型槽104-2两端口均设置在阀芯104的外壁上。
需要说明的是，回油T贯穿孔与第一贯穿孔104-1位于垂直于阀芯104轴向的同一截面上；工作B贯穿孔与“U”型槽104-2的一端口位于垂直于阀芯104轴向的同一截面上；压力P贯穿孔与“U”型槽104-2的另一端口位于垂直于阀芯104轴向的同一截面上；工作A贯穿孔与第二贯穿孔104-3位于垂直于阀芯104轴向的同一截面上。
具体地，压力传感器105设置在工作B贯穿孔开口处或者工作A贯穿孔开口处。
需要说明的是，工作B贯穿孔开口处或者工作A贯穿孔开口处还可以设置流量传感器。
需要说明的是，阀芯104上开设有两个“U”型槽，两个“U”型槽沿阀芯104轴向对称，并且靠近阀体103设置。
需要说明的是，弹簧挡圈106套设在阀芯104的另一端；阀体103和阀芯104通过弹簧挡圈106定位，弹簧挡圈106扣在阀芯104上，用来固定阀芯104和阀体103的相对位置。
需要说明的是，压盖107设置在阀体103的另一端；压盖107是挡圈106的防尘罩。
需要说明的是，角位移传感器101、电机102和压力传感器105均与控制器电连接。
具体地，电机102转动带动阀芯104转动，阀芯104转动使第一贯穿孔104-1与回油T贯穿孔连通，或者使工作B贯穿孔和压力P贯穿孔通过“U”型槽104-2连通，或者使第二贯穿孔104-3与所述工作A贯穿孔连通。
具体地，控制器通过角位移传感器101获取电机102的转动方向，根据转动方向控制电机102转动，改变第一贯穿孔104-1与回油T贯穿孔、工作B贯穿孔和压力P贯穿孔、以及第二贯穿孔104-3与工作A贯穿孔的连通状态，使液压阀在换向阀模式下工作。
具体地，控制器通过角位移传感器101获取电机102的角度值，通过压力传感器105获取工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体压力值，根据角度值与液体压力值之间的对应关系控制电机102转动，使液压阀在压力阀模式下工作。
需要说明的是，控制器通过角位移传感器101获取电机102的角度值，通过流量传感器获取工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据角度值与液体流量值之间的对应关系控制电机102转动，使液压阀在流量阀模式下工作。
需要说明的是，控制器通过角位移传感器101获取电机102的角度值，通过流量传感器获取工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据角度值与液体流量值之间的比例对应关系控制电机102转动，使液压阀在比例阀模式下工作。
需要说明的是，控制器通过角位移传感器101获取角度信息，并且根据换向功能算法控制电机102转动完成换向阀的功能；控制器通过角位移传感器101获取角度信息，根据流量功能算法控制电机102转动完成流量阀的功能；控制器通过角位移传感器101获取角度信息，根据压力功能算法控制电机102转动完成压力阀的功能；控制器通过角位移传感器101获取角度信息，根据比例调节功能算法控制电机102转动完成比例阀的功能；控制器通过角位移传感器101获取角度信息，以及通过压力传感器105获取压力信息，根据伺服调节功能算法控制电机102转动完成伺服阀的功能。
需要说明的是，阀的油压径向不平衡力的消除，既不是采用传统的沟槽形式，也不是采用端面开孔的方式，而是采用侧面开槽对称平衡布置的方式，彻底消除可能的压力分布不均，实现轴转动灵活工作。
需要说明的是，阀芯104与电机102的机械结构允许有同心度误差较大的装配而不影响阀的工作。
需要说明的是，机械工作部件仅由一个转动的轴部件和一个电机102就可以实现阀的正常工作。
需要说明的是，阀的工作需要(反馈信号)接传感器，例如压力传感器或流量传感器或其它反馈元件；本发明中的传感器包括角位移传感器101和压力传感器105。
需要说明的是，电机102、角位移传感器和控制器101以及压力传感器105均组成闭环控制系统。
需要说明的是，阀体103可以在A\B口加装压力传感器与角位移传感器和控制器101构成大闭环高精度伺服控制。
本发明实施例提供的一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，其原理是，当电机102接收到反馈控制装置的脉冲数字信号时，电机102带动阀芯104旋转一定角度，阀芯104上的贯穿孔与阀体103上的贯穿孔相通，或者阀芯104上的“U”型槽与阀体103上的贯穿孔相通；当需要换向时，继续给电机102脉冲信号，电机102再带动阀芯104旋转一定角度，改变阀芯104上的贯穿孔和“U”型槽与阀体103上“U”型孔的连通方式，实现换向；改变脉冲信号的脉宽，即可改变电机102带动阀芯104旋转的角度，则可改变阀芯104上的贯穿孔和“U”型槽与阀体103上通孔连接的相对位置，即改变了阀口的开度，从而实现数字阀对流量的控制。
需要说明的是，通过阀体103和阀芯104之间的相对转动可以完成流体流动方向的转换；通过阀体103和阀芯104之间的相对转动可以完成流体流量的调节；通过阀体103和阀芯104之间的相对转动角度可以采用伺服调节；通过阀体103和阀芯104之间的相对转动角度可以采用比例调节；即根据使用的需要通过控制装置改变控制程序可以做到任意切换阀的工作状态及性质，可以完成换向阀、流量阀、压力阀、比例阀或伺服阀的功能。
综上所述，本发明实施例提供的一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，该液压阀通过电机带动阀芯旋转，改变阀体上的贯穿孔与阀芯上的贯穿孔的相对位置，以及改变阀体上的贯穿孔与阀芯上的“U”型槽的相对位置，实现实现液压阀的换向功能；通过改变脉冲信号，即可改变电机带动阀芯旋转的角度，则可改变阀芯上的孔和槽与阀体上孔连接的相对位置，即改变了阀口的开度，从而实现数字阀对流量的控制；通过配置不同执行软件的控制装置来实现一阀多用的功能；通过电机直接驱动阀芯旋转的方式实现P、T、A、B口的通断；其结构简单，控制灵活。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种单电机驱动的单阀芯旋转式液压阀，其特征在于，包括：角位移传感器(101)、电机(102)、阀体(103)、阀芯(104)、压力传感器(105)、弹簧挡圈(106)、压盖(107)和控制器；
所述电机(102)一端与所述角位移传感器(101)连接，所述电机(102)另一端的外壳与所述阀体(103)的一端连接，所述电机(102)另一端的转轴与所述阀芯(104)的一端连接，其中，所述阀芯(104)设置在所述阀体(103)的空腔内，所述阀体(103)与所述阀芯(104)同轴设置，并且所述阀芯(104)为中空结构；
所述阀体(103)在垂直于轴向的方向上开设有回油T贯穿孔、工作B贯穿孔、压力P贯穿孔和工作A贯穿孔；
所述阀芯(104)在垂直于轴向的方向上开设有第一贯穿孔(104-1)和第二贯穿孔(104-3)；所述阀芯(104)上开设有“U”型槽(104-2)，所述“U”型槽(104-2)两端口均设置在所述阀芯(104)的外壁上；
所述回油T贯穿孔与所述第一贯穿孔(104-1)位于垂直于所述阀芯(104)轴向的同一截面上；所述工作B贯穿孔与所述“U”型槽(104-2)的一端口位于垂直于所述阀芯(104)轴向的同一截面上；所述压力P贯穿孔与所述“U”型槽(104-2)的另一端口位于垂直于所述阀芯(104)轴向的同一截面上；所述工作A贯穿孔与所述第二贯穿孔(104-3)位于垂直于所述阀芯(104)轴向的同一截面上；
所述压力传感器(105)设置在所述工作B贯穿孔开口处或者所述工作A贯穿孔开口处；
所述弹簧挡圈(106)套设在所述阀芯(104)的另一端；
所述压盖(107)设置在所述阀体(103)的另一端；
所述角位移传感器(101)、所述电机(102)和所述压力传感器(105)均与所述控制器电连接；
所述控制器通过所述角位移传感器(101)获取所述电机(102)的转动方向，根据所述转动方向控制所述电机(102)转动，改变所述第一贯穿孔(104-1)与所述回油T贯穿孔、所述工作B贯穿孔和所述压力P贯穿孔、以及所述第二贯穿孔(104-3)与所述工作A贯穿孔的连通状态，使所述液压阀在换向阀模式下工作；
所述控制器通过所述角位移传感器(101)获取所述电机(102)的角度值，通过所述压力传感器(105)获取所述工作B贯穿孔或者所述工作A贯穿孔的液体压力值，根据所述角度值与所述液体压力值之间的对应关系控制所述电机(102)转动，使所述液压阀在压力阀模式下工作。
2.如权利要求1所述的液压阀，其特征在于，所述电机(102)的外壳和所述阀体(103)之间通过电机座(102-1)连接。
3.如权利要求1所述的液压阀，其特征在于，所述工作B贯穿孔开口处或者所述工作A贯穿孔开口处设置有流量传感器。
4.如权利要求3所述的液压阀，其特征在于，所述控制器通过所述角位移传感器(101)获取所述电机(102)的角度值，通过所述流量传感器获取所述工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据所述角度值与所述液体流量值之间的对应关系控制所述电机(102)转动，使所述液压阀在流量阀模式下工作。
5.如权利要求3所述的液压阀，其特征在于，所述控制器通过所述角位移传感器(101)获取所述电机(102)的角度值，通过所述流量传感器获取所述工作B贯穿孔或者工作A贯穿孔的液体流量值，根据所述角度值与所述液体流量值之间的比例对应关系控制所述电机(102)转动，使所述液压阀在比例阀模式下工作。
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