CN106321545A - 一种电液换向阀 - Google Patents

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董永强
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Abstract

本发明公开了一种电液换向阀，属于液压阀件领域，所述电液换向阀包括左先导阀；右先导阀；左主阀；右主阀。本发明的特点在于：先导阀阀芯由音圈电机独立控制，响应速度快，控制精度高；主阀芯分别由先导阀独立控制，可以根据实际平台使用的工况，确定最佳的双阀芯组合控制方案。

Description

一种电液换向阀
技术领域
本发明涉及到液压电磁阀技术领域，特别是一种响应速度快，控制精度高且控制模式可独立配置、灵活组合的电液换向阀。
背景技术
电液阀作为液压传动与控制系统的一种重要的阀类，主要由先导阀和主阀组成，先导阀一般为电磁阀换向阀，主要通过换向控制进入主阀油路，从而起到弱电控制大流量、大压力的作用。但一般先导阀为普通电磁换向阀，只能起到简单的油路换向，没法对油液的压力、流量起到精确的控制，假如工况变化，比如执行元件需要不同的运动速度，则需要用电液比例阀来实现。
电液比例阀虽然能对压力和流量进行线性比例控制，但比例电磁铁输入电流大，高频响应慢等缺点。近年来，为了取得好的控制效果，人们用数字阀做为先导阀，从而发展成为电液数字阀。其可直接与计算机进行接口，不需要数/模转换器，与比例阀、伺服阀相此，此类阀结构简单、工艺性好、重复性好、工作稳定可靠，由于它将计算机和液压技术紧密结合，因而有着广阔的应用前景。
传统的数字阀控制方式一般采用增量控制法和脉宽调制控制法，增量控制法主要通过控制系统产生数字式脉冲信号驱动步进电机转动，再通过机械转换装置将步进电机旋转运动转换为直线运动，从而带动阀芯移动，控制和调节液压参数。但由于步进电机具有较大转动惯量，在与液压阀机械连接后，惯量增大，固有频率进一步降低，因此频响性能受到很大限制，甚至出现高频失步现象。
脉宽调制数字阀一般为快速开关型数字阀，主要是调节输入信号的脉宽来控制阀的开与关及开、并的时间长度，从而达到控制液流的方向、流量和压力的目的。但其控制精度低，控制模式单一且结构较为复杂，一般作为单独的数字阀使用，很少做先导阀使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种响应速度快，控制精度高且控制模式可独立配置、灵活组合的换向阀。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种电液换向阀，包括左先导阀；右先导阀；左主阀；右主阀；其中，所述左先导阀进油口P1的油路通道与所述右先导阀进油口P1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀进油口P'的油路通道垂直连通，所述左先导阀出油口T1的油路通道与所述右先导阀回油口T1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀回油口T'的油路通道垂直连通，所述左先导阀控制油口A1的油路通道与所述左主阀阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述左先导阀控制油口B1的油路通道与所述左主阀阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述右先导阀控制油口A1'的油路通道与所述右主阀阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述右先导阀控制油口B1'的油路通道与所述右主阀阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述左主阀进油口P2的油路通道与所述右主阀进油口P2'的油路通道在主阀体内部与主阀进油口P的油路通道垂直连通，所述左主阀回油口T2的油路通道与所述右主阀回油口T2'的油路通道在主阀体内部与主阀回油口T的油路通道垂直连通；
优选方案，其中，所述左先导阀的阀芯与所述右先导阀的阀芯水平对称分布在先导阀的同一阀体孔中；
优选方案，其中，所述左先导阀的阀芯驱动装置为左音圈电机，所述右先导阀的阀芯驱动装置为右音圈电机；
优选方案，其中，所述左音圈电机与所述左先导阀的阀芯连接装置、所述右音圈电机与所述右先导阀的阀芯连接装置均为联轴器；
优选方案，其中，还包括控制器，所述控制器安装在所述左先导阀的阀体上端中央；
优选方案，其中，所述控制器与所述左音圈电机、所述右音圈电机均通过CAN总线连接；
优选方案，其中，所述左主阀的阀芯、所述右主阀的阀芯竖直对称布置在所述左主阀的阀体、所述右主阀的体内；
优选方案，其中，所述左主阀的阀体与所述右主阀的阀体为同一阀体。
本发明的特点在于：先导阀阀芯由音圈电机独立控制，响应速度快，控制精度高；主阀芯分别由先导阀独立控制，可以根据实际平台使用的工况，确定最佳的双阀芯组合控制方案。
附图说明
图1为本发明所述的一种电液换向阀结构原理图；
图2为本发明所述的一种电液换向阀的应用实施例；
图3为本发明所述的一种电液换向阀的另一应用实施例。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所示，一种电液换向阀，包括左先导阀1；右先导阀1'；左主阀2；右主阀2'；其中，所述左先导阀1进油口P1的油路通道与所述右先导阀1'进油口P1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀进油口P'的油路通道垂直连通，所述左先导阀1出油口T1的油路通道与所述右先导阀1'回油口T1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀回油口T'的油路通道垂直连通，所述左先导阀1控制油口A1的油路通道与所述左主阀2阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述左先导阀1控制油口B1的油路通道与所述左主阀2阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述右先导阀1'控制油口A1'的油路通道与所述右主阀2'阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述右先导阀1'控制油口B1'的油路通道与所述右主阀2'阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述左主阀2进油口P2的油路通道与所述右主阀2'进油口P2'的油路通道在主阀体内部与主阀进油口P的油路通道垂直连通，所述左主阀2回油口T2的油路通道与所述右主阀2'回油口T2'的油路通道在主阀体内部与主阀回油口T的油路通道垂直连通；
另外，所述左先导阀1的阀芯与所述右先导阀1'的阀芯水平对称分布在先导阀的同一阀体孔中；
另外，所述左先导阀1的阀芯驱动装置为左音圈电机101，所述右先导阀1'的阀芯驱动装置为右音圈电机101'；
另外，所述左音圈电机101与所述左先导阀1的阀芯连接装置、所述右音圈电机101'与所述右先导阀1'的阀芯连接装置均为联轴器；
另外，还包括控制器3，所述控制器3安装在所述左先导阀的阀体上端中央；
另外，所述控制器3与所述左音圈电机101、所述右音圈电机101'均通过CAN总线连接；
另外，所述左主阀2的阀芯、所述右主阀2'的阀芯竖直对称布置在所述左主阀的阀体、所述右主阀的体内；
另外，所述左主阀2的阀体与所述右主阀2'的阀体为同一阀体。
下面就本发明的工作原理进行简单介绍：
一、例如，控制器3通过CAN总线向左音圈电机101发出“+”信号（+代表正向电流，－代表反向电流），左音圈电机101带动左先导阀1的阀芯向右运动，进油口P1和控制油口A1接通，同时控制油口B1和回油口T1接通，先导阀控制油液从P'口进入P1口，然后进入A1口，通过A1口进入左主阀2阀芯上端空腔，推动左主阀2阀芯向下运动，左主阀2进油口P2和B口接通，主油路通过P口、P2口进入B口，然后从B口流出；
二、例如，控制器3通过CAN总线向左音圈电机101发出“－”信号，左音圈电机101带动左先导阀1的阀芯向左运动，进油口P1和控制油口B1接通，同时控制油口A1和回油口T1接通，先导阀控制油液从P'口进入P1口，然后进入B1口，通过B1口进入左主阀2阀芯下端空腔，推动左主阀2阀芯向上运动，左主阀2油口B和T2油口接通，油液通过B口进入T口，然后从T口流回油箱；
右先导阀1'对右主阀2'的控制原理与左先导阀1对左主阀2的控制原理相同。
另外，需要说明的是，先导阀芯的位移与音圈电机输入电流的大小成正比，输入电流大，则先导阀芯位移量大，阀的开口就大，通过阀口的流量就大，反之亦然。
图2为本发明所述的一种电液换向阀的应用实施例，在本实施例中，控制要求为，液压缸有杆腔：配置为流量控制模式，实现液压缸在某一运动速度的精确控制，液压缸无杆腔：配置为压力控制模式，实现最小背压，节能高效。
其控制过程为：控制器3向左音圈电机101发出对应运动速度的控制电流，左音圈电机101带动左先导阀1的阀芯向右位移某一距离，左先导阀1的阀口打开（开口大小和电流大小成正比关系），一定压力和流量的油液通过P'、P1口进入A1口，然后流入左主阀2的阀芯上端，破坏左主阀2阀芯的受力平衡，推动左主阀2阀芯向下位移某一距离，左主阀2的阀口打开（开口大小与流入上腔的油液压力成比例关系），此时，某一流量的主油路油液通过P口、P2口、B口进入液压缸有杆腔，因为流量和液压缸有杆腔有效截面积均为定值，液压缸的运动速度为定值，从而实现对液压缸活塞运动速度的精确控制；控制器3同时向右音圈电机101'发出控制电流，右音圈电机101'带动右先导阀1'的阀芯向右运动，运动位移量由输入电流大小控制，进油口P1'和控制油口B1'接通，回油口T1'和控制油口A1'接通，控制油路油液从P'口、P1'口、B1'口进入右主阀2'阀芯下端空腔，推动右主阀2'阀芯向上运动，右主阀2'阀口完全打开，液压缸无杆腔油液通过A口进入T2'口，然后通过T口流回油箱，由于和油箱直接连接，所以实现最小背压控制。
图3为本发明所述的一种电液换向阀的另一应用实施例，在本实施例中，控制要求：两液压缸实现不同的运动速度。
其控制过程为：控制器3通过CAN总线向左音圈电机101和右音圈电机101'输出不同的控制电流，左音圈电机101带动左先导阀1的阀芯向右运动对应距离，控制油液从P'、P1口、A1口进入左主阀2的阀芯上端空腔，推动左主阀2阀芯向下移动某一距离，某一流量的主油液从P口、P2口、B口进入左液压缸无杆腔，推动左液压缸活塞杆以某一速度前行；同时右音圈电机101'带动右先导阀2'阀芯向左运动对应的距离，控制油液从P'、P1'口、A1'口进入右主阀2'阀芯上端空腔，推动右主阀2'阀芯向下移动相应距离，某一流量的主油液从P口、P2'口、A口进入右液压缸无杆腔，推动右液压缸活塞杆以另一速度前行，从而实现两液压缸以不同的速度前行。
另外，需要说明的，本说明书及其附图2、附图3为本发明的应用实施例，并不说明本发明只有这两个应用实施例，例如，可以对三个及以上的液压缸实施控制，例如，可以对每个液压缸实施不同速度、不同压力控制，等等。

Claims (8)

1.一种电液换向阀，其特征在于，包括左先导阀；右先导阀；左主阀；右主阀；其中，所述左先导阀进油口P1的油路通道与所述右先导阀进油口P1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀进油口P'的油路通道垂直连通，所述左先导阀出油口T1的油路通道与所述右先导阀回油口T1'的油路通道在先导阀体内部与先导阀回油口T'的油路通道垂直连通，所述左先导阀控制油口A1的油路通道与所述左主阀阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述左先导阀控制油口B1的油路通道与所述左主阀阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述右先导阀控制油口A1'的油路通道与所述右主阀阀芯上端空腔通过先导阀体与主阀体内部通道连通，所述右先导阀控制油口B1'的油路通道与所述右主阀阀芯下端空腔通过先导阀体与主阀体外部通道连通，所述左主阀进油口P2的油路通道与所述右主阀进油口P2'的油路通道在主阀体内部与主阀进油口P的油路通道垂直连通，所述左主阀回油口T2的油路通道与所述右主阀回油口T2'的油路通道在主阀体内部与主阀回油口T的油路通道垂直连通。
2.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述左先导阀的阀芯与所述右先导阀的阀芯水平对称分布在先导阀的同一阀体孔中。
3.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述左先导阀的阀芯驱动装置为左音圈电机，所述右先导阀的阀芯驱动装置为右音圈电机。
4.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述左音圈电机与所述左先导阀的阀芯连接装置、所述右音圈电机与所述右先导阀的阀芯连接装置均为联轴器。
5.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，还包括控制器，所述控制器安装在所述左先导阀的阀体上端中央。
6.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述控制器与所述左音圈电机、所述右音圈电机均通过CAN总线连接。
7.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述左主阀的阀芯、所述右主阀的阀芯竖直对称布置在所述左主阀的阀体、所述右主阀的体内。
8.根据权利要求1所述的一种电液换向阀，其特征在于，所述左主阀的阀体与所述右主阀的阀体为同一阀体。
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