CN106351901B - 一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀 - Google Patents

Abstract

一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，主要面向新一代运载火箭液压伺服系统研制需求，主要目的是实现向定排量液压马达提供预定流量高压油液、配合实现液压马达的恒转速控制。本发明所涉及的恒定大流量控制阀，主要由两级滑阀和阻尼网络组成，两级滑阀用于实现恒定流量控制功能，阻尼网络用于实现流量‑压力转换、负反馈功能以及改善系统的控制性能。

Description

一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀

技术领域

本发明涉及一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒定大流量控制阀，属于流量控制阀门技术领域。

背景技术

现有技术多采用调速阀技术实现恒流量控制，通过定差减压阀与节流阀串联实现恒流量控制，属于单级阀开环控制，其控制精度相对较低，控制流量较小，不能满足恒定大流量的高精度控制要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒定大流量控制阀，具有恒定大流量闭环控制能力，控制精度高，并具有丰富灵活的控制性能调节方式。

本发明的技术解决方案是：

一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，包括：导阀、主阀和阻尼网络，阻尼网络包括第一阻尼器和固定阻尼孔；

导阀的进油口通过一个固定阻尼孔与主油路的高压进油口连通，导阀的出油口与主油路的低压出油口连通；导阀的负载供油口和负载回油口分别连通至主阀的阀芯两侧；导阀的阀芯一侧有压缩量可调的预压弹簧提供的弹簧力，另一侧有表征实际流量的反馈压力，弹簧力和反馈压力共同作用于导阀的阀芯，控制导阀阀芯运动和导阀的输出压力，进而对主阀阀芯的运动进行控制，最终实现对主阀输出流量的控制；在主阀阀芯的两侧，并联第一阻尼器，为主阀阀芯的运动提供一个动压阻尼，降低主阀阀芯运动的超调量。

所述导阀的输出压力是指作用在主阀阀芯两侧的压力。

所述阻尼网络还包括第二阻尼器、第三阻尼器以及固定节流孔；

由负载经负载回油口流回恒流量控制阀的油液，通过固定节流孔流出低压出油口，在固定节流孔的前端，形成背压，表征了流经固定节流孔的油液流量；

第二阻尼器和第三阻尼器串联，然后与固定节流孔并联，实现分压，将第三阻尼器前端的压力作为反馈压力，引到导阀的一侧。

所述固定阻尼孔的直径为0.4mm～0.6mm。

第二阻尼器的直径大于第三阻尼器。

所述导阀包括螺堵、阀壳体、限位块、导阀套、导阀芯、顶针、顶座、垫套、弹簧、弹簧座、调节螺套、锁紧螺母和螺套；

导阀套位于阀壳体内，螺堵安装在导阀套的一端，垫套安装在导阀套的另一端，螺套安装在垫套的外部，通过拧紧螺堵和螺套将导阀套固定在阀壳体上；导阀芯安装在导阀套内，其靠近螺堵的一端安装限位块，用于对导阀芯进行限位，其另一端通过垫套实现限位；

在导阀芯靠近垫套的一端安装有顶针、顶座、弹簧、弹簧座和调节螺套，顶针、顶座以及弹簧座配合，用于将弹簧的弹簧力传递给导阀芯；调节螺套与螺套之间是螺纹连接，通过调整调节螺套，改变弹簧的预压缩量，相应地改变预先设定的作用在导阀芯上的弹簧力的大小，从而调整恒流量控制阀目标流量的设定值。

导阀套上设置有三角形的节流窗口，用于降低零位附近的流量增益。

所述三角形的节流窗口为等腰三角形，其顶角为度，顶角朝向沿导阀套的轴向，等腰三角形的高度不小于导阀芯相对零位的最大位移量。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)本发明利用阻尼网络与两级滑阀匹配而成的恒定大流量控制原理。“导阀+主阀”两级滑阀配置方式，导阀可以感应低压反馈信号，而其输出用于驱动主阀阀芯，实现利用低压反馈信号闭环控制大功率高压油液的效果；阻尼网络用于匹配恒定大流量控制参数及调节控制特性。

2)本发明通过调整导阀2的弹簧预压缩量，实现对主阀恒定目标流量的调节。

3)本发明通过调整第一阻尼器4的阻尼孔大小，实现对主阀流量超调量的调节。

4)本发明通过调整第二阻尼器5和第三阻尼器6的大小，实现对反馈压力的调节。

5)本发明中导阀三角形节流窗口的设计。为降低导阀的流量增益，将导阀套上的节流窗口设计为三角形窗口。

附图说明

图1是一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒定大流量控制阀液压原理图；

图2是导阀结构及导阀套上截流窗口形状示意图；其中图2a是导阀结构示意图，图2b是导阀套上截流窗口形状示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。

新一代运载火箭伺服机构利用引流发动机高压煤油作为动力，通过液压马达驱动伺服机构的液压泵运转。为了保证伺服机构正常可靠稳定运行，要求液压马达以相对恒定的转速驱动液压泵运转，不受液压泵的转矩的影响。常规的液压马达无法实现，必须采用具备恒转速控制功能的液压马达方案，采用“恒定大流量控制阀+定排量液压马达”的配置方式。基于此，开展恒定大流量控制阀的研制，要求恒定大流量控制阀的输出流量满足一定的精度要求，且不受其负载变化的影响，这就是本发明所要解决的问题。需要指出的是，恒定大流量控制阀不仅仅可以应用于液压马达的转速控制，还可以广泛应用在大多数需要控制输出恒定大流量的场合。

本发明所涉及的一种由阻尼网络与两级滑阀组成的恒定大流量控制阀，主要面向新一代运载火箭液压伺服系统研制需求，主要目的是实现向定排量液压马达提供预定流量高压油液、配合实现液压马达的恒转速控制。

如图1所示，本发明提供的阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，包括：导阀2、主阀3和阻尼网络，阻尼网络包括第一阻尼器4和固定阻尼孔1；

导阀2的进油口通过一个固定阻尼孔1与主油路的高压进油口8连通，导阀2的出油口与主油路的低压出油口11连通；导阀2的负载供油口和负载回油口分别连通至主阀3的阀芯两侧；导阀2的阀芯一侧有压缩量可调的预压弹簧提供的弹簧力，另一侧有表征实际流量的反馈压力，弹簧力和反馈压力共同作用于导阀的阀芯，控制导阀阀芯运动和导阀的输出压力，进而对主阀阀芯的运动进行控制，最终实现对主阀输出流量的控制，调节导阀2的预压缩弹簧力，可以方便地实现对目标流量值的设定和调节；在主阀阀芯的两侧，并联第一阻尼器4，为主阀阀芯的运动提供一个动压阻尼，降低主阀阀芯运动的超调量，调节第一阻尼器4，可以方便地实现对流量超调量和响应快速性的调节。

所述导阀2的输出压力是指作用在主阀3阀芯两侧的压力。

所述阻尼网络还包括第二阻尼器5、第三阻尼器6以及固定节流孔7；

由负载13经负载回油口10流回恒流量控制阀的油液，通过固定节流孔7流出低压出油口11，在固定节流孔7的前端，形成背压，表征了流经固定节流孔7的油液流量；

第二阻尼器5和第三阻尼器6串联，然后与固定节流孔7并联，实现分压，将第三阻尼器6前端的压力作为反馈压力，引到导阀2的一侧，参与控制。

所述固定阻尼孔1的直径为0.4mm～0.6mm。

第二阻尼器5的直径大于第三阻尼器6。

如图2a所示，导阀2包括螺堵14、阀壳体15、限位块16、导阀套17、导阀芯18、顶针19、顶座20、垫套21、弹簧22、弹簧座25、调节螺套24、锁紧螺母26和螺套23；

导阀套17位于阀壳体15内，螺堵14安装在导阀套17的一端，垫套21安装在导阀套17的另一端，螺套23安装在垫套21的外部，通过拧紧螺堵14和螺套23将导阀套17固定在阀壳体15上；导阀芯18安装在导阀套17内，其靠近螺堵14的一端安装限位块16，用于对导阀芯18进行限位，其另一端通过垫套21实现限位；

在导阀芯18靠近垫套21的一端安装有顶针19、顶座20、弹簧22、弹簧座25和调节螺套24，顶针19、顶座20以及弹簧座25配合，用于将弹簧22的弹簧力传递给导阀芯18；调节螺套24与螺套23之间是螺纹连接，通过调整调节螺套24，改变弹簧22的预压缩量，相应地改变预先设定的作用在导阀芯18上的弹簧力的大小，从而调整恒流量控制阀目标流量的设定值。

如图2b所示，导阀套17上设置有三角形的节流窗口，用于降低零位附近的流量增益。

现有技术中的节流窗口一般为矩形，但是其流量增益无法满足要求。本发明三角形的节流窗口设计为等腰三角形，其顶角为40度，顶角朝向沿导阀套17的轴向，等腰三角形的高度不小于导阀芯18相对零位的最大位移量，三角形节流窗口的设置，降低了导阀2在零位附近的流量增益，提高了控制性能。

第一阻尼器4的直径为0.3mm～0.8mm。

主阀3最大流量为60L/min，主阀阀芯直径为12.5mm；导阀2最大流量为1L/min，导阀芯18直径为6.4mm。

实施例：

固定阻尼孔1的直径为0.5mm，可以降低导阀2上的压差，由于导阀油路属于控制油路，对于流量的需求很小，通过一个固定节流孔1的强阻尼作用来进行限流。

第一阻尼器4的直径为0.5mm，可以获得较小的流量超调和较快的响应。

第二阻尼器5的阻尼孔直径为0.8mm，第三阻尼器6的阻尼孔直径为0.3mm，可以获得较为理想的反馈控制压力和高的可靠性。

主阀3的阀芯直径为12.5mm，保证可以获得所需的60L/min的流量；导阀2阀芯直径为6.4mm，导阀套17上的节流窗口为顶角为40度的等腰三角形，降低导阀2在零位附近的流量增益，有效保障阀的控制性能。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域的公知技术。

Claims (10)

1.一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于包括：导阀(2)、主阀(3)和阻尼网络，阻尼网络包括第一阻尼器(4)和固定阻尼孔(1)；

导阀(2)的进油口通过一个固定阻尼孔(1)与主油路的高压进油口(8)连通，导阀(2)的出油口与主油路的低压出油口(11)连通；导阀(2)的负载供油口和负载回油口分别连通至主阀(3)的阀芯两侧；导阀(2)的阀芯一侧有压缩量可调的预压弹簧提供的弹簧力，另一侧有表征实际流量的反馈压力，弹簧力和反馈压力共同作用于导阀的阀芯，控制导阀阀芯运动和导阀的输出压力，进而对主阀阀芯的运动进行控制，最终实现对主阀输出流量的控制；在主阀阀芯的两侧，并联第一阻尼器(4)，为主阀阀芯的运动提供一个动压阻尼，降低主阀阀芯运动的超调量。

2.根据权利要求1所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：所述导阀的输出压力是指作用在主阀阀芯两侧的压力。

3.根据权利要求1或2所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：所述阻尼网络还包括第二阻尼器(5)、第三阻尼器(6)以及固定节流孔(7)；

由负载(13)经负载回油口(10)流回恒流量控制阀的油液，通过固定节流孔(7)流出低压出油口(11)，在固定节流孔(7)的前端，形成背压，表征了流经固定节流孔(7)的油液流量；

第二阻尼器(5)和第三阻尼器(6)串联，然后与固定节流孔(7)并联，实现分压，将第三阻尼器(6)前端的压力作为反馈压力，引到导阀(2)的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：所述固定阻尼孔(1)的直径为0.4mm～0.6mm。

5.根据权利要求3所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：第二阻尼器(5)的直径大于第三阻尼器(6)。

6.根据权利要求1所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：所述导阀(2)包括螺堵(14)、阀壳体(15)、限位块(16)、导阀套(17)、导阀芯(18)、顶针(19)、顶座(20)、垫套(21)、弹簧(22)、弹簧座(25)、调节螺套(24)、锁紧螺母(26)和螺套(23)；

导阀套(17)位于阀壳体(15)内，螺堵(14)安装在导阀套(17)的一端，垫套(21)安装在导阀套(17)的另一端，螺套(23)安装在垫套(21)的外部，通过拧紧螺堵(14)和螺套(23)将导阀套(17)固定在阀壳体(15)上；导阀芯(18)安装在导阀套(17)内，其靠近螺堵(14)的一端安装限位块(16)，用于对导阀芯(18)进行限位，其另一端通过垫套(21)实现限位；

在导阀芯(18)靠近垫套(21)的一端安装有顶针(19)、顶座(20)、弹簧(22)、弹簧座(25)和调节螺套(24)，顶针(19)、顶座(20)以及弹簧座(25)配合，用于将弹簧(22)的弹簧力传递给导阀芯(18)；调节螺套(24)与螺套(23)之间是螺纹连接，通过调整调节螺套(24)，改变弹簧(22)的预压缩量，相应地改变预先设定的作用在导阀芯(18)上的弹簧力的大小，从而调整恒流量控制阀目标流量的设定值。

7.根据权利要求6所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：导阀套(17)上设置有三角形的节流窗口，用于降低零位附近的流量增益。

8.根据权利要求7所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：所述三角形的节流窗口为等腰三角形，其顶角为40度，顶角朝向沿导阀套(17)的轴向，等腰三角形的高度不小于导阀芯(18)相对零位的最大位移量。

9.根据权利要求3所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：第一阻尼器(4)的直径为0.3mm～0.8mm。

10.根据权利要求3所述的一种阻尼网络与两级滑阀组成的恒流量控制阀，其特征在于：主阀(3)最大流量为60L/min，主阀阀芯直径为12.5mm；导阀(2)最大流量为1L/min，导阀芯(18)直径为6.4mm。