CN106640823A - 一种弹簧式液压脉冲阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹簧式液压脉冲阀及其使用方法。弹簧式液压脉冲阀包括控制部件、配流阀体和缓冲体；所述控制部件包括驱动电机，所述配流阀体包括阀体，阀体中心设有一轴向通孔，通孔内依次设有调整垫圈、压块、压紧弹簧、推力球轴承、转盘、配油块、端盖；所述转盘上的轴与电机连接，转盘另一侧开有槽C；所述配油块上设有四个轴向盲孔、两个径向孔、两个环形槽和一个环形台阶；形成两条油路，在转盘旋转过程中能分别与缓冲体相通；所述缓冲体包括缓冲壳体；缓冲壳体底部与阀体连通，缓冲壳体孔内依次安装有缓冲活塞、缓冲弹簧、调节螺母、锁紧螺母。本发明在实现精确流体脉冲量控制的前提下，大大简化控制方法，并扩大脉冲频率控制范围。

Description

一种弹簧式液压脉冲阀及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种弹簧式液压脉冲阀及其使用方法，属于液压控制元件技术领域。

背景技术

液压脉冲阀，也叫液压数字阀，是以流体的体积或质量为计量单位，间断地输出脉冲量的液压控制元件。目前液压脉冲阀已有几种类型的产品，总结起来，与本发明相比较，有三个特点：（1）目前已有的脉冲阀在输出流体时，都是通过短暂地将液压动力源和被控制对象的油路直接接通，实现短暂的流体输出，即实现脉冲流体的输出；（2）目前已有的脉冲阀每个脉冲的输出量从结构上讲是不确定的，其输出量与动力源和被控对象之间的接通液阻、接通时间、接通瞬间的动力源压力和被控对象的压力都有关系，若想实现等量脉冲输出则还需要进一步控制；（3）目前发明的脉冲阀，其输出脉冲流体的脉冲频率受到电机械转换器动态性能的影响，脉冲频率的上限受到明显限制。

发明内容

本发明旨在提供一种弹簧式液压脉冲阀及其使用方法，采用间接接通动力源与被控对象的方法，输出等量脉冲的脉冲流体，且输出的脉冲量与接通液阻、接通时间、动力源压力、被控对象的压力，均无关系，可以产生频率高、流体脉冲量可以精确控制的流体脉冲。

本发明提供了一种弹簧式液压脉冲阀，包括控制部件、配流阀体和缓冲体；

所述控制部件包括驱动电机，驱动电机通过螺栓固定在配流阀体上，电机转轴连接配流阀体；

所述配流阀体包括阀体，阀体中心设有一轴向通孔，从驱动电机一侧开始，通孔内依次设有调整垫圈、压块、压紧弹簧、推力球轴承、转盘、配油块，另一侧设有端盖；所述压块一端与调整垫圈接触，一端与压紧弹簧接触；所述弹簧设置在压块和推力球轴承之间，将推力球轴承压向转盘；所述转盘一侧中心设有轴，该轴与电机的转轴通过联轴器或键连接起来，转盘在电机驱动下能发生转动，转盘的另一侧端面开有槽C，当转盘与配油块接触时，该槽在转盘和配油块之间形成空腔；阀体上端设有孔D2，下端设有孔A5、B5；

所述配油块上设有四个轴向盲孔A1、A2、B1、B2、两个径向孔A3、B3、两个环形槽A4、B4和一个环形台阶D1；四个轴向盲孔沿圆周方向均匀分布，形成两对深度不同的盲孔A1、A2和B1、B2；两个径向孔A3、B3分别在两个环形槽A4、B4中沿径向布置，A3将A4与A1、A2连通，B3将B4与B1、B2连通；两个环形槽A4、B4分别通过与阀体上的两个孔A5、B5与阀体底部的油口A、B连接；配油块的环形台阶D1通过阀体上的孔D2与所述缓冲体连通；

所述缓冲体包括缓冲壳体；所述缓冲壳体通过螺栓连接到配流阀体上，缓冲壳体内部有孔，缓冲壳体底部与阀体上的孔D2连通，缓冲壳体孔内依次安装有缓冲活塞、缓冲弹簧、调节螺母、锁紧螺母。通过调节螺母与锁紧螺母配合来调整壳体内空腔的大小。

上述液压脉冲阀，所述阀体的端部设有端盖，端盖通过端盖螺栓固定在阀体上，端盖上设有密封槽，其作用是实现对阀体通孔内各部件的固定以及密封作用。

上述液压脉冲阀，配油块的端盖侧设有销孔，用于安装连接到端盖的销，销固定在配油块与端盖连接处的销孔内，从而保证配油块在工作过程中不会发生旋转运动，配油块上设有相应的密封槽，用于放置密封圈，从而实现各个不同油路之间的密封。

上述液压脉冲阀，所述阀体与配油块之间设有密封圈；配油块与阀体为间隙配合。

上述液压脉冲阀，所述阀体底部除A、B孔外还设有孔Y与压缩弹簧处连通，处理漏油。

上述液压脉冲阀，所述的盲孔A1、A2位于同一直径上，盲孔B1、B2位于同一直径上，且盲孔A1、A2的深度与盲孔B1、B2的深度不同，盲孔A1、A2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口A相通，盲孔B1、B2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口B相通。

上述液压脉冲阀，所述缓冲壳体的内部孔的底部油口与阀体上部的油路连接，孔的底部设有一个台阶x2，孔的中部侧面设有一个外泄油口Y1，孔上部设有内螺纹，与调节螺母通过螺纹连接。台阶x2用于限制缓冲活塞的下行位置，外泄油口Y1可防止缓冲壳体内部形成闭死容腔。

上述液压脉冲阀，所述缓冲活塞的下端在缓冲壳体的台阶孔x2上，上端与缓冲弹簧压紧接触，上端有一个伸出杆；缓冲弹簧一端紧压缓冲活塞，另一端由调节螺母固定。

所述调节螺母通过螺纹装进缓冲壳体，压住调整弹簧，上端配有锁紧螺母。调节螺母的內部下端有一个端面（x1）。所述缓冲活塞的可以在外力和弹簧的作用下在一定范围内运动，其运动上限是缓冲活塞的上端伸出杆接触到调节螺母的底部端面x1，其运动下限是缓冲活塞的下端面接触到缓冲壳体的底部台阶孔x2。所述调节螺母可以通过旋转调整其上下位置从而调整其端面x1的上下位置，当调节螺母的位置确定后，可用锁紧螺母将其锁紧固定。

本发明提供了一种上述弹簧式液压脉冲阀的使用方法，脉冲阀工作过程是周期性的，每个周期分四个阶段，分别为：

（1）充油阶段：当转盘上的槽C与配油块上的A1、A2连通时，从阀体上的油口A到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路顺序如下：油口A、阀体上的油道A5、配油块上的环形槽A4、径向孔A3、轴向盲孔连通的油道A1和A2、转盘上的槽C、配油块上的环形台阶D1、阀体上的孔D2、缓冲腔容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔D充油，随着缓冲腔D压力的升高，作用在缓冲活塞底面的力克服缓冲弹簧的力推动缓冲活塞向上运动，直到缓冲活塞上端的伸出杆与调节螺母的下端面x1接触，上述充油过程停止，此时缓冲腔D内的液体的压力达到与油口A的压力相等、缓冲活塞达到上限位置；

（2）充油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的A1、A2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的B1、B2口也不连通，缓冲腔容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔处于充油保持状态；

（3）放油阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口连通时，从阀体上的油口B到缓冲腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔容腔D、阀体油道D2、配油块上的环形台阶D1、转盘上的槽C、配油块上的轴向盲孔B1和B2、径向孔B3、环形槽B4、阀体上的油道B5、油口B，由于缓冲腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔D流向油口B，同时缓冲腔D内的压力持续下降，此过程中缓冲弹簧克服作用在缓冲活塞底面的液压力推动缓冲活塞向下运动，直到缓冲活塞的下端面与缓冲壳体内的台阶孔x2接触，最终缓冲腔D的压力与油口B的压力相等，上述放油过程结束，缓冲活塞达到下限位置；

（4）放油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的A1、A2口也不连通，缓冲腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔D处于放油保持状态；

经过上述四个阶段，脉冲阀完成从油口A向油口B的液体输送，并具有脉冲特征，所输送的液体的体积或质量决定于缓冲活塞在两个极限位置x1和x2运动所排出的液体的体积或质量。

本发明的有益效果：可以在实现精确流体脉冲量控制的前提下，大大简化控制方法，尤其是大大简化甚至忽略对接通液阻、动力源压力、被控对象的压力的技术处理，并扩大脉冲频率控制范围。

本发明主要应用在需要实现对流体进行脉冲控制，或脉冲流体可以达到控制目的的场合，比如对液压系统的压力、流量、位置进行控制的场合。

附图说明

图1为本发明弹簧式液压脉冲阀的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的仰视图。

图4为沿图1中K-K线的左视图。

图5为沿图1中K-K线的右视图。

图中：1-驱动电机、2-螺栓、3-调整垫圈、4-压块、5-压紧弹簧、6-推力球轴承、7-转盘、8-阀体、9-端盖螺栓、10-端盖、11-配油块、12-销、13-密封圈、14-缓冲壳体、15-锁紧螺母、16-调节螺母、17-缓冲活塞、18-缓冲弹簧、19-缓冲壳体螺栓。

A、B-阀体底部油口，A1、A2、B1、B2-轴向盲孔，A3、B3-径向槽，A4、B4-环形槽，A5、B5-阀体上的孔， C-转盘上的槽，D1-环形台阶，D2-阀体上的通孔，D缓冲体内的容腔，Y、Y1、Y2-泄油孔，x1-调节螺母下端面的位置，x2-缓冲体底部台阶。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

实施例1：

如图1~5所示，一种弹簧式液压脉冲阀，包括控制部件、配流阀体和缓冲体；

所述控制部件包括驱动电机1，驱动电机1通过螺栓2固定在配流阀体上，电机转轴连接配流阀体；

所述配流阀体包括阀体8，阀体8中心设有一轴向通孔，从驱动电机1一侧开始，通孔内依次设有调整垫圈3、压块4、压紧弹簧5、推力球轴承6、转盘7、配油块11，另一侧设有端盖10；所述压块4一端与调整垫圈3接触，一端与压紧弹簧5接触；所述压紧弹簧5设置在压块4和推力球轴承6之间，将推力球轴承6压向转盘7；所述转盘7一侧中心设有轴，该轴与电机的转轴通过联轴器或键连接起来，转盘在电机驱动下能发生转动，转盘7的另一侧端面开有槽C，当转盘7与配油块11接触时，该槽在转盘7和配油块11之间形成空腔；阀体8上端设有孔D2，下端设有孔A5、B5；

所述配油块11上设有四个轴向盲孔A1、A2、B1、B2、两个径向孔A3、B3、两个环形槽A4、B4和一个环形台阶D1；四个轴向盲孔沿圆周方向均匀分布，形成两对深度不同的盲孔A1、A2和B1、B2；两个径向孔A3、B3分别在两个环形槽A4、B4中沿径向布置，A3将A4与A1、A2连通，B3将B4与B1、B2连通；两个环形槽A4、B4分别通过与阀体上的两个孔A5、B5与阀体底部的油口A、B连接；配油块的环形台阶D1通过阀体上的孔D2与缓冲体连通；

所述缓冲体包括缓冲壳体14；所述缓冲壳体14通过缓冲壳体螺栓19连接到配流阀体8上，缓冲壳体14内部有孔，缓冲壳体底部与阀体上的孔D2连通，缓冲壳体孔内依次安装有缓冲活塞17、缓冲弹簧18、调节螺母16、锁紧螺母15。通过调节螺母与锁紧螺母配合来调整壳体内空腔的大小。

上述液压脉冲阀，所述阀体8的端部设有端盖10，端盖10通过端盖螺栓固定在阀体8上，端盖10上设有密封槽，其作用是实现对阀体通孔内各部件的固定以及密封作用。

上述液压脉冲阀，配油块的端盖侧设有销孔，用于安装连接到端盖的销，销12固定在配油块11与端盖10连接处的销孔内，从而保证配油块11在工作过程中不会发生旋转运动，配油块上设有相应的密封槽，用于放置密封圈13，从而实现各个不同油路之间的密封。

上述液压脉冲阀，所述阀体8与配油块11之间设有密封圈13；配油块与阀体为间隙配合。

上述液压脉冲阀，所述阀体8底部除A、B孔外还设有孔Y与压缩弹簧处连通，处理漏油。

上述液压脉冲阀，所述的盲孔A1、A2位于同一直径上，盲孔B1、B2位于同一直径上，且盲孔A1、A2的深度与盲孔B1、B2的深度不同，盲孔A1、A2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口A相通，盲孔B1、B2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口B相通。

上述液压脉冲阀，所述缓冲壳体的内部孔的底部油口与阀体上部的油路连接，孔的底部设有一个台阶x2，孔的中部侧面设有一个外泄油口Y1，孔上部设有内螺纹，与调节螺母通过螺纹连接。台阶x2用于限制缓冲活塞的下行位置，外泄油口Y1可防止缓冲壳体内部形成闭死容腔。

上述液压脉冲阀，所述缓冲活塞17的下端在缓冲壳体14的台阶孔x2上，上端与缓冲弹簧18压紧接触，上端有一个伸出杆；缓冲弹簧18一端紧压缓冲活塞17，另一端由调节螺母16固定。

所述调节螺母通过螺纹装进缓冲壳体，压住调整弹簧，上端配有锁紧螺母。调节螺母的內部下端有一个端面（x1）。所述缓冲活塞的可以在外力和弹簧的作用下在一定范围内运动，其运动上限是缓冲活塞的上端伸出杆接触到调节螺母的底部端面x1，其运动下限是缓冲活塞的下端面接触到缓冲壳体的底部台阶孔x2。所述调节螺母可以通过旋转调整其上下位置从而调整其端面x1的上下位置，当调节螺母的位置确定后，可用锁紧螺母将其锁紧固定。

本发明提供了一种上述弹簧式液压脉冲阀的使用方法，脉冲阀工作过程是周期性的，每个周期分四个阶段，分别为：

（1）充油阶段：当转盘上的槽C与配油块上的A1、A2连通时，从阀体上的油口A到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路顺序如下：油口A、阀体上的油道A5、配油块上的环形槽A4、径向孔A3、轴向盲孔连通的油道A1和A2、转盘上的槽C、配油块上的环形台阶D1、阀体上的孔D2、缓冲腔容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔D充油，随着缓冲腔D压力的升高，作用在缓冲活塞底面的力克服缓冲弹簧的力推动缓冲活塞向上运动，直到缓冲活塞上端的伸出杆与调节螺母的下端面x1接触，上述充油过程停止，此时缓冲腔D内的液体的压力达到与油口A的压力相等、缓冲活塞达到上限位置；

（2）充油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的A1、A2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的B1、B2口也不连通，缓冲腔容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔处于充油保持状态；

（3）放油阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口连通时，从阀体上的油口B到缓冲腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔容腔D、阀体油道D2、配油块上的环形台阶D1、转盘上的槽C、配油块上的轴向盲孔B1和B2、径向孔B3、环形槽B4、阀体上的油道B5、油口B，由于缓冲腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔D流向油口B，同时缓冲腔D内的压力持续下降，此过程中缓冲弹簧克服作用在缓冲活塞底面的液压力推动缓冲活塞向下运动，直到缓冲活塞的下端面与缓冲壳体内的台阶孔x2接触，最终缓冲腔D的压力与油口B的压力相等，上述放油过程结束，缓冲活塞达到下限位置；

（4）放油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的A1、A2口也不连通，缓冲腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔D处于放油保持状态；

经过上述四个阶段，脉冲阀完成从油口A向油口B的液体输送，并具有脉冲特征，所输送的液体的体积或质量决定于缓冲活塞在两个极限位置x1和x2运动所排出的液体的体积或质量。

Claims (10)

1.一种弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：包括控制部件、配流阀体和缓冲体；

所述控制部件包括驱动电机，驱动电机通过螺栓固定在配流阀体上，电机转轴连接配流阀体；

所述配流阀体包括阀体，阀体中心设有一轴向通孔，从驱动电机一侧开始，通孔内依次设有调整垫圈、压块、压紧弹簧、推力球轴承、转盘、配油块，另一侧设有端盖；所述压块一端与调整垫圈接触，一端与压紧弹簧接触；所述弹簧设置在压块和推力球轴承之间，将推力球轴承压向转盘；所述转盘一侧中心设有轴，该轴与电机的转轴通过联轴器或键连接起来，转盘在电机驱动下能发生转动，转盘的另一侧端面开有槽C，当转盘与配油块接触时，该槽在转盘和配油块之间形成空腔；阀体上端设有孔D2，下端设有孔A5、B5；

所述配油块上设有四个轴向盲孔A1、A2、B1、B2、两个径向孔A3、B3、两个环形槽A4、B4和一个环形台阶D1；四个轴向盲孔沿圆周方向均匀分布，形成两对深度不同的盲孔A1、A2和B1、B2；两个径向孔A3、B3分别在两个环形槽A4、B4中沿径向布置，A3将A4与A1、A2连通，B3将B4与B1、B2连通；两个环形槽A4、B4分别通过与阀体上的两个孔A5、B5与阀体底部的油口A、B连接；配油块的环形台阶D1通过阀体上的孔D2与所述缓冲体连通；

所述缓冲体包括缓冲壳体；所述缓冲壳体通过螺栓连接到配流阀体上，缓冲壳体内部有孔，缓冲壳体底部与阀体上的孔D2连通，缓冲壳体孔内依次安装有缓冲活塞、缓冲弹簧、调节螺母、锁紧螺母。

2.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述阀体的端部设有端盖，端盖通过端盖螺栓固定在阀体上，端盖上设有密封槽。

3.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：配油块的端盖侧设有销孔，销固定在配油块与端盖连接处的销孔内，从而保证配油块在工作过程中不会发生旋转运动，配油块上设有密封槽。

4.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述阀体与配油块之间设有密封圈；配油块与阀体为间隙配合。

5.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述阀体底部设有孔Y与压缩弹簧处连通，处理漏油。

6.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述的盲孔A1、A2位于配油块的同一直径上，盲孔B1、B2位于配油块的同一直径上，且盲孔A1、A2的深度与盲孔B1、B2的深度不同，盲孔A1、A2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口A相通，盲孔B1、B2的底端通过配油块内的孔与阀体底部油口B相通。

7.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述调整垫圈能根据需要更换不同厚度。

8.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述缓冲壳体的内部孔的底部油口与阀体上部的油路连接，孔的底部设有一个台阶孔x2，孔的中部侧面设有一个外泄油口Y1，孔上部设有内螺纹，与调节螺母通过螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的弹簧式液压脉冲阀，其特征在于：所述缓冲活塞的下端在缓冲壳体的台阶孔x2上，上端与缓冲弹簧压紧接触，上端有一个伸出杆；缓冲弹簧一端紧压缓冲活塞，另一端由调节螺母固定。

10.一种权利要求1~9任一项所述的弹簧式液压脉冲阀的使用方法，其特征在于：脉冲阀工作过程是周期性的，每个周期分四个阶段，分别为：

（1）充油阶段：当转盘上的槽C与配油块上的A1、A2连通时，从阀体上的油口A到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路顺序如下：油口A、阀体上的油道A5、配油块上的环形槽A4、径向孔A3、轴向盲孔连通的油道A1和A2、转盘上的槽C、配油块上的环形台阶D1、阀体上的孔D2、缓冲腔容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔D充油，随着缓冲腔D压力的升高，作用在缓冲活塞底面的力克服缓冲弹簧的力推动缓冲活塞向上运动，直到缓冲活塞上端的伸出杆与调节螺母的内部端面x1接触，上述充油过程停止，此时缓冲腔D内的液体的压力达到与油口A的压力相等、缓冲活塞达到上极限位置；

（2）充油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的A1、A2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的B1、B2口也不连通，缓冲腔容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔处于充油保持状态；

（3）放油阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口连通时，从阀体上的油口B到缓冲腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔容腔D、阀体油道D2、配油块上的环形台阶D1、转盘上的槽C、配油块上的轴向盲孔B1和B2、径向孔B3、环形槽B4、阀体上的油道B5、油口B，由于缓冲腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔D流向油口B，同时缓冲腔D内的压力持续下降，此过程中缓冲弹簧克服作用在缓冲活塞底面的液压力推动缓冲活塞向下运动，直到缓冲活塞的下端面与缓冲壳体内的台阶x1接触，最终缓冲腔D的压力与油口B的压力相等，上述放油过程结束，缓冲活塞达到下极限位置；

（4）放油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的B1、B2口没有重叠时，此时槽C与配油块上的A1、A2口也不连通，缓冲腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔D处于放油保持状态；

经过上述四个阶段，脉冲阀完成从油口A向油口B的液体输送，并具有脉冲特征，所输送的液体的体积或质量决定于缓冲活塞在两个极限位置x1和x2运动所排出的液体的体积或质量。