CN106762915B - 一种容腔式液压脉冲阀及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容腔式液压脉冲阀及其使用方法，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，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，通孔内依次设有调整垫片、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；在转盘的旋转过程中可分别连通两条油路；缓冲体包括缓冲壳体，壳体内部为容腔，容腔大小通过顶部的调节螺母进行调整。本发明可以在实现液压脉冲控制的前提下，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。

Description

一种容腔式液压脉冲阀及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种容腔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容腔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，输出很高频率的流体脉冲，而且一个流体脉冲的体积或质量基本不变，并可进行调整。

本发明提供了一种容腔式液压脉冲阀，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，电机转轴通过联轴器或键连接配流阀体上的转盘，并具有轴向可微量相对移动的能力；

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片、压块、压紧弹簧、推力球轴承、转盘、配油块，另一侧设有端盖；所述调整垫片的厚度可调，其作用是对压紧弹簧的压缩量进行微量调整，可以通过更换为不同厚度的调整垫片用于调整压紧弹簧的压缩量，从而调整压紧力；所述压块一端与调整垫片接触，一端与压紧弹簧接触，其作用是作为弹簧座并压紧弹簧；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；所述推力球轴承是一个标准件，其作用是减小转盘旋转过程中转盘与弹簧或压块之间的摩擦力；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，其作用是当转盘随着电机旋转时实现周期性接通或切断油路；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；在任何情况下，以上结构可保证A-A5-A4-A3-A1-A2处于连通状态，B-B5-B4-B3-B1-B2处于连通状态。

所述缓冲体包括缓冲壳体，壳体内部为容腔D，壳体内容腔D与配油块上的台阶D1始终通过阀体上的孔D2处于连通状态；壳体顶部设有调节螺母，调节螺母通过锁紧螺母固定，通过旋转调节螺母能调节壳体内部容腔D的大小；所述缓冲壳体通过缓冲壳体螺栓固定在阀体上。

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孔外还设有孔与转盘到调整垫片之间的空间连通，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。

本发明提供了一种所述容腔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、缓冲腔的容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔的容腔D充油，由于缓冲腔的容腔D体积不变，因此缓冲腔的容腔D内的压力持续升高，直到缓冲腔的容腔D内压力与来自油口A的压力相等，上述充油过程停止，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最大压缩状态；

（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，此时长槽C与配油块上的B1、B2口也不连通，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容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到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔的容腔D、阀体上的孔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，由于缓冲腔的容腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔的容腔D流向油口B，同时缓冲腔的容腔D内的压力持续下降，直到缓冲腔的容腔D的压力与油口B的压力相等，上述放油过程结束，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最小压缩状态；

（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，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容腔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与油口A和油口B的压力大小以及缓冲腔的容腔D的体积有关。

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。

本发明的有益效果：

本发明可以在实现液压脉冲控制的前提下，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。

附图说明

图1为本发明容腔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-调整垫片、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-销子、13-密封圈、14-缓冲壳体、15-锁紧螺母、16-调节螺母、17-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缓冲腔的容腔，Y-泄油孔。

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，一种容腔式液压脉冲阀，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，电机转轴通过联轴器或键连接配流阀体上的转盘7，并具有轴向可微量相对移动的能力；

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片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；所述调整垫片3的厚度可调，其作用是对压紧弹簧5的压缩量进行微量调整，可以通过更换为不同厚度的调整垫片3用于调整压紧弹簧5的压缩量，从而调整压紧力；所述压块4一端与调整垫片3接触，一端与压紧弹簧5接触，其作用是作为弹簧座并压紧弹簧；所述压紧弹簧5设置在压块4和推力球轴承6之间，脉冲阀装配完成后压紧弹簧5具有一定的压缩量，其作用是产生一定的压紧力，将推力球轴承6压向转盘7；所述推力球轴承6是一个标准件，其作用是减小转盘7旋转过程中转盘7与压紧弹簧5或压块4之间的摩擦力；所述转盘7一侧中心设有轴，该轴与电机1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，槽C在转盘7和配油块11之间形成空腔，其作用是当转盘7随着电机1旋转时实现周期性接通或切断油路；阀体8上端设有孔D2，下端设有孔A5、B5；转盘7与阀体8为间隙配合。

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与所述缓冲体连通；在任何情况下，以上结构可保证A-A5-A4-A3-A1-A2处于连通状态，B-B5-B4-B3-B1-B2处于连通状态。

所述缓冲体包括缓冲壳体14，壳体14内部为容腔D，壳体14内容腔D与配油块11上的环形台阶D1始终通过阀体8上的孔D2处于连通状态；壳体14顶部设有调节螺母16，调节螺母16通过锁紧螺母15固定，通过旋转调节螺母16能调节壳体14内部容腔D的大小；所述缓冲壳体14通过缓冲壳体螺栓17固定在阀体8上。

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9固定在阀体8上，端盖10上设有密封槽，端盖10与阀体8之间设有密封圈13，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11的端盖10侧设有销孔，用于安装连接到端盖的销12，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11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；配油块11与阀体8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与转盘7到调整垫片3之间的空间连通，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8底部油口A相通，盲孔B1、B2的底端通过配油块11内的孔与阀体8底部油口B相通。

本发明提供了一种所述容腔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、缓冲腔的容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔的容腔D充油，由于缓冲腔的容腔D体积不变，因此缓冲腔的容腔D内的压力持续升高，直到缓冲腔的容腔D内压力与来自油口A的压力相等，上述充油过程停止，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最大压缩状态；

（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，此时长槽C与配油块上的B1、B2口也不连通，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容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到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔的容腔D、阀体上的孔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，由于缓冲腔的容腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔的容腔D流向油口B，同时缓冲腔的容腔D内的压力持续下降，直到缓冲腔的容腔D的压力与油口B的压力相等，上述放油过程结束，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最小压缩状态；

（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，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容腔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与油口A和油口B的压力大小以及缓冲腔的容腔D的体积有关。

Claims (8)

1.一种容腔式液压脉冲阀，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片、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片接触，另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，壳体内部为容腔D，壳体内容腔D与配油块上的台阶D1始终通过阀体上的孔D2处于连通状态；壳体顶部设有调节螺母，调节螺母通过锁紧螺母固定，通过旋转调节螺母能调节壳体内部容腔D的大小；所述缓冲壳体通过缓冲壳体螺栓固定在阀体上。

2.根据权利要求1所述的容腔式液压脉冲阀，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所述的容腔式液压脉冲阀，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，配油块上设有相应的密封槽。

4.根据权利要求1所述的容腔式液压脉冲阀，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所述的容腔式液压脉冲阀，其特征在于：所述阀体底部设有孔，该孔与转盘到调整垫片之间的空间连通，用于处理漏油。

6.根据权利要求1所述的容腔式液压脉冲阀，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所述的容腔式液压脉冲阀，其特征在于：所述调整垫片能根据需要更换不同厚度的调整垫片。

8.一种权利要求1~7任一项所述的容腔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与配油块上的轴向盲孔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、轴向盲孔连通的轴向盲孔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、缓冲腔的容腔D，来自油口A的液体经过上述油路向缓冲腔的容腔D充油，由于缓冲腔的容腔D体积不变，因此缓冲腔的容腔D内的压力持续升高，直到缓冲腔的容腔D内压力与来自油口A的压力相等，充油过程停止，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最大压缩状态；

（2）充油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的轴向盲孔A1、A2没有重叠时，此时长槽C与配油块上的轴向盲孔B1、B2也不连通，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容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与配油块上的轴向盲孔B1、B2连通时，从阀体上的油口B到缓冲腔的容腔D的油路接通，此时油路如下：缓冲腔的容腔D、阀体上的孔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，由于缓冲腔的容腔D的压力高于油口B的压力，因此液体经过油路从缓冲腔的容腔D流向油口B，同时缓冲腔的容腔D内的压力持续下降，直到缓冲腔的容腔D的压力与油口B的压力相等，放油过程结束，此时缓冲腔的容腔D内的液体达到最小压缩状态；

（4）放油保持阶段：当转盘继续旋转直到其上的槽C与配油块上的轴向盲孔B1、B2没有重叠时，此时槽C与配油块上的轴向盲孔A1、A2也不连通，缓冲腔的容腔D与油口A、油口B之间完全处于切断状态，缓冲腔的容腔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与油口A和油口B的压力大小以及缓冲腔的容腔D的体积有关。