CN107477038B - 一种组合式针孔密集阵数字伺服阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，包括阀体、推杆、线圈、进油腔和出油腔；线圈位于阀体的一端；阀体中开有出油腔；出油腔和线圈之间开有进油腔；进油腔和线圈之间开有多个推杆槽；进油腔和出油腔之间开有多个针孔油道；针孔油道和推杆槽位置相对应，且针孔油道的直径小于推杆槽的直径；每个推杆槽内均设置有推杆；推杆的后端位于线圈内，前端位于进油腔内；推杆的前端固定连接阀芯，阀芯位于针孔油道的入口处；该伺服阀在使用时无需考虑油的泄漏，具有无死区、抗污染能力强的特点，减少了故障率，节约了成本。

Description

一种组合式针孔密集阵数字伺服阀
技术领域
本发明属于电液伺服系统中的电液伺服阀领域，尤其是涉及一种组合式针孔密集阵数字伺服阀。
背景技术
电液伺服系统是一种由电信号处理装置和液压动力机构组成的反馈控制系统。为改善系统性能，电液伺服系统常采用串联滞后校正来提高低频增益，降低系统的稳态误差。电液伺服系统综合了电气和液压两方面的优点，具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。因此，在负载质量大又要求响应速度快的场合最为适合，其应用已遍及国民经济的各个领域，比如飞机与船舶舵机的控制、雷达与火炮的控制、机床工作台的位置控制、板带轧机的板厚控制、电炉冶炼的电极位置控制、各种飞机模拟操控台的控制、发电机转速的控制、材料试验机及其他实验机的压力控制等等。
目前在电液伺服系统中主要使用三种伺服阀，喷嘴挡板阀、射流管阀和DDV阀。喷嘴挡板阀具有结构简单、加工方便、运动部件惯性小、反应快、精度和灵敏度高的特点，但是存在无功损耗大、抗污染能力差的缺陷；射流管阀多为两级或三级阀，对油液过滤精度要求高，抗污染能力差；DDV阀直接驱动主阀芯，大大提高了油液的抗污染能力(过滤精度为10μm即可)，抗污染能力比多级伺服阀提高了一倍以上，但主阀芯安装有高精度位移传感器，增加了制造成本。现有多数伺服阀的主阀芯均为滑阀结构，均需考虑遮盖及泄漏问题。
发明内容
针对现有技术中存在无法兼顾油的泄露、死区和抗污染能力的不足，本发明提供了一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，该伺服阀在使用时无需考虑油的泄漏，具有无死区、抗污染能力强的特点，减少了故障率，节约了成本。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，包括阀体、针孔油道、阀芯、推杆、线圈、进油腔、出油腔和推杆槽；所述线圈位于阀体的一端；所述阀体中纵向开有出油腔；所述出油腔和线圈之间纵向开有进油腔；所述进油腔和线圈之间横向开有多个相互平行的推杆槽；所述进油腔和出油腔之间横向开有多个相互平行的针孔油道；所述针孔油道和推杆槽位置相对应，且针孔油道的直径小于推杆槽的直径；每个推杆槽内均设置有推杆；所述推杆的后端位于线圈内，前端位于进油腔内；所述推杆的前端固定连接阀芯，所述阀芯位于针孔油道的入口处；所述阀芯的直径大于针孔油道的直径。
优选的，所述阀芯和推杆均为金属材料。
优选的，所述阀芯和推杆的材质为钢或铜合金或铝合金。
优选的，所述线圈包括两个线圈，两个线圈在使用时不同时得电或失电。
优选的，所述线圈为一个单线圈；所述推杆位于进油腔内一段的外侧还套有弹簧；所述弹簧的一端固定在阀芯上，另一端固定在进油腔后端。
优选的，所述推杆包括第一段和第二段；所述第二段后端位于线圈内，前端与第一段后端固定连接；所述第一段直径小于第二段直径。
优选的，所述针孔油道和推杆槽数量均为3-50个。
优选的，所述阀芯包括彼此固定连接的半圆锥体和圆柱体；所述半圆锥体位于圆柱体前部；所述半圆锥体前部直径小于针孔油道的直径；所述圆柱体的直径大于针孔油道的直径。
优选的，所述针孔油道的直径为0.5mm-3mm。
本发明的有益效果：
本发明所述的组合式针孔密集阵数字伺服阀，在阀体中开设多个针孔油道和推杆槽，并将阀芯、推杆、线圈、弹簧有机组合起来，通过“开关结构”的阀芯，进而提高了控制精度和抗污染能力；避免了原有的阀芯在供油时会有泄漏和遮盖、油液污染等级要求高等不足。
附图说明
图1为实施例1组合式针孔密集阵数字伺服阀的结构示意图。
图2为实施例1推杆的结构示意图。
图3为实施例2组合式针孔密集阵数字伺服阀的结构示意图。
图4为实施例2推杆和弹簧组合结构示意图。
附图标记说明如下：
1-阀体，2-针孔油道，3-阀芯，4-弹簧，5-推杆，6-线圈，7-进油腔，8-出油腔，9-推杆槽，301-半圆锥体，302-圆柱体，501-第一段，502-第二段。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
如图1所示，一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，包括阀体1、针孔油道2、阀芯3、推杆5、线圈6、进油腔7、出油腔8和推杆槽9；所述线圈6位于阀体1的一端，线圈6包含两个线圈，其中一个通电时，另一个失电，以此来控制实现油道的打开和封闭；即其中一个线圈得电后推动阀芯3关闭油道，当另一个线圈得电后拉动阀芯3打开油道；所述阀体1中纵向开有出油腔8；所述出油腔8和线圈6之间纵向开有进油腔7；所述进油腔7和线圈6之间横向开有3-50个相互平行的推杆槽9；所述进油腔7和出油腔8之间横向开有3-50个相互平行的针孔油道2，所述针孔油道2的直径为0.5mm-3mm。所述针孔油道2和推杆槽9位置相对应，且针孔油道2的直径小于推杆槽9的直径。
每个推杆槽9内均设置有推杆5；如图2所示，所述推杆5的后端位于线圈6内，前端位于进油腔7内；所述推杆5包括第一段501和第二段502；所述第二段502后端位于线圈6内，前端与第一段501后端固定连接；所述第一段501直径小于第二段502直径；所述推杆5的第一段501前端固定连接阀芯3；所述阀芯3包括彼此固定连接的半圆锥体301和圆柱体302；所述半圆锥体301位于圆柱体302前部；所述半圆锥体301前部直径小于针孔油道2的直径；所述圆柱体302的直径大于针孔油道2的直径。所述阀芯3位于针孔油道2的入口处；所述阀芯3和推杆5均为金属材料，其材质可以为钢、铜合金或铝合金。
工作过程：
当线圈6中一个线圈得电时，推杆5推动阀芯3使阀口关闭；当另一个线圈得到脉冲电压时，阀芯3被该线圈吸合，阀口打开，实现对油道的开启和关闭。
实施例2
如图3所示，一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，包括阀体1、针孔油道2、阀芯3、弹簧4、推杆5、线圈6、进油腔7、出油腔8和推杆槽9；所述线圈6位于阀体1的一端；所述阀体1中纵向开有出油腔8；所述出油腔8和线圈6之间纵向开有进油腔7；所述进油腔7和线圈6之间横向开有3-8个相互平行的推杆槽9；所述进油腔7和出油腔8之间横向开有3-8个相互平行的针孔油道2，所述针孔油道2的直径为0.5mm-3mm。所述针孔油道2和推杆槽9位置相对应，且针孔油道2的直径小于推杆槽9的直径。
每个推杆槽9内均设置有推杆5；如图4所示，所述推杆5的后端位于线圈6内，前端位于进油腔7内；所述推杆5包括第一段501和第二段502；所述第二段502后端位于线圈6内，前端与第一段501后端固定连接；所述第一段501直径小于第二段502直径；所述推杆5的第一段501前端固定连接阀芯3；所述阀芯3包括彼此固定连接的半圆锥体301和圆柱体302；所述半圆锥体301位于圆柱体302前部；所述半圆锥体301前部直径小于针孔油道2的直径；所述圆柱体302的直径大于针孔油道2的直径。所述阀芯3位于针孔油道2的入口处；所述推杆5位于进油腔7内一段的外侧套有弹簧4；所述弹簧4的一端固定在阀芯3的圆柱体302后端，另一端固定在进油腔7后端。所述阀芯3和推杆5均为金属材料，其材质可以为钢、铜合金或铝合金。
工作过程：
当线圈6未得电时，弹簧4推动阀芯3使阀口关闭；当线圈6得到脉冲电压时，阀芯3被线圈6吸合，阀口打开，在得电失电周期T内，在压力差的作用下，通过了单位流量dQp＝Vp*T*Av，Vp-该压力差下的流速，Av-阀口流通面积；设Ss为伺服油缸位移最小单位步长，Ap为活塞面积，Ar为有杆腔活塞环面积，则活塞从无杆腔向有杆腔移动单位步长有下列关系：Ss*Ap＝n*dQp，即每移动单位步长，并且在该步长内压差基本不变的情况下，需要n个单位流量dQp；同理，反向移动单位步长有下列关系：Ss*Ar＝n*dQp。在进行电液伺服系统设计中可通过油缸面积，针孔直径，开关周期等参数确定针孔数量n(正反向的n不同)；在组合式针孔密集阵数字伺服阀(CPPDS阀)的结构尺寸被确定后，单位流量dQp是Vp和T函数，由此，可通过打开针孔阀的数量来精确控制流量，实现数字式控制。CPPDS阀数字式控制器能利用计算机的高强度运算及高级语言编程功能实现复杂算法控制，即保证自适应性能及实现模糊控制。CPPDS阀具有高分辨率、低滞环，响应快，可使伺服油缸位移最小单位步长Sstep达0.5微米。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，包括阀体(1)、针孔油道(2)、阀芯(3)、推杆(5)、线圈(6)、进油腔(7)、出油腔(8)和推杆槽(9)；所述线圈(6)位于阀体(1)的一端；所述阀体(1)中纵向开有出油腔(8)；所述出油腔(8)和线圈(6)之间纵向开有进油腔(7)；所述进油腔(7)和线圈(6)之间横向开有多个相互平行的推杆槽(9)；所述进油腔(7)和出油腔(8)之间横向开有多个相互平行的针孔油道(2)；所述针孔油道(2)和推杆槽(9)位置相对应，且针孔油道(2)的直径小于推杆槽(9)的直径；每个推杆槽(9)内均设置有推杆(5)；所述推杆(5)的后端位于线圈(6)内，前端位于进油腔(7)内；所述推杆(5)的前端固定连接阀芯(3)，所述阀芯(3)位于针孔油道(2)的入口处；所述阀芯(3)包括彼此固定连接的半圆锥体(301)和圆柱体(302)；所述半圆锥体(301)位于圆柱体(302)前部；所述半圆锥体(301)前部直径小于针孔油道(2)的直径；所述圆柱体(302)的直径大于针孔油道(2)的直径。
2.根据权利要求1所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述阀芯(3)和推杆(5)均为金属材料。
3.根据权利要求2所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述阀芯(3)和推杆(5)的材质为钢或铜合金或铝合金。
4.根据权利要求2或3所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述线圈(6)包括两个线圈，两个线圈不同时得电或失电。
5.根据权利要求2或3所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述线圈(6)为一个单线圈；所述推杆(5)位于进油腔(7)内一段的外侧还套有弹簧(4)；所述弹簧(4)的一端固定在阀芯(3)上，另一端固定在进油腔(7)后端。
6.根据权利要求1所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述推杆(5)包括第一段(501)和第二段(502)；所述第二段(502)后端位于线圈(6)内，前端与第一段(501)后端固定连接；所述第一段(501)直径小于第二段(502)直径。
7.根据权利要求1所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述针孔油道(2)和推杆槽(9)数量均为3-50个。
8.根据权利要求1所述的一种组合式针孔密集阵数字伺服阀，其特征在于，所述针孔油道(2)的直径为0.5mm-3mm。
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