CN107588052B - 阀芯内置活塞式大流量力反馈射流管两级电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，控制组件的力矩马达组件安装在转接块组件上，喷嘴与接受器构成射流放大级；阀芯通过阀套安装在阀体内，阀芯两端的端孔中分别装有活塞，并与阀芯的端孔前端的密封堵之间构成压力容腔，压力容腔依次通过阀芯、阀套、阀体、转接块组件的转接块中的流道连接接受器的油腔；阀体的进油口通过阀体上的流道和力矩马达组件的先导油路连接喷嘴，阀芯中间通过反馈杆与力矩马达组件的喷嘴连接。本发明提高了力反馈大流量射流管电液伺服阀的动态性能，使较小的射流放大级流量就能驱动阀芯快速响应运动，从而实现力反馈射流管两级电液伺服阀大流量规格下的高动态响应特性的能力。

Description

阀芯内置活塞式大流量力反馈射流管两级电液伺服阀

技术领域

本发明涉及一种射流管电液伺服阀，尤其是涉及一种大流量力反馈式射流管两级电液伺服阀。

背景技术

在液压伺服控制系统中，电液伺服阀作为电器元件和液压元件连接的桥梁，将小功率电信号转变为控制液压执行元件的流量输出或者压力输出。

射流管电液伺服阀由于其抗污染能力强、分辨率高，低压启动性能好等优点在航空航天、工业领域以及科研试验领域得到了越来越多的应用和需求。虽然常规流量规格的射流管电液伺服阀日益成熟并得到了广泛的应用，比如2L/min~120L/min流量规格系列的射流管电液伺服阀。但是之前的大流量射流管电液伺服阀，尤其是大流量力反馈射流管两级电液伺服阀还存在很多不足之处，这些并不能令人满意。

例如为了实现该类型电液伺服阀的大流量的优点，通常在通过增大第二级滑阀阀芯直径来增大滑阀面积梯度，从而增加该类型电液伺服阀的输出流量，这种方式可以避免该类型电液伺服阀的阀芯位移不至于很大，通常在大流量力反馈射流管电液伺服阀中得到应用，但是这种方式过度的增大第二级滑阀阀芯直径使得该类型电液伺服阀的动态响应变慢，动态性能较差。

例如实现该类型电液伺服阀的大流量的优点的另一种方式是通过增大第二级滑阀阀芯位移来增大滑阀面积梯度，从而增加该类型电液伺服阀的输出流量，这种方式可以避免该类型伺服阀的阀芯直径不至于很大，但是这种方式过度的增大第二级滑阀阀芯位移也会造成该类型电液伺服阀动态响应变慢，动态性能变差，同时由于这种方式通常阀芯位移相对较大，已经超出力反馈该类型电液伺服阀的反馈杆承受范围，已经不能采用力反馈形式实现，该类型伺服阀第二级滑阀只能采用电反馈阀方式来实现该类型电液伺服阀大流量的特点，这样使得该类型电液伺服阀结构复杂，可靠性降低。

此外，上述的该类型电液伺服阀检修时不可以在现场不取下伺服阀的情况下进行滤器组件的更换。同时，上述的该类型电液伺服阀检修时也不能保证在不破坏射流放大级中的喷嘴与接受器之间的相对位置关系的情况下进行滑阀组件的清洗和替换。

发明内容

本发明的目的在于避免先前同类型电液伺服阀上述的不足，而提供的一种阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，包括阀体组件，以及安装在阀体组件上的控制组件，所述控制组件包括力矩马达组件和转接块组件，力矩马达组件安装在转接块组件上，力矩马达组件中的力矩马达连接喷嘴，用于驱动喷嘴转动，喷嘴与转接块组件中的接受器构成射流放大级；所述阀体组件包括阀体，阀套，阀芯，活塞，密封堵，所述阀芯通过阀套安装在阀体内，阀芯可在阀套中自由轴向运动，阀芯两端的圆柱孔中分别装有活塞，活塞能在阀芯的圆柱孔中相对移动，并与阀芯的圆柱孔前端的密封堵之间构成压力容腔，压力容腔依次通过阀芯、阀套、阀体、转接块组件的转接块中的流道连接接受器的油腔；所述阀体具有一个进油口和两个工作油口，进油口通过阀体上的流道和力矩马达组件的先导油路连接喷嘴，阀芯中间通过反馈杆与力矩马达组件的喷嘴连接。

进一步，所述控制组件通过所述螺钉紧固在所述阀体组件的所述阀体上，并且可与所述阀体组件分离。

进一步，所述阀体组件还包括滤油器，所述滤油器横置在所述阀体的一个端面安装孔内，与所述进油口和所述力矩马达组件的先导油路沟通，用于控制先导油液精度。

进一步，所述阀芯的端孔与所述活塞间隙配合连接，所述阀芯与所述密封堵之间通过密封堵的环槽内的密封圈密封连接，避免所述阀芯内压力容腔中的油液泄漏到阀芯内安装夹紧螺钉的孔中。

进一步，所述反馈杆的一端连接至所述力矩马达组件的所述喷嘴上，所述反馈杆的另一端通过夹紧螺钉固定在阀芯中，所述夹紧螺钉通过阀芯中的螺纹安装到所述阀芯中。

进一步，所述活塞由球面，外圆柱面，均压槽，凸台以及竖直端面构成。

进一步，所述密封堵由竖直端面，环槽以及外圆柱面构成。

进一步，当输入信号到力矩马达组件上，在电磁力作用下，喷嘴随之旋转一定角度，使接受器的两油腔到阀芯的两端的压力容腔内的恢复压力不等，压力高的一端推动阀芯向压力低的一端移动，同时拉动反馈杆产生与力矩马达组件的电磁力矩相平衡的反馈力矩，使喷嘴拉回中位，阀芯两端压力容腔内压力相等，阀芯不再移动，阀芯与阀套之间工作窗口开度稳定，通过此工作窗口开度输出与输入信号相对应的流量至工作油口。

本发明的有益效果：

本发明采用的伺服阀内置活塞式的滑阀结构使得阀芯两端的驱动容腔面积减小，提高了力反馈大流量射流管电液伺服阀的动态性能，使较小的射流放大级流量就能驱动阀芯快速响应运动，从而实现力反馈射流管两级电液伺服阀大流量规格下的高动态响应特性的能力。这就避免此前同类型电液伺服阀因阀芯位移过大或者阀芯直径过大造成动态响应变慢，动态性能变差，甚至因阀芯位移过大无法实现力反馈形式，造成伺服阀结构复杂，成本变高，可靠性下降。

阀体中滤油器横置在阀体侧面中，这样便于伺服阀在线检修和更换滤油器。

控制组件和阀体组件可分离使得装配调试，检修及清洗更换零部件变得简单可靠，尤其是在检修中，可以通过控制组件射流放大级和阀体组件滑阀级分开判断来诊断故障原因，使得伺服阀故障诊断及维修变得更加简单、方便；此外射流放大级组件独立在控制组件中，这样射流放大级喷嘴和接受器相对位置关系不会受到阀体组件在温度变化，振动冲击下的尺寸结构变化的影响。

附图说明

图1为本发明的阀芯内置活塞式大流量力反馈射流管两级电液伺服阀主剖视图；

图2为本发明的阀芯内置活塞式大流量力反馈射流管两级电液伺服阀侧剖视图；

图3为活塞结构示意图；

图4为密封堵结构示意图；

图5为阀芯的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，本发明的阀芯内置活塞式大流量力反馈射流管两级电液伺服阀，由控制组件1和阀体组件2构成。控制组件通过可拆除的螺钉32安装在阀体组件2的阀体9上。

控制组件1包括力矩马达组件3和转接块组件4，力矩马达组件3安装在转接块组件4上。力矩马达组件3包括力矩马达5，喷嘴6。转接块组件4包括转接块7，接受器8。力矩马达组件3中的喷嘴6与转接块组件4中的接受器8构成射流放大级。

阀体组件2包括阀体9，阀套10，阀芯11，活塞12，密封堵13，夹紧螺钉15，定位轴17，螺塞18，滤油器19，螺塞20，阀体端盖33，阀套10安装在阀体9中并由定位轴17固定在阀体9中，定位轴17由螺塞18固定在阀体9中，阀芯11安装在阀套10中并可在阀套10中自由轴向运动，活塞12安装在阀芯11圆柱孔30，31中并可以在阀芯11中相对移动。滤油器19横置在阀体9的一个端面的安装孔内，并由螺塞20固定在阀体9中。

反馈杆16的一端连接至力矩马达组件3的喷嘴6上，另一端通过两夹紧螺钉15对夹固定在阀芯11中，夹紧螺钉15通过阀芯11中的螺纹安装到阀芯11中。

阀体组件2的阀芯11两端与活塞12配合的圆柱孔30，31（图5），与活塞12的外圆柱面22为间隙配合，阀芯11两端与密封堵13配合的圆柱孔30，31与密封堵13的外圆柱面29为间隙配合，通过密封堵13的环槽27内的密封圈14密封阀芯11内与密封堵13配合的圆柱孔30，31与密封堵13之间的间隙，避免阀芯11内压力容腔i，m中的油液泄漏到阀芯11内安装夹紧螺钉15的安装孔中。

如图3所示，活塞12由球面21，外圆柱面22，均压槽23，凸台24以及竖直端面25构成。如图4所示，密封堵13由竖直端面26，28，环槽27以及外圆柱面29构成。

阀体组件2的阀体9具有一个进油口r，一个回油口q，两个工作油口l，j。控制油经过进油口r通过流道s与滤油器19相连通，经滤油器过滤后流入流道t进入控制组件1中的转接块7内的流道u，流入力矩马达5后从喷嘴6射出。这样进油口r的油液可以引导到控制组件1中的射流放大级中。

射出的油液进入接受器8的两腔b，d可以经由转接块7的两流道c，e，再经阀体9的两流道p，f，流经阀套10的两流道o，g和阀芯11的两流道n，h流入到阀芯11的两端与活塞12直径相配合的圆柱孔30、31，密封堵13与活塞12之间构成的压力容腔m，i中。

当活塞12在阀芯11中移动时会有油液从活塞12与阀芯11之间的间隙中泄漏到两端，经阀套油道k泄入回油口q。

当输入信号到力矩马达组件3，在电磁力作用下喷嘴6随之旋转一定角度偏向接受器8的一腔，造成接受器8两腔b，d接受到的喷嘴油液的投影面积不相等，接受器8的一腔接受的油液相对较多，另一腔接受的油液相对较少，形成压力差。从而造成压力高的一端推动阀芯11向压力低的一端移动，同时拉动阀芯11和力矩马达组件3之间的反馈杆16向相反方向弯曲，使喷嘴6拉回中位附近，使得阀芯10两端压力容腔i，m内的压力相等，阀芯11不再移动，阀芯11与阀套10之间的工作窗口开度稳定。此时进油口r与工作油口j或工作油口l相连通，工作油口l或工作油口j与回油口q相连通，通过此工作窗口开度输出与输入信号相对应的控制流量。

Claims (6)

1.一种阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，包括阀体组件(2)，以及安装在阀体组件上的控制组件(1)，其特征在于：所述控制组件(1)包括力矩马达组件(3)和转接块组件(4)，力矩马达组件(3)安装在转接块组件(4)上，力矩马达组件(3)中的力矩马达(5)连接喷嘴(6)，用于驱动喷嘴(6)转动，喷嘴(6)与转接块组件(4)中的接受器(8)构成射流放大级；所述阀体组件(2)包括阀体(9)，阀套(10)，阀芯(11)，活塞(12)，密封堵(13)，所述阀芯(11)通过阀套(10)安装在阀体(9)内，阀芯(11)能在阀套(10)中自由轴向运动，阀芯(11)两端的圆柱孔中分别装有活塞(12)，活塞(12)能够在阀芯(11)的圆柱孔中相对移动，并与阀芯(11)的圆柱孔前端的密封堵(13)之间构成压力容腔，压力容腔依次通过阀芯(11)、阀套(10)、阀体(9)、转接块组件(4)的转接块(7)中的流道连接接受器(8)的油腔；所述阀体(9)具有一个进油口和两个工作油口，进油口通过阀体(9)上的流道和力矩马达组件的先导油路连接喷嘴(6)，阀芯(11)中间通过反馈杆(16)与力矩马达组件(3)的喷嘴(6)连接；所述控制组件(1)通过螺钉紧固在所述阀体组件(2)的阀体(9)上，并且可与所述阀体组件(2)分离；所述反馈杆(16)的一端连接至所述力矩马达组件的所述喷嘴(6)上，所述反馈杆(16)的另一端通过夹紧螺钉(15)固定在阀芯(11)中，所述夹紧螺钉(15)通过阀芯(11)中的螺纹安装到阀芯(11)中。

2.根据权利要求1所述的阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，其特在于：所述阀体组件(2)还包括滤油器(19)，所述滤油器(19)横置在阀体(9)的一个端面安装孔内，与进油口和力矩马达组件的先导油路沟通，用于控制先导油液精度。

3.根据权利要求1所述的阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，其特在于：所述阀芯(11)的圆柱孔与所述活塞(12)间隙配合连接，所述阀芯(11)与所述密封堵(13)之间通过密封堵的环槽内的密封圈(14)密封连接，避免阀芯内压力容腔中的油液泄漏到阀芯内安装夹紧螺钉的孔中。

4.根据权利要求1所述的阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，其特在于：所述活塞(12)由球面，外圆柱面，均压槽，凸台以及竖直端面构成。

5.根据权利要求1所述的阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，其特在于：所述密封堵(13)由竖直端面，环槽以及外圆柱面构成。

6.根据权利要求1-5任一所述的阀芯内置活塞式大流量力反馈两级射流管电液伺服阀，其特在于：当输入信号到力矩马达组件(3)上，在电磁力作用下，所述喷嘴(6)随之旋转一定角度，使接受器(8)的两油腔到阀芯(11)的两端的压力容腔内的恢复压力不等，压力高的一端推动阀芯(11)向压力低的一端移动，同时拉动反馈杆(16)产生与力矩马达组件(3)的电磁力矩相平衡的反馈力矩，使喷嘴(6)拉回中位，使阀芯(11)两端压力容腔内压力相等，阀芯(11)不再移动，阀芯(11)与阀套(10)之间工作窗口开度稳定，通过此工作窗口开度输出与输入信号相对应的流量至工作油口。