CN107676323A - 一种数字式调压阀 - Google Patents

Abstract

一种数字式调压阀，其数字式调压阀包括主阀部分、先导阀部分、电磁先导阀；所述主阀部分包括主阀体，开有进液口和出液口，同时开有阀芯孔，主阀芯放置在阀芯孔内，主阀芯内接一复位弹簧，控制进液口和出液口通断；所述先导阀部分包括先导阀体、过液螺套、直线步进电机、先导阀芯串；所述电磁先导阀部分与先导阀体固定。

Description

一种数字式调压阀

技术领域

本发明涉及一种数字式调压阀，尤其是一种液压泵测试液压系统用的数字式调压阀。

背景技术

液压泵的出厂前需要完成各类出厂性能试验，需要在零压至泵公称压力的125％的压力范围内，完成各项性能测试，这就需要液压泵测试用液压系统能实现可靠的压力调节，最好能实现无极调压。目前，液压泵测试用液压系统采用的调压阀，多采用手动操作的调节方式，自动化操作程度低，且液压泵测试过程中存在较大的安全隐患。

部分调压阀虽可实现远程自动调节，但结构复杂、控制精度差低、稳定性差、调压范围小、并不适用于高压泵测试等弊端。

此外，大部分液压泵的性能测试都要进行冲击试验，即通过调节系统压力，使其在规定时间内在公称压力和0压之间做规定次数的周期性变化，以检测液压泵的性能。传统的测试手段需要在液压系统中接入卸荷阀，液压系统相对复杂，且传统的机械式卸荷阀，采用手动调节方式，测试人员劳动强度大、测试频率低、自动化操作程度低等缺点。

发明内容

基于上述背景，本发明提供了一种集实现远程自动调压、远程冲击试验控制、空载启动控制等功能为一体的数字式调压阀。

所述数字式调压阀包括主阀部分、先导阀部分、电磁先导阀；

其中所述主阀部分包括主阀体，开有进液口和出液口，同时开有阀芯孔，主阀芯放置在阀芯孔内，主阀芯内接一复位弹簧，控制进液口和出液口通断。当主阀芯下端受力大于上端受力时，主阀芯克服弹簧力向上打开；当主阀芯下端受力小于上端压力时，主阀芯在复位弹簧的弹簧力下复位。

主阀芯内可设置螺纹孔，可通过螺栓旋入主阀芯螺纹孔，将主阀芯拔出，方便拆装。

所述先导阀部分包括先导阀体、所述先导阀体可通过螺栓连接到主阀体上；过液螺套，所述过液螺套可通过螺纹结构旋入先导阀体内，其由先导阀体内限位台阶限位；直线步进电机，所述直线步进电机固定到先导阀体上；先导阀芯串；所述先导阀芯串包括先导阀芯、先导弹簧、限位元件，所述先导弹簧内孔套在先导阀芯的阀杆上，所述限位元件使得弹簧限位。优选的，限位元件包括弹簧限位套、垫片和螺钉，所述弹簧限位螺套套在先导阀芯的阀杆上，其与所述先导弹簧另一侧接触，所述螺钉则通过所述垫片旋入先导阀芯阀杆的螺纹孔内，使所述弹簧和所述弹簧限位套限位。

优选的，所述直线步进电机的电机轴为螺纹型式，螺母和导向套旋入直线步进电机的电机轴，所述螺母限位所述导向套，导向套前端与先导阀芯串接触。

所述导向套将阀芯串和陶瓷球压紧在过液螺套上。

所述先导阀部分还包括节流堵，内加工有节流孔和内六方孔，并加工有螺纹，通过六方扳手将其旋入先导阀体内。使节流孔的加工更为简单，装配也方便。

所述电磁先导阀部分通过螺栓与先导阀体相连。

工作原理如下：

当液压系统启动时，来自液压泵的油液进入主阀芯前端，此时给电磁先导阀发送控制信号，使其换向，小部分油液通过节流堵、过液螺套内孔、电磁先导阀回到液箱，此时，主阀芯上腔压力几乎为零，复位弹簧刚度较低，主阀芯在非常低的压力下开启，实现了系统的空载启动，防止液压泵因启动功率不足，造成无法启动，对电机和电网造成较大冲击，并且实现了空载启动的远程自动控制。

当液压泵完全启动后，停止向电磁先导阀发送控制信号，其阀芯复位，经过节流堵的油液一部分进入主阀芯上腔，一部分作用在陶瓷球前端，当此作用力无法克服先导弹簧的弹簧力时，由于主阀芯上端面积大于主阀芯下端面积，主阀芯在压力差和复位弹簧弹簧力的作用下复位，主阀芯关闭，主阀芯下端的压力此时会升高，当陶瓷球前端的压力大于先导弹簧的弹簧力时，陶瓷球与过液螺套分离，使油液回到液箱，此时由于节流堵节流孔的阻尼作用，使主阀芯上腔压力小于下腔压力，主阀芯在下腔的作用下开启，通过给直线电机发送控制信号，控制直线步进电机轴的伸缩量，从而调节先导弹簧的压缩量，使先导阀的陶瓷球在不同压力下开启，从而起到了调节液压泵出口压力的目的。

此外，通过本调压阀还可实现液压泵的冲击试验。通过控制直线步进电机调节系统压力至液压泵公称压力，此时发送电磁先导阀控制信号，调节系统压力至零压，一段时间后，停止发送电磁先导阀控制信号，系统又恢复至泵公称压力，如此循环往复，实现液压泵冲击试验。

本数字调压阀的先导阀部分的过液螺套的拆装十分方便；直线步进电机的电机轴加工成螺纹型式，方便螺母和导向套安装，且通调节导向套在直线步进电机电机轴上的安装位置，并通过螺母限位，可以很好的弥补先导弹簧、先导阀芯等部件长度方向由于加工精度等原因而导致的尺寸误差，使导向套与弹簧限位套之间的间距几乎为零，既保证陶瓷球不滑落，也保证了先导弹簧初始压缩量几乎为零，使测试系统可以从零压状态下进行压力调节。

本数字式调压阀阀芯串拆装十分方便，且集多项功能都是实现于一体，如调压、液压泵空载启动、液压泵冲击试验的实现，且结构紧凑、简单，拆装方便，性能可靠。控制精度高，由于直线步进电机的步进距离非常小，基本可实现压力的无级调节，此外，自动化操作程度高，可实现远程压力调节、空载启动控制、冲击试验控制。

附图说明

图1为本发明数字式调压阀结构示意图；

图2为本发明主阀部分结构示意图；

图3为本发明先导阀部分结构示意图；

图4为本发明先导阀阀芯串结构示意图；

图5为本发明节流堵结构示意图；

图6为本发明应用于高压液压测试系统原理图；

附图标记：

1-主阀部分；2-先导阀部分；3-电磁先导阀；4-主阀体；5-主阀芯；6-复位弹簧；K1-主阀芯腔；K2-主阀过液孔A；K3-主阀过液孔B；7-先导阀体；8-过液螺套；9-陶瓷球；10-阀芯串；11-导向套；12-螺母；13-直线步进电机；14-节流堵；K4-先导阀过液孔A；K5-过液螺套过液孔A；K5-1-过液螺套过液孔B；K5-2-过液螺套过液孔C；K6-先导阀过液孔B；K7-先导阀过液孔C；K8-先导阀过液孔D；K9-先导阀回液孔；15-先导阀芯；16-先导弹簧；17-弹簧限位套；18-垫片；19-螺钉；K10-节流孔；K11-内六方孔；20-限位台阶；31-液压泵；32-电机；33-过滤器；34-安全阀；35-压力传感器；36-蓄能器；37-冷却器；38-液箱；

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例1

图1所示，该数字式调压阀主要包括主阀部分1、先导阀部分2、电磁先导阀3.

如图2所示，主阀部分包括主阀体4，主阀体4内开有主阀芯腔K1、进液口P、出液口T，主阀芯腔K1内装有主阀芯5，主阀芯5内加工有螺纹孔，方便拆装。主阀芯内设置有复位弹簧6，其处于压缩状态，下端压缩先导阀芯5与主阀体4内密封锥面可靠密封，上端与先导阀体7相接。同时，主阀体4开有主阀过液孔A K2，主阀过液孔B K3。

如图3所示，先导阀部分2主要包括先导阀体7，其开有先导阀过液孔AK4、先导阀过液孔BK6、先导阀过液孔CK7、先导阀过液孔DK8、先导阀回液孔K9等；节流堵14通过螺纹旋入先导阀过液孔AK4内，其结构简图如图4所示，包括节流孔K10、内六方孔K11，其中内六方孔K11主要为方便使用内六方扳手；过液螺套8通过螺纹旋入先导阀体7的内孔，并由限位台阶20限位，同时，过液螺套8内开有过液螺套过液孔AK5、过液螺套过液孔BK5-1、过液螺套过液孔CK5-2；直线步进电机13通过螺栓固定在先导阀体7上，其电机轴加工成螺纹型式，其上旋入导向套11和螺母12，其中导向套11将阀芯串10和陶瓷球9压紧在过液螺套8的过液套过液孔AK5的端面，可靠密封。

阀芯串的结构如图5所示，包括先导阀芯15、先导弹簧16、弹簧限位套17、垫片18和螺钉19，先导弹簧16内孔套在先导阀芯15的阀杆上，弹簧限位螺套17则同样套在先导阀芯15的阀杆上，同时其与先导弹簧16另一侧接触，螺钉19则通过垫片18内孔旋入先导阀芯15阀杆的螺纹孔内，使弹簧16和弹簧限位套17限位。

电磁先导阀3通过螺钉固定在先导阀体7上。

本发明的典型应用如图6所示，其主要用于液压泵测试液压系统，具体工作原理如下：

当液压系统启动时，来自液压泵31的油液通过过滤器33通过P口进入主阀芯5前端，此时给电磁先导阀3发送控制信号，使其阀芯换向打开，小部分油液通过主阀过液孔AK2、主阀过液孔B K3、内六方孔K11、节流孔K10、先导阀过液孔AK4、过液螺套过液孔BK5-1、过液螺套过液孔AK5、过液螺套过液孔CK5-2、先导阀过液孔CK7后，经电磁先导阀3回到液箱38。此时，主阀芯5上腔与液箱38连通，压力几乎为0，复位弹簧6刚度较低，主阀芯5在非常低的压力下开启，油液经P口、T口、冷却器37回到液箱，实现了液压泵31的空载启动，防止液压泵31因启动功率不足，造成无法启动，而对电机32和电网造成较大冲击，并且结合电磁先导阀3实现了液压泵31空载启动的远程自动控制。这里蓄能器36起维持系统压力稳定的作用，安全阀34起到系统过载保护的作用。

当液压泵31完全启动后，停止向电磁先导阀3发送控制信号，其阀芯复位，此时，油液经电磁先导阀3回液箱的通道截止，部分油液通过先导阀过液孔BK6进入主阀芯5上腔，一部分则作用在陶瓷球9前端，当作用力无法克服先导弹簧16的弹簧力时，由于主阀芯5上端面积大于下端面积，主阀芯5在压力差和复位弹簧6的弹簧力的作用下复位，P口与T口通道截止，主阀芯5下端的压力此时会升高，同时作用在陶瓷球9前端的压力也会升高，当此压力大于先导弹簧16的弹簧力时，陶瓷球9与过液螺套8分离，油液通过先导阀过液孔DK8、先导阀回液孔K9回到液箱38，此时由于节流孔K10的阻尼作用，使主阀芯5上腔压力小于下腔压力，主阀芯5在压差的作用下开启，使P口和T口导通，油液回到液箱38；通过给直线步进电机13发送控制信号，控制其电机轴的伸缩量，调节先导弹簧16的压缩量，使陶瓷球9在不同压力下开启，可以起到调节液压泵31出口压力的目的，从而可以实现不同压力等级下液压泵的性能测试。

此外，通过本数字式调压阀还可实现液压泵31的冲击试验。通过控制直线步进电机13调节系统压力至液压泵31公称压力，此时发送电磁先导阀3控制信号，使其阀芯换向，主阀芯5上腔与液箱38导通，压力为0，主阀芯5在压差作用下向上动作，系统压力逐渐至0压，待压力传感器35反馈系统压力降至0压后，停止发送电磁先导阀3控制信号，使其阀芯复位，部分油液进入主阀芯5上腔，主阀芯5在压差和弹簧力作用下逐渐复位，系统压力逐渐升高，当压力传感器35检测到系统压力达到液压泵31的公称压力时，陶瓷球9开启，系统压力维持稳定，此时，给电磁先导阀3发送控制信号，如此循环往复，实现液压泵31的冲击试验。通过上述对数字式调压阀的操作不仅实现了整个液压泵测试液压系统的远程数字化压力调节，克服了传统方式需人工手动调节、危害人身安全的弊端，且保留了步进电机控制精度极高的特点，基本可实现系统压力的无极调节。而且实现了液压系统空载启动远程自动化控制，克服了液压泵启动功率大，在启动阶段容易出现电机启动功率不足，造成液压泵尤其是高压大流量液压泵无法启动的弊端，从而减少了对电网和电机的冲击。此外，还实现了冲击试验的自动化控制，而且也简化了液压泵测试用液压系统。

以上实施方式仅适于说明本公开，而并非对本公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种数字式调压阀，其数字式调压阀包括主阀部分、先导阀部分、电磁先导阀；

所述主阀部分包括主阀体，开有进液口和出液口，同时开有阀芯孔，主阀芯放置在阀芯孔内，主阀芯内接一复位弹簧，控制进液口和出液口通断。

所述先导阀部分包括先导阀体；过液螺套，所述过液螺套可通过螺纹结构旋入先导阀体内，其由先导阀体内限位台阶限位；直线步进电机，所述直线步进电机固定到先导阀体上；先导阀芯串；所述先导阀芯串包括先导阀芯、先导弹簧、限位元件，所述先导弹簧内孔套在先导阀芯的阀杆上，所述限位元件使得弹簧限位。

所述电磁先导阀部分与先导阀体固定。

2.如权利要求1所述的一种数字式调压阀，其特征在于：所述限位元件包括弹簧限位套、垫片和螺钉，所述弹簧限位螺套套在先导阀芯的阀杆上，其与所述先导弹簧另一侧接触，所述螺钉则通过所述垫片旋入先导阀芯阀杆的螺纹孔内，使所述弹簧和所述弹簧限位套限位。

3.如权利要求1或2所述的一种数字式调压阀，其特征在于：所述直线步进电机的电机轴为螺纹型式，螺母和导向套旋入直线步进电机的电机轴，所述螺母限位所述导向套，导向套前端与先导阀芯串接触。

4.如权利要求1所述的一种数字式调压阀，其特征在于：所述导向套将阀芯串和陶瓷球压紧在过液螺套上。

5.如权利要求1或3所述的一种数字式调压阀，其特征在于：所述先导阀部分还包括节流堵，内加工有节流孔和内孔，并加工有螺纹，通过扳手将其旋入先导阀体内。

6.一种液压泵液压测试系统，所述系统包括被试液压泵、数字式调压阀、液箱，所述被试液压泵排出的油液经所述数字式调压阀调后回到液箱，所述数字式调压阀调节被试液压泵出口压力，以验证被试液压泵在不同压力条件下的性能，其特征在于：所述数字式调压阀为如权利要求1-5之一所述的数字式调压阀。

7.如权利要求6所述的一种液压泵液压测试系统，其特征在于：通过对数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号，可以实现测试系统的空载启动；通过对所述直线步进电机发送控制信号，调节直线电机轴的伸缩量，调节电磁先导阀的开启压力，从而使液压系统达到不同的压力等级。

8.一种如权利要求6所述的液压泵测试系统的测试方法，其特征在于：

所述被试液压泵启动时，对所述数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号，液压系统实现空载启动；

待系统完全启动后，停止对所述数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号；

对所述数字式调压阀的直线步进电机发送控制信号，调节直线电机轴的伸缩量；调节所述数字式调压阀先导阀芯的开启压力，进而改变所述数字式调压阀主阀芯的开启压力

判断系统压力是否达到所需压力，若未达到，发送直线步进电机控制信号，进行微调。

9.一种如权利要求6所述的液压泵测试系统的冲击试验方法，其特征在于：

A向所述数字式调压阀发送控制信号，调节系统压力至被试液压泵公称压力；

B待压力稳定后，设置卸荷压力和卸停压力值；

C当系统压力达到或超过卸荷压力时，给所述数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号，液压系统实现卸荷；

D当系统压力低于卸停压力时，停止给所述数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号，系统处于增压状态；

E当系统压力增加到液压泵公称压力时，给所述数字式调压阀的电磁先导阀发送控制信号，系统卸荷；

F重复上述步骤C-E，直至上位机给数字式调压阀先导阀部分发送控制信号，系统处于卸荷状态，冲击试验停止。

10.一种如权利要求9所述的冲击试验方法，其特征在于：卸荷压力略低于刚调定的系统公称压力，卸停压力略高于系统空载压力。