CN109681485A - 新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于，所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置。

Description

新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀

技术领域

本发明涉及电液伺服阀的技术领域，具体为新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。

背景技术

电液伺服阀作为电液伺服控制系统的关键元件，它既是电液转换元件，也是功率放大元件，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，其性能在很大程度上决定了整个电液伺服控制系统的性能，以其精度高、响应快的特点广泛地应用于机械、汽车、船舶、航空、航天及机器人等领域。

目前，随着电液伺服系统应用领域的拓宽，机器人的应用场合也对电液伺服阀提出了更高的要求：高频响、高可靠性、抗污染能力强、结构简单、体积小、使用维护方便、低成本及便于集成等，传统的电液伺服阀已经很难再达到上述要求，目前市场主流的微型电液伺服阀产品为Moog 30系列、E024系列及242均安装复杂，且目前电液伺服阀的内部弹性元件使其使用寿命都不能满足机器人的应用场合。

因此在机器人领域急需自主开发一款体积小、重量轻、便于集成且使用寿命极度可靠的高频响的电液伺服阀，特别是螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀。而直流伺服电机在螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的应用领域中要求其具有小角度的频繁启停功能，这也属于直流伺服电机在频繁启停的随动系统中的应用。现有的螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀中，存在端面泄露较大的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其技术方案是这样的：其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于，所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，所述阀套的内壁上设置有内凹的两组节流腔和两组油路导通腔，节流腔分别为A腔、B腔，油路导通腔分别为P腔、T腔，所述A腔、B腔、P腔、T腔位于所述阀套的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，所述阀套的内部还设置有P油路、T油路、A油路、B油路，所述P油路连通P口、P腔，所述T油路连通T口、T腔，所述A油路连通A口、A腔,所述B油路连通B口、B腔，所述阀芯的外环壁上布置有阀芯切换油路结构，所述阀芯切换油路结构由若干在阀芯外表面内凹的槽体，所述阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口、A口、B口、T口相互隔离；当工作状态下，P口通过阀芯切换油路连通A口或B口，T口通过阀芯切换油路连通B口或A口，P口、T口不同时连通A口或B口。

其进一步特征在于：

所述阀芯的外环壁圆周向上设置有对称布置的两组A槽、B槽，所述阀芯的外环壁对应于所述A腔的高度位置分别设置有内凹A槽、B槽，所述A槽工作状态下用于连接其中一组节流腔和P腔,所述B槽工作状态下用于连接另外一组节流腔和T腔，位于所述A腔所在平面内的所述A槽、B腔顺序间隔布置、通过隔条分别隔离，所述阀芯的A槽两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应A腔的圆周向范围，所述阀芯的B槽两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应B腔的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口、T口、A口、B口相互隔离；当工作状态下，P腔连通A腔或B腔、T腔连通B腔或A腔，油路连通并进行切换；

所述A槽和B槽的位置互换，整个结构的功能不变；

两个相同的类型油位于阀芯对应直径的两端布置，所述A槽和B槽所在的直径位置互相垂直，所述阀套上的A腔、B腔、P腔、T腔分别为两个，两个所述A腔、B腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述A腔、B腔所在的直径位置互相垂直，两个所述P腔、T腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述P腔、T腔所在的直径位置互相垂直，所述P油路、T油路分别对应于所述P腔、T腔所在的圆周位置的厚度方向区域内布置，所述A油路、B油路对应于所述A腔、B腔所在阀套的圆周位置的厚度方向区域内的位置布置，所述A油路的中心和相邻的P油路或T油路的中心所形成的弧度为45°；

所述A油路、B油路、P油路、T油路均为平行于所述阀芯中心轴布置的自下而上的盲孔结构，所述述A油路、B油路、P油路、T油路相对于阀芯的底部均设置有油塞，使得管路方便制作，且确保密封；

所述A槽和B槽的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

所述A腔、B腔的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；所述P腔、T腔的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

所述A槽的弧度范围大于所述P腔和A腔或B腔的间隔弧度，确保A槽能够连通油路；

所述P口、A口、B口、T口沿着所述阀套的高度方向自上而下布置，所述P口、A口、B口、T口的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°；

所述阀芯的中心轴的上凸部分贯穿所述上端盖的位置套装有格莱圈，所述上端盖的对应位置设置有内凹环型沟槽，所述格莱圈内置于所述内套环形沟槽内；

所述上端盖通过第一螺钉固接所述阀套的上端环面，所述上端盖的下端环面开有上环形槽，所述阀套对应于上环形槽的位置设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台嵌装于所述上环形槽内，所述上端盖的下端面对应区域紧贴所述阀套的上端面布置，实现阀套与上端盖的密封；

所述下端盖通过第二螺钉固接所述阀套的下端环面，所述阀套的下端面设置有第二环形凸台，所述下端盖的上端面对应于所述第二环形凸台的位置设置有下环形槽，所述第二环形凸台内嵌于所述下环形槽，所述阀套的下端面紧贴所述下端盖的上端面的对应区域布置，实现阀套与下端盖的密封。

采用本发明后，其油路均开在阀套上，并通过在阀芯上的A槽和B槽的转动进行油路的切换，使得油路和阀套内腔的上下端面均不连通，减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

附图说明

图1为本发明的主视图结构示意图；

图2为本发明的阀体组件的侧视图结构示意图；

图3为本图2的A-A剖视结构示意图；

图4为图1的阀体组件的俯视图结构示意图；

图5为图4的B-B剖结构示意图；

图6为图4的C-C剖结构示意图；

图7为图4的D-D剖结构示意图；

图8为图4的E-E剖结构示意图；

图中序号所对应的名称如下：

直流无刷伺服电机1、阀体组件2、阀芯3、中心轴31、阀套4、上端盖5、下端盖6、中心定位孔61、P口7、T口8、A口9、B口10、A腔11、B腔12、P腔13、T腔14、T油路16、A油路17、B油路18、A槽19、B槽20、隔条21、油塞22、格莱圈23、内凹环型沟槽24、第一螺钉25、上环形槽26、第一环形凸台27、第二螺钉28、第二环形凸台29、下环形槽30。

具体实施方式

新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，见图1-图8：其包括直流无刷伺服电机1、阀体组件2，阀体组件2包括有阀芯3、阀套4、上端盖5、下端盖6，直流无刷伺服电机·的输出轴连接阀芯3的中心轴31的上凸部分，直流无刷伺服电机1固装于上端盖5的上端，阀套4的内腔内布置有阀芯3，上端盖5的外环周面设有外螺纹(图中未画出、属于现有成熟技术)，外螺纹用于与集成阀块的安装连接，阀芯3的底部安装于下端盖6的中心定位孔61，阀套4上设置有外部连通至内腔的P口7、T口8、A口9、B口10，P口7、T口8、A口9、B口10分别位于阀套4的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，阀套4的内壁上设置有内凹的两组节流腔和两组油路导通腔，节流腔分别为A腔11、B腔12，油路导通腔分别为P腔13、T腔14，A腔11、B腔12、P腔13、T腔14位于阀套4的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，阀套4的内部还设置有P油路、T油路16、A油路17、B油路18，P油路连通P口7、P腔13，T油路16连通T口8、T腔14，A油路17连通A口9、A腔11,B油路18连通B口10、B腔12，阀芯3的外环壁上布置有阀芯切换油路结构，阀芯切换油路结构由若干在阀芯3外表面内凹的槽体，阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口7、A口9、B口10、T口8相互隔离；当工作状态下，P口7通过阀芯切换油路连通A口9或B口10，T口8通过阀芯切换油路连通B口10或A口9，P口7、T口8不同时连通A口9或B口10。

阀芯3的外环壁圆周向上设置有对称布置的两组A槽19、B槽20，阀芯3的外环壁对应于A腔11的高度位置分别设置有内凹A槽19、B槽20，A槽19工作状态下用于连接其中一组节流腔和P腔13,B槽20工作状态下用于连接另外一组节流腔和T腔14，位于A腔11所在平面内的A槽19、B腔20顺序间隔布置、通过隔条21分别隔离，阀芯3的A槽19两侧的隔条21所对应的弧度范围覆盖阀套4的工作边上的对应A腔11的圆周向范围，阀芯3的B槽20两侧的隔条21所对应的弧度范围覆盖阀套4的工作边上的对应B腔12的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口7、T口8、A口9、B口10相互隔离；当工作状态下，P腔13连通A腔11或B腔12、T腔14连通B腔12或A腔11，油路连通并进行切换；

A槽19和B槽20的位置互换，整个结构的功能不变；

具体实施例中：两个相同的类型油槽位于阀芯对应直径的两端布置，A槽19和B槽20所在的直径位置互相垂直，阀套4上的A腔11、B腔12、P腔13、T腔14分别为两个，两个A腔11、B腔12均位于阀套4内腔的对应直径的两端布置，A腔11、B腔12所在的直径位置互相垂直，两个P腔13、T腔14均位于阀套4内腔的对应直径的两端布置，P腔13、T腔14所在的直径位置互相垂直，P油路、T油路16分别对应于P腔13、T腔14所在的圆周位置的厚度方向区域内布置，A油路17、B油路18对应于A腔11、B腔12所在阀套的圆周位置的厚度方向区域内的位置布置，A油路17的中心和相邻的P油路或T油路16的中心所形成的弧度为45°；

A油路17、B油路18、P油路、T油路16均为平行于阀芯3中心轴布置的自下而上的盲孔结构，述A油路17、B油路18、P油路、T油路16相对于阀芯的底部均设置有油塞22，使得管路方便制作，且确保密封；

A槽19和B槽20的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

A腔11、B腔12的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；P腔13、T腔14的弧度范围相同，确保整个结构的制作方便；

A槽19的弧度范围大于P腔13和A腔11或B腔12的间隔弧度，确保A槽19能够连通油路；

P口7、A口9、B口10、T口8沿着阀套的高度方向自上而下布置，P口7、A口9、B口10、T口8的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°，P口7直接连通P槽设置，无需P油路，简化结构；

阀芯3的中心轴31的上凸部分贯穿上端盖的位置套装有格莱圈23，上端盖5的对应位置设置有内凹环型沟槽24，格莱圈23内置于内套环形沟槽24内；

上端盖5通过第一螺钉25固接阀套4的上端环面，上端盖5的下端环面开有上环形槽26，阀套4对应于上环形槽26的位置设置有第一环形凸台27，第一环形凸台27嵌装于上环形26槽内，上端盖5的下端面对应区域紧贴阀套4的上端面布置，实现阀套4与上端盖5的密封；

下端盖6通过第二螺钉28固接阀套4的下端环面，阀套4的下端面设置有第二环形凸台29，下端盖6的上端面对应于第二环形凸台29的位置设置有下环形槽30，第二环形凸台29内嵌于下环形槽30，阀套4的下端面紧贴下端盖6的上端面的对应区域布置，实现阀套4与下端盖6的密封。

采用本发明后，其油路均开在阀套上，并通过在阀芯上的A槽和B槽的转动进行油路的切换，进而使得P口连通A口或B口，T口连通B口或A口，使得油路和阀套内腔的上下端面均不连通，减小了阀体的内泄量，尤其减小了端面的泄漏量，提高了功率效率。

其有益效果如下：采用直流伺服电机作为螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀的电液转换部分，满足了伺服阀工作过程中的频繁启停要求，从而增强伺服电机对外负载变化的适应性；减小伺服电机由于机械特性引起的零位抖动，从而增强电液伺服阀在零位的稳定性；通过适当延长伺服电机频繁启停的时间，从而增强伺服电机在零位附件的可控性；通过对油路通道进行改进，减小了端面以及径向的泄露。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其包括直流无刷伺服电机、阀体组件，所述阀体组件包括有阀芯、阀套、上端盖、下端盖，所述直流无刷伺服电机的输出轴连接所述阀芯的中心轴的上凸部分，所述直流无刷伺服电机固装于所述上端盖的上端，所述阀套的内腔内布置有所述阀芯，所述上端盖的外环周面设有外螺纹，所述外螺纹用于与集成阀块的安装连接，所述阀芯的底部安装于所述下端盖的中心定位孔，其特征在于：所述阀套上设置有外部连通至内腔的P口、T口、A口、B口，所述P口、T口、A口、B口分别位于所述阀套的不同高度平面布置，相同的口位于同一高度平面布置，所述阀套的内壁上设置有内凹的两组节流腔和两组油路导通腔，节流腔分别为A腔、B腔，油路导通腔分别为P腔、T腔，所述A腔、B腔、P腔、T腔位于所述阀套的内壁圆周的同一平面的不同圆周角度位置布置，所述阀套的内部还设置有P油路、T油路、A油路、B油路，所述P油路连通P口、P腔，所述T油路连通T口、T腔，所述A油路连通A口、A腔,所述B油路连通B口、B腔，所述阀芯的外环壁上布置有阀芯切换油路结构，所述阀芯切换油路结构由若干在阀芯外表面内凹的槽体，所述阀芯切换油路满足如下条件：当伺服阀处于零位时，P口、A口、B口、T口相互隔离；当工作状态下，P口通过阀芯切换油路连通A口或B口，T口通过阀芯切换油路连通B口或A口，P口、T口不同时连通A口或B口。

2.如权利要求1所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯的外环壁圆周向上设置有对称布置的两组A槽、B槽，所述阀芯的外环壁对应于所述A腔的高度位置分别设置有内凹A槽、B槽，所述A槽工作状态下用于连接其中一组节流腔和P腔,所述B槽工作状态下用于连接另外一组节流腔和T腔，位于所述A腔所在平面内的所述A槽、B腔顺序间隔布置、通过隔条分别隔离，所述阀芯的A槽两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应A腔的圆周向范围，所述阀芯的B槽两侧的隔条所对应的弧度范围覆盖所述阀套的工作边上的对应B腔的圆周向范围，当伺服阀处于零位时，P口、T口、A口、B口相互隔离；当工作状态下，P腔连通A腔或B腔、T腔连通B腔或A腔，油路连通并进行切换。

3.如权利要求2所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述A槽和B槽的位置互换。

4.如权利要求2或3所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：两个相同的类型油位于阀芯对应直径的两端布置，所述A槽和B槽所在的直径位置互相垂直，所述阀套上的A腔、B腔、P腔、T腔分别为两个，两个所述A腔、B腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述A腔、B腔所在的直径位置互相垂直，两个所述P腔、T腔均位于阀套内腔的对应直径的两端布置，所述P腔、T腔所在的直径位置互相垂直，所述P油路、T油路分别对应于所述P腔、T腔所在的圆周位置的厚度方向区域内布置，所述A油路、B油路对应于所述A腔、B腔所在阀套的圆周位置的厚度方向区域内的位置布置，所述A油路的中心和相邻的P油路或T油路的中心所形成的弧度为45°。

5.如权利要求4所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述A油路、B油路、P油路、T油路均为平行于所述阀芯中心轴布置的自下而上的盲孔结构，所述述A油路、B油路、P油路、T油路相对于阀芯的底部均设置有油塞。

6.如权利要求4所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述A槽和B槽的弧度范围相同；所述A腔、B腔的弧度范围相同；所述P腔、T腔的弧度范围相同；所述A槽的弧度范围大于所述P腔和A腔或B腔的间隔弧度。

7.如权利要求1所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述P口、A口、B口、T口沿着所述阀套的高度方向自上而下布置，所述P口、A口、B口、T口的投影状态下的相邻的投影位置的弧度间隔45°。

8.如权利要求1所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯的中心轴的上凸部分贯穿所述上端盖的位置套装有格莱圈，所述上端盖的对应位置设置有内凹环型沟槽，所述格莱圈内置于所述内套环形沟槽内。

9.如权利要求1所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述上端盖通过第一螺钉固接所述阀套的上端环面，所述上端盖的下端环面开有上环形槽，所述阀套对应于上环形槽的位置设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台嵌装于所述上环形槽内，所述上端盖的下端面对应区域紧贴所述阀套的上端面布置。

10.如权利要求1所述的新型螺纹插装式旋转直驱电液伺服阀，其特征在于：所述下端盖通过第二螺钉固接所述阀套的下端环面，所述阀套的下端面设置有第二环形凸台，所述下端盖的上端面对应于所述第二环形凸台的位置设置有下环形槽，所述第二环形凸台内嵌于所述下环形槽，所述阀套的下端面紧贴所述下端盖的上端面的对应区域布置。