CN110307201B - 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 - Google Patents
一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110307201B CN110307201B CN201910614793.9A CN201910614793A CN110307201B CN 110307201 B CN110307201 B CN 110307201B CN 201910614793 A CN201910614793 A CN 201910614793A CN 110307201 B CN110307201 B CN 110307201B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- magnetic
- armature
- permanent magnet
- sleeve
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 24
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 89
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 89
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 47
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 claims description 23
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 14
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 9
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 8
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 6
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910001172 neodymium magnet Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 neodymium-iron-boron rare earth Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Magnetically Actuated Valves (AREA)
Abstract
本发明公开了一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，由电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置组成；电磁激磁装置环绕推力作动装置并通过紧定螺帽固定于推力作动装置，推力作动装置通过螺纹与液压截止装置连接并由开口弹簧垫背紧，手动控制装置设置于推力作动装置末端；本发明液压截止阀结构紧凑，系统功耗低，响应迅速，可实现精准的位置及力控制要求；同时具有无泄漏、使用压力高及抗污染能力强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压截止阀，特别是涉及一种结构紧凑、功耗低、响应高速的无泄漏液压截止阀，可作为液压领域的位置或者力闭环控制元件。
背景技术
连续铸钢领域的液压位置或者力闭环控制分伺服阀/比例阀控制和开关阀控制两种方式，前者伺服阀/比例阀的控制系统构成复杂、对油液清洁度敏感、故障率高、能耗大及投资维护成本高，开关阀控制采用电磁阀控制方式，电气控制系统简单且对油液敏感度大大降低，系统工作可靠。但目前的开关阀控制方式，是采用电磁阀对液压缸的位置或者力进行控制，由于电磁阀的滑阀式结构造成较大的内泄漏，为了实现液压缸的位置或者力闭环控制，必须在液压缸控制回路上设置其他具有通断功能的液压元件，这样造成液压系统复杂；同时，由于电磁阀的响应频率较低，通常为几十甚至上百毫秒，为了实现液压缸的位置或者力闭环的精准控制，还必须在液压缸控制回路上设置其他具有节流功能的液压元件，由于节流元件的差异性及负载的变化，容易导致位置及力控制系统的超调甚至震荡等现象；再者，电磁阀通过电磁线圈的激磁直接驱动衔铁的运行，控制电流大、温升高、功耗大。上述诸多因素造成液压控制系统复杂、功耗大且电磁阀元件结构复杂。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种结构紧凑、功耗低、响应高速、无泄漏且加工制造方便的液压截止阀，以满足液压系统的位置或者力控制要求。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供的第一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，具有双向截止功能，由电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置组成。其中，
电磁激磁装置包括沿轴向依次设置的激磁线圈、永磁钢和第三固定圈，激磁线圈置于线圈架内并布置于左端盖与永磁钢左端之间，永磁钢外径被第一固定圈环绕，第二固定圈被永磁钢内径环绕，并布置于线圈架右端与第三固定圈之间，第三固定圈右端为右端盖；其中，左端盖和右端盖通过壳体连接，并成整体结构形式。
推力作动装置包括左端连接有推杆的衔铁，推杆设置在左导磁体内且右端通过螺纹与衔铁连接，衔铁上沿轴向设置有第一轴承及第二轴承，衔铁左端与左导磁体之间有第一工作气隙，衔铁右端与右导磁体之间有第二气隙；左导磁体通过螺纹与外阀体连接并由背紧螺套固定，右导磁体通过螺纹与第二导磁套连接；沿轴向第一导磁套左端与第一隔磁套右端焊接，第一隔磁套左端与外阀体右端焊接，沿轴向第一导磁套右端与第二隔磁套左端焊接，第二隔磁套右端与第二导磁套左端焊接。
液压截止装置包括设置有A油口和低摩擦密封组件的内阀体，设置有阀芯衡压孔及均压槽的阀芯由其锥面处与内阀体构成锥面线性密封副；弹簧套与内阀体通过螺纹连接并由背紧螺母固定，弹簧套外端部设置有P油口，复位弹簧设置于弹簧套内并作用于阀芯的左端。
手动控制装置包括沿轴向设置于右导磁体中的操作杆，操作杆右端设置有弹簧及挡圈，并经弹簧垫由螺母固定。
所述电磁激磁装置沿轴向通过紧定螺帽固定于推力作动装置，液压截止装置的内阀体通过螺纹与推力作动装置的外阀体连接并由内阀体右端的开口弹簧垫背紧。
本发明的其他技术特征为：
所述第一隔磁环和第二隔磁环均为非导磁材料，其中，为了不使永磁钢通过该间距损失过多的磁动势，第一隔磁套轴向长度大于第一工作气隙长度的两倍以上，第二隔磁套轴向长度大于第二气隙长度的两倍以上，以减小永磁钢磁动势的损失。
为了不使电激磁磁路经过永磁钢本身以减少损耗，设计中永磁钢内、外径与第一导磁套、壳体之间形成一定的间距。
所述线圈架、固定圈为轻质非导磁材料。
所述端盖、壳体、衔铁、导磁体、导磁套均为软磁材料。
所述永磁钢为钕铁硼稀土永磁材料。
所述永磁钢为沿径向平行充磁。
所述激磁线圈采用脉宽调制信号控制。
所述第一轴承、第二轴承为非导磁材料。
所述操作杆为非导磁材料。
所述推力作动装置中第二气隙处衔铁、右导磁体的磁极采用锥形结构，夹角β为45°～60°。
所述电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置分体设置，通过更换不同结构的液压截止装置能实现不同控制特性的液压截止阀。
上述发明的工作原理是：一个永磁钢给衔铁提供了两个大小相等但方向相反的永磁偏置磁场，用于克服复位弹簧的复位力、阀芯的液动力及阀芯的差动偏置力，激磁线圈所产生的磁场起调节作用，用来加强第一工作气隙处的磁场同时减弱第二气隙处的磁场。本发明的永磁偏置磁路为：磁通从磁体N极出发，通过壳体向左端盖、外阀体到左导磁体，然后经过第一工作气隙、衔铁到第一导磁套回到永磁钢S极，形成第一永磁偏置磁路；磁通从永磁钢N极出发，通过壳体向右端盖、第二导磁套到右导磁体，然后经过第二气隙、衔铁到第一导磁套回到永磁钢S极，形成第二永磁偏置磁路。本发明的电激磁磁路路径为：电激磁磁通从壳体磁极出发，通过壳体向左端盖、外阀体到左导磁体，然后经过第一工作气隙经衔铁再经第二气隙进入右导磁体，最后经第二导磁套到右端盖回到壳体磁极。当激磁线圈通电时，由于磁场具有方向性，第一工作气隙处的永磁偏置磁场与电激磁磁场相叠加，同时第二气隙处的永磁偏置磁场与电激磁磁场相减，衔铁所受的电磁力发生改变，使衔铁通过推杆高速推动阀芯向左运动，实现压力油液由P油口到A油口或者由A油口到P油口的高速接通。P油口的压力油液经阀芯衡压孔流向阀芯的右腔从而保证阀芯左右两腔的液压力基本平衡，由于阀芯的差动结构，所以当激磁线圈断电时，在永磁偏置磁场的作用下衔铁高速向中位运动，阀芯在复位弹簧的复位力、阀芯的液动力及阀芯两端压差的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口到A油口或者由A油口到P油口的高速截止。
液压截止阀的最高工作频率取决于阀的开启时间和关闭时间之和，由于采用偏置磁场及低摩擦衔铁结构，驱动衔铁的高速响应，实现阀的高速开启；同时阀芯采用差动结构，能保证阀芯的高速关闭，且第二气隙处的磁极采用锥形结构，能实现衔铁断电后的高速回中位功能，实现阀的高速关闭。所以本发明的液压截止阀具有较高的工作频率，适应于液压元件的高速控制场合。
本发明提供的第二种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，是具有压力油液从P油口到A油口之间并适应于更高频率、更高耐污染场合的单向截止功能紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，与第一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀相比，只是将设置于内阀体内的阀芯更换成接触的顶杆和钢球，顶杆上设置有均压槽，钢球与内阀体构成球面线性密封副，复位弹簧右端作用于钢球的左端，设置于内阀体中的阀体衡压孔连接P油口并与推杆左端连通；同样地，所述球面线性密封副的密封副面积大于顶杆与低摩擦密封组件密封处的密封副面积，即钢球与顶杆具有差动结构，能保证激磁线圈断电后，钢球不但施加复位弹簧的复位力和钢球的液动力，同时钢球与顶杆在两端差动结构的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口到A油口的单向截止功能。
本发明借助液压截止阀压力油液的高速接通和高速截止功能，可以轻易实现液压领域位置及力的精准控制功能。
本发明的有益技术效果是：
内阀体与阀芯的间隙配合处设置有低密封摩擦组件，以及通过锥面线性密封副实现P油口和A油口的完全隔离，且摩擦力更小、响应更快，实现了P油口与A油口之间的无泄漏特性；左导磁体与外阀体采用分体式并通过螺纹连接，而非传统的整体式，左导磁体可以采用软铁保证良好的导磁性，外阀体可以采用高强度钢保证装置的刚度；内阀体与外阀体通过螺纹连接并由标准开口弹簧垫提供的弹簧力紧固，连接方式简单、易加工，同时标准型开口弹簧垫紧固力大且工作可靠，避免阀芯在高频、高速运动中造成冲击与外阀体出现松动的现象；右导磁体的磁极采用锥形结构，夹角β为45°～60°，保证激磁线圈断电后，较大的第二气隙能使右导磁体以较大的吸合力驱动衔铁高速向中位运动，实现快速阀芯快速关闭功能；外阀体、第一隔磁套、第一导磁套、第二隔磁套和第二导磁套依次焊接在一起，而非整体式结构，减小了永磁钢磁动势的损失，增强了永磁磁场的辅助磁力。由于采用了一个永磁磁场作为辅助磁场，与传统的电磁阀相比，结构紧凑，减少了在绕组数量及减小了通电电流，减小了线圈电流中占主要分量的激磁电流，降低了绕组铜耗和控制功放损耗，线圈温升低，因此功耗较低，实现了节能效果；同时，衔铁采用低摩擦滚动轴承结构及阀芯采用低摩擦密封组件，衔铁及阀芯启动力小，反应灵敏，频响宽，因此液压回路中无需附加节流元件即可实现位置及力的精准控制；再者，液压通断控制采用了锥面线密封结构，使用压力高，无内泄漏，无需额外增加通断元件即可实现位置及力的长时间保持功能，系统抗污染能力强且简单可靠，同样也降低了电磁系统的功耗。
附图说明
图1为具有双向截止功能的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀的结构原理示意图。
图2为具有单向截止功能的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀的结构原理示意图。
具体实施方式
下面是本发明的一个最佳实施例，通过该实施例的描述和附图1给出本发明的细节。
如图1所示，一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，具有从P油口40到A油口37和从A油口37到P油口40之间的双向截止功能，主要由电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置组成。其中，
电磁激磁装置包括沿轴向依次设置的激磁线圈3、永磁钢9和第三固定圈13，激磁线圈3置于线圈架4内并布置于左端盖1与永磁钢9左端之间，永磁钢9外径被第一固定圈8环绕，第二固定圈11被永磁钢9内径环绕，并布置于线圈架4右端与第三固定圈13之间，第三固定圈13右端为右端盖14；其中，左端盖1和右端盖14通过壳体7连接，并成整体结构形式。
推力作动装置包括左端连接有推杆42的衔铁29，推杆42设置在左导磁体41内且右端通过螺纹与衔铁29连接，衔铁29上沿轴向设置有第一轴承32及第二轴承27，衔铁29左端与左导磁体41之间有第一工作气隙2，衔铁29右端与右导磁体15之间有第二气隙12；左导磁体41通过螺纹与外阀体34连接并由背紧螺套43固定，右导磁体15通过螺纹与第二导磁套22连接；沿轴向第一导磁套28左端与第一隔磁套31右端焊接，第一隔磁套31左端与外阀体34右端焊接，沿轴向第一导磁套28右端与第二隔磁套26左端焊接，第二隔磁套26右端与第二导磁套22左端焊接。
液压截止装置包括设置有A油口37和低摩擦密封组件45的内阀体36，设置有阀芯衡压孔51及均压槽50的阀芯49设置于内阀体36内，阀芯49右端部接触推杆42，阀芯49由其锥面处与内阀体36构成锥面线性密封副52，阀芯49与内阀体36间隙配合处设置有低密封摩擦组件45；弹簧套47与内阀体36端部通过螺纹连接并由背紧螺母39固定，弹簧套47外端部设置有P油口40，阀芯49中心的阀芯衡压孔51连通P油口40并与推杆42左端连通，复位弹簧48设置于弹簧套47内并作用于阀芯49的左端。
手动控制装置包括沿轴向设置于右导磁体15中的操作杆20，操作杆20右端设置有弹簧21及挡圈17，并经弹簧垫19由螺母18固定。
所述电磁激磁装置沿轴向通过第二导磁套22的螺纹经紧定螺帽16固定于推力作动装置中，液压截止装置的内阀体36通过螺纹与推力作动装置的外阀体34连接并由内阀体36右端的开口弹簧垫44背紧。
本发明的其他技术特征为：
所述第一隔磁套31和第二隔磁套26为非导磁材料，其中，第一隔磁套31轴向长度大于第一工作气隙2长度的两倍以上，同时，第二隔磁套26轴向长度大于第二气隙12长度的两倍以上，以减小永磁钢磁动势的损失。
所述为了不使电激磁磁路5经过永磁钢9本身以减少损耗，设计中永磁钢9的内、外径与第一导磁套28、壳体7之间形成一定的间距；考虑到加工及安装方便，同时考虑到磁饱和的因素，所述永磁钢9内壁与第一导磁套28外壁间的间距为0.4～0.6mm，永磁钢9外壁与壳体7内壁间的间距为0.4～0.6mm。
所述线圈架4、第一固定圈8、第二固定圈11、第三固定圈13为轻质非导磁材料。
所述左端盖1、右端盖14、壳体7、衔铁29、左导磁体41、右导磁体15、第一导磁套28、第二导磁套22均为软磁材料。
所述永磁钢9为钕铁硼稀土永磁材料。
所述永磁钢9为沿径向平行充磁。
所述激磁线圈3采用脉宽调制信号控制。
所述第一轴承32、第二轴承27为非导磁材料。
所述操作杆20为非导磁材料。
所述推力作动装置中第二气隙12处的衔铁29、右导磁体15的磁极采用锥形结构，锥形结构与水平方向的夹角β为45°～60°，保证激磁线圈3断电后，较大的第二气隙12仍能使右导磁体15以较大的吸合力驱动衔铁29高速向中位运动。
所述外阀体34、第一隔磁套31、第一导磁套28、第二隔磁套26和第二导磁套22依次焊接在一起，而非整体式结构，减小了永磁钢9磁动势的损失，增强了第一永磁偏置磁场6和第二永磁偏置磁场10的辅助磁力。
消除了内阀体36与衔铁29之间的密封，使得所述衔铁29置于油液中，实现第一轴承32及第二轴承27的良好润滑，具有较小的静、动摩擦力，且使用寿命长，工作可靠性高。
所述衔铁29内设置有连通第一工作气隙2和第二气隙12的通油孔30，并沿轴向设置有第一轴承32及第二轴承27，其中第一轴承32及第二轴承27可以更换成低摩擦滑动支撑环。
所述左导磁体41临近衔铁29的一端设置有隔磁环33用于减弱剩磁，在激磁线圈3断电后，保证衔铁29能被高速释放；同时防止衔铁29吸合时撞击左导磁体41，缓冲衔铁29的撞击力，消除阀的工作噪音。
所述均压槽51避免阀芯49在运动过程中，承受不平衡的径向力而产生卡紧现象。
所述压力油液由P油口经阀芯衡压孔51进入推杆42左端，并经推杆42与左导磁体41之间的间隙进入第一气隙2处，经通油孔30与第二气隙12相连通。
所述锥面线性密封52的密封副面积稍大于阀芯49与低摩擦密封组件45密封处的密封副面积，即阀芯49具有差动结构，能保证激磁线圈3断电后，阀芯49不但施加复位弹簧48的复位力和阀芯49的液动力，同时阀芯49在两端差动结构的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口40到A油口37或者由A油口37到P油口40的高速截止功能。
所述手动控制装置在事故状态下，能通过操作杆20手动驱动阀芯49的开启和关闭；借助弹簧21的作用，又能实现操作杆20的自动复位；操作杆20上第一密封圈23用于油液的密封；非磁性减震垫片25内嵌于临近衔铁29的操作杆20端部，缓冲衔铁29的撞击力，消除阀的工作噪音。
设置在第二隔磁套26与右导磁体15间的第二密封圈24、设置在外阀体34上的第四密封圈35用于防止压力油液的外泄漏。
设置在内阀体36与外阀体34间的第四密封圈46、设置在内阀体36上的密封组件38用于防止P油口40和A油口37之间压力油液的内泄漏。
其工作原理是：激磁线圈3和永磁钢9给衔铁29提供了两个大小相等但方向相反的第一永磁偏置磁场6和第二永磁偏置磁场10，用于克服复位弹簧48的复位力、阀芯49的液动力及阀芯49的差动偏置力，激磁线圈3所产生的磁场起调节作用，用来加强第一工作气隙2处的磁场同时减弱第二气隙12处的磁场。本发明的永磁偏置磁路为：磁通从永磁钢9的N极出发，通过壳体7向左端盖1、外阀体34到左导磁体41，然后经过第一工作气隙2、衔铁29、第一导磁套28回到永磁钢9的S极，形成第一永磁偏置磁路6；磁通从永磁钢9的N极出发，通过壳体7向右端盖14、第二导磁套22到右导磁体15，然后经过第二气隙12、衔铁29到第一导磁套28回到永磁钢9的S极，形成第二永磁偏置磁路10。本发明的电激磁磁路路径为：电激磁磁通从壳体7的磁极出发，通过壳体7向左端盖1、外阀体34到左导磁体41，然后经过第一工作气隙2经衔铁29再经第二气隙12进入右导磁体15，最后经第二导磁套22到右端盖14回到壳体7的磁极。当激磁线圈3通电时，由于磁场具有方向性，第一工作气隙2处的第一永磁偏置磁场6与电激磁磁场5相叠加，同时第二气隙12处的第二永磁偏置磁场10与电激磁磁场5相减，衔铁29所受的电磁力发生改变，使衔铁29借助推杆42高速推动阀芯49向左运动，实现压力油液由P油口40到A油口37或者由A油口37到P油口40的高速接通。P油口40的压力油液经阀芯衡压孔51流向阀芯49的右腔从而保证阀芯49左右两腔的液压力基本平衡，由于阀芯49的差动结构，所以当激磁线圈3断电时，在第一永磁偏置磁场6和第二永磁偏置磁场10的作用下衔铁29高速向中位运动，阀芯49在复位弹簧48的复位力、阀芯49的液动力及阀芯49两端压差的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口40到A油口37或者由A油口37到P油口40的高速截止。
本发明的另一个最佳实施例(图2)，第一个实施例是具有双向截止功能的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，实现压力油液P油口40与A油口37之间和A油口37与P油口40之间的双向高速截止功能。图2的第二实施例是具有单向截止功能的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，实现从P油口40到A油口37的单向截止功能，其原理和上述相同。只是将设置于内阀体36内的阀芯49更换成接触的顶杆53和钢球55，顶杆53上设置有均压槽54，钢球55与内阀体36构成球面线性密封副56，复位弹簧48右端作用于钢球55的左端，设置于内阀体36中的阀体衡压孔57连接P油口40并与推杆42左端连通。同样地，所述球面线性密封副56的密封副面积稍大于顶杆53与低摩擦密封组件45密封处的密封副面积，即钢球55与顶杆53具有差动结构，能保证激磁线圈3断电后，钢球55不但施加复位弹簧48的复位力和钢球55的液动力，同时钢球55与顶杆53在两端差动结构的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口40到A油口37的单向截止功能。
图2第二实施例所述液压截止装置的阀芯结构为钢珠式，特点是：结构简单紧凑，便于加工；反应速度更快，易实现更高速响应，有利于提高阀的工作频率；由于阀的液压密封是依靠钢球55与内阀体36来实现球面线性密封副56，易实现无泄漏密封，密封性好，容易实现压力油液从P油口40到A油口37的无泄漏功能；同时由于主要密封部分是钢球55，不会因杂质引起卡死，受油液清洁度影响小，因此具有更强的抗污染能力。
图2第二实施例工作原理是：激磁线圈3和永磁钢9给衔铁29提供了两个大小相等但方向相反的第一永磁偏置磁场6和第二永磁偏置磁场10，用于克服复位弹簧48的复位力、钢球55的液动力及钢球55的差动偏置力，激磁线圈3所产生的磁场起调节作用，用来加强第一工作气隙2处的磁场同时减弱第二气隙12处的磁场。本发明的永磁偏置磁路为：磁通从永磁钢9的N极出发，通过壳体7向左端盖1、外阀体34到左导磁体41，然后经过第一工作气隙2、衔铁29、第一导磁套28回到永磁钢9的S极，形成第一永磁偏置磁路6；磁通从永磁钢9的N极出发，通过壳体7向右端盖14、第二导磁套22到右导磁体15，然后经过第二气隙12、衔铁29到第一导磁套28回到永磁钢9的S极，形成第二永磁偏置磁路10。本发明的电激磁磁路路径为：电激磁磁通从壳体7的磁极出发，通过壳体7向左端盖1、外阀体34到左导磁体41，然后经过第一工作气隙2经衔铁29再经第二气隙12进入右导磁体15，最后经第二导磁套22到右端盖14回到壳体7的磁极。当激磁线圈3通电时，由于磁场具有方向性，第一工作气隙2处的第一永磁偏置磁场6与电激磁磁场5相叠加，同时第二气隙12处的第二永磁偏置磁场10与电激磁磁场5相减，衔铁29所受的电磁力发生改变，使衔铁29借助推杆42、顶杆53高速推动钢球55向左运动，实现压力油液由P油口40到A油口37的高速接通。P油口40的压力油液经阀体衡压孔57流向顶杆53的右腔从而保证钢球55左腔与顶杆53的右腔的液压力基本平衡，由于钢球55与顶杆53的差动结构，所以当激磁线圈3断电时，在第一永磁偏置磁场6和第二永磁偏置磁场10的作用下衔铁29高速向中位运动，钢球55在复位弹簧48的复位力、钢球55的液动力及钢球55两端压差的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口40到A油口37的高速截止。
所述电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置分体设置，通过更换不同结构的液压截止装置能实现不同控制特性的液压截止阀。
以上两种实施例是液压领域位置及力精准控制的核心元件，主要特点如下：
液压截止阀的最高工作频率取决于阀的开启时间和关闭时间之和，由于采用永磁偏置磁场及低摩擦衔铁结构，驱动衔铁的高速响应，实现阀的高速开启；同时阀芯采用差动结构，能保证阀芯的高速关闭，且第二气隙处的磁极采用锥形结构，能实现衔铁断电后的高速回中位功能，实现阀的高速关闭。所以本发明的液压截止阀具有较高的工作频率，适应于液压元件的高速控制场合。
内阀体与阀芯的间隙配合处设置有低密封摩擦组件，以及通过锥面线性密封副实现P油口和A油口的完全隔离，且摩擦力更小、响应更快，实现了P油口与A油口之间的无泄漏特性；左导磁体与外阀体采用分体式并通过螺纹连接，而非传统的整体式，左导磁体可以采用软铁保证良好的导磁性，外阀体可以采用高强度钢保证装置的刚度；内阀体与外阀体通过螺纹连接并由标准开口弹簧垫提供的弹簧力紧固，连接方式简单、易加工，同时标准型开口弹簧垫紧固力大且工作可靠，避免阀芯在高频、高速运动中造成冲击与外阀体出现松动的现象；右导磁体的磁极采用锥形结构，夹角β为45°～60°，保证激磁线圈断电后，较大的第二气隙能使右导磁体以较大的吸合力驱动衔铁高速向中位运动，实现快速阀芯快速关闭功能；外阀体、第一隔磁套、第一导磁套、第二隔磁套和第二导磁套依次焊接在一起，而非整体式结构，减小了永磁钢磁动势的损失，增强了永磁磁场的辅助磁力。
借助液压截止阀压力油液在P油口和A油口的高速接通和高速关闭功能，可以实现液压领域位置及力的精准控制功能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (10)
1.一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：具有双向截止功能，由电磁激磁装置、推力作动装置、液压截止装置及手动控制装置组成；其中，
电磁激磁装置包括沿轴向依次设置的激磁线圈(3)、永磁钢(9)和第三固定圈(13)，激磁线圈(3)置于线圈架(4)内并布置于左端盖(1)与永磁钢(9)左端之间，永磁钢(9)外径被第一固定圈(8)环绕，第二固定圈(11)被永磁钢(9)内径环绕，并布置于线圈架(4)右端与第三固定圈(13)之间，第三固定圈(13)右端为右端盖(14)；其中，左端盖(1)和右端盖(14)通过壳体(7)连接，并成整体结构形式；
推力作动装置包括左端连接有推杆(42)的衔铁(29)，推杆(42)设置在左导磁体(41)内且右端通过螺纹与衔铁（29）连接，衔铁(29)上沿轴向设置有第一轴承(32)及第二轴承(27)，衔铁(29)左端与左导磁体(41)之间有第一工作气隙(2)，衔铁(29)右端与右导磁体(15)之间有第二气隙(12)；左导磁体(41)通过螺纹与外阀体(34)连接并由背紧螺套(43)固定，右导磁体(15)通过螺纹与第二导磁套(22)连接；沿轴向第一导磁套(28)左端与第一隔磁套(31)右端焊接，第一隔磁套(31)左端与外阀体(34)右端焊接，沿轴向第一导磁套(28)右端与第二隔磁套(26)左端焊接，第二隔磁套(26)右端与第二导磁套(22)左端焊接；其中，推力作动装置中第二气隙(12)处的衔铁(29)和右导磁体(15)的磁极采用锥形结构，锥形结构与水平方向的夹角β为45º~60 º；
液压截止装置包括设置有A油口(37)和低摩擦密封组件(45)的内阀体(36)，设置有阀芯衡压孔(51)及均压槽(50)的阀芯(49) 设置于内阀体(36)内，阀芯(49)右端部接触推杆(42)，阀芯(49)由其锥面处与内阀体(36)构成锥面线性密封副(52) ，阀芯（49）与内阀体（36）的间隙配合处设置有低摩擦密封组件（45）；弹簧套(47)与内阀体(36) 端部通过螺纹连接并由背紧螺母(39)固定，弹簧套(47)外端部设置有P油口(40)，阀芯(49)中心的阀芯衡压孔(51)连通P油口(40)并与推杆(42)左端连通，复位弹簧(48)设置于弹簧套(47)内并作用于阀芯(49)的左端；
手动控制装置包括沿轴向设置于右导磁体(15)中的操作杆(20)，操作杆(20)右端设置有弹簧(21)及挡圈(17)，并经弹簧垫(19)由螺母(18)固定；
所述电磁激磁装置沿轴向通过第二导磁套(22)的螺纹经紧定螺帽(16)固定于推力作动装置中，液压截止装置的内阀体(36)通过螺纹与推力作动装置的外阀体(34)连接并由内阀体(36)右端的开口弹簧垫(44)提供的弹簧力紧固；
永磁钢给衔铁提供了两个大小相等但方向相反的永磁偏置磁场，用于克服复位弹簧的复位力、阀芯的液动力及阀芯的差动偏置力，激磁线圈所产生的磁场起调节作用，用来加强第一工作气隙处的磁场同时减弱第二气隙处的磁场；永磁偏置磁路为：磁通从磁体N极出发，通过壳体向左端盖、外阀体到左导磁体，然后经过第一工作气隙、衔铁到第一导磁套回到永磁钢S极，形成第一永磁偏置磁路；磁通从永磁钢N极出发，通过壳体向右端盖、第二导磁套到右导磁体，然后经过第二气隙、衔铁到第一导磁套回到永磁钢S极，形成第二永磁偏置磁路；电激磁磁路路径为：电激磁磁通从壳体磁极出发，通过壳体向左端盖、外阀体到左导磁体，然后经过第一工作气隙经衔铁再经第二气隙进入右导磁体，最后经第二导磁套到右端盖回到壳体磁极。
2.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：第一隔磁套(31)和第二隔磁套(26)均为非导磁材料，其中，第一隔磁套(31)轴向长度大于第一工作气隙(2) 长度的两倍以上，同时，第二隔磁套(26)轴向长度大于第二气隙(12) 长度的两倍以上, 以减少损耗、降低磁饱和因素及方便加工及安装；
所述左端盖(1)、右端盖(14)、壳体(7)、衔铁(29)、左导磁体(41)、第一导磁套(28)和第二导磁套(22)均为软磁材料，外阀体（34）、第一隔磁套(31)、第一导磁套(28)、第二隔磁套(26) 和第二导磁套(22) 依次焊接在一起，而非整体式结构，减小了永磁钢（9）磁动势的损失，增强了第一永磁偏置磁场（6）和第二永磁偏置磁场（10）的辅助磁力。
3.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述永磁钢（9）内壁与第一导磁套（28）外壁间的间距为0.4～0.6mm，永磁钢（9）外壁与壳体（7）内壁间的间距为0.4～0.6mm。
4.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述第一固定圈(8)、第二固定圈(11)和第三固定圈(13)为轻质非导磁材料；所述永磁钢(9)为钕铁硼稀土永磁材料，沿径向平行充磁；
所述激磁线圈(3)采用脉宽调制信号控制；
所述第一轴承(32)和第二轴承(27)为非导磁材料，其中第一轴承(32)及第二轴承(27)能够更换成低摩擦滑动支撑环。
5.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述衔铁(29)内设置有连通第一工作气隙(2)和第二气隙(12)的通油孔(30)；所述内阀体(36)与衔铁(29)之间的未设置密封，使得衔铁(29)置于油液中，实现第一轴承(32)及第二轴承(27)的良好润滑，具有较小的静、动摩擦力，且使用寿命长，工作可靠性高。
6.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述左导磁体(41)临近衔铁(29)的一端设置有隔磁环(33)用于减弱剩磁，在激磁线圈(3)断电后，保证衔铁(29)能被高速释放；同时防止衔铁(29)吸合时撞击左导磁体(41)，缓冲衔铁(29)的撞击力，消除阀的工作噪音。
7.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述锥面线性密封副(52)的密封副面积大于阀芯(49)与低摩擦密封组件(45)密封处的密封副面积，即阀芯(49)具有差动结构，能保证激磁线圈(3)断电后，阀芯(49)不但施加复位弹簧(48)的复位力和阀芯(49)的液动力，同时阀芯(49)在两端差动结构的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口(40)到A油口(37)或者由A油口(37)到P油口(40)的高速截止功能。
8.根据权利要求1所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：所述手动控制装置在事故状态下，能通过操作杆(20)手动驱动阀芯(49)的开启和关闭；借助弹簧(21)的作用，又能实现操作杆(20)的自动复位；操作杆(20)上第一密封圈(23)用于油液的密封；非磁性减震垫片(25)内嵌于临近衔铁(29)的操作杆(20)端部，缓冲衔铁(29)的撞击力，消除阀的工作噪音。
9.根据权利要求1至8任一项所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：只是将设置于内阀体(36)的阀芯(49)更换成接触的顶杆(53)和钢球(55)，顶杆(53)上设置有顶杆均压槽(54)，钢球(55)与内阀体(36)构成球面线性密封副(56)，复位弹簧(48)右端作用于钢球(55)的左端，设置于内阀体(36)中的阀体衡压孔(57)连接P油口(40)并与推杆(42)左端连通；同样地，所述球面线性密封副(56)的密封副面积大于顶杆(53)与低摩擦密封组件(45)密封处的密封副面积，即钢球(55)与顶杆(53)具有差动结构，能保证激磁线圈(3)断电后，钢球(55)不但施加复位弹簧(48)的复位力和钢球(55)的液动力，同时钢球(55)与顶杆(53)在两端差动结构的偏置力作用下高速关闭，实现压力油液由P油口(40)到A油口(37)的单向截止功能。
10.根据权利要求1至8任一项所述的紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀，其特征在于：借助液压截止阀压力油液在P油口(40)和A油口(37)之间的高频率高速接通和高速关闭，实现液压领域位置及力的精准控制功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910614793.9A CN110307201B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910614793.9A CN110307201B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110307201A CN110307201A (zh) | 2019-10-08 |
| CN110307201B true CN110307201B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=68079405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910614793.9A Active CN110307201B (zh) | 2019-07-09 | 2019-07-09 | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110307201B (zh) |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757714A1 (de) * | 1996-12-28 | 1998-07-02 | Aisin Aw Co | Linearsolenoidventil |
| CN1299014A (zh) * | 1999-12-09 | 2001-06-13 | Dbt自动化有限公司 | 用极化的操作电磁铁操作的电子液压控制阀 |
| CN101013841A (zh) * | 2007-02-08 | 2007-08-08 | 浙江大学 | 低功耗耐高压双向线性力马达 |
| CN101709806A (zh) * | 2009-12-24 | 2010-05-19 | 中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所 | 一种微型自锁电磁阀 |
| CN102506219A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-20 | 北京控制工程研究所 | 一种具有快速响应特性的永磁电磁阀 |
| CN204371811U (zh) * | 2014-12-10 | 2015-06-03 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | 一种直接驱动式电液压力伺服阀 |
| CN105003716A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-10-28 | 中国航天科技集团公司烽火机械厂 | 一种井下用永磁式电磁阀 |
| EP3086334A1 (de) * | 2015-04-25 | 2016-10-26 | WABCO GmbH | Bistabiles magnetventil für ein fluidsystem, magnetventil-einrichtung und verfahren zum schalten des magnetventils |
| CN106641403A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 温州大学 | 一种双向永磁线性力马达驱动的直动式电液比例阀 |
| CN107191661A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-22 | 成都国光电气股份有限公司 | 截止阀 |
| CN210371414U (zh) * | 2019-07-09 | 2020-04-21 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀结构 |
-
2019
- 2019-07-09 CN CN201910614793.9A patent/CN110307201B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19757714A1 (de) * | 1996-12-28 | 1998-07-02 | Aisin Aw Co | Linearsolenoidventil |
| CN1299014A (zh) * | 1999-12-09 | 2001-06-13 | Dbt自动化有限公司 | 用极化的操作电磁铁操作的电子液压控制阀 |
| CN101013841A (zh) * | 2007-02-08 | 2007-08-08 | 浙江大学 | 低功耗耐高压双向线性力马达 |
| CN101709806A (zh) * | 2009-12-24 | 2010-05-19 | 中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所 | 一种微型自锁电磁阀 |
| CN102506219A (zh) * | 2011-12-08 | 2012-06-20 | 北京控制工程研究所 | 一种具有快速响应特性的永磁电磁阀 |
| CN204371811U (zh) * | 2014-12-10 | 2015-06-03 | 中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心 | 一种直接驱动式电液压力伺服阀 |
| EP3086334A1 (de) * | 2015-04-25 | 2016-10-26 | WABCO GmbH | Bistabiles magnetventil für ein fluidsystem, magnetventil-einrichtung und verfahren zum schalten des magnetventils |
| CN105003716A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-10-28 | 中国航天科技集团公司烽火机械厂 | 一种井下用永磁式电磁阀 |
| CN106641403A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-05-10 | 温州大学 | 一种双向永磁线性力马达驱动的直动式电液比例阀 |
| CN107191661A (zh) * | 2017-06-27 | 2017-09-22 | 成都国光电气股份有限公司 | 截止阀 |
| CN210371414U (zh) * | 2019-07-09 | 2020-04-21 | 中国重型机械研究院股份公司 | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀结构 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 低功耗耐高压双向线性力马达静态力特性研究;李勇;丁凡;李其朋;崔剑;;浙江大学学报(工学版);20090115(第01期);141-143 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110307201A (zh) | 2019-10-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110230620B (zh) | 一种低功耗高频作动微泄漏液压逻辑阀 | |
| JP2540206B2 (ja) | 電磁弁 | |
| KR100442676B1 (ko) | 자석가동형 전자액츄에이터 | |
| US6422533B1 (en) | High force solenoid valve and method of improved solenoid valve performance | |
| US5249603A (en) | Proportional electro-hydraulic pressure control device | |
| US3022450A (en) | Dual position latching solenoid | |
| US3040217A (en) | Electromagnetic actuator | |
| KR950002534B1 (ko) | 솔레노이드 밸브 | |
| JP6683616B2 (ja) | 磁石及び作動装置 | |
| JP6122972B2 (ja) | 電磁アクチュエータ及び電磁弁装置 | |
| JP2001141100A (ja) | 自己ラッチソレノイド組立体及び制御回路 | |
| CZ279794B6 (cs) | Magnetický systém | |
| US4262877A (en) | Solenoid fluid valves | |
| US8141842B2 (en) | Solenoid valve | |
| GB1419262A (en) | Electromagnetic actuator | |
| CN104361973A (zh) | 直动式双向比例电磁铁 | |
| CN210371414U (zh) | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀结构 | |
| CN210371413U (zh) | 一种低功耗高频作动微泄漏液压逻辑阀结构 | |
| CN110307201B (zh) | 一种紧凑型低功耗高速响应无泄漏液压截止阀 | |
| US4512549A (en) | Magnetic valve | |
| US3448960A (en) | Solenoid valve | |
| US7145424B2 (en) | Solenoid assembly | |
| CN113474851A (zh) | 电磁驱动机构和配备有其的比例电磁阀 | |
| KR100927139B1 (ko) | 영구자석을 구비한 솔레노이드작동기와 이를 사용한 솔레노이드밸브 | |
| CN113931886B (zh) | 低能耗高耐污超高频响数字液压伺服控制系统与控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |