CN110307207A - 一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，包括由外向内依次设置的液压缸缸筒、活塞杆外筒、活塞杆内筒以及位移传感器，活塞杆外筒将液压缸缸筒内空间分隔为无杆腔和有杆腔，所述的无杆腔、活塞杆外筒与活塞杆内筒之间的第二流道、活塞杆内筒与位移传感器之间的第一流道、连通有杆腔和第二流道的第三流道以及有杆腔形成冷却油液循环回路，该控制装置还包括根据有杆腔和无杆腔之间的压差调节第三流道流通量的流量调节阀门。与现有技术相比，本发明实现位移传感器的冷却油流量在大负载下不会过大，保证液压缸稳定工作。

Description

一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，尤其是涉及一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置。

背景技术

液压缸可将液体的压力能转换成直线运动的机械能，在闭环液压控制系统中，为了准确控制负载的位置和速度，常使用直线位移传感器，LVDT是一种常见的位移传感器，其主要由固定不动的一个初级线圈和两个次级线圈以及一个活动的铁芯构成，当铁芯在线圈内部移动并偏离中心位置时，两个次级线圈产生的感应电动势不等，即将位置信号转换成电信号输出，由于线圈具有电阻，LVDT在工作的时候会有热量产生，因此需要对其进行冷却降温。现有的主要冷却技术原理如图1所示，其主要包括位移传感器1、活塞杆外筒2、活塞杆内筒3，活塞杆外筒和活塞杆内筒都是中空的，通过活塞杆内筒和位移传感器之间形成的第二流道6、活塞杆外筒和活塞杆内筒之间形成的第一流道5以及活塞杆外筒的第三流道7形成液压缸位移传感器的冷却流道，由于该结构中流道的尺寸都是定值，流量和无杆腔与有杆腔的压差成正相关，由于冷却流量实质上属于液压缸的内泄漏，当压差过大时，系统的供油流量难以维持内泄漏导致液压缸无法正常工作。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，包括由外向内依次设置的液压缸缸筒、活塞杆外筒、活塞杆内筒以及位移传感器，活塞杆外筒将液压缸缸筒内空间分隔为无杆腔和有杆腔，所述的无杆腔、活塞杆外筒与活塞杆内筒之间的第二流道、活塞杆内筒与位移传感器之间的第一流道、连通有杆腔和第二流道的第三流道以及有杆腔形成冷却油液循环回路，该控制装置还包括根据有杆腔和无杆腔之间的压差调节第三流道流通量的流量调节阀门。

所述的流量调节阀门安装在活塞杆外筒的有杆腔活塞面上的圆柱形凹槽中，该凹槽的底面中心处开设连通第二流道和有杆腔的斜孔，上侧壁开设与有杆腔连通的上直孔，下侧壁开设与第二流道连通的下直孔。

所述的流量调节阀门包括阀体以及嵌设在阀芯孔内的阀芯，所述的阀体内端面与凹槽的底面紧贴，其中心开设与斜孔连通的固定流道，所述的阀芯孔上端通过上直孔与有杆腔连通，阀芯孔下端通过下直孔与第二流道连通，使得阀芯上表面与有杆腔的油压相同，下表面与第二流道的油压相同，阀芯的上表面和下表面分别通过对中弹簧限定并调节在阀芯孔内的位置。

所述的阀芯上开设一贯通的活动流道，该活动流道的轴线与固定流道的轴线平行或完全重合，且垂直于阀芯孔的轴线，所述的斜孔、固定流道和活动流道共同形成第三流道。

所述的阀体的内端开设环形密封槽，在密封槽上套设密封圈。

所述的阀芯与阀芯孔形状匹配，有且仅有沿阀芯孔轴向直线运动的自由度。

当阀芯为圆柱形时，通过设置在阀芯外表面的限位凸台进行限位；当阀芯为非圆柱形时，通过自身形状限位。

当无负载的工况时，阀芯的上表面和下表面压差为零，阀芯处于全开位置，此时，活动流道与固定流道全面连通，当有负载的工况时，阀芯的上表面和下表面压差不为零，阀芯处于限流位置，此时，活动流道与固定流道局部连通。

当阀芯处于限流位置时，冷却流量Q的计算式为：

其中，C_d为流量系数，p_L为负载压力，即阀芯上表面和下表面的压差，p_s为液压缸额定工作压力，D_c为固定流道和活动流道的直径，ρ为油液的密度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过将液压缸的负载压力引入到流量调节阀门的控制腔，可使得阀门的开度随着负载压力的变化而变化，当负载压力增大时，虽然阀门两端的压差增大，但是阀门的开度减小，从而保证了冷却流量不会过大，保证了液压缸的正常稳定运行。

附图说明

图1为现有的主要冷却技术原理图。

图2为本发明的冷却流量控制原理图。

图3为本发明中流量调节阀门的结构原理图。

图4为本发明中阀口通流面积示意图。

图5为本发明实施例1中阀体和阀芯的结构图。

图6为本发明中实施例1活塞杆外筒的局部半剖结构图。

图7为本发明实施例2中阀体和阀芯的结构图。

图中标记说明：

1、位移传感器，2、活塞杆外筒，3、活塞杆内筒，4、流量调节阀门，5、第一流道，6、第二流道，7、第三流道，8、阀体，9、阀芯，10、对中弹簧，11、有杆腔，12、无杆腔，13、固定流道，14、活动流道，15、密封圈，16、阀芯孔，17、螺钉，18、螺钉，19、限位槽，20、密封槽，21、螺钉通孔，22、限位凸台，23、活动流道的轴线，24、固定流道的轴线，25、活塞，26、凹槽，27、斜孔，28、活塞杆外筒的内壁，29、控制通道，291、上直孔，292、下直孔，30、活塞杆外筒的外壁，31、螺钉孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

如图2所示，本发明提供一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，主要包括位移传感器1、活塞杆外筒2、活塞杆内筒3和流量调节阀门4。其中，活塞杆内筒3与活塞杆外筒2通过螺纹和螺钉18连接，活塞杆内筒3的内圆柱面与位移传感器1的外圆柱面之间形成的环形缝隙为第一流道5，活塞杆内筒3的外圆柱面和活塞杆外筒的内圆柱面之间形成的环形缝隙为第二流道6，连通有杆腔和第二流道6的第三流道7。第三流道7可以用个流量调节阀门4进行控制。第一流道5、第二流道6以及第三流道7形成液压缸位移传感器的冷却流量控制流道，液压油在冷却控制流道内流动，通过和位移传感器1之间的对流换热实现对位移传感器的冷却降温。

如图3所示，冷却流量的控制原理如下：

流量调节阀门4包括阀体8和阀芯9以及设置在阀芯9上下表面两个对中弹簧10，阀体8上开有固定流道13，阀芯9内开有活动流道14，流量调节阀门4和活塞杆外筒2通过螺钉17连接，活塞杆外筒2和流量调节阀门4之间装有密封圈15，嵌设在阀芯孔16内的阀芯9的上表面通过上直孔291与液压缸的有杆腔11连通，下表面通过下直孔292与第二流道6连通。上直孔291和下直孔292合称为控制通道29，由于第一流道5和第二流道6均为间隙较大的环形缝隙，通流面积较大，压降小，阀芯9两端的压力近似等于无杆腔12的压力p₁和有杆腔11的压力p₂。因此当负载发生变化时，阀芯9在上下表面油液的压力和弹簧力的综合作用下产生位移，流量调节阀门4的开度即会发生改变，第三流道7的通流面积随之改变。

记负载压力p_L＝p₁－p₂，对于阀芯9有：

2K_Cx_v＝p_LA_C (1)

式中，K_C是对中弹簧10的刚度，取K_C＝p_sA_C/D_c，x_v是阀芯9的位移，A_C是阀芯两端油液的作用面积。

当p_L不等于0时，此时阀芯9内的活动流道14和固定流道13不再重合，第三流道7的通流面积A发生变化，如图4所示，固定流道和活动流道的直径为D_c，则有

冷却流量按照节流公式计算，

式中，C_d为流量系数，ρ为油液的密度

由以上(1)～(3)式，可得：

从上述计算结果可以发现，相比于传统的冷却方式采用的固定节流口，负载压力p_L的增大会使得第三流道的通流面积A减小，避免了在大负载条件下冷却流量过大的现象出现。

实施例1

本实施例为上述流量控制装置提供一种结构方案。

如图5为本实施例中一种阀体8和阀芯9的结构图。在本实施例中，阀体8形状为圆柱体，沿着圆柱体轴线钻有通孔作为固定流道13，沿着圆柱体直径有通孔作为圆柱形阀芯孔16，阀芯孔16上开有限位槽19，在圆柱体上开有密封槽20用于安装密封圈，阀体8上开有两个螺钉通孔21用于安装螺钉。阀芯9主体为圆柱体，沿着阀芯9直径有通孔作为活动流道14，阀芯两端有限位凸台22。通过限位凸台22和限位槽19的配合，阀芯9在阀体8内只能发生沿着轴向的移动，而无法发生周向转动，从而保证了活动流道的轴线23和固定流道的轴线24始终共平面。

如图6所示，为配合本实施例中的流量调节阀门4的活塞杆外筒2的局部结构示意图，活塞杆外筒2的活塞25上开有圆柱形凹槽26，从圆柱形凹槽的圆心处钻有斜孔27，连通到活塞杆外筒的内壁28，上侧壁开设与有杆腔11连通的上直孔291与液活塞杆外筒外壁30相连，下侧壁开设与第二流道6连通的下直孔292与液活塞杆外筒内壁28相连，圆柱形凹槽26上有螺钉孔31。

实施例2

本实施例为流量控制装置提供的另一种结构方案，如图7所示，本实施例中和实施例1不同的是，阀体8的阀芯孔为长方体孔，阀芯9结构为长方体，由于长方体阀芯9在阀芯孔内无法发生周向转动，从而保证了活动流道的轴线23和固定流道的轴线24始终共平面。本实施例中虽然阀芯阀体上没有具体的限位结构，但是阀芯和阀芯孔的结构特征决定了活动流道的轴线23和固定流道的轴线24始终共平面，所具有的效果是一致的。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，包括由外向内依次设置的液压缸缸筒、活塞杆外筒(2)、活塞杆内筒(3)以及位移传感器(4)，活塞杆外筒(2)将液压缸缸筒内空间分隔为无杆腔(12)和有杆腔(11)，所述的无杆腔(12)、活塞杆外筒(2)与活塞杆内筒(3)之间的第二流道(6)、活塞杆内筒(3)与位移传感器(4)之间的第一流道(5)、连通有杆腔(11)和第二流道(6)的第三流道(7)以及有杆腔(11)形成冷却油液循环回路，其特征在于，该控制装置还包括根据有杆腔(11)和无杆腔(12)之间的压差调节第三流道(7)流通量的流量调节阀门(4)。

2.根据权利要求1所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，所述的流量调节阀门(4)安装在活塞杆外筒(2)的有杆腔活塞面上的圆柱形凹槽(26)中，该凹槽(26)的底面中心处开设连通第二流道(6)和有杆腔(11)的斜孔(27)，上侧壁开设与有杆腔(11)连通的上直孔(291)，下侧壁开设与第二流道(6)连通的下直孔(292)。

3.根据权利要求2所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，所述的流量调节阀门(4)包括阀体(8)以及嵌设在阀芯孔(16)内的阀芯(9)，所述的阀体(8)内端面与凹槽(26)的底面紧贴，其中心开设与斜孔(27)连通的固定流道(13)，所述的阀芯孔(16)上端通过上直孔(291)与有杆腔(11)连通，阀芯孔(16)下端通过下直孔(292)与第二流道(6)连通，使得阀芯(9)上表面与有杆腔(11)的油压相同，下表面与第二流道(6)的油压相同，阀芯(9)的上表面和下表面分别通过对中弹簧(10)限定并调节在阀芯孔(16)内的位置。

4.根据权利要求3所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，所述的阀芯(9)上开设一贯通的活动流道(14)，该活动流道的轴线(23)与固定流道的轴线(24)平行或完全重合，且垂直于阀芯孔(16)的轴线，所述的斜孔(27)、固定流道(13)和活动流道(14)共同形成第三流道(7)。

5.根据权利要求3所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，所述的阀体(8)的内端开设环形密封槽(20)，在密封槽(20)上套设密封圈(15)。

6.根据权利要求3所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，所述的阀芯(9)与阀芯孔(16)形状匹配，有且仅有沿阀芯孔(16)轴向直线运动的自由度。

7.根据权利要求6所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，当阀芯(9)为圆柱形时，通过设置在阀芯(9)外表面的限位凸台(22)进行限位；当阀芯(9)为非圆柱形时，通过自身形状限位。

8.根据权利要求4所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，当无负载的工况时，阀芯(9)的上表面和下表面压差为零，阀芯(9)处于全开位置，此时，活动流道(14)与固定流道(13)全面连通，当有负载的工况时，阀芯(9)的上表面和下表面压差不为零，阀芯(9)处于限流位置，此时，活动流道(14)与固定流道(13)局部连通。

9.根据权利要求8所述的一种液压缸位移传感器冷却流量控制装置，其特征在于，当阀芯(9)处于限流位置时，冷却流量Q的计算式为：

其中，C_d为流量系数，p_L为负载压力，即阀芯上表面和下表面的压差，p_s为液压缸额定工作压力，D_c为固定流道和活动流道的直径，ρ为油液的密度。