CN113565818A - 一种用于液压牵引床的电控调压阀及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于液压牵引床的电控调压阀，包括阀体、换向阀、阀芯、阀套和驱动部件；阀套设置在阀体的阀芯通道内，换向阀连接至阀体的顶部，阀芯可旋转地安装在阀套内；驱动部件连接至阀芯；阀芯与阀套之间具有空腔，阀芯旋转时其上的第一槽能够与阀套的第二槽的重合度变化；阀体内设置有进油通道、阀芯油路通道、出油孔、换向阀油路、作用口通道；换向阀油路、阀芯油路通道均与进油通道连通，换向阀油路连通至换向阀，阀芯油路通道连接至阀芯；出油孔位于阀套的下方；作用口通道与液压缸连接，以提供牵引力。本发明结构紧凑，压力变化平顺，能够为液压牵引床提供均匀变化的牵引力。

Description

一种用于液压牵引床的电控调压阀及其控制系统

技术领域

本发明涉及电控调压阀领域，尤其涉及一种用于液压牵引床的电控调压阀及其控制系统。

背景技术

随着社会人口老龄化的加深以及现代人久坐伏案工作的工作习惯，腰椎疾病的发病率也随之增加，现代腰椎疾病中尤其以腰椎间盘突出症最为普遍。面对腰椎间盘突出症，大部分患者先选择非手术疗法进行治疗，非手术疗法中牵引治疗是最常规普遍的一种治疗方案。

目前牵引治疗主要通过腰椎牵引床进行，市场上的腰椎牵引床大多为电机驱动，而电机驱动的缺点是持续工作性差，瞬时力矩小，无法满足腰椎牵引床的市场需求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于液压牵引床的电控调压阀，能够为牵引床提供均匀变化的牵引力。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种用于液压牵引床的电控调压阀，所述电控调压阀包括阀体、换向阀、阀芯、阀套和驱动部件；所述阀套设置在所述阀体的阀芯通道内，所述换向阀连接至所述阀体的顶部，所述阀芯可旋转地安装在所述阀套内；所述驱动部件连接至所述阀芯，以驱动所述阀芯旋转；其中：

所述阀芯与所述阀套之间具有空腔，所述阀芯内部中空，所述阀芯的径向设置有至少一个径向油孔，所述至少一个油孔与所述空腔连通；

所述阀体内设置有进油通道、阀芯油路通道、出油孔、换向阀油路、作用口通道；所述进油通道包括进油口，所述进油口设置在所述阀体的侧面；

所述换向阀油路、所述阀芯油路通道均与所述进油通道连通，所述换向阀油路连通至所述换向阀，所述阀芯油路通道连接至所述阀芯的所述至少一个径向油孔；

所述出油孔位于所述阀套的下方；

所述作用口通道与所述换向阀油路连通，所述作用口通道的两端分别设置有作用口，所述作用口被配置为与液压缸连接，以为所述牵引床提供牵引力；

所述阀芯上设置有第一槽，所述阀套上设置有第二槽，所述阀芯被配置为在所述阀套内旋转，使得所述第一槽与所述第二槽之间的重合度可变化，且所述第一槽与所述第二槽至少部分重合时，所述空腔内的油液经所述第一槽和所述第二槽流入所述出油孔，所述第一槽和所述第二槽完全分离时，所述空腔的所述油液无法流入所述出油孔。

进一步地，所述阀芯通过一对轴承支撑，从而可旋转地安装在所述阀套中。

进一步地，所述电控调压阀还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述进油通道上与所述进油口相对的一侧。

进一步地，所述阀芯通道的两端分别设置有第一连接部分和第二连接部分，所述第一连接部分通过法兰与所述驱动部件连接，所述第二连接部分与光电传感器连接。

进一步地，所述阀套通过键连接设置在所述阀芯通道内。

进一步地，所述阀芯包括依次设置的第一柱状部、第二柱状部和第三柱状部，所述第一柱状部与所述驱动部件连接，所述第三柱状部与光电传感器连接，所述第二柱状部与所述阀套之间形成所述空腔，所述至少一个径向油孔和所述第一槽设置在所述第二柱状部上。

进一步地，所述第一柱状部和所述第三柱状部的直径相同。

进一步地，所述电控调压阀还包括控制装置，所述控制装置与所述压力传感器电连接，所述压力传感器将测量的数据反馈给所述控制装置，所述控制装置通过PID控制输出正弦脉宽调制，以控制所述阀芯的转动。

进一步地，所述光电传感器用于控制所述阀芯复位。

进一步地，所述第一槽和所述第二槽均为矩形槽。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、结构紧凑，持续工作性好；

2、压力变化平顺：该调压阀能调节油压线性变化，能够为液压牵引床提供均匀变化的牵引力；

3、阀体上方设置了可供叠加换向阀或节流阀使用的通路，可以配合更多液压阀使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明电控调压阀的爆炸图；

图2是本发明电控调压阀的阀体示意图；

图3是本发明电控调压阀的右视图及其剖面图；

图4是本发明阀芯剖面图；

图5是本发明电控调压阀阀芯开度100％时的示意图；

图6是本发明电控调压阀阀芯开度50％时的示意图；

图7是本发明电控调压阀阀芯开度全关时的示意图。

其中：1-电机，2-电机法兰，3-阀芯，4-阀套，5-阀体，6-光电法兰，7-基座，8-换向阀，9-轴承，10-进油口，11-液压缸作用口A口，12-A通油口，13-P通油口，14-T通油口，15-B通油口，16-液压缸作用口B口，17-压力传感器口，18-出油孔，19-换向阀回油口，31-第一柱状部，32-第二柱状部，33-第三柱状部。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

如图1所示，一种用于液压牵引床的电控调压阀，包括阀体5、换向阀8、阀芯3、阀套4和驱动部件。阀体5内有一贯穿阀体5内部的阀芯通道，阀套4设置在该通道内，阀芯3可旋转地安装在阀套4内，阀芯3的两端可以从阀套4内穿出，在阀芯3和阀套4之间形成了空腔。驱动部件与阀芯3的一端连接，可以驱动阀芯3旋转。驱动部件可以选用电机1，电机1的输出轴与阀芯3的一端之间通过键连接，也可以通过螺纹或过盈配合等方式，使得阀芯3能够和电机1的输出轴一起转动。为了方便将电机1安装在阀体5，在电机1的外壳与阀体5之间可以设置一电机法兰2，电机法兰2设置在阀芯通道的端部处且连接至阀体5，电机1的外壳连接至电机法兰2。

阀体5内设置有多个油路，具体包括进油通道、阀芯油路通道、出油孔18、换向阀油路、作用口通道。进油通道包括进油口10，用于从外界输入油液。进油口10设置在阀体5的侧壁上，较佳地，进油口10与驱动部件设置在同一侧。换向阀通道和阀芯油路通道均与进油通道连通，换向阀通道的另一端连通至换向阀8，阀芯油路通道的另一端连通至阀芯3与阀套4之间的空腔。当油液从进油口10进入后，油液通过进油通道，部分油液可以进入换向阀通道，部分油液可以进入阀芯油路通道，填充在阀芯3与阀套4之间的空腔内。

阀芯3的径向设置有至少一个径向油孔，阀芯3的内部是中空的，阀芯3的径向油孔与阀芯3和阀套4之间的空腔是连通的，这样可以使得油液能够充斥在阀芯3和阀套4之间，有利于使阀芯3平均受力。出油孔18位于阀套4的下方。阀芯3上设置有第一槽，阀套4上设置有第二槽，第一槽和第二槽的位置是对应的。随着阀芯3的旋转，第一槽可以逐渐与第二槽重合直至两者完全重合在一起，反之，第一槽也可以从与第二槽完全重合的位置逐渐变为部分重合，直至两者完全分离，这个过程中，第一槽和第二槽的重合度能够随着阀芯3的转动而发生变化。当第一槽和第二槽至少部分重合时，位于空腔内的油液可以经由第一槽和第二槽流入出油孔18；当第一槽和第二槽完全分离时，即重合度为0时，位于空腔内的油液无法流入出油孔18。

在一些实施方式中，阀芯3通过一对轴承9支撑，从而在阀套4内可旋转。

在一些实施方式中，阀芯3包括依次设置的第一柱状部31、第二柱状部32和第三柱状部33。第一柱状部31用于与电机1的输出轴连接，可以采用键槽的方式连接，在第一柱状部31上还设置有外螺纹，便于安装固定支撑轴承9。第三柱状部33可以与光电传感器连接，第三柱状部33上设置有径向孔，用于光电传感器的通断。在阀体5上，阀芯通道上与电机1相对的端部可以设置光电法兰6，用于安装光电传感器。第二柱状部32与阀套4之间形成空腔，径向油孔和第一槽均设置在第二柱状部32上。第二柱状部32沿阀芯3长度方向分成两部分，两部分分别与阀套4形成空前，每一部分上均可以设置径向油孔。两部分的中间为第一槽，第一槽通过径向油孔与空腔连通。第一槽和第二槽的形状可以是矩形状，也可以是其他合适的形状。第一柱状部31和第三柱状部33的直径可以是相同的。

为便于控制电控调压阀，在电控调压阀上还可以设置控制装置和压力传感器。控制装置与压力传感器之间电连接。压力传感器用于检测油路中的油压，从而便于控制装置调节驱动部件的转速，以控制阀芯3的转速，从而调节油压。同时，控制装置与光电传感器电连接，可以检测阀芯3的转速，并通过PID控制输出正弦脉宽调制，以控制阀芯3的转速。此外，通过光电传感器，可以控制阀芯3复位，即使液压阀的压力清零，这样不需要传感器信号即可复位归零，使用更方便。压力传感器可以设置在进油通道上与进油口10相对的一侧，即压力传感器和光电传感器可以位于阀体5的同一侧。

在一些实施方式中，阀体5内还包括换向阀回油通道，换向阀回油通道的一端与换向阀8连接，另一端连接至出油孔18与阀套4的第二槽之间的油路上。当第二槽被封闭即第一槽和第二槽完全分离时，换向阀回油通道也处于封闭状态，从而使得整个调压阀的回油堵住。

在一些实施方式中，换向阀油路的出口端即与换向阀8连接的一端包括多个出口，较佳地，包括四个通油口，即A通油口12、B通油口15、P通油口13和T通油口14，从而可以配合多个换向阀8使用。为方便描述，此处仅以P通油口13连接换向阀8进行描述。

本发明提供的电控调压阀，其工作原理如下：

如图2所示，阀体5一侧设置有进油口10，通过管接头进油，油液通过进油口10流入三个管路，分别对应与P通油口13连通的换向阀油路以及分别通向阀芯3的阀芯油路通道，部分油液通过换向阀油路进入换向阀8，剩余油液通过下方的一对通孔经由阀套4进入阀芯3的第二柱状部32，在阀芯3的第二柱状部32流入阀芯3内部，平稳压力后油液充满阀芯3与阀套4之间的空腔。当阀芯3的第一槽与阀套4的第二槽重合度为100％时，油液经由两个槽全部流入阀体5的出油孔18进入回油箱。由于第一槽、第二槽及出油孔18设计的通道很大，此时没有油液进入阀体5上方的P通油口13或液压缸作用口A口11、液压缸作用口B口16，对外输出油压为0。当电机1转轴旋转，带动阀芯3转动，此时阀芯3的第一槽与阀套4的第二槽重合度降低，回油通道收紧，无法将所有的油液经由第一槽、第二槽回油，部分油液回进入P通油口13和液压缸作用口A口11、液压缸作用口B口16从而使得对外输出油压升高，随着阀芯3的第一槽与阀套4的第二槽的重合度越来越小，出油孔18的回油量越来越小，进而输出油压会线性升高，从而达到调节输出油压从0到7Mpa的调节，该调压阀配合液压缸可以实现牵引力从0-3000N的变化，并可以在牵引过程中实时改变牵引力大小，达到治疗效果。

本发明通过电机1直接带动阀芯3旋转来改变阀体5内部的油路，通过改变回油压力的大小来改变输出油压的大小，通过控制电机1转轴带动阀芯3旋转从而控制输出油压，设置有压力传感器和光电传感器来实施控制阀芯3位置和输出压力大小，阀体5上方设置了可供叠加换向阀8或节流阀使用的多个通油口，可以配合更多液压阀使用。

如图5图、6、图7所示，为电控调压阀的阀芯转动示意图，本发明的电控调压阀的工作原理为：在调节过程中旋转电机1带动阀芯3转动，阀芯3在阀体5内转动，通过改变阀芯3与阀体5回油口的大小，改变调压阀的输出压力。当阀芯3转动，阀芯3上的回油口与阀体5上的回油口重合度发生改变，当重合度为100％时，流进阀芯3的所有油会从阀芯3回油口进入阀体5回油口进而全部流出，此时阀体5向外输出的出油口的油压为0，导致流入电磁换向阀P通油口13的压力为0。当阀芯3回油口与阀体5回油口的重合度逐渐降低时，整个阀门的回油能力减弱，部分压力会传到调压阀的出油口，此时流入电磁换向阀P通油口13的压力就会增大；阀芯3继续转动，调压阀出油口的压力会持续增大；当阀芯3出油口与阀体5出油口重合度为0时，阀体5没有了从出油孔将油泄到油箱的能力，即阀体5不能泄压了，此时的调压阀出油口的压力与其进油口的压力相同，达到最大。该调压阀配合液压缸可以实现牵引力从0-3000N的变化，并可以在牵引过程中实时改变牵引力大小，达到治疗效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述电控调压阀包括阀体、换向阀、阀芯、阀套和驱动部件；所述阀套设置在所述阀体的阀芯通道内，所述换向阀连接至所述阀体的顶部，所述阀芯可旋转地安装在所述阀套内；所述驱动部件连接至所述阀芯，以驱动所述阀芯旋转；其中：

所述阀芯与所述阀套之间具有空腔，所述阀芯内部中空，所述阀芯的径向设置有至少一个径向油孔，所述至少一个油孔与所述空腔连通；

所述阀体内设置有进油通道、阀芯油路通道、出油孔、换向阀油路、作用口通道；所述进油通道包括进油口，所述进油口设置在所述阀体的侧面；

所述换向阀油路、所述阀芯油路通道均与所述进油通道连通，所述换向阀油路连通至所述换向阀，所述阀芯油路通道连接至所述阀芯的所述至少一个径向油孔；

所述出油孔位于所述阀套的下方；

所述作用口通道与所述换向阀油路连通，所述作用口通道的两端分别设置有作用口，所述作用口被配置为与液压缸连接，以为所述牵引床提供牵引力；

所述阀芯上设置有第一槽，所述阀套上设置有第二槽，所述阀芯被配置为在所述阀套内旋转，使得所述第一槽与所述第二槽之间的重合度可变化，且所述第一槽与所述第二槽至少部分重合时，所述空腔内的油液经所述第一槽和所述第二槽流入所述出油孔，所述第一槽和所述第二槽完全分离时，所述空腔的所述油液无法流入所述出油孔。

2.如权利要求1所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述阀芯通过一对轴承支撑，从而可旋转地安装在所述阀套中。

3.如权利要求1所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述电控调压阀还包括压力传感器，所述压力传感器设置在所述进油通道上与所述进油口相对的一侧。

4.如权利要求1所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述阀芯通道的两端分别设置有第一连接部分和第二连接部分，所述第一连接部分通过法兰与所述驱动部件连接，所述第二连接部分与光电传感器连接。

5.如权利要求1所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述阀套通过键连接设置在所述阀芯通道内。

6.如权利要求2所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述阀芯包括依次设置的第一柱状部、第二柱状部和第三柱状部，所述第一柱状部与所述驱动部件连接，所述第三柱状部与光电传感器连接，所述第二柱状部与所述阀套之间形成所述空腔，所述至少一个径向油孔和所述第一槽设置在所述第二柱状部上。

7.如权利要求6所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述第一柱状部和所述第三柱状部的直径相同。

8.如权利要求3所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述电控调压阀还包括控制装置，所述控制装置与所述压力传感器电连接，所述压力传感器将测量的数据反馈给所述控制装置，所述控制装置通过PID控制输出正弦脉宽调制，以控制所述阀芯的转动。

9.如权利要求6所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述光电传感器用于控制所述阀芯复位。

10.如权利要求1所述的用于液压牵引床的电控调压阀，其特征在于，所述第一槽和所述第二槽均为矩形槽。

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