CN115405713B - 一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，包括阀体，所述阀体的右端嵌入式固定有阀座，且阀座的左端固定有阀盖，并且阀盖与阀座之间安装有隔套；所述阀芯安装于阀座的内部，且阀芯的左端螺纹固定有阀杆，所述外壳通过压紧螺套嵌入式固定于阀体左端内部，所述外壳的顶部内壁上固定有控制板。该高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，内部具有压力平衡的结构，能够保持内部衡压，使阀能够使用于各种压力条件的工况要求；采用锥面硬密封形式使得阀能用于不同液压介质如水和油等介质；通过高效变速机构把电机扭矩转化为大推力机械能，提高了能量转化效率，在实现了阀低功耗运行，同时实现阀的任意开口流量的精确控制。

Description

一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀

技术领域

本发明涉及伺服阀技术领域，具体为一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀。

背景技术

伺服阀是在流体系统中，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能的装置，在接受电气模拟信号后，相应输出调制的流量和压力，伺服阀中，起到启闭作用的主要由阀杆和阀芯完成；

公开号为（CN202039870U）中涉及到用于先导式截止阀的阀芯组件，所述阀芯组件包括阀芯、阀套、阀杆、复位弹簧和螺纹套管...所述阀套的滑孔与螺纹套管的导向孔孔径相同，在压力较大的情况下，通过液压平衡提高阀开启效率，但是该用于先导式截止阀的阀芯组件在使用时存在以下问题：

该用于先导式截止阀的阀芯组件中，利用阀芯中的容液腔、阀套的进液腔、阀套的滑孔、阀杆的衡压孔、输液孔和先导液控制腔实现液压平衡，通过阀杆的活动解除衡压，使得液压将阀芯顶起实现开启，但是该机构，一方面阀芯的开启位置是固定的，无法根据需求进行开启位置的精准设定，另一方面，转动凸轮失去对阀芯的限位后，阀杆上移使得衡压孔和先导液控制腔联通，但此时弹簧将阀杆顶起后位置达到极限，底部液压始终对阀芯提供一个阻力，即使部分液体冲入先导液控制腔也无法实现阀芯的自动下移和关闭，进而该先导式截止阀的阀芯组件，不方便实现衡压和阀启闭控制，同时液体中会含有杂质，不方便对杂质进行过滤，容易导致内部杂质堆积出现卡住的情况。

针对上述问题，急需在原有伺服阀的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，以解决上述背景技术提出现有的伺服阀，不方便实现衡压和阀启闭控制，同时不方便对杂质进行过滤的问题，本发明技术方案针对现有技术解决方案过于单一的技术问题，提供了显著不同于现有技术的解决方案。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，包括阀体，所述阀体的右端嵌入式固定有阀座，且阀座的左端固定有阀盖，并且阀盖与阀座之间安装有隔套；

还包括：

阀芯，所述阀芯安装于阀座的内部，且阀芯的左端螺纹固定有阀杆，并且阀杆的中部通过卡簧固定套设有弹簧座，而且弹簧座通过弹簧与隔套的内壁相连接，同时弹簧座位于阀盖内；

外壳，所述外壳通过压紧螺套嵌入式固定于阀体左端内部，且外壳内嵌入式固定有电机组件，并且电机组件的左端连接有电气接头组件，所述电机组件的输出端通过变速器组件连接有螺杆组件，且螺杆组件的一端与阀杆的左端相连接，并且阀杆的左端贯穿阀盖，所述阀杆的左端位置固定有拨杆，且拨杆的一端与位置传感器的随动件相连接，并且位置传感器固定于阀盖左端凸出位置处，所述外壳的顶部内壁上固定有控制板。

优选的，所述阀芯和阀杆的中部位置均呈中空结构设计，且阀杆中部的顶部设置有开口，并且阀杆中部顶部开口位置位于弹簧座的右侧与液压平衡腔相通。

优选的，所述阀座内部空腔右端位置处的直径小于左端位置处的直径，且阀座右端空腔内放置有安装框，并且安装框的右端轴承连接有过滤框，所述过滤框的外侧面固定有引导盖，且过滤框的外侧面嵌入式安装有过滤网，并且过滤网位于引导盖的内侧位置，所述过滤框的底部位置嵌入式固定有配重块，且配重块内横向贯通开设有反冲槽，并且配重块的外侧嵌入式固定有弹性伸缩杆，而且弹性伸缩杆的一端固定有盖板，同时盖板位于反冲槽的外侧。

优选的，所述弹簧座通过弹簧在隔套内贴合弹性滑动，且隔套的截面呈“U”字形结构与阀盖和弹簧座组成一个液压平衡腔。

优选的，所述过滤框通过配重块在安装框上转动，且安装框的左侧采用滤孔小于过滤网滤孔的网状结构，并且过滤框的右侧由上至下向内倾斜设置。

优选的，所述引导盖横向等间距分布在过滤框的外侧，且上下位置的引导盖交错分布，并且引导盖设计为底部开口的半圆罩形结构，而且引导盖底部开口面积占整体的1/8。

优选的，所述盖板通过弹性伸缩杆在配重块外侧弹性滑动，且盖板内侧面与配重块的侧壁平行相贴，并且盖板的外侧面呈弧形结构设计。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明，设置液压平衡和省力启闭机构，流体液压较大时，液体通过阀芯和阀杆内部中空位置进入液压平衡腔内，使得内外压力始终达到平衡状态，电机组件通过变速器组件带动螺杆组件活动，可以带动阀杆活动，进而带动阀芯活动，实现启闭，采用微型高速直流无刷电机通过适配的变速器和螺杆副等传动机构高效的把电能转化为大推力机械能，相比传统比例电磁铁能量转化比提高3-5倍以上，同时通过在阀杆上导入位置检测可以实现阀开口的任意高精度的闭环控制，从而实现阀流量的精确控制，在液压阀芯的阀杆一端引入液压平衡腔，使得液压力得到平衡，电机输出的推力只需克服阀芯上的密封件摩擦力和弹簧力就可打开阀芯，极大提高了阀的工作压力，而传统技术中，阀的启闭需要克服来自进液口的高压，使得传动件需要提供较大的功率，对传动件和阀自身具有较大的损耗，影响使用寿命，同时精度控制难度增加，相较于传统技术而言，本发明，通过液压平衡腔的独特设置，可以极大了减少启闭损耗，提高使用寿命，节约资源；

2.本发明，设置过滤自冲洗机构，过滤框在安装框上转动，配合配重块的重力引导，使得过滤框可以自适应在安装框上转动，使得配重块的位置始终保持底部位置，进而使得过滤框的外侧始终保持向下倾斜的状态，随着液体在过滤框内的流动，通过引导盖对液体进行初步阻挡，配合引导盖外侧的倾斜设置，使得液体内的杂质在在重力作用下向下活动，并配合引导盖的独特设计，液体会被吸入引导盖底部开口位置并随着过滤网进入安装框内部，填充进后续的液压平衡腔内，引导盖本身设置为底部开口的半圆罩形结构，配合底部1/8位置处的开口，使得液体在通过开口处被吸入过滤网处时，杂质会顺着引导盖外部的弧线活动，通过液体和杂质的重力差，使得杂质得以继续向下活动，而不会随着液体被吸入过滤网处，同时引导盖上下位置交错设置，使得掉落的杂质得以顺畅的通过下方两个引导盖之间，进而可以使得大部分杂质堆积在底部配重块的外部，减少对过滤网的堵塞，同时当阀开启时，内部液体往外部流动，引导盖和过滤网对上方液体的流动施加阻力，使得内部液体的压力大部分施加在配重块位置，将盖板顶开，液体得以通过反冲槽导出，将堆积的杂质冲出，实现自清洁功能，进而实现长效过滤效果，通过对液体中杂质的过滤，可以减少杂质在液压平衡腔内的堆积，进而减少杂质对阀杆和阀芯的影响，减少阀杆和阀芯与阀座和隔套之间的磨损，进一步提高使用效率，同时也避免长期使用中，杂质堆积影响液压平衡腔的压力平衡效果；

3.综上所述，本发明，可以适用于不同高压情况下的输送，在井下和地面高压环境中均有良好的泄压效果，使得阀的开启更为省力，有效减少启闭损耗，提高使用寿命，同时可以精准控制启闭精度，对流体进行自动过滤和冲洗。

附图说明

图1为本发明实施例1中正剖结构示意图；

图2为本发明实施例2中正剖结构示意图；

图3为本发明实施例2中安装框和过滤框的正剖结构示意图；

图4为本发明实施例2中引导盖侧面分布结构示意图；

图5为本发明图3中A处放大结构示意图。

图中：1、阀体；2、阀座；3、隔套；4、弹簧；5、阀芯；501、安装框；502、过滤框；503、引导盖；504、过滤网；505、配重块；506、反冲槽；507、弹性伸缩杆；508、盖板；6、阀盖；7、弹簧座；8、卡簧；9、阀杆；10、拨杆；11、位置传感器；12、螺杆组件；13、压紧螺套；14、变速器组件；15、控制板；16、电机组件；17、外壳；18、电气接头组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，阀体1、阀座2、隔套3、弹簧4、阀芯5、安装框501、过滤框502、引导盖503、过滤网504、配重块505、反冲槽506、弹性伸缩杆507、盖板508、阀盖6、弹簧座7、卡簧8、阀杆9、拨杆10、位置传感器11、螺杆组件12、压紧螺套13、变速器组件14、控制板15、电机组件16、外壳17和电气接头组件18；

请参阅图1，包括阀体1，阀体1的右端嵌入式固定有阀座2，且阀座2的左端固定有阀盖6，并且阀盖6与阀座2之间安装有隔套3；还包括：阀芯5，阀芯5安装于阀座2的内部，且阀芯5的左端螺纹固定有阀杆9，并且阀杆9的中部通过卡簧8固定套设有弹簧座7，而且弹簧座7通过弹簧4与隔套3的内壁相连接，同时弹簧座7位于阀盖6内；外壳17，外壳17通过压紧螺套13嵌入式固定于阀体1左端内部，且外壳17内嵌入式固定有电机组件16，并且电机组件16的左端连接有电气接头组件18，电机组件16的输出端通过变速器组件14连接有螺杆组件12，且螺杆组件12的一端与阀杆9的左端相连接，并且阀杆9的左端贯穿阀盖6，阀杆9的左端位置固定有拨杆10，且拨杆10的一端与位置传感器11的随动件相连接，并且位置传感器11固定于阀盖6左端凸出位置处，外壳17的顶部内壁上固定有控制板15，阀芯5和阀杆9的中部位置均呈中空结构设计，且阀杆9中部的顶部设置有开口，并且阀杆9中部顶部开口位置位于弹簧座7的右侧与液压平衡腔相通，弹簧座7通过弹簧4在隔套3内贴合弹性滑动，且隔套3的截面呈“U”字形结构与阀盖6和弹簧座7组成一个液压平衡腔，电机组件16通过变速器组件14带动螺杆组件12转动，由螺杆组件12带动阀杆9和阀芯5移动，并通过拨杆10和位置传感器11实时检测阀杆9移动位置，实现精准启闭，同时外部液体进入液压平衡腔，实现压力平衡，使得电机组件16输出的推力只需要克服内部部件移动的摩擦力和弹簧4的弹性力即可实现启闭；

实施例2

请参阅图2-5，阀座2内部空腔右端位置处的直径小于左端位置处的直径，且阀座2右端空腔内放置有安装框501，并且安装框501的右端轴承连接有过滤框502，过滤框502的外侧面固定有引导盖503，且过滤框502的外侧面嵌入式安装有过滤网504，并且过滤网504位于引导盖503的内侧位置，过滤框502的底部位置嵌入式固定有配重块505，且配重块505内横向贯通开设有反冲槽506，并且配重块505的外侧嵌入式固定有弹性伸缩杆507，而且弹性伸缩杆507的一端固定有盖板508，同时盖板508位于反冲槽506的外侧，过滤框502通过配重块505在安装框501上转动，且安装框501的左侧采用滤孔小于过滤网504滤孔的网状结构，并且过滤框502的右侧由上至下向内倾斜设置，引导盖503横向等间距分布在过滤框502的外侧，且上下位置的引导盖503交错分布，并且引导盖503设计为底部开口的半圆罩形结构，而且引导盖503底部开口面积占整体的1/8，盖板508通过弹性伸缩杆507在配重块505外侧弹性滑动，且盖板508内侧面与配重块505的侧壁平行相贴，并且盖板508的外侧面呈弧形结构设计；通过过滤框502上的引导盖503对液体中的杂质进行引导，将杂质集中在底部位置，并配合盖板508的单向活动，由内部液体对杂质进行反冲洗，提高长效过滤效果。

工作原理：在使用该高精度任意开度的高压水油两用伺服阀时，如图1-5中，首先当外界无控制信号输入时，电机组件16不动作，与电机组件16连接的变速器组件14和螺杆组件12等传动部件无动力输出，液压阀部分的阀芯5和阀座2在弹簧4的作用下处于闭合状态，进液口和出液口处于截止状态，当外界根据相应通讯协议输入对应的控制信号时，该指令包含运动位置和速度指令，控制板15上的芯片根据收到的动作指令，驱动电机组件16转动，电机组件16带着变速器组件14转动，变速器组件14带着螺杆组件12转动，通过螺杆组件12把转动变成直线运动输出，进而推动阀杆9运动，阀杆9带动弹簧座7移动对弹簧4进行压缩，阀杆9和阀芯5通过螺纹紧固为一体，故推动阀芯5移动，打开阀芯5和阀座2之间的密封状态形成通道联通进液口和出液口，使出液口输出液体，同时在阀杆9移动的过程中，固定于阀杆9上的拨杆10带动固定于阀盖6上的位置传感器11的随动件一起移动，位置传感器11实时输出位置电信号反馈给控制板15上的芯片，从而实现对阀杆9移动位置的精确控制，同时外部液体会通过阀芯5和阀杆9内部空腔进入由隔套3、阀盖6和弹簧座7组成的液压平衡腔内，实现内部液压平衡，减少启闭压力；

同时，阀在启闭过程中，阀芯5和阀杆9内部液体会左右活动，液体在进入液压平衡腔内时，通过过滤框502上的引导盖503对液体进行阻挡和引导，使得液体内的杂质在重力作用下向下分离，并使得液体通过过滤网504进入，大量杂质堆积在底部配重块505位置，此时在弹性伸缩杆507作用下盖板508对反冲槽506进行封堵，并配合安装框501上的滤孔对后续小颗粒杂质进行过滤，当液体导出时，引导盖503和过滤网504提供一定的阻力，使得配重块505位置处的液压较大，进而可以将盖板508冲开，使得大部分液体通过反冲槽506导出，将堆积的杂质冲出，实现反冲洗，进而有效避免杂质过多对过滤网504进行封堵，影响长效过滤。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，包括阀体（1），所述阀体（1）的右端嵌入式固定有阀座（2），且阀座（2）的左端固定有阀盖（6），并且阀盖（6）与阀座（2）之间安装有隔套（3）；

其特征在于：还包括：

阀芯（5），所述阀芯（5）安装于阀座（2）的内部，且阀芯（5）的左端螺纹固定有阀杆（9），并且阀杆（9）的中部通过卡簧（8）固定套设有弹簧座（7），而且弹簧座（7）通过弹簧（4）与隔套（3）的内壁相连接，同时弹簧座（7）位于阀盖（6）内，所述阀芯（5）和阀杆（9）的中部位置均呈中空结构设计，且阀杆（9）中部的顶部设置有开口，并且阀杆（9）中部顶部开口位置位于弹簧座（7）的右侧与液压平衡腔相通，所述弹簧座（7）通过弹簧（4）在隔套（3）内贴合弹性滑动，且隔套（3）的截面呈“U”字形结构与阀盖（6）和弹簧座（7）组成一个液压平衡腔；

外壳（17），所述外壳（17）通过压紧螺套（13）嵌入式固定于阀体（1）左端内部，且外壳（17）内嵌入式固定有电机组件（16），并且电机组件（16）的左端连接有电气接头组件（18），所述电机组件（16）的输出端通过变速器组件（14）连接有螺杆组件（12），且螺杆组件（12）的一端与阀杆（9）的左端相连接，并且阀杆（9）的左端贯穿阀盖（6），所述阀杆（9）的左端位置固定有拨杆（10），且拨杆（10）的一端与位置传感器（11）的随动件相连接，并且位置传感器（11）固定于阀盖（6）左端凸出位置处，所述外壳（17）的顶部内壁上固定有控制板（15）。

2.根据权利要求1所述的一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，其特征在于：所述阀座（2）内部空腔右端位置处的直径小于左端位置处的直径，且阀座（2）右端空腔内放置有安装框（501），并且安装框（501）的右端轴承连接有过滤框（502），所述过滤框（502）的外侧面固定有引导盖（503），且过滤框（502）的外侧面嵌入式安装有过滤网（504），并且过滤网（504）位于引导盖（503）的内侧位置，所述过滤框（502）的底部位置嵌入式固定有配重块（505），且配重块（505）内横向贯通开设有反冲槽（506），并且配重块（505）的外侧嵌入式固定有弹性伸缩杆（507），而且弹性伸缩杆（507）的一端固定有盖板（508），同时盖板（508）位于反冲槽（506）的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，其特征在于：所述过滤框（502）通过配重块（505）在安装框（501）上转动，且安装框（501）的左侧采用滤孔小于过滤网（504）滤孔的网状结构，并且过滤框（502）的右侧由上至下向内倾斜设置。

4.根据权利要求2所述的一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，其特征在于：所述引导盖（503）横向等间距分布在过滤框（502）的外侧，且上下位置的引导盖（503）交错分布，并且引导盖（503）设计为底部开口的半圆罩形结构，而且引导盖（503）底部开口面积占整体的1/8。

5.根据权利要求2所述的一种高精度任意开度的高压水油两用伺服阀，其特征在于：所述盖板（508）通过弹性伸缩杆（507）在配重块（505）外侧弹性滑动，且盖板（508）内侧面与配重块（505）的侧壁平行相贴，并且盖板（508）的外侧面呈弧形结构设计。

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