CN116877735A - 具有多级转阀的流控阀 - Google Patents
具有多级转阀的流控阀 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116877735A CN116877735A CN202310860138.8A CN202310860138A CN116877735A CN 116877735 A CN116877735 A CN 116877735A CN 202310860138 A CN202310860138 A CN 202310860138A CN 116877735 A CN116877735 A CN 116877735A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rotary valve
- valve
- gear
- comparator
- feedback
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 127
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 72
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 25
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 23
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 20
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 220
- 230000009471 action Effects 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 26
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000010720 hydraulic oil Substances 0.000 description 10
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 4
- 230000006854 communication Effects 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K11/00—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves
- F16K11/10—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit
- F16K11/14—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle
- F16K11/16—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle which only slides, or only turns, or only swings in one plane
- F16K11/163—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with two or more closure members not moving as a unit operated by one actuating member, e.g. a handle which only slides, or only turns, or only swings in one plane only turns
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
- F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves
- F16K31/043—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/44—Mechanical actuating means
- F16K31/53—Mechanical actuating means with toothed gearing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Multiple-Way Valves (AREA)
Abstract
本发明提供一种具有多级转阀的流控阀,其包括伺服电机、机械反馈组件、比较器组件、计量元件、反馈主轴以及多级转阀;比较器组件用于控制转角分辨率,伺服电机用于驱动多级转阀控制阀芯开口,计量元件用于对多级转阀阀芯进行流量计数,机械反馈组件用于将计量元件的计数反馈至动力组件,伺服电机借助于比较器组件驱动多级转阀阀芯实现旋转,对多级转阀阀芯开口量进行调节。本发明采用模块化设计,配流为平面配流方式,流控阀反馈为非干预的纯机械闭环控制与内置电机主动干预的混合闭环控制,可适用于更大压力与流量的场合,实现了保持流控阀控制精度同时提升了流控阀的响应速度。
Description
技术领域
本发明涉及流体传动及控制领域,具体涉及一种具有多级转阀的流控阀。
背景技术
随着工程机械、矿用机械、农业机械等液压或水压驱动机械装备不断发展,机械产品性能需求越高,在国内外巨大市场需求下,提供一种结构简单,控制方便,控制精度高、适用于高压大流量场合的流体控制元件具有重大意义。现有技术主要控制阀有电磁换向阀,电液比例换向阀、电液伺服阀等,电磁换向阀仅为开关室通断控制,无法实现较高的控制精度;电液比例换向阀与电液伺服阀限制于其阀芯结构,无法实现高压大流量的工作场合;同时现有流控阀大多是液压油介质,对于水介质等低阻力流体介质效率大幅缩减甚至无法稳定工作;最后现有数字阀技术反馈环节较为复杂,所采用多机械结构组合实现闭环控制,结构复杂导致产品成本高、误差大,难以推广应用。经调研与分析,因此亟需研究一种结构简单且方便调节的流控阀。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种具有多级转阀的流控阀,其能够通过提前标定控制量,保证干预控制的存在对数字阀的流量调节特性没有较大影响,同时保证精度的情况下实现阀芯快速开启与快速关闭,提高执行元件的响应速度。
具体地,本发明提供一种具有多级转阀的流控阀,其包括伺服电机、机械反馈组件、比较器组件、计量元件、反馈主轴以及多级转阀;
所述比较器组件用于控制转角分辨率,所述伺服电机用于驱动多级转阀控制阀芯开口,所述计量元件用于对多级转阀阀芯进行流量计数,所述机械反馈组件用于将计量元件的计数反馈至动力组件,所述伺服电机借助于所述比较器组件驱动多级转阀阀芯实现旋转,对多级转阀阀芯开口量进行调节;
所述多级转阀包括第一转阀、第二转阀、第三转阀、第一分流阀块、第二分流阀块以及第三分流阀块;
所述第一转阀包括第一转阀阀座、第一转阀阀体、第一转阀阀芯、第一转阀中心弹簧以及第一静压支承板;第一转阀阀体安装于第一转阀阀座第一安装端,第一转阀阀体径向安装槽内圆周均布多个第一转阀阀芯,第一转阀阀芯与第一转阀阀体内部安装有第一转阀中心弹簧,通过第一转阀中心弹簧的预压缩量实现第一转阀阀芯紧密贴合与第一转阀阀座,第一静压支承板第二安装面与第一转阀阀体、第一转阀阀芯第一安装面平面连接,第一静压支承板安装于第一分流阀块第二安装面内,通过第一均压油槽与第一静压支撑板均压槽引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1;
所述第二转阀包括第二转阀阀座、第二转阀阀体、第二转阀阀芯、第二转阀中心弹簧、第二静压支承板与第二传动轴;第二转阀阀体安装于第二转阀阀座内孔之中,第二转阀阀体径向安装槽内圆周分布多个第二转阀阀芯,第二转阀阀芯与第二转阀阀体内部安装有第二转阀中心弹簧,通过第二转阀中心弹簧的预压缩量实现第二转阀阀芯紧密贴合与第二转阀阀座,第二静压支承板第一安装面与第二转阀阀体、第二转阀阀芯第二安装面平面连接,第二静压支承板安装于第一分流阀块第一安装面内,通过第一均压油孔与第二静压支撑板均压槽引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2;
所述第三转阀包括第三转阀阀座、第三转阀阀体、第三转阀阀芯、第三转阀中心弹簧、第三静压支承板、第五轴承、第一安装套筒、第六轴承、第四液压管接头与第三传动轴;第三转阀阀体安装于第三转阀阀座第二安装面内孔之中,第三转阀阀体径向安装槽内圆周均布多个第三转阀阀芯,第三转阀阀芯与第三转阀阀体内部安装有第三转阀中心弹簧,通过第三转阀中心弹簧的预压缩量实现第三转阀阀芯紧密贴合与第三转阀阀座,第三静压支承板第一安装面与第三转阀阀体、第三转阀阀芯第二安装面平面连接,第三静压支承板安装于第三分流阀块的第一安装面内,通过第二均压油孔与第三静压支撑板均压槽引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3。
优选地,还包括行星齿轮减速器,所述行星齿轮减速器包括第一端盖、第一壳体、第一轴承、第一太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮、第一内齿圈、第二轴承、第一传动轮、第二太阳轮、第三轴承、第四轴承、第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮、第二内齿圈、第五轴承和第六轴承;
所述第一太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮和第一内齿圈组成第一定轴轮系,第二太阳轮、第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮和第二内齿圈组成第二定轴轮系;第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮组成第一行星轮组;第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮组成第二行星轮组;第一定轴轮系中第一太阳轮通过第一轴承实现与第一端盖的相对转动,第一行星轮、第二行星轮和第三行星轮中心轴均布安装于第一端盖上,第一内齿圈与第一传动轮分别通过第二轴承、第三轴承安装在第一壳体的第二安装面上,同时第一传动轮与第一内齿圈固定连接;第二定轴轮系中第二太阳轮通过第四轴承实现与第一壳体的相对转动,第四行星轮、第五行星轮和第六行星轮的中心轴均布安装于第一壳体上;其中第一定轴轮系中,所述第一太阳轮通过齿轮啮合传递动力至固定于第一端盖上的第一行星轮组,第一行星轮组通过齿轮啮合传递动力至第一内齿圈,进而由固定于第一内齿圈上的第一传动轮输出动力;
第一传动轮输出动力通过花键与第二太阳轮连接传递动力,并通过第二内齿圈输出动力;由电信号控制的伺服电机的转角动力输入至第一轮系的第一太阳轮,通过由第一定轴轮系与第二定轴轮系组成的两级行星齿轮减速器,实现转角动力输出至第二定轴轮系的第二内齿圈。
优选地,所述比较器组件包括比较器太阳轮、第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮、比较器传动轮、第七轴承与第八轴承,第一比较器行星轮、第二比较器行星轮以及第三比较器行星轮的中心轴均布安装于比较器传动轮上,实现第一比较器行星轮、第二比较器行星轮及第三比较器行星轮绕自身主轴旋转;第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮与比较器传动轮通过齿形啮合传动,比较器传动轮外圈通过第八轴承实现与第二壳体的第一安装面的固定与相对旋转,即比较器传动轮的齿形啮合实现第一比较器行星轮、第二比较器行星轮及第三比较器行星轮的公转,同时比较器传动轮的第二安装面与第三传动主轴通过花键连接,进而实现驱动阀芯的开启与关闭;第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮与比较器太阳轮通过齿形啮合传动,并通过第七轴承实现相对转动与支撑。
优选地,所述机械反馈组件包括反馈器太阳轮、第一反馈器行星轮、第二反馈器行星轮、第三反馈器行星轮、反馈器内齿圈以及反馈器传动轮。
优选地,所述伺服电机固定在第一端盖的第一安装面上,第一端盖的第二安装面固定在第一壳体的第一安装面上。
优选地,第一分流阀块与第一转阀阀座固定安装,限制第一转阀阀芯两侧密封,第一分流阀块、第二转阀阀座以及第二分流阀块固定安装,限制第二转阀阀芯两侧密封;第二分流阀块、第三分流阀块与第三转阀阀座固定安装,限制第三转阀阀芯两侧密封。
优选地,第一分流阀块外侧设置有第一压力油导向孔,将第一压力油引入第一压力油导向槽中,第一分流阀块第二安装面的第一压力油导向槽与第一转阀静压支撑板的第一均压油槽连通,通过第一均压油槽与第一静压支撑板均压槽引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1,实现第一转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第一静压支撑板均压槽实现第一转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
优选地,第一压力油通过第一分流阀块的第三均压油孔引入第三均压油槽并作用于第二转阀静压支撑板第二安装面的第一均压油孔,通过第一均压油孔与第二静压支撑板均压槽引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2,实现第二转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第二静压支撑板均压槽实现第二转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
优选地,第二转阀阀芯底腔Q2高压油由第二分流阀块第二安装面的第四均压油槽、第四均压油孔及第五均压油孔传递至第五均压油槽,并作用于第三转阀的第三静压支撑板第二安装面的第三静压支撑板均压槽,第三静压支撑板均压槽引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3,实现第三转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第三静压支撑板均压槽实现第三转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
优选地,所述第一转阀阀芯、第二转阀阀芯以及第三转阀阀芯呈一定角度布置。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
(1)本发明提出一种具有多级转阀的流控阀,流控阀采用模块化设计,依次叠加伺服电机、行星齿轮减速器、比较器组件、第三转阀、第三分流阀块、第二分流阀块、第二转阀、第一分流阀块、第一转阀以及计量元件,采用多级转阀阀芯结构,配流为平面配流方式,流控阀反馈为非干预的纯机械闭环控制与内置电机主动干预的混合闭环控制,阀体加工难度低,采用更可靠的静密封保证密封,阀芯工作区面积更大,可适用于更大压力与流量的场合。
(2)本发明针对非干预的纯机械闭环控制,提出阀芯以流控阀阀口流量为测定值的纯机械闭环控制。其中,流控阀内置电机无控制信号下锁紧第一反馈器行星轮、第二反馈器行星轮、第三反馈器行星轮的公转自由度,计量元件将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴,第一传动转轴通过花键连接有反馈器太阳轮,通过第一反馈器行星轮、第二反馈器行星轮、第三反馈器行星轮将转角信号传递至反馈器内齿圈,进而通过反馈器传动轮与反馈主轴传递至由花键连接的比较器太阳轮,与此同时伺服电机驱动行星齿轮减速器的第二内齿圈,在比较器太阳轮与第二内齿圈共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮驱动控制三级转阀的第三传动轴,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环,具有结构简单,精度较高的特点。
(3)本发明中当主动干预的混合闭环控制时,阀芯开度由流控阀阀口流量测定值与内置电机主动控制量共同控制,实现主动干预与阀芯通流流量机械闭环共同作用的混合闭环控制,流控阀内置电机在主动干预控制信号下驱动机械反馈组件实现公转,计量元件将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴并通过花键连接有反馈器太阳轮,通过反馈器太阳轮的自转动力与第一反馈器行星轮、第二反馈器行星轮、第三反馈器行星轮的公转动力将转角信号传递至反馈器内齿圈,进而通过反馈器传动轮与反馈主轴传递至由花键连接的比较器太阳轮,与此同时伺服电机驱动行星齿轮减速器的第二内齿圈,在比较器太阳轮与第二内齿共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮驱动控制三级转阀的第三传动轴,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环。其中主动干预可以在控制过程的任意时刻进行干预,主要有阀芯快开干预,阀芯反馈延迟、阀芯反馈增强三种功能。其中阀芯快开干预、反馈延迟两者与阀芯反馈增强为组合形式,通过提前标定控制量,保证干预控制的存在对数字阀的流量调节特性没有较大影响,同时保证精度的情况下实现阀芯快速开启与快速关闭,提高执行元件的响应速度,解决了当前纯机械反馈下阀口流量供应不足导致执行元件响应速度很慢的难题。
(4)本发明结构适用范围广,可以应用于多种领域,流控阀结构简单、体积尺寸较小,具有较大的创新性与推广价值,应用前景明朗。
附图说明
图1为本发明具有多级转阀的流控阀的结构示意图图;
图2为本发明具有多级转阀的流控阀的结构剖视图;
图3为本发明第一转阀的径向剖视图;
图4为本发明第二转阀的径向剖视图;
图5为本发明第三转阀的径向剖视图;
图6为本发明计量元件的径向剖视图;
图7a为本发明第一分流阀块的第一安装面的结构示意图;图7b为第一分流阀块的第二安装面的结构示意图;
图8a为本发明第二分流阀块的第一安装面的结构示意图;图8b为第二分流阀块的第二安装面的结构示意图;
图9a为本发明第二分流阀块的第一安装面的结构示意图;图9b为第二分流阀块的第二安装面的结构示意图;
图10a-b为本发明第一静压支撑板正反结构示意图;
图10c-d为本发明第二静压支撑板正反结构示意图;
图10e-f为本发明第三静压支撑板正反结构示意图;
图11为本发明一种具有多级转阀的流控阀及其控制方法的液压工作原理图;
图12为本发明一种具有多级转阀的流控阀及其控制方法的比较器行星轮剖视图。
主要附图标记如下:
1-伺服电机、201-第一端盖、202-第二端盖、301-第一壳体、302-第二壳体、303-第三壳体、304-第四壳体、4-计量元件、401-第一计量端盖、402-第二计量端盖、403-第一配流盘、404-第二配流盘、405-计量定子、406-计量转子、407-计量母叶片、408-计量子叶片、501-第一太阳轮、5021-第一行星轮、5022-第二行星轮、5023-第三行星轮、503-第一内齿圈、504-第一传动轮、505-第二太阳轮、5061-第四行星轮、5062-第五行星轮、5063-第六行星轮、507-第二内齿圈、6-第一转阀、601-第一转阀阀座、602-第一转阀阀体、603-第一转阀中心弹簧、604-第一转阀阀芯、605-第一静压支承板、7-第二转阀、701-第二转阀阀座、702-第二转阀阀体、703-第二转阀中心弹簧、704-第二转阀阀芯、705-第二静压支承板、8-第三转阀、801-第三转阀阀座、802-第三转阀阀体、803-第三转阀中心弹簧、804-第三转阀阀芯、805-第三静压支承板、901-第一轴承、902-第二轴承、903-第三轴承、904-第四轴承、905-第五轴承、906-第六轴承、907-第七轴承、908-第八轴承、909-第九轴承、910-第十轴承、911-第十一轴承、912-第十二轴承、913-第十三轴承、914-第十四轴承、915-第十五轴承、916-第十六轴承、917-第十七轴承、918-第十八轴承、1101-第一传动转轴、1102-第二传动轴、1103-第三传动轴、1201-第一分流阀块、1202-第二分流阀块、1203-第三分流阀块、13-第一安装套筒、1401-第一液压管接头、1402-第二液压管接头、1403-第三液压管接头、1404-第四液压管接头、1501-内置电机线圈组件、1502-内置电机永磁组件、1503-永磁组件支架、1601-反馈器太阳轮、1621-第一反馈器行星轮、1622-第二反馈器行星轮、1623-第三反馈器行星轮、1603-反馈器内齿圈、1604、反馈器传动轮、1701-比较器太阳轮、1721-第一比较器行星轮、1722-第二比较器行星轮、1723-第三比较器行星轮、1703-比较器传动轮、20-反馈主轴、Q1-第一转阀阀芯底腔、Q2-第二转阀阀芯底腔、Q3-第三转阀阀芯底腔、P1-第一压力油通油槽、R11-第一转阀第一阀芯容积腔、R12-第一转阀第二阀芯容积腔、R21-第二转阀第一阀芯容积腔、R22-第二转阀第二阀芯容积腔、R31-第三转阀第一阀芯容积腔、R32-第三转阀第二阀芯容积腔、K11-第一转阀第一阀芯开口、K12-第一转阀第二阀芯开口、K21-第二转阀第一阀芯开口、K22-第二转阀第二阀芯开口、K31-第三转阀第一阀芯开口、K32-第三转阀第二阀芯开口、A1-第一工作油口、A2-第二工作油口、B1-第三工作油口、B2-第四工作油口、605a-第一均压油槽、605b-第一静压支撑板均压槽、705b-第二静压支撑板均压槽、805b-第三静压支撑板均压槽、1201a-第一压力油导向槽、1201p-第一压力油导向孔、1201j-第三均压油槽、1202a-第一工作油导向槽a、1202b-第二工作油导向槽a、1202j-第四均压油槽、1203a-第一工作油导向槽b、1203b-第二工作油导向槽b、1203j-第五均压油槽、J1-第一均压油孔、J3-第三均压油孔、J4-第四均压油孔、J5-第五均压油孔。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明提供一种具有多级转阀的流控阀,其中具有多级转阀的流控阀如图1至图12所示,具有多级转阀的流控阀沿着阀体中心轴线方向依次布置有伺服电机1、行星齿轮减速器、比较器组件、第三转阀8、第三分流阀块1203、第二分流阀块1202、第二转阀7、第一分流阀块1201、第一转阀6、计量元件4、内置电机、行星齿轮减速器、机械反馈组件以及反馈主轴20。
伺服电机1通过螺钉固定在第一端盖201的第一安装面上,第一端盖的第二安装面通过螺钉固定在第一壳体301的第一安装面上。
行星齿轮减速器包括第一端盖201、第一壳体301、第一轴承901、第一太阳轮501、第一行星轮5021、第二行星轮5022、第三行星轮5023、第一内齿圈503、第二轴承902、第一传动轮504、第二太阳轮505、第三轴承903、第四行星轮5061、第五行星轮5062、第六行星轮5063、第二内齿圈507、第四轴承904、第五轴承905和第六轴承906。第一太阳轮501、第一行星轮5021、第二行星轮5022、第三行星轮5023和第一内齿圈503组成第一轴轮系,第二太阳轮505、第四行星轮5061、第五行星轮5062、第六行星轮5063和第二内齿圈507组成第二轴轮系。第一轴轮系中第一太阳轮501通过第一轴承901实现与第一端盖201的相对转动,第一行星轮5021、第二行星轮5022和第三行星轮5023中心轴均布安装于第一端盖201上,第一内齿圈503与第一传动轮504分别通过第二轴承902、第三轴承903安装在第一壳体301的第二安装面上,同时第一传动轮504与第一内齿圈503通过螺钉固定安装;第二轴轮系中第二太阳轮505通过第四轴承904实现与第一壳体301的相对转动,第四行星轮5061、第五行星轮5062和第六行星轮5063中心轴均布安装于第一壳体301上。其中第一轴轮系传递关系为第一太阳轮501通过齿轮啮合传递动力至固定于第一端盖201上的第一行星轮组502上,第一行星轮组502通过齿轮啮合传递动力至第一内齿圈503,进而由螺钉固定于第一内齿圈503上的第一传动轮504输出动力。其中第二轴轮系与第一轴轮系传递关系相同,第一轴轮系的第一传动轮504输出动力通过花键与第二轴轮系的第二太阳轮505连接传递动力,最终通过第二内齿圈507输出动力。由电信号控制的伺服电机1转角动力输入至第一轴轮系的第一太阳轮501,通过由第一轴轮系与第二轴轮系组成的两级行星齿轮减速器5,实现更高分辨率的转角动力输出至第二轴轮系的第二内齿圈507。
比较器组件包括比较器太阳轮1701、第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723、比较器传动轮1703、第七轴承907与第八轴承908。其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723中心轴均布安装于比较器传动轮1703上,实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723可绕自身主轴旋转。第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703通过齿形啮合传动,比较器传动轮1703外圈通过第八轴承908实现与第二壳体302第一安装面的固定与相对旋转,即比较器传动轮1703的齿形啮合实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723的公转,同时比较器传动轮1703的第二安装面与第三传动主轴1103通过花键连接,进而实现驱动阀芯的开启与关闭。其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器太阳轮1701同样通过齿形啮合传动,并通过第七轴承907实现相对转动与支撑。
上述三级转阀包括第一转阀6、第二转阀7、第三转阀8与分流阀块。
其中第一转阀6包括第一转阀阀座601、第一转阀阀体602、第一转阀阀芯604、第一转阀中心弹簧603和第一静压支承板605。第一转阀阀体602安装于第一转阀阀座601第一安装端,第一转阀阀体602径向安装槽内圆周均布六个第一转阀阀芯604,第一转阀阀芯604与第一转阀阀体602内部安装有第一转阀中心弹簧603,通过第一转阀中心弹簧603的预压缩量实现第一转阀阀芯604紧密贴合与第一转阀阀座601,第一静压支承板605第二安装面与第一转阀阀体602、第一转阀阀芯604第一安装面平面连接,第一静压支承板605安装于第一分流阀块1201第二安装面内,通过第一均压油槽605a与第一静压支撑板均压槽605b引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1,实现第一静压支承板605与第一转阀阀体602、第一转阀阀芯604的压紧,保证第一转阀阀体602、第一转阀阀芯604因相对旋转磨损的间隙补偿,保证由第一转阀阀座601、第一转阀阀体602、第一转阀阀芯604与第一分流阀块1201四部分组成的第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12的有效性,同时第二传动轴1102第二安装端通过花键与第一转阀阀体602内圈相连进行传动,实现第二传动轴1102第二安装端动力传递至第一转阀阀体602,其中第一转阀阀体602的相对转动实现第一转阀第一阀芯开口K11与第一转阀第二阀芯开口K12的增大,实现第一转阀6的第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12分别与计量元件4的第一工作油口A1、第二工作油口A2实现连通。
第二转阀7包括第二转阀阀座701、第二转阀阀体702、第二转阀阀芯704、第二转阀中心弹簧703、第二静压支承板705、第二传动轴1102、第十一轴承911以及第十二轴承912。第二转阀阀体702安装于第二转阀阀座701内孔之中,第二转阀阀体702径向安装槽内圆周分布四个第二转阀阀芯704,第二转阀阀芯704与第二转阀阀体702内部安装有第二转阀中心弹簧703,通过第二转阀中心弹簧703的预压缩量实现第二转阀阀芯704紧密贴合与第二转阀阀座701,第二静压支承板705第一安装面与第二转阀阀体702、第二转阀阀芯704第二安装面平面连接,第二静压支承板705安装于第一分流阀块1201第一安装面内,通过第一均压油孔J1与第二静压支撑板均压槽705b引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2,实现第二静压支承板705与第二转阀阀体702、第二转阀阀芯704的压紧,保证第二转阀阀体702、第二转阀阀芯704因相对旋转磨损的间隙补偿,保证由第二转阀阀座701、第二转阀阀体702、第二转阀阀芯704、第一分流阀块1201与第二静压支撑板705五部分组成的第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22的有效性,同时第二传动轴1102第一安装端外圈通过花键与第二转阀阀体702内圈相连进行传动进而实现第一转阀阀体602与第二转阀阀体702的刚性传动,其中第二转阀阀体702的相对转动实现第二转阀第一阀芯开口K21与第二转阀第二阀芯开口K22的增大,实现第二转阀7的第二转阀第一阀芯容积腔R21、第二转阀第二阀芯容积腔R22分别与第一分流阀块1201的第三工作油口B1、第四工作油口B2实现连通,同时关闭第二转阀7与第一分流阀块1201的第一工作油口A1、第二工作油口A2的连通。
第三转阀8包括第三转阀阀座801、第三转阀阀体802、第三转阀阀芯804、第三转阀中心弹簧803、第三静压支承板805、第五轴承905、第一安装套筒13、第六轴承906、第四液压管接头1404与第三传动轴1103。第三转阀阀体802安装于第三转阀阀座801第二安装面内孔之中,第三转阀阀体802径向安装槽内圆周均布六个第三转阀阀芯804,第三转阀阀芯804与第三转阀阀体802内部安装有第三转阀中心弹簧803,通过第三转阀中心弹簧803的预压缩量实现第三转阀阀芯804紧密贴合与第三转阀阀座801,第三静压支承板805第一安装面与第三转阀阀体802、第三转阀阀芯804第二安装面平面连接,第三静压支承板805安装于第三分流阀块1203第一安装面内,通过第二均压油孔(图中未示出)与第三静压支撑板均压槽805b引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3,实现第三静压支承板805与第三转阀阀体802、第三转阀阀芯804的压紧,保证第三转阀阀体802、第三转阀阀芯804因相对旋转磨损的间隙补偿,保证由第三转阀阀座801、第三转阀阀体802、第三转阀阀芯804与第三静压支撑板805四部分组成的第三转阀第一阀芯容积腔R31与第三转阀第二阀芯容积腔R32的有效性,同时第三传动轴1103第二安装端外圈通过花键与第三转阀阀体802内圈相连进行传动,第三传动轴1102第二安装端外圈通过花键与第二传动轴1102第一安装端内圈连接,进而实现第三转阀阀体802与第二转阀阀体702的刚性传动,其中传动动力由第三传动轴1103第一安装端内圈输入动力传递至第三转阀阀体802,第五轴承905与第六轴承906通过第一安装套筒13安装于第一转阀阀座601内圈,进而实现第三转阀阀座801与第三传动转轴1103的相对转动,其中第三转阀阀体802的相对转动实现第三转阀第一阀芯开口K31与第三转阀第二阀芯开口K32的增大,实现第三转阀8的第三转阀第一阀芯容积腔R31、第三转阀第二阀芯容积腔R32分别与第三分流阀块1203的第三工作油口B1、第四工作油口B2实现连通,其中第四液压管接头1404通过螺纹安装于第三转阀阀座801外侧,实现第三阀座801由第二压力油通油槽与第二压力油相通。
其中分流阀块包括第一分流阀块1201、第二分流阀块1202、第三分流阀块1203、第七轴承907、第八轴承908、第一液压管接头1401、第二液压管接头1402与第三液压管接头1403。第一分流阀块1201与第一转阀阀座601通过螺钉固定安装,进而限制第一转阀阀芯604两侧密封,第一分流阀块1201内圈两侧分别安装有第七轴承907与第八轴承908,进而实现第一分流阀块1201与第二传动转轴1102的相对转动;第一分流阀块1201、第二转阀阀座701、第二分流阀块1202通过螺钉固定安装,进而限制第二转阀阀芯704两侧密封;第二分流阀块1202、第三分流阀块1203与第三转阀阀座801通过螺钉固定安装,进而限制第三转阀阀芯804两侧密封。其中第一分流阀块1201外侧加工有第一压力油导向孔1201p,将第一压力油引入第一压力油导向槽1201a中,第一分流阀块1201第二安装面的第一压力油导向槽1201a与第一转阀静压支撑板605的第一均压油槽605a连通,通过第一均压油槽605a与第一静压支撑板均压槽605b引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1,实现第一转阀6的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第一静压支撑板均压槽605b实现第一转阀6的轴向静压支撑与磨损补偿。第一压力油通过第一分流阀块1201的第三均压油孔J3引入第三均压油槽1201j并作用于第二转阀静压支撑板705第二安装面的第一均压油孔J1,通过第一均压油孔J1与第二静压支撑板均压槽705b引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2,实现第二转阀7的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第二静压支撑板均压槽705b实现第二转阀7的轴向静压支撑与磨损补偿。第二转阀阀芯底腔Q2高压油由第二分流阀块1202第二安装面的第四均压油槽1202j、第四均压油孔J4、第五均压油孔J5、传递至第五均压油槽1203j,并作用于第三转阀8的第三静压支撑板805第二安装面的第三静压支撑板均压槽805b,第三静压支撑板均压槽805b引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3,实现第三转阀8的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第三静压支撑板均压槽805b实现第三转阀8的轴向静压支撑与磨损补偿。其中通过第一压力油导向孔1201p将第一压力油经第一压力油导向槽1201a引入第一静压支撑板均压槽605b,再经第一压力油通油槽P1导入第一转阀6的第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12之中,实现第一压力油的接入。其中第二分流阀块1202的第三工作油口B1、第四工作油口B2与第一工作油导向槽a1202a连通,第一工作油导向槽a1202a与第三分流阀块1203的第一工作油导向槽b1203a连通,第一工作油导向槽b1203a与第二液压管接头1402相连;第二分流阀块1202的第一工作油口A1、第二工作油口A2与第二工作油导向槽a1202b连通,第二工作油导向槽a1202b与第三分流阀块1203的第二工作油导向槽b1203b连通,第一工作油导向槽b1203b与第三液压管接头1403相连。
计量元件4包括第一计量端盖401、第一配流盘403、第一传动转轴1101、计量定子405、计量转子406、计量子叶片408、计量母叶片407、第二配流盘404、第二计量端盖402、第九轴承909、第十轴承910及第十三轴承913。第一转阀阀座601与第一计量端盖401通过螺钉固定,第一计量端盖401第一安装面内圈安装有第九轴承909进而实现与轴承内圈相固定的第一传动转轴1101的自由转动,第二计量端盖402第二安装面内圈安装有第十轴承910进而实现与轴承内圈相固定的第一传动转轴1101的自由转动,计量转子406与第一传动转轴1101通过花键连接进而实现计量转子406的转动动力传递至第一传动转轴1101;第一计量端盖401的第二安装面与第一配流盘403的第一安装面接触,第一配流盘403的第二安装面与计量定子405第一安装面接触,三者通过螺钉实现固定安装;第二计量端盖402的第一安装面与第二配流盘404的第二安装面接触,第二配流盘404的第一安装面与计量定子405第二安装面接触,三者通过螺钉实现固定安装;计量子叶片408安装于计量母叶片407内部组成计量叶片,计量叶片进行均布安装于计量转子406叶片安装槽内,计量叶片在计量转子406内部可实现径向往复运动。在第一压力油作用下实现计量叶片顶部始终与计量定子405相接触并能在接触过程实现一定压紧量。其中第二计量端盖402与第二端盖202通过沉台结构实现安装限位,第三壳体303与第二端盖202通过螺钉固定安装,第二壳体302及第四壳体304分别与第三壳体303通过螺钉固定安装,同时计量元件4受第二壳体302的第二安装端限位,进而实现将三级转阀与计量元件4固定与由第二壳体302、第三壳体303、第二端盖202组成的阀体之内。由第一配流盘403、计量定子405、计量转子406、计量子叶片408、计量母叶片407、第二配流盘404组成的密闭腔在第一工作油口A1、第二工作油口A2接入第一压力油并驱动计量转子406相对转动,进而通过由花键连接的第一传动转轴1101实现动力传递至第一传动转轴1101的第二输出端,同时第三工作油口B1、第四工作油口B2输出油液至第一分流阀块1201的第三工作油口B1、第四工作油口B2。
其中,第一转阀6、第二转阀7与第三转阀8依次通过第二传动转轴1102、第三传动转轴1103串联刚性传动,其中三个转阀阀体布置呈一定角度,进而实现转阀功能的不同组合。其中伺服电机1驱动经第二轴轮系的第二传动轮508输出至第三传动主轴1103,进而实现第一转阀6、第二转阀7与第三转阀8的共同转动,实现是三组转阀的不同开口实现流量的协同工作。
反馈器太阳轮1601、第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623、反馈器内齿圈1603、反馈器传动轮1604、第十四轴承914、第十五轴承915、第十六轴承916、第十七轴承917以及第十八轴承918构成机械反馈组件;机械反馈组件设置有主动干预控制动力源,主动干预控制动力源包括内置电机线圈组1501与内置电机永磁组件1502,其中比较器太阳轮1701、第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703构成比较器组件,其中计量元件4由花键连接的第一传动转轴1101实现动力传递至反馈器太阳轮1601,机械反馈组件与比较器组件通过反馈主轴20连接传递动力,进而由比较器传动轮1703驱动阀芯旋转。具体而言,当非干预控制时:阀芯以流控阀阀口流量为测定值的纯机械闭环控制,流控阀的内置电机在无控制信号下锁紧第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623的公转自由度,计量元件4将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴1101,第一传动转轴1101通过花键连接有反馈器太阳轮1601,通过第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623将转角信号传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20传递至由花键连接的比较器太阳轮1701,与此同时伺服电机1驱动行星齿轮减速器5的第二内齿圈507,在比较器太阳轮1701与第二内齿圈507共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮1703驱动控制三级转阀的第三传动轴1103,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环;当主动干预的混合闭环控制时:阀芯开度由流控阀阀口流量测定值与内置电机主动控制量共同控制,实现主动干预与阀芯通流流量机械闭环共同作用的混合闭环控制,流控阀内置电机在主动干预控制信号下驱动第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623组成的机械反馈组件实现公转,计量元件4将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴1101,第一传动转轴1101通过花键连接有反馈器太阳轮1601,通过反馈器太阳轮1601的自转动力与第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623的公转动力将转角信号传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20传递至由花键连接的比较器太阳轮1701,与此同时伺服电机1驱动行星齿轮减速器5的第二内齿圈507,在比较器太阳轮1701与第二内齿圈507共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮1703驱动控制三级转阀的第三传动轴1103,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环。其中阀芯主要有阀芯快开干预,阀芯反馈延迟、阀芯反馈增强三种功能。其中阀芯快开干预、反馈延迟两者与阀芯反馈增强为组合形式,通过提前标定控制量,保证干预控制的存在对数字阀的流量调节特性没有较大影响,同时保证精度的情况下实现阀芯快速开启与快速关闭,提高执行元件的响应速度。
以伺服电机1逆时针旋转为例分析,第一压力油通过第一液压管接头1401,第一分流阀1201、第一转阀6、计量元件4、第二分流阀1202、第三分流阀1203输出第一工作油液至第二液压管接头1402;同时第二压力油通过第四液压管结构1404通过第三分流阀1203、第三转阀8输出第二工作油液至第二工作油液至第三液压管接头1403。其中本实施例第一转阀6与第二转阀7存在27.5度偏角,满足第一转阀6输出油液至计量元件4后,逆时针是第二转阀7仅将第二转阀的第三工作油口B1、第四工作油口B2输出至第二分流阀块,其中将第二转阀7的第一工作油口A1、第二工作油口A2实现密封,同时保证三级转阀的开口量相同。
为了更好的阐述本发明的工作原理,下面对本实施例的转阀工作过程以及整体工作控制过程进行详细描述。
阀芯控制关系为:伺服电机1在给定控制信号下输出转角信号至行星齿轮减速器5,进而实现更高转角分辨率的控制。其中阀芯主动开口量为用户通过计算给定,通过流控阀板载控制器进行给定控制信号,流控阀通过内置计量元件4对阀芯开口产生的过流流量计量并输出转角信号至编码器10,进而通过电信号进行反馈至数值法板载控制器,通过控制器进行运算给定转阀最终控制信号,通过伺服电机1进行阀芯实际转角控制。该控制过程反馈信号为阀工作口过流流量信号,最终实现输出至阀外的流量为恒定值,进而实现由阀控制的执行元件实现高精度的转角或者位移。
其中阀芯转角控制关系为:伺服电机1输出转角精度为a的转角信号,经过减速比为b的行星齿轮减速器5后转角精度为a/b,伺服电机1在c/(a/b)个最小转角分辨率下,实现第一转阀6开口转角量为c。
其中第一转阀6控制过程为:第一转阀6开启时,通过第一压力油导向孔1201p将第一压力油经第一液压管接头1401、第一压力油导向槽1201a引入第一静压支撑板均压槽605b,再经第一压力油通油槽P1导入第一转阀6的第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12之中,实现第一压力油的接入。其中,第一转阀阀芯604、第一转阀阀体602、第一静压支撑板605、第一转阀阀套601组成由第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12组成的第一转阀阀腔。通过第一静压支撑板605第一安装面的第一均压油槽605a、第一静压支撑板605第二安装面的第一静压支撑板均压槽605b将第一压力油液通至第一转阀阀体602第一安装面的第一转阀阀芯底腔Q1与由第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12组成的第一转阀阀腔之中,其中第一转阀阀体602与第一转阀阀座601的相对转动实现第一转阀第一阀芯开口K11与第一转阀第二阀芯开口K12的增大,实现第一转阀6的第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12分别与计量元件4的第一工作油口A1、第二工作油口A2实现连通。其中第一分流阀块1201第二安装面的第一压力油导向槽1201a与第一转阀静压支撑板605的第一均压油槽605a连通,通过第一均压油槽605a与第一静压支撑板均压槽605b引入第一压力油至由第一静压支撑板605、第一转阀阀芯604底部腔、第一转阀阀座601组成的第一转阀阀芯底腔Q1,第一转阀阀芯604底部存在第一压力油液和安装于第一转阀阀芯604内部的第一中心弹簧603驱动力下实现第一转阀阀芯604顶部与第一转阀阀套601的径向紧密贴合,实现第一转阀6的径向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程径向泄漏的最小化。同时在轴向上,第一压力油作用于第一静压支撑板均压槽605b,第一静压支撑板605通过密封圈实现与第一分流阀块1201的有效密封,故在第一压力油的作用下实现第一转阀6的第一静压支撑板605与第一转阀阀芯604、第一转阀阀体602、第一转阀阀套601的有效压紧力,进而实现第一转阀阀芯604轴向两侧分别与第一转阀阀套601和第一静压支撑板605的轴向紧密贴合,实现第一转阀6的轴向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程轴向泄漏的最小化。综上,会实现当伺服电机1驱动下第一转阀6开口转角分别为逆时针或顺时针时,第一压力油由第一液压管接头1401先流通到第一转阀阀腔,第一转阀阀芯604与第一转阀阀套601的相对转角实现油液由第一转阀阀腔流通至第一转阀阀套601的第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2。
其中计量组件4连通过程为:第一转阀6旋转逆时针或顺时针定值时,油液由第一转阀阀芯604有效腔流通至第一转阀阀套604的第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2两腔。第一转阀阀套601的第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2两腔与第一计量端盖401的第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2两腔通过密封实现连通,由第一配流盘403、计量定子405、计量叶片、计量转子506以及第二配流盘404组成的密闭腔在第一压力油驱动下实现定轴转动,定轴转动圈数与计量定子405内曲线结构有关,进而实现进入油液与旋转圈数为理想线性关系,由定子曲线实现高压驱动的周期变化下,当第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2通入第一压力油时,将从当第三工作油口B1、第四工作油口B2或第一工作油口A1、第二工作油口A2输出为第二级液压油,同时计量元件4的旋转通过与计量转子406花键连接的第一传动转轴1101,第一传动转轴1101通过花键连接有反馈器太阳轮1601。
其中第二转阀7控制过程为:第一转阀阀座601的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔分别与计量元件4的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔相对应;第一转阀阀座601的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔分别与第一分流阀块1201的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔相对应,并通过静密封圈与螺钉实现有效密封油固定安装。其中,第二转阀阀芯704、第二转阀阀体702、第二静压支撑板705、第二转阀阀套701、第二分流阀块1202组成由第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22组成的第二转阀阀腔。其中计量元件4的第三工作油口B1、第四工作油口B2输出油液至第一分流阀块1201的第三工作油口B1、第四工作油口B2,经第二静压支撑板流通至第二转阀7的第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22之中,实现第一压力油的接入。其中第二转阀阀体702与第二转阀阀座701的相对转动实现第二转阀第一阀芯开口K21与第二转阀第二阀芯开口K22的增大,实现第二转阀7的第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22分别与计量元件4的第三工作油口B1、第四工作油口B2连通控制。其中第一压力油通过第一分流阀块1201的第三均压油孔J3引入第三均压油槽1201j并作用于第二转阀静压支撑板705第二安装面的第一均压油孔J1,通过第一均压油孔J1与第二静压支撑板均压槽705b引入第一压力油至由第二静压支撑板705、第二转阀阀芯704底部腔、第二转阀阀座701、第二分流阀块1202组成的第二转阀阀芯底腔Q2,第二转阀阀芯704底部存在第一压力油液和安装于第二转阀阀芯704内部的第二中心弹簧703驱动力下实现第二转阀阀芯704顶部与第二转阀阀套701的径向紧密贴合,实现第二转阀7的径向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程径向泄漏的最小化。同时第一压力油作用于第二静压支撑板均压槽705b实现第二转阀7的轴向静压支撑与磨损补偿。同时在轴向上,第一压力油作用于第二静压支撑板均压槽705b,第二静压支撑板705通过密封圈实现与第一分流阀块1201的有效密封,故在第一压力油的作用下实现第二转阀7的第二静压支撑板705与第二转阀阀芯704、第二转阀阀体702、第二转阀阀套701、第二分流阀块1202的有效压紧力,进而实现第二转阀阀芯704轴向两侧分别与第二分流阀块1202和第二静压支撑板705的轴向紧密贴合,实现第二转阀7的轴向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程轴向泄漏的最小化。综上,当伺服电机1驱动下第二转阀7开口转角量为逆时针或顺时针定值时,第一分流阀块1202的第三工作油口B1、第四工作油口B2或第一工作油口A1、第二工作油口A2经第二静压支撑板705进入第二转阀阀腔,第二转阀阀芯704与第二转阀阀套701的相对转角实现油液由第二转阀阀腔流通至第二转阀阀套701的第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22之中。
其中分流阀块12控制过程为:第二分流阀块1202的第三工作油口B1、第四工作油口B2与第一工作油导向槽a1202a连通,第一工作油导向槽a1202a与第三分流阀块1203的第一工作油导向槽b1203a连通,第一工作油导向槽b1203a与第二液压管接头1402相连;第二分流阀块1202的第一工作油口A1、第二工作油口A2与第二工作油导向槽a1202b连通,第二工作油导向槽a1202b与第三分流阀块1203的第二工作油导向槽b1203b连通,第一工作油导向槽b1203b与第三液压管接头1403相连。综上,会实现当伺服电机1驱动下第一转阀6开口转角分别为逆时针或顺时针时,第二转阀阀套701的第二转阀第一阀芯容积腔R21与第二转阀第二阀芯容积腔R22与第二分流阀块1202的第三工作油口B1、第四工作油口B2或第一工作油口A1、第二工作油口A2相连,进而实现经过安装于第三分流阀块1203之上的第二液压管接头1402或第三液压管接头1403输出工作油。
其中第三转阀8控制过程为:第三分流阀块1203的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔分别与第三转阀8的第一工作油口A1、第二工作油口A2、第三工作油口B1、第四工作油口B2四孔相对应,并通过密封圈与螺钉实现有效密封与固定。第四液压管接头1404安装于第三转阀阀座801外侧,经内部结构将第二压力油经第二压力油通油槽(图中未示出)导入第三转阀8的第三转阀第一阀芯容积腔R31与第三转阀第二阀芯容积腔R32之中,实现第二压力油的接入。其中,第三转阀阀芯804、第三转阀阀体802、第三静压支撑板805、第三转阀阀套801组成由第三转阀第一阀芯容积腔R31与第三转阀第二阀芯容积腔R32组成的第三转阀阀腔。通过第三转阀阀座801第二安装面的孔道将第一压力油液通至由第一转阀第一阀芯容积腔R11与第一转阀第二阀芯容积腔R12组成的第一转阀阀腔之中,其中第三转阀阀体802与第三转阀阀座801的相对转动实现第三转阀第一阀芯开口K31与第三转阀第二阀芯开口K32的增大,实现第三转阀8的第一转阀第一阀芯容积腔R31与第三转阀第二阀芯容积腔R32分别与第三分流阀快的第一工作油口A1、第二工作油口A2实现连通。其中第二转阀阀芯底腔Q2高压油由第二分流阀块1202第二安装面的第四均压油槽1202j、第四均压油孔J4、第五均压油孔J5、传递至第五均压油槽1203j,并作用于第三转阀8的第三静压支撑板805第二安装面的第三静压支撑板均压槽805b,第三静压支撑板均压槽805b引入第一压力油至由第三静压支撑板805、第三转阀阀芯底部腔804、第三转阀阀座801共同组成的第三转阀阀芯底腔Q3,实现第三转阀8的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第三静压支撑板均压槽805b实现第三转阀8的轴向静压支撑与磨损补偿。第三转阀阀芯804底部存在第一压力油液和安装于第三转阀阀芯804内部的第三中心弹簧803驱动力下实现第三转阀阀芯804顶部与第三转阀阀套801的径向紧密贴合,实现第三转阀8的径向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程径向泄漏的最小化。同时在轴向上,第一压力油作用于第三静压支撑板均压槽805b,第三静压支撑板805通过密封圈实现与第三转阀阀套801的有效密封,故在第一压力油的作用下实现第三转阀8的第三静压支撑板805与第三转阀阀芯804、第三转阀阀体802、第三转阀阀套801的有效压紧力,进而实现第三转阀阀芯804轴向两侧分别与第三转阀阀套801和第三静压支撑板805的轴向紧密贴合,实现第三转阀8的轴向静压支撑与磨损补偿,进而在一定量的磨损下仍能保证阀芯旋转过程轴向泄漏的最小化。综上,会实现伺服电机1驱动下第一转阀6开口转角分别为逆时针或顺时针时,当第二压力油由第四液压管接头1404先流通到第三转阀阀腔,第三转阀阀芯804与第三转阀阀套801的相对转角实现油液由第三转阀阀腔流通至第三分流阀块1203的第一工作油口A1、第二工作油口A2或第三工作油口B1、第四工作油口B2,进而实现经过安装于第三分流阀块1203之上的第三液压管接头1403第二或液压管接头1402输出工作油。
其中反馈控制机构控制过程为:其中内置电机线圈组1501与内置电机永磁组件1502构成主动干预控制动力源;其中反馈器太阳轮1601、第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623、反馈器内齿圈1603与反馈器传动轮1604构成机械反馈组件;其中比较器太阳轮1701、第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703构成比较器组件,其中计量元件4由花键连接的第一传动转轴1101实现动力传递至反馈器太阳轮1601,机械反馈组件与比较器组件通过反馈主轴20连接传递动力,进而由比较器传动轮1703驱动阀芯旋转。具体而言,当非干预控制时:阀芯以流控阀阀口流量为测定值的纯机械闭环控制,流控阀内置电机在无控制信号下锁紧第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623的公转自由度,计量元件4将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴1101,第一传动转轴1101通过花键连接有反馈器太阳轮1601,通过第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623将转角信号传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20传递至由花键连接的比较器太阳轮1701,与此同时伺服电机1驱动行星齿轮减速器5的第二内齿圈507,在比较器太阳轮1701与第二内齿圈507共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮1703驱动控制三级转阀的第三传动轴1103,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环;当主动干预的混合闭环控制时:阀芯开度由流控阀阀口流量测定值与内置电机主动控制量共同控制,实现主动干预与阀芯通流流量机械闭环共同作用的混合闭环控制,流控阀内置电机在主动干预控制信号下驱动第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623组成的机械反馈组件实现公转,计量元件4将阀芯流量信号转换为转角信号至第一传动转轴1101,第一传动转轴1101通过花键连接有反馈器太阳轮1601,通过反馈器太阳轮1601的自转动力与第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1623、第三反馈器行星轮1623的公转动力将转角信号传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20传递至由花键连接的比较器太阳轮1701,与此同时伺服电机1驱动行星齿轮减速器5的第二内齿圈507,在比较器太阳轮1701与第二内齿圈507共同作用下实现比较器组件的第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723发生自转与公转,其中公转时驱动比较器传动轮1703驱动控制三级转阀的第三传动轴1103,进而实现阀芯的实时控制,实现由流控阀阀口流量控制多级转阀阀芯开口量的机械闭环。其中阀芯主要有阀芯快开干预,阀芯反馈延迟、阀芯反馈增强三种功能。其中阀芯快开干预、反馈延迟两者与阀芯反馈增强为组合形式,通过提前标定控制量,保证干预控制的存在对数字阀的流量调节特性没有较大影响,同时保证精度的情况下实现阀芯快速开启与快速关闭,提高执行元件的响应速度。
综上所述,通过三级转阀实现第一压力油口P、第二压力油口T、液压油口A、液压油口B的组合式通断控制,其中阀芯逆时针转第一压力油口P与液压油口A连通,同时第二压力油口T与液压油口B连通;当阀芯顺时针转第一压力油口P与液压油口B连通,同时第二压力油口T与液压油口A连通。
下面介绍本实施例一种具有多级转阀的流控阀及其控制方法,其中阀芯的控制方法如下。
阀芯控制总体逻辑为:在无干预信号控制时,伺服电机1驱动阀芯开口量决定计量元件4流量大小,计量元件4流量大小决定反馈角度反馈大小,伺服电机1实时转角大小与反馈角度大小再决定阀芯开口大小,进而实现阀芯由伺服电机1驱动开启至由总反馈驱动关闭的连续控制过程;在有干预信号控制时,伺服电机1驱动阀芯开口量决定计量元件4流量大小,计量元件4在流体作用下转换为计量反馈信号,计量反馈信号与内置电机主动干预驱动信号共同组成反馈信号,伺服电机1实时转角大小、计量反馈信号与主动干预驱动信号决定阀芯开口大小,进而实现阀芯由伺服电机1驱动开启至由计量反馈信号与主动干预驱动信号驱动关闭的连续控制过程。该控制过程反馈信号为阀工作口过流流量信号,最终实现输出至阀外的流量为恒定值,进而实现由阀控制的执行元件实现高精度的转角或者位移。
具体控制过程如下:
第一步、转阀开启与干预快速开启。其中无干预开启为:伺服电机1驱动第一行星齿轮减速器5输出转角信号至第二内齿圈507,阀芯刚开启时计量元件4无流量流过,由于液压油不可压缩特性,此时反馈器太阳轮1601轮锁定,在无干预信号时,第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623公转自由度锁定,此时第三内齿圈1603无动力输出,进而无反馈信号,此时比较器太阳轮1701自转锁定,由第二内齿圈507驱动第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转,其中公转驱动比较器传动轮1703旋转,进而驱动三级转阀第三传动轴1103,实现阀芯的逐步开启,瞬时开启速度与伺服电机1启动性能有关。其中干预信号时,第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623在内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,对固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623提供公转动力,通过齿轮啮合传动由反馈器内齿圈1603给出阀芯主动开启动力输出,进而实现反馈传动有阀芯开启运动的信号,通过反馈主轴20反馈至比较器太阳轮1701,在比较器太阳轮1701与第二内齿圈507共同驱动下第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转,其中公转驱动比较器传动轮1703旋转,进而驱动三级转阀第三传动轴1103,实现阀芯的快速开启,瞬时开启速度与内置电机干预强度与伺服电机1启动性能相关。
第二步、阀芯逐步开启与反馈削弱控制,当前工况下阀芯工作信号大于阀芯机械反馈信号。其中阀芯工作信号为:在第一步中阀芯开启动作结束后,伺服电机1并通过两级减速器持续输出转角信号至第二内齿圈507,进而阀芯持续开启;其中阀芯机械反馈信号为:数字阀通过内置计量元件4对阀芯开口产生的持续过流流量信号转换为第一传动轴1101的持续转角信号并驱动反馈器太阳轮1601;其中主动干预信号为:板载控制器控制给定主动干预信号,通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,对固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623提供公转动力。当阀芯逐步开启时:由阀芯机械反馈信号控制反馈器太阳轮1601,第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623公转自由度锁定,通过齿轮啮合实现反馈器太阳轮1601与反馈器内齿圈1603的动力传递,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20输入比较器太阳轮1701;阀芯工作信号控制的第二内齿圈507与反馈驱动信号控制的比较器太阳轮1701共同作用下实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转、其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703固定安装,进而实现比较器传动轮1703驱动转阀阀芯工作。当阀芯反馈削弱控制时:由阀芯机械反馈信号控制反馈器太阳轮1601,通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,实现固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623的公转,通过齿轮啮合实现反馈器太阳轮1601与第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623动力传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20输入比较器太阳轮1701;阀芯工作信号控制的第二内齿圈507与反馈驱动信号控制的比较器太阳轮1701共同作用下实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转、其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703固定安装,进而实现比较器传动轮1703驱动转阀阀芯工作,此时通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力为促使阀芯主动开启方向,即削弱阀芯开启过程时实时机械反馈降低阀芯开启的作用。
其中削弱控制大小信号可由用户控制,其中当内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,对固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623提供公转动力与通过计量元件4驱动的反馈器太阳轮1601自转动力对反馈内齿圈1603产生转动效果相反时,由反馈器太阳轮1601、第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623与反馈内齿圈1603组成的反馈行星轮系的反馈内齿圈1603将实现固定不动,即通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20输入比较器太阳轮1701无动力输入,即由比较器太阳轮1701、第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与第二内齿圈507组成的比较行星轮系的比较器太阳轮1701无动力输入,即通过比较器传动轮1704转动动力均由伺服电机1驱动第二内齿圈507提供,即实现流控阀阀口开启时机械反馈的完全削弱,即阀芯开启无闭环限制,阀芯开口量此时由伺服电机1当前控制性能与干预元件控制程度相关。
第三步、阀芯开启达到最大值。在伺服电机1驱动行星齿轮减速器5驱动第二内齿圈507与反馈主轴20驱动比较器太阳轮1701的共同作用下,当两者主用于行星轮公转互为相反趋势且大小相同时,第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723固定安装于比较器传动轮1703,此时比较器传动轮1703不发生自转,即阀芯达到当前控制下的稳定最大开口状态。
第四步、阀芯逐步关闭与反馈增强控制,当前工况下阀芯工作信号小于阀芯机械反馈信号。其中阀芯工作信号为:在第三步中阀芯开启动作结束后,伺服电机1驱动力降低甚至停止驱动,通过两级减速器持续输出转角信号至第二内齿圈507,进而阀芯减速开启甚至阀芯无开启驱动力;其中阀芯机械反馈信号为:数字阀通过内置计量元件4对阀芯开口产生的持续过流流量信号转换为第一传动轴1101的持续转角信号并驱动反馈器太阳轮1601;其中主动干预信号为:板载控制器控制给定主动干预信号,通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,对固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623提供公转动力。当阀芯逐步关闭时:由阀芯机械反馈信号控制反馈器太阳轮1601,第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623公转自由度锁定,通过齿轮啮合实现反馈器太阳轮1601与反馈器内齿圈1603的动力传递,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20输入比较器太阳轮1701;阀芯工作信号控制的第二内齿圈507与反馈驱动信号控制的比较器太阳轮1701共同作用下实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转、其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703固定安装,进而实现比较器传动轮1703驱动转阀阀芯工作。当阀芯反馈增强控制时:由阀芯机械反馈信号控制反馈器太阳轮1601,通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,实现固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623的公转,通过齿轮啮合实现反馈器太阳轮1601与第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623动力传递至反馈器内齿圈1603,进而通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20输入比较器太阳轮1701;阀芯工作信号控制的第二内齿圈507与反馈驱动信号控制的比较器太阳轮1701共同作用下实现第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723自转与公转、其中第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与比较器传动轮1703固定安装,进而实现比较器传动轮1703驱动转阀阀芯工作,此时通过内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力为促使阀芯主动关闭方向,即增强阀芯关闭过程与关闭速度。
其中增强控制大小信号可由用户控制阀芯快速开启的控制量大小相关,其中内置电机的内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下,对固定在永磁组件支架1503的第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623提供公转动力与通过计量元件4驱动的反馈器太阳轮1601自转动力对反馈内齿圈1603产生转动效果相反时,由反馈器太阳轮1601、第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623与反馈内齿圈1603组成的反馈行星轮系的反馈内齿圈1603将给出阀芯关闭的动力,即通过反馈器传动轮1604与反馈主轴20驱动比较器太阳轮1701提供阀芯关闭的动力,即由比较器太阳轮1701、第一比较器行星轮1721、第二比较器行星轮1722、第三比较器行星轮1723与第二内齿圈507组成的比较行星轮系驱动比较器传动轮1704转动动力由两部分动力驱动,即伺服电机1驱动第二内齿圈507提供阀芯开启的动力与内置电机内置电机线圈组件1501与内置电机永磁组件1502的电磁力作用下提供阀芯关闭的动力,此时由于阀芯工作信号小于阀芯机械反馈信号同时又存在主动控制,即实现流控阀阀口开启时机械反馈的完全削弱,即实现流控阀阀口关闭机械反馈的主动增强,即阀芯关闭增强机械闭环控制,其中由内置电机驱动第一反馈器行星轮1621、第二反馈器行星轮1622、第三反馈器行星轮1623公转动力在流控阀阀芯干预快开与干预快关的控制量是相同的,保证主动干预控制与无主动干预控制造成阀芯动作效果相同,主动干预控制仅仅是改变了阀芯通流能力,降低了阀芯工作时长,提升了执行元件的响应速度。
第五步、阀芯关闭状态。阀芯第四步控制后,在反馈主轴20驱动比较器太阳轮1701的作用下,三级转阀阀芯逐步趋于关闭,直至为零,此时伺服电机1的驱动信号与计量元件4的反馈信号均为0,而实现当前控制模式下关闭阀芯。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种具有多级转阀的流控阀,其特征在于:其包括伺服电机、机械反馈组件、比较器组件、计量元件、反馈主轴以及多级转阀;
所述比较器组件用于控制转角分辨率,所述伺服电机用于驱动多级转阀控制阀芯开口,所述计量元件用于对多级转阀阀芯进行流量计数,所述机械反馈组件用于将计量元件的计数反馈至动力组件,所述伺服电机借助于所述比较器组件驱动多级转阀阀芯实现旋转,对多级转阀阀芯开口量进行调节;
所述多级转阀包括第一转阀、第二转阀、第三转阀、第一分流阀块、第二分流阀块以及第三分流阀块;
所述第一转阀包括第一转阀阀座、第一转阀阀体、第一转阀阀芯、第一转阀中心弹簧以及第一静压支承板;第一转阀阀体安装于第一转阀阀座第一安装端,第一转阀阀体径向安装槽内圆周均布多个第一转阀阀芯,第一转阀阀芯与第一转阀阀体内部安装有第一转阀中心弹簧,通过第一转阀中心弹簧的预压缩量实现第一转阀阀芯紧密贴合与第一转阀阀座,第一静压支承板第二安装面与第一转阀阀体、第一转阀阀芯第一安装面平面连接,第一静压支承板安装于第一分流阀块第二安装面内,通过第一均压油槽与第一静压支撑板均压槽引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1;
所述第二转阀包括第二转阀阀座、第二转阀阀体、第二转阀阀芯、第二转阀中心弹簧、第二静压支承板与第二传动轴;第二转阀阀体安装于第二转阀阀座内孔之中,第二转阀阀体径向安装槽内圆周分布多个第二转阀阀芯,第二转阀阀芯与第二转阀阀体内部安装有第二转阀中心弹簧,通过第二转阀中心弹簧的预压缩量实现第二转阀阀芯紧密贴合与第二转阀阀座,第二静压支承板第一安装面与第二转阀阀体、第二转阀阀芯第二安装面平面连接,第二静压支承板安装于第一分流阀块第一安装面内,通过第一均压油孔与第二静压支撑板均压槽引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2;
所述第三转阀包括第三转阀阀座、第三转阀阀体、第三转阀阀芯、第三转阀中心弹簧、第三静压支承板、第五轴承、第一安装套筒、第六轴承、第四液压管接头与第三传动轴;第三转阀阀体安装于第三转阀阀座第二安装面内孔之中,第三转阀阀体径向安装槽内圆周均布多个第三转阀阀芯,第三转阀阀芯与第三转阀阀体内部安装有第三转阀中心弹簧,通过第三转阀中心弹簧的预压缩量实现第三转阀阀芯紧密贴合与第三转阀阀座,第三静压支承板第一安装面与第三转阀阀体、第三转阀阀芯第二安装面平面连接,第三静压支承板安装于第三分流阀块的第一安装面内,通过第二均压油孔与第三静压支撑板均压槽引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3。
2.根据权利要求1所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:还包括行星齿轮减速器,所述行星齿轮减速器包括第一端盖、第一壳体、第一轴承、第一太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮、第一内齿圈、第二轴承、第一传动轮、第二太阳轮、第三轴承、第四轴承、第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮、第二内齿圈、第五轴承和第六轴承;
所述第一太阳轮、第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮和第一内齿圈组成第一定轴轮系,第二太阳轮、第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮和第二内齿圈组成第二定轴轮系;第一行星轮、第二行星轮、第三行星轮组成第一行星轮组;第四行星轮、第五行星轮、第六行星轮组成第二行星轮组;第一定轴轮系中第一太阳轮通过第一轴承实现与第一端盖的相对转动,第一行星轮、第二行星轮和第三行星轮中心轴均布安装于第一端盖上,第一内齿圈与第一传动轮分别通过第二轴承、第三轴承安装在第一壳体的第二安装面上,同时第一传动轮与第一内齿圈固定连接;第二定轴轮系中第二太阳轮通过第四轴承实现与第一壳体的相对转动,第四行星轮、第五行星轮和第六行星轮的中心轴均布安装于第一壳体上;其中第一定轴轮系中,所述第一太阳轮通过齿轮啮合传递动力至固定于第一端盖上的第一行星轮组,第一行星轮组通过齿轮啮合传递动力至第一内齿圈,进而由固定于第一内齿圈上的第一传动轮输出动力;
第一传动轮输出动力通过花键与第二太阳轮连接传递动力,并通过第二内齿圈输出动力;由电信号控制的伺服电机的转角动力输入至第一轮系的第一太阳轮,通过由第一定轴轮系与第二定轴轮系组成的两级行星齿轮减速器,实现转角动力输出至第二定轴轮系的第二内齿圈。
3.根据权利要求1所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:所述比较器组件包括比较器太阳轮、第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮、比较器传动轮、第七轴承与第八轴承,第一比较器行星轮、第二比较器行星轮以及第三比较器行星轮的中心轴均布安装于比较器传动轮上,实现第一比较器行星轮、第二比较器行星轮及第三比较器行星轮绕自身主轴旋转;第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮与比较器传动轮通过齿形啮合传动,比较器传动轮外圈通过第八轴承实现与第二壳体的第一安装面的固定与相对旋转,即比较器传动轮的齿形啮合实现第一比较器行星轮、第二比较器行星轮及第三比较器行星轮的公转,同时比较器传动轮的第二安装面与第三传动主轴通过花键连接,进而实现驱动阀芯的开启与关闭;第一比较器行星轮、第二比较器行星轮、第三比较器行星轮与比较器太阳轮通过齿形啮合传动,并通过第七轴承实现相对转动与支撑。
4.根据权利要求1所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:所述机械反馈组件包括反馈器太阳轮、第一反馈器行星轮、第二反馈器行星轮、第三反馈器行星轮、反馈器内齿圈以及反馈器传动轮。
5.根据权利要求3所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:所述伺服电机固定在第一端盖的第一安装面上,第一端盖的第二安装面固定在第一壳体的第一安装面上。
6.根据权利要求1所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:第一分流阀块与第一转阀阀座固定安装,限制第一转阀阀芯两侧密封,第一分流阀块、第二转阀阀座以及第二分流阀块固定安装,限制第二转阀阀芯两侧密封;第二分流阀块、第三分流阀块与第三转阀阀座固定安装,限制第三转阀阀芯两侧密封。
7.根据权利要求1所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:第一分流阀块外侧设置有第一压力油导向孔,将第一压力油引入第一压力油导向槽中,第一分流阀块第二安装面的第一压力油导向槽与第一转阀静压支撑板的第一均压油槽连通,通过第一均压油槽与第一静压支撑板均压槽引入第一压力油至第一转阀阀芯底腔Q1,实现第一转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第一静压支撑板均压槽实现第一转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
8.根据权利要求5所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:第一压力油通过第一分流阀块的第三均压油孔引入第三均压油槽并作用于第二转阀静压支撑板第二安装面的第一均压油孔,通过第一均压油孔与第二静压支撑板均压槽引入第一压力油至第二转阀阀芯底腔Q2,实现第二转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第二静压支撑板均压槽实现第二转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
9.根据权利要求6所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:第二转阀阀芯底腔Q2高压油由第二分流阀块第二安装面的第四均压油槽、第四均压油孔及第五均压油孔传递至第五均压油槽,并作用于第三转阀的第三静压支撑板第二安装面的第三静压支撑板均压槽,第三静压支撑板均压槽引入第一压力油至第三转阀阀芯底腔Q3,实现第三转阀的径向静压支撑与磨损补偿,同时第一压力油作用于第三静压支撑板均压槽实现第三转阀的轴向静压支撑与磨损补偿。
10.根据权利要求7所述的具有多级转阀的流控阀,其特征在于:所述第一转阀阀芯、第二转阀阀芯以及第三转阀阀芯呈一定角度布置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310860138.8A CN116877735A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 具有多级转阀的流控阀 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202310860138.8A CN116877735A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 具有多级转阀的流控阀 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116877735A true CN116877735A (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=88258214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202310860138.8A Pending CN116877735A (zh) | 2023-07-13 | 2023-07-13 | 具有多级转阀的流控阀 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116877735A (zh) |
-
2023
- 2023-07-13 CN CN202310860138.8A patent/CN116877735A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105545855B (zh) | 一种数控旋芯式直动比例阀 | |
CN108098826A (zh) | 一种大型工业机器人液压伺服关节 | |
CN116877735A (zh) | 具有多级转阀的流控阀 | |
CN105570399A (zh) | 一种基于ww型行星轮系的压力无级变速器 | |
CN202715833U (zh) | 一种机床主轴轴向锁紧机构 | |
CN210623006U (zh) | 二维压力伺服变量泵 | |
CN101749293A (zh) | 一种旋转斜盘可调液压变压器 | |
CN101858369B (zh) | 轴向串联式超全周摆动液压马达 | |
CN105605176A (zh) | 一种基于ww型双联行星齿轮结构的压力无级变速器 | |
CN205401288U (zh) | 一种数控旋芯式直动比例阀 | |
CN105570400B (zh) | 一种基于nw型行星轮系的压力无级变速器 | |
CN107524654B (zh) | 一种叶片式伺服摆动液压缸及应用其的机械设备 | |
CN202963671U (zh) | 滚齿机工作台旋转运动消隙机构 | |
JPH0487751A (ja) | 運動変換機構 | |
CN112901586B (zh) | 一种顺序动作的轴配流比例换向多路阀 | |
CN106382272B (zh) | 一种输出流量不受负载干扰的比例方向流量转阀 | |
CN103089732B (zh) | 双电机驱动的双阀芯旋转式方向节流阀 | |
CN214660668U (zh) | 一种大流量紧凑型电液一体机 | |
CN113153852B (zh) | 一种方向与流量复合式高频响比例旋转阀 | |
CN209838820U (zh) | 电液复合缸 | |
CN213004624U (zh) | 一种内反馈精密闭式静压转台 | |
CN116877769A (zh) | 流控阀的外部驱动反馈控制方法 | |
CN113819108A (zh) | 一种数字螺旋摆动流体缸 | |
CN109441709B (zh) | 一种紧凑型大扭矩抗污染齿轮液压马达 | |
CN202861869U (zh) | 一种摩擦轮牵引传动摆线加工装置 |
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 |