CN1186538C

CN1186538C - 超高频比例控制节流阀

Info

Publication number: CN1186538C
Application number: CNB021581223A
Authority: CN
Inventors: 焦宗夏; 陈平; 华清
Original assignee: Beihang University
Current assignee: Beihang University
Priority date: 2002-12-25
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: CN1510314A

Abstract

本发明属于液压技术领域，涉及对节流阀的改进。本发明包括一个壳体7、进油口Ps和出油口Po，其特征在于：在驱动腔中从左至右依次安装着可调堵丝19、压电陶瓷17和垫座8，在节流腔中从右至左依次安装着可调堵丝13、右阀芯12、锥体11、预压弹簧14和左阀芯10，在左阀芯10左端面的锥形凹槽与垫座8右端面的锥形凹槽之间有一个钢珠9。本发明的主要优点是动态频响高，频宽可以达1kHz以上，抗负载干扰能力强，可以用于微流量控制和流量脉动的抑制。

Description

超高频比例控制节流阀

技术领域

本发明属于液压机械领域，涉及对节流阀的改进。

背景技术

目前国内外比例节流阀产品多为电液比例控制，采用比例电磁铁控制阀芯运动，以控制阀开口大小，实现比例节流的目的。如图1所示为传统电液比例控制节流阀的原理示意图。比例电磁铁1在输入电流的作用下，会在衔铁6上产生作用力，使得主阀芯3产生移动，在回位弹簧2、4的作用下与电流大小成正比的位移，导致高压油口与工作油口A或B接通，完成控制流量大小的作用。这种节流阀的缺点是，由于比例电磁铁1及其所驱动阀芯3的动态特性的限制，系统频响一般不超过10Hz。可以用于流体的节流控制，由于其低频响和比例电磁铁的滞环与死区特性决定了它不适合于应用在高动态响应和高精度控制的地方，如流量脉动的抑制，微流量控制等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种频率响应高、具有微小位移控制特点的比例节流阀，可以用于抑制高频流量脉动和微流量控制。

本发明的技术解决方案是：一种超高频比例控制节流阀，包括一个带有贯通内腔的壳体7，一个与贯通内腔连通的进油口Ps，一个与贯通内腔连通的出油口Po，其特征在于：

(1)壳体7贯通内腔分为左边的驱动腔和右边的节流腔两段；

(2)在驱动腔中从左至右依次安装着可调堵丝19、压电陶瓷17和垫座8，可调堵丝19与壳体7贯通内腔的左端通过螺纹结合，可调堵丝19与压电陶瓷17的左端头之间有绝缘垫片18，可调堵丝19上有引线孔，压电陶瓷17两端的引线从引线孔穿出，垫座8的左端与压电陶瓷17的右端头之间有绝缘垫片16，垫座8的右端面有内凹的锥形凹槽；

(3)在节流腔中从右至左依次安装着可调堵丝13、右阀芯12、锥体11、预压弹簧14和左阀芯10，可调堵丝13与壳体7贯通内腔的右端通过螺纹结合，右阀芯12位于节流腔内对应进油口Ps的位置，它与节流腔紧配合，在右阀芯12与节流腔之间有密封圈15，在右阀芯12左端面中心轴线上有一个开口朝向锥体11的盲孔，该盲孔的右端通过一段径向内孔与进油口Ps连通；锥体11由右边的圆锥体和左边的弹簧座组成，圆锥体的锥尖插进右阀芯12左端面上的盲孔中，预压弹簧14位于锥体11上的弹簧座和右阀芯12左端面之间；左阀芯10与节流腔滑配合，左阀芯10与节流腔之间有密封圈15，左阀芯10的右端面上有容纳锥体11弹簧座的凹槽，左阀芯10的左端面上有内凹的锥形凹槽，与垫座8右端面上的锥形凹槽对称；出油口Po与锥体11的位置对应；

(4)在左阀芯10左端面的锥形凹槽与垫座8右端面的锥形凹槽之间有一个钢珠9，压电陶瓷17、左阀芯10左端面的锥形凹槽、垫座8右端面的锥形凹槽、锥体11、右阀芯12左端面上的盲孔均保持同轴。

本发明方法的优点是：频响高、抗负载能力强，与自适应学习控制方法相结合可以进行流体脉动的振动主动控制。采用多层压电陶瓷驱动，具有微小位移控制的特点。如图3所示是基于该阀所构件的流体管路振动主动控制原理图。流体脉动频率150Hz。下表为进行试验的结果，采用普通比例节流阀由于无法工作在高频段，根本无法进行消振。

原始振幅	减振后	减振率(％)
原始振幅	减振后	减振率(％)	0.455(MPa)	0.145(MPa)	68％

附图说明

图1是现有比例节流阀的结构示意图。

图2是本发明比例节流阀的结构示意图。

图3是本发明用于流体脉动振动主动控制的原理图

具体实施方式

下面结合附图给出的实施例对本发明方法做进一步详细说明。

参见图2，这是本发明超高频比例控制节流阀的一种实施例。它包括一个带有贯通内腔的壳体7，一个与贯通内腔连通的进油口Ps，一个与贯通内腔连通的出油口Po。本发明的结构特点如下：

壳体7贯通内腔分为左边的驱动腔和右边的节流腔两段。

在驱动腔中从左至右依次安装着可调堵丝19、压电陶瓷17和垫座8。可调堵丝19与壳体7贯通内腔的左端通过螺纹结合。可调堵丝19与压电陶瓷17的左端头之间有绝缘垫片18。可调堵丝19上有引线孔，压电陶瓷17两端的引线从引线孔穿出。压电陶瓷17是由多层的片状压电陶瓷粘合而成，两边通过绝缘垫片18、16与其它金属隔开。它的一端与金属垫座8固定。垫座8的左端与压电陶瓷17的右端头之间有绝缘垫片16，垫座8的右端面有内凹的锥形凹槽或球状凹槽。

在节流腔中从右至左依次安装着可调堵丝13、右阀芯12、锥体11、预压弹簧14和左阀芯10。可调堵丝13与壳体7贯通内腔的右端通过螺纹结合。右阀芯12位于节流腔内对应进油口Ps的位置，它与节流腔紧配合。在右阀芯12与节流腔之间有密封圈15。在右阀芯11左端面中心轴线上有一个开口朝向锥体11的盲孔，该盲孔的右端通过一段径向内孔与进油口Ps连通。锥体11由右边的圆锥体和左边的弹簧座组成，圆锥体的锥尖插进右阀芯12左端面上的盲孔中。预压弹簧14位于锥体11上的弹簧座和右阀芯12左端面之间。左阀芯10与节流腔滑配合，左阀芯10与节流腔之间有密封圈15。左阀芯10的右端面上有容纳锥体11弹簧座的凹槽，锥体11的左端安装在该凹槽中，与左阀芯固连。左阀芯10的左端面上有内凹的锥形凹槽或球状凹槽，与垫座8右端面上的锥形凹槽形状对称。出油口Po与锥体11的位置对应。锥体11的末端与右阀芯12的轴向油路出口Po形成对接形式，可以控制该油路的通断以及通流面积大小。通过调节堵丝13、19可以调节阀芯初始位置和预紧弹簧14的预压缩力大小。

在左阀芯10左端面的锥形凹槽与垫座8右端面的锥形凹槽之间嵌有一个起对中作用的钢珠9。压电陶瓷17、左阀芯10左端面的锥形凹槽、垫座8右端面的锥形凹槽、锥体11、右阀芯12左端面上的盲孔均保持同轴。

参见图3，液压泵20对系统提供动力，输出具有一定压力的流量，溢流阀21用于调节输出压力的大小，高频节流阀22为本发明，负载23是一可调节流负载，工业PC24实现对有关信号的采集和高频节流阀的控制。该系统中，由于液压泵结构的问题，通常输出流量具有一定的流量压力脉动。通过该发明并利用以上原理可以实现对系统流量脉动的抑制。压电陶瓷在外界高压直流电作用下，会产生位移，位移的大小与输入电压大小成正比，通过控制输入电压的大小可以实现阀芯位移的调节，从而控制阀芯开口的大小，从而可以控制溢流量的大小。通过计算机控制系统24实现系统输出流量的压力脉动控制。

Claims

1、一种超高频比例控制节流阀，包括一个带有贯通内腔的壳体[7]，一个与贯通内腔连通的进油口Ps，一个与贯通内腔连通的出油口Po，其特征在于：

(1)壳体[7]贯通内腔分为左边的驱动腔和右边的节流腔两段；

(2)在驱动腔中从左至右依次安装着可调堵丝[19]、压电陶瓷[17]和垫座[8]，可调堵丝[19]与壳体[7]贯通内腔的左端通过螺纹结合，可调堵丝[19]与压电陶瓷[17]的左端头之间有绝缘垫片[18]，可调堵丝[19]上有引线孔，压电陶瓷[17]两端的引线从引线孔穿出，垫座[8]的左端与压电陶瓷[17]的右端头之间有绝缘垫片[16]，垫座[8]的右端面有内凹的锥形凹槽；

(3)在节流腔中从右至左依次安装着可调堵丝[13]、右阀芯[12]、锥体[11]、预压弹簧[14]和左阀芯[10]，可调堵丝[13]与壳体[7]贯通内腔的右端通过螺纹结合，右阀芯[12]位于节流腔内对应进油口Ps的位置，它与节流腔紧配合，在右阀芯[12]与节流腔之间有密封圈[15]，在右阀芯[12]左端面中心轴线上有一个开口朝向锥体[11]的盲孔，该盲孔的右端通过一段径向内孔与进油口Ps连通；锥体[11]由右边的圆锥体和左边的弹簧座组成，圆锥体的锥尖插进右阀芯[12]左端面上的盲孔中，预压弹簧[14]位于锥体[11]上的弹簧座和右阀芯[12]左端面之间；左阀芯[10]与节流腔滑配合，左阀芯[10]与节流腔之间有密封圈[15]，左阀芯[10]的右端面上有容纳锥体[11]弹簧座的凹槽，左阀芯[10]的左端面上有内凹的锥形凹槽，与垫座[8]右端面上的锥形凹槽对称；出油口Po与锥体[11]的位置对应；

(4)在左阀芯[10]左端面的锥形凹槽与垫座[8]右端面的锥形凹槽之间有一个钢珠[9]，压电陶瓷[17]、左阀芯[10]左端面的锥形凹槽、垫座[8]右端面的锥形凹槽、锥体[11]、右阀芯[12]左端面上的盲孔均保持同轴。