CN201714727U - 带阻尼节流器的喷嘴挡板阀 - Google Patents

Abstract

一种喷嘴挡板阀，包括阀体、喷嘴、挡板，还包括一对阻尼节流器，设置于喷嘴和固定节流器之间的容腔内。两阻尼节流器形状上相一致及不相一致都可行。所述阻尼节流器设置于喷嘴容腔的两端，其节流口是对称的或不对称的；所述阻尼节流器的节流口形状包括矩形、三角形、圆形；所述阻尼节流器的节流口集成于喷嘴和阀套形成一体式喷嘴挡板阀结构。通过采取新结构的措施来调整喷嘴挡板阀负载零位压力线性度及响应特性。

Description

带阻尼节流器的喷嘴挡板阀

技术领域

本实用新型属于机械工程的机械零件与传动装置和流体控制技术领域，具体涉及一种带阻尼节流器的喷嘴挡板阀。

背景技术

液压伺服控制技术发展至今已经广泛应用于各种工业产品，航空航天飞行器的姿态控制大多采用液压伺服控制。作为液压伺服系统核心元件的喷嘴挡板阀性能要求高，技术难度大。由于飞行器的工作环境非常复杂，经常需要调整喷嘴挡板阀的稳态压力，满足工作需求。

目前液压伺服技术在汽车、飞机制造、火车车辆、机床、自动化生产线、机器人等方面得到了广泛的应用。随着宇航及国防军工的发展，对伺服控制系统的要求越来越高，产品也都朝着高精度和高速度响应的方向发展。

为了调整喷嘴挡板阀的动态特性，目前采用的手段大多通过实验考核来获得相关结构参数。该方法在对系统特性调整方面能取得一定效果，但所得参数无理论依据，难于直接进行特性调整。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种喷嘴容腔带阻尼节流器的喷嘴挡板阀，通过采取新结构的措施来调整喷嘴挡板阀负载零位压力线性度及响应特性。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种喷嘴挡板阀，包括阀体、喷嘴、挡板，还包括一对阻尼节流器，设置于喷嘴和固定节流器之间的容腔内。所述喷嘴容腔内的阻尼节流器能调节喷嘴挡板阀的负载腔压力零位线性度及其响应特性。

所述阻尼节流器的节流口可以对称也可以不对称，节流口尺寸按照负载腔压力调整范围及其零位压力线性度情况确定。

所述两端阻尼节流器形状包括但不限于：矩形、三角形、圆形。同时，节流口形状采用其他不规则形状以及两阻尼节流器形状上相一致及不相一致都可行。

所述两端的阻尼节流器集成于喷嘴和阀套形成一体式喷嘴挡板阀结构，其容腔压力特性曲线可用于判定喷嘴挡板阀是否堵塞以及喷嘴挡板的装配情况。

本实用新型的喷嘴容腔带阻尼节流器的喷嘴挡板阀，两端的喷嘴容腔内设置了一对节流口，在固定节流器和喷嘴之间的容腔内，与阀体、固定节流器自然地形成容腔，又与喷嘴、挡板等零部件装配后形成另一容腔，即节流器将原先由固定节流器、挡板、喷嘴和阀体形成的容腔分为两个小容腔，即液容。通过这对节流器构成的两对容腔组成对喷嘴挡板阀的动态特性进行调整。

具体的，本实用新型提出的具有阻尼节流器和液容的喷嘴挡板阀，包括力矩马达的电-力转换部分、十字弹簧和衔铁的力-位移转换部分、喷嘴和挡板、阀套、两对节流器和两对几何容腔。喷嘴容腔内的阻尼节流器和液容的大小可根据控制压力大小、阀体输入输出的流量压力以及阀体其他结构参数的变化情况确定。

进一步，所述的阻尼节流器和液容的控制方式是喷嘴处的一对节流口可以对称也可以不对称。即，左边的节流口尺寸可与右边的节流口尺寸不同。

本实用新型在几何结构上，具体而言，两端的节流器采取的形状可以是矩形、圆形、三角形或其他形状的节流器形式，两端节流器采取的形状也可不一致。例如，左边节流器采用三角形的节流口形状，右边采用圆形的节流口形状。

本实用新型通过在喷嘴容腔内设置一对阻尼节流器实现喷嘴挡板阀动态特性的调整，以满足工作需求。本实用新型相关的两喷嘴容腔采用一对节流器和两对固定几何容腔进行调整喷嘴挡板阀的动态特性。没有喷嘴容腔阻尼节流器措施的一般普通喷嘴挡板阀，其喷嘴出口的稳态压力的调整范围窄，负载容腔压力变化的线性度差。本实用新型采用一对阻尼节流器，对称地安装在喷嘴容腔的两侧，但节流器的开口大小和形状可以不一致；同时在阀套固定节流孔的两侧和供油口、喷嘴挡板之间设置两对几何补偿容腔。通过节流器和几何容腔的综合方案，调整喷嘴挡板阀的动态特性。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施例的结构示意图。

图2是本实用新型的两喷嘴液阻系数不同时，喷嘴容腔压力特性示意图。

图3是本实用新型的两喷嘴液阻系数不同时，负载容腔压力特性示意图。

图4是带阻尼节流器的喷嘴挡板阀动态特性测试的示意图。

图5是本实用新型的一种实施例的工作原理示意图。

图6是本实用新型的一种实施例的部分示意图。

图中标号：1为控制线圈，2为上磁体，3为衔铁，4为下磁体，5为磁铁，6为弹簧管，7为阻尼节流器，8为固定节流器，9为喷嘴，10为阀套，11为挡板，12为信号发生器和特性记录仪，13为动态应变仪，14为挡板位移传感器，15为挡板，16为力矩马达，17为伺服放大器，18为液压泵源，19为液压减压阀，20为活塞，21为活塞杆，22为缸套。

具体实施方式

以下结合附图所述实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的一种实施例的主要部分的示意图。如图所示，由控制线圈1、磁体2、4、5和衔铁3构成力矩马达，实现输入电信号和力之间的转换。由衔铁3实现力和位移的转换，由挡板和喷嘴实现压力和流量的控制。由挡板11、喷嘴9、固定节流器8以及阻尼节流器7之间的容腔构成喷嘴挡板阀动态特性调整部分，调整喷嘴阻尼节流器的开口大小，实现阀体动态特性的调整。由喷嘴9、挡板11、左侧阻尼节流器7、左侧固定节流器8、负载以及阀体等零件装配后，自然地构成两个容腔。同样，喷嘴9、挡板11、右侧阻尼节流器7、右侧固定节流器8、负载以及阀体等零件装配后，自然地构成两个容腔。

图2是本实用新型的两端喷嘴液阻系数k_b不同时，喷嘴容腔压力特性示意图。如图所示，左、右喷嘴分别取不同的液阻系数k_b值，以x_f/x_f0为横坐标，得到相应喷嘴的压力比P’₁/P_s和P’₂/P_s为纵坐标的曲线族。曲线1和2分别是不带节流器的普通喷嘴挡板式电液伺服阀2个喷嘴容腔的压力特性曲线，且零位时，p′₁₀/p_s＝p′₂₀/p_s＝0.5。曲线3-8为带节流器的喷嘴挡板式电液伺服阀在不同液阻系数时的压力特性曲线。零位时，p′₁₀/p_s＝p′₂₀/p_s＜0.5；液阻系数越大，曲线下移越多，压力调节范围增大；当两个固定节流孔不对称，即A_b1≠A_b2时，如曲线3和6所示喷嘴容腔的压力特性不对称，且零位时，p′₁₀/p_s≠p′₂₀/p_s。

图3是本实用新型的两端喷嘴液阻系数k_b不同时，负载容腔压力比曲线族示意图。图中各曲线是以挡板偏移的无因次量x_f/x_f0为横坐标，喷嘴压力的无因次量p₁/p_s和p₂/p_s分别为纵坐标值的曲线族图。曲线1和2分别是不带节流器的普通喷嘴挡板式电液伺服阀2个喷嘴容腔的压力特性曲线，且零位时，p₁₀/p_s＝p₂₀/p_s＝0.5。曲线3-8为带节流器的喷嘴挡板式电液伺服阀在不同液阻系数时的负载容腔压力特性曲线。零位时，p₁₀/p_s＝p₂₀/p_s＞0.5；液阻系数越大，曲线上移越多，压力调节范围变小；当两个固定节流孔不对称，即A_b1≠A_b2时，如曲线4和5所示负载容腔的压力特性不对称，且零位时，p₁₀/p_s≠p₂₀/p_s。

图4是带阻尼节流器的喷嘴挡板阀动态特性测试的示意图。如图所示，液压泵18通过减压阀19调压后像喷嘴挡板阀15输入恒定压力。测试带阻尼节流器的喷嘴挡板阀的动态频率响应特性时，通过内藏芯片的信号发生器兼特性记录仪12输出动态频率信号，经过伺服放大器17进行信号放大后，输出至喷嘴挡板阀的力矩马达16，力矩马达16进行电-力转换，推动喷嘴挡板阀15内部的挡板运动。内藏于喷嘴挡板阀15负载容腔内部的压力传感器14检测出负载腔压力变化信号，该压力变化信号经过动态应变仪13处理后，由信号发生器兼特性记录仪12进行记录并和输入信号进行比较分析。信号发生器兼特性记录仪12将伺服放大器17的输入信号和压力传感器14的输出压力变化信号进行比较分析，自动检测出喷嘴挡板阀的频率响应和阶跃响应特性。

图5是本实用新型的一种实施例的工作原理示意图。如图所示，供油压力为P_s的油液流经固定节流器、阻尼节流器、喷嘴挡板节流口，通过喷嘴挡板调整两喷嘴压力分别为P’₁和P’₂，阻尼节流器随喷嘴压力变化最终调节负载压力分别为P₁和P₂。随后，负载油缸活塞20两端产生压差，从而输出所需的位移和速度。在该新型阀中，改变阻尼节流孔的截流面积，可以调整负载容腔的零位压力线性度从而改善阀控缸的性能。左、右喷嘴固定节流孔的形状、节流面积的大小可以不对称，因此，左右喷嘴的液阻系数k_b可以取不同的数值。

图6所示为本实用新型实施时的一种分解说明的示意图。如图所示，液压油源以P_s的压力输入阀体，当挡板向右移动时，左边喷嘴挡板间隙变大而右边喷变小，右端负载容腔压力P₂随着喷嘴容腔压力P’₂增大而变大并向负载供油，左端负载容腔压力P₁变小回油；同样，当挡板向左移动时，左边喷嘴挡板间隙变小而右边喷变大，左端负载容腔压力P₁随着喷嘴容腔压力P’₁增大而变大并向负载供油，右端负载容腔压力P₂变小回油。由于两端喷嘴阻尼节流器的作用使负载容腔的输出压力发生变化，实现喷嘴挡板阀的特性调整。阻尼节流器的开口大小对喷嘴挡板阀的响应有较大的影响。

上述的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实用新型。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，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，对于本实用新型做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种喷嘴挡板阀，包括阀体、喷嘴、挡板，其特征在于：还包括一对阻尼节流器，设置于喷嘴和固定节流器之间的容腔内。

2.根据权利1要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：所述阻尼节流器设置于喷嘴容腔的两端，其节流口是对称的。

3.根据权利1要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：所述阻尼节流器设置于喷嘴容腔的两端，其节流口是不对称的。

4.根据权利3要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：所述阻尼节流器的节流口形状包括：矩形、三角形、圆形。

5.根据权利3要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：所述阻尼节流器的节流口集成于喷嘴和阀套形成一体式喷嘴挡板阀结构。

6.根据权利1要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：两阻尼节流器形状上相一致。

7.根据权利1要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：两阻尼节流器形状上不相一致。

8.根据权利1要求所述的喷嘴挡板阀，其特征在于：两端的喷嘴容腔内设置有一对节流口，在固定节流器和喷嘴之间的容腔内，与阀体、固定节流器自然地形成容腔，又与喷嘴、挡板装配后形成另一容腔，即节流器将原先由固定节流器、挡板、喷嘴和阀体形成的容腔分为两个小容腔，即液容。 

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