CN220566340U - 旋转供油的步进式伺服比例阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种旋转供油的步进式伺服比例阀，包括旋转阀芯、阀体衬套、阀体外壳及与旋转阀芯驱动连接的步进电机，旋转阀芯与阀体衬套进行同心配合安装，阀体衬套外侧与阀体外壳进行同心配合安装；旋转阀芯由上至下设有三个阀盘，三个阀盘和阀体衬套由上至下分别形成回油油腔、控制油腔和压力油腔，中间阀盘的四周有4个均布在阀盘外侧的U形槽，其中2个U形槽相对设置且槽口向上，另外2个U形槽的相对设置且槽口向下，所述U形槽用于在步进电机驱动旋转阀芯转动时联通至不同油腔，从而实现控制油腔与压力油腔和回油腔的连通。本实用新型可解决现有比例阀存在的问问题，实现减小划痕漏油、受油污影响小、且可控制比例阀不易超调的目的。

Description

旋转供油的步进式伺服比例阀

技术领域

本实用新型涉及一种旋转式液压阀件，具体是一种旋转供油的步进式伺服比例阀。

背景技术

比例阀是将电信号进行线性放大并转换为机械信号的液压阀件。比例阀是水轮机调速系统中是一个非常重要的控制元件，对水轮机调速器的调节品质、安全可靠起到决定性作用。因此调速系统的比例阀需要同时满足高精度、快响应和高可靠性等要求。

目前直线型比例阀有以下几个问题：1.在直线运动时阀芯与外衬套之间存在相互摩擦，产生的机械划痕沿阀芯的轴向，这样的划痕会导致油从划痕漏向外部，漏油量增大；2.直线式的阀芯在运动时可能出现由油污导致的卡滞现象，主要成因为比例阀的阀芯在直线运动时受到的力较小，需要直线电机的精度较高；3.直线式比例阀在机组长期运行中可能发生超调现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种减小划痕漏油、受油污影响小、且可控制比例阀不易超调的步进式比例伺服阀。

一种旋转供油的步进式伺服比例阀，包括旋转阀芯、阀体衬套、阀体外壳及与旋转阀芯驱动连接的步进电机，旋转阀芯与阀体衬套进行同心配合安装，阀体衬套外侧与阀体外壳进行同心配合安装；旋转阀芯由上至下设有三个阀盘，三个阀盘和阀体衬套由上至下分别形成回油油腔、控制油腔和压力油腔，中间阀盘的四周有4个均布在阀盘外侧的U形槽，其中2个U形槽相对设置且槽口向上，另外2个U形槽的相对设置且槽口向下，所述U形槽用于在步进电机驱动旋转阀芯转动时联通至不同油腔，从而实现控制油腔与压力油腔和回油腔的连通。

进一步的，所述转阀芯与阀体衬套之间的间隙使用O型密封圈进行密封。

进一步的，所述阀体外壳上设有压力油进口、回油口和控制油口，分别与压力油腔、回油油腔和控制油腔对应连通。

进一步的，所述压力油进口、回油口和控制油口的油口形状为与U形槽配合的类腰型孔且对称的曲线。

进一步的，所述阀体衬套于上下共开3层，每层开设2个通油的内腔孔，每层的2个内腔孔呈相对位置，且每层的内腔孔中心位于一条直线上，内腔孔在阀体中位时与压力油进口、回油口、控制油口正对。

本实用新型与目前的比例阀相对而言，优点在于：

(1)本实用新型的阀芯为旋转运动，不同于目前现有比例阀的直线运动，产生的划痕为环形划痕。由于阀芯直线运动产生的划痕为直接联通油腔的划痕，漏油量会显著增加。

(2)本实用新型的源动装置为步进电机，产生的力矩远大于油污产生的阻力，运动位置不通过平衡状态确定，不会对工作位置产生较大的影响，可精准确定工作位置。

(3)本实用新型由于使用伺服系统以及步进电机操作，利用步进电机每步长的转动角度，故不会出现比现有比例阀因平衡位置偏差导致的超调状况。

附图说明

图1为本实用新型旋转供油的步进式伺服比例阀的剖视图；

图2为本实用新型步进电机的结构示意图；

图3为本实用新型旋转阀芯的立体结构示意图；

图4为本实用新型旋转阀芯的剖视图。

图中：1—旋转阀芯，2—阀体衬套，3—阀体外壳，4—回油口，5—压力油进油口，6—控制油口，7—U型槽，8—阀盘，9—内腔孔，10—步进电机，11—O型密封圈，12—压力油腔,13—控制油腔,14回油腔。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型公开一种旋转供油的步进式伺服比例阀，主要规避一般的比例阀出现的问题：1、直线型比例阀的磨损后漏油问题；2、比例阀油污粘滞问题；3、比例阀超调问题。

所述步进式伺服比例阀包括旋转阀芯1、阀体衬套2和阀体外壳3，与一般的比例阀不同，本实用新型步进式伺服比例阀只有3个油口，分别为压力油进口5、回油口4和控制油口6，仅控制控制腔13和压力油进口5互通或控制腔13与回油口4互通，呈现两种状态。所述旋转阀芯1由步进电机10(如图2所示)进行固定，保证其悬浮于液压阀体内部。本实用新型利用步进电机10控制旋转阀芯1旋转固定角度，并使用伺服系统对步进电机10进行反馈控制以实现定量控制出油能力的功能。阀体外壳3共设3个出油管路，分别对应供油管路、回油管路和控制管路。

如图1及图3所示，旋转阀芯1由上至下设有三个阀盘8，三个阀盘8和阀体衬套2形成三个工作油腔：回油油腔14、控制油腔13和压力油腔12，回油口4、控制油口6和压力油进口5分别与回油油腔14、控制油腔13和压力油腔12对应连通。旋转阀芯1的中间阀盘8的四周有4个均布在阀盘8外侧的U形槽7，其中2个U形槽7的槽口向上，另外2个U形槽7的槽口向下，且两两相对，即相同方向相对，不同方向相邻。油腔结构对应从上到下分别为回油油腔14、控制油腔13和压力油腔12，所述U形槽7用于联通至不同油腔。受阀盘8限制后，工作油腔由U形槽7方向对油路进行控制。为保证开度呈线性，油口的形状为与U形槽7配合的类腰型孔且对称的曲线。

所述阀体衬套2为薄壁圆筒型结构，旋转阀芯1外侧与阀体衬套2进行配合，阀体衬套2于上下共开3层，每层开设2个通油的内腔孔9，每层的2个内腔孔9呈相对位置，且每层的内腔孔9中心位于一条直线上。

所述阀体外壳3为正方桶型结构，内腔孔9在阀体中位时，与压力油进口5、回油口4、控制油口6正对。

本实用新型实施例的阀体选择16通径的阀，适合作为中等流量的比例阀。本实用新型利用旋转式步进电机10控制每步长需要转动的角度，将旋转阀芯1进行旋转至不同的油口，并利用不同油口开口的形状，以实现比例阀的功能。

整体装置应按如下方式进行装配：旋转阀芯1与阀体衬套2进行同心配合，并在上口出时使用O型密封圈11对两者之间的间隙进行密封。阀体衬套2外侧与阀体外壳3同样进行同心配合且保证阀体衬套2在阀体外壳3里侧不会在上侧漏出。旋转阀芯1主要由上端与步进电机10接触处固定，阀体外壳3外部利用螺栓与外部固定。

如图1所示，旋转阀芯1的上端连接步进电机10，步进电机10要求可以旋转至少45°并可两侧旋转，以此控制U型槽7与上下连通的状况。压力油从图中压力油进油口5处进入阀体衬套2内部。经过旋转阀芯1与阀体衬套2内部空间，压力油到达中间阀盘8。图1中U型槽7的槽口向上，此时控制油腔与回油腔相连，此时压力油被阻隔。收到伺服系统信号，步进电机10控制旋转一定角度后，使得U型槽7的槽口向下时，控制油腔与压力油腔相连，压力油进入控制油腔。利用阀口形状的不同，改变压力油进出流量大小，以实现现有比例阀的功能。

由于步进电机10可以控制每次旋转的角度，固定的转动角度为比例阀的线性功能提供了有利的条件。本实用新型由于使用旋转式步进电机，阀体衬套2与阀体外壳3处的密封圈和阀芯1与阀体衬套2间的密封圈均为旋转摩擦，这样的环形划痕造成的漏油量远小于由直线形成的划痕造成的漏油量；同时由于步进电机10的存在，旋转角度的控制较为精确，减小直线式由平衡位置所造成的超调现象的可能性；另外，步进电机10的扭矩相对较大，更容易克服由阀芯1和阀体衬套2或阀体衬套2和阀体外壳3之间油污造成的粘滞。

在长期运行过程中，一般比例阀会发生位移的偏移，而伺服系统的存在保证了伺服比例阀自动调节的能力。若输入的参数与实际参数不一致，步进电机10会通过电信号保证比例阀流量回到所需流量。检测流量较大时，电信号发出，步进电机10向关闭方向行进一步，步进电机10再次对比流量，重复上述步骤，直到流量到达指定流量，反之亦然。步进电机10和伺服系统控制流程上的反复迭代以达到自动控制的效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种旋转供油的步进式伺服比例阀，其特征在于：包括旋转阀芯、阀体衬套、阀体外壳及与旋转阀芯驱动连接的步进电机，旋转阀芯与阀体衬套进行同心配合安装，阀体衬套外侧与阀体外壳进行同心配合安装；旋转阀芯由上至下设有三个阀盘，三个阀盘和阀体衬套由上至下分别形成回油油腔、控制油腔和压力油腔，中间阀盘的四周有4个均布在阀盘外侧的U形槽，其中2个U形槽相对设置且槽口向上，另外2个U形槽的相对设置且槽口向下，所述U形槽用于在步进电机驱动旋转阀芯转动时联通至不同油腔，从而实现控制油腔与压力油腔和回油腔的连通。

2.如权利要求1所述的旋转供油的步进式伺服比例阀，其特征在于：所述转阀芯与阀体衬套之间的间隙使用O型密封圈进行密封。

3.如权利要求1所述的旋转供油的步进式伺服比例阀，其特征在于：所述阀体外壳上设有压力油进口、回油口和控制油口，分别与压力油腔、回油油腔和控制油腔对应连通。

4.如权利要求3所述的旋转供油的步进式伺服比例阀，其特征在于：所述压力油进口、回油口和控制油口的油口形状为与U形槽配合的类腰型孔且对称的曲线。

5.如权利要求3所述的旋转供油的步进式伺服比例阀，其特征在于：所述阀体衬套于上下共开3层，每层开设2个通油的内腔孔，每层的2个内腔孔呈相对位置，且每层的内腔孔中心位于一条直线上，内腔孔在阀体中位时与压力油进口、回油口、控制油口正对。