CN2448976Y - 电液比例换向阀 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及的电液比例换向阀,属于液压系统的控制元件。它是由信号输入装置、控制单元、数字高速开关阀为先导阀,它由阀体和联动的供油阀芯、回油阀芯和电磁铁组成,电磁铁由控制单元中脉宽调制放大器输入一定脉宽占空比的信号通断电,使阀输出可以控制的脉冲流量。

Description

电液比例换向阀
本实用新型涉及的电液比例换向阀属于液压系统中的控制元件。
现有的电液比例换向阀，应用于大流量场合时常采用先导式结构，即用电磁比例减压阀作为先导级，由模拟量电信号转换成压力信号，控制主换向阀阀芯产生位移，输出成比例的流量。这种阀存在结构复杂、抗污染能力差、价格高、维护不便等不足。
本实用新型的目的在于提供一种结构简单、价格低廉、适应能力强，可由单片机直接控制的电液比例换向阀。
上述目的是这样实现的，结合附图说明如下：电液比例方向阀是由信号输入装置、控制单元、导阀和换向阀组成，信号输入装置采用数字信号输入键盘1，它与由单片机和脉宽调制放大器组成的控制单元2中的单片机连接，导阀采用一对数字高速开关阀3，其供油阀芯12和回油阀芯7由分离杆9连接，并分装在阀体内的供油口11和回油口8处，供油口11和回油口8之间的阀体上设有与换向阀4控制容腔相通的控制口10，回油阀芯7和电磁铁5由顶杆6连接，电磁铁5由控制单元2中的脉宽调制放大器输入一定脉宽占空比的信号控制通断电。
本实用新型具有以下优点和效果：由于数字高速开关阀可由计算机直接控制，使控制简单。采用数字高速开关阀为导阀，可组成高性能，高可靠性，低价格的数字电液比例换向阀，这样的电液比例换向阀特别适用于作业环境恶劣的工程机械、农业机械等设备，既提高了设备的自动化程度，又降低了成本，使设备具有高技术，低成本，高附加值。
下面结合附图所示实施例进一步说明本实用新型的具体内容及工作过程。
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型中控制单元2的结构框图；
图3是本实用新型中二位三通数字高速开关阀3的结构简图；
图4是以数字高速开关阀作为先导阀与换向阀组成的电液比例换向阀结构简图；
图5是本实用新型中由四个二位三通数字高速开关阀及八个单向阀组成先导阀组，控制两联多路换向阀的一种电液比例换向阀原理图。
图中：1．数字信号输入键盘1′．模拟信号输入操纵杆2．控制单元3．数字高速开关阀4．换向阀5．电磁铁5′．电磁铁6．顶杆7．回油阀芯8．回油口9．分离杆10．控制口11．供油口12．供油阀芯
本实用新型是由以下四个部分组成：
参阅图1：信号发生装置1、控制单元2、数字高速开关阀3、换向阀4。信号输入装置1：是由模拟信号输入操纵杆1′或数字信号输入键盘1组成。模拟信号输入操纵杆，实际上是一个角位置传感器，通过操纵杆即手柄传动输入一个角位置信号，成比例输入一个电信号，送给控制单元。
控制单元2的结构框图参阅图2，信号输入装置可以采用装有角位移传感器的模拟信号输入操纵杆(1′)，在接收模拟信号的控制单元(2)中应加装进行数模转换的A/D转换或脉宽调制电路。电路的形式要视角位置传感器的结构选定。
数字高速开关阀3：高速开关阀与伺服阀和比例阀的控制方式不同，数字高速开关阀采用脉宽调制信号(PWM)控制，控制单元2输入系列脉冲电压，阀在工作过程中总是不停地开关动作，输出系列脉冲流量；调制脉宽占空比，输出的脉冲流量的大小可以控制，即占空比大，脉冲流量就大，反之亦然。这样可以得到与占空比成比例的脉冲流量，该脉冲流量作为导阀的控制量，输入阀芯的左、右控制容腔，经过控制容腔的积分过程，使换向阀芯产生成比例的位移，阀出口就获得了与导阀输入占空比成比例的流量。
数字高速开关阀采用二位三通结构。参阅图3：它主要有两个钢球式阀芯，分离杆9、电磁铁5和阀体组成。当电磁铁5断电时，供油阀芯8在供油口11和回油压力差的作用下向左运动，靠在供油阀座上，供油口11与控制口10断开。在供油阀芯12左移的同时，通过分离杆9推动回油阀芯7使其离开回油阀座，此时控制口10与回油口11接通，控制为低压；当电磁铁5通电时，电磁推力通过顶杆6和分离杆9使回油阀芯7与供油阀芯12一起向右运动，直到回油阀芯7靠到回油阀座上，此时回油阀关闭，供油阀打开，控制口10为高压。
换向阀4：即主换向阀。参阅图4：它采用常规的滑阀结构，其阀芯两端各有一个对中弹簧和控制容腔，控制油进入左腔可使阀芯向右运动，控制油进入右腔使阀芯向左运动，从而实现换向。
使用数字高速开关阀为先导阀与换向阀组成的数字电液比例先导方向阀，其结构参阅图4：它的工作原理是：当输入左电磁铁5一定脉宽占空比的信号后，数字高速开关阀3动作，控制口10将有一定的流量输出进入换向阀4的左腔，并产生压力Ps1，换向阀阀芯在Ps1及复位弹簧的作用下，产生一个积分过程，使向阀阀换芯产生向右的位移，换向阀A口就有流量输出。换向阀A口输出的流量大小与输入电磁铁5信号的脉宽占空比成比例。反之，当输入电磁铁5′一定脉宽占空比信号后，数字高速开关阀动作，控制口10′将有一定的流量输出进入换向阀的右腔，并产生压力Ps2，推动换向阀阀芯向左运动，换向阀B口就有流量输出，其大小与输入电磁铁5′脉宽信号的占空比成比例。
数字高速开关阀(3)可以采用两对或两对以上，由其控制两联或两联以上的多路换向阀。
图5是本实用新型的实施例之一。它由四个二位三通数字高速开关阀及八个单向阀组成先导阀组，控制两联多路换向阀，用于装载机工作装置液压系统。当操作者向某方向扳动手柄及操纵杆，给定手柄一个位置，即给定了一个位置指令信号，该信号输入控制单元，控制单元输出一个具有一定占空比的脉宽调制信号，驱动数字高速开关阀3动作并输出相应的流量，该流量进入换向阀b1腔，推动换向阀芯向左运动，这样换向阀B1就有与输入数字高速开关阀3脉宽占空比成比例的流量输出，Ⅰ液压缸将以相应的速度向左运动，B1口的输出流量将随手柄位置的增大(即输入数字高速开关阀的脉宽调制信号的占空比增大)而增大，当手柄拉到最大极限位置时，B1口输出流量最大，Ⅰ液压缸获得最大的向左运动的速度。
当操作者向相反的方向拉动手柄，控制单元2将输出具有一定占空比的脉宽调制信号，驱动数字高速开关阀3动作输出相应的流量，进入换向阀a1腔，推动换向阀阀芯向右运动，换向阀A1口就有与输入数字高速开关阀3脉宽占空比成比例的流量输出，Ⅰ液压缸将以相应的速度向右运动，从而实现了主阀的换向功能。数字高速开关阀3控制的Ⅱ液压缸的运动与上相同。

Claims (3)

1、电液比例换向阀是由信号输入装置、控制单元、导阀和换向阀组成，其特征是信号输入装置采用数字信号输入键盘(1)，它与由单片机和脉宽调制放大器组成的控制单元(2)中的单片机连接，导阀采用一对数字高速开关阀(3)，其供油阀芯(12)和回油阀芯(7)由分离杆(9)连接，并分装在阀体内的供油口(11)和回油口(8)处，供油口(11)和回油口(8)之间的阀体上设有与换向阀(4)控制容腔相通的控制口(10)，回油阀芯(7)和电磁铁(5)由顶杆(6)连接，电磁铁(5)由控制单元(2)中的脉宽调制放大器输入一定脉宽占空比的信号控制通断电。
2、按权利要求1所述的电液比例换向阀，其特征是信号输入装置可以采用装有角位移传感器的模拟信号输入操纵杆(1′)，在接收模拟信号的控制单元(2)中应加装进行数模转换的A/D转换或脉宽调制电路。
3．按权利要求1或2所述的电液比例换向阀，其特征是数字高速开关阀(3)可以采用两对或两对以上，由其控制两联或两联以上的多路换向阀。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100353109C (zh) * 2001-10-30 2007-12-05 株式会社博世汽车系统 驱动流量控制用电磁比例控制阀门的驱动方法和设备
CN100437408C (zh) * 2006-01-19 2008-11-26 北京化工大学 脉码调制和脉宽调制混合模式流量调节系统及调节方法
CN108980137A (zh) * 2018-09-29 2018-12-11 江苏金陵智造研究院有限公司 一种高响应长寿命高可靠性的执行机构
CN109236775A (zh) * 2018-09-29 2019-01-18 南京航空航天大学 一种基于高速开关阀先导调节的大流量比例阀组件及其控制方法

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