CN102207111B - 一种复合式流量阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式流量阀。其技术方案是：阀体[9]内固定装有阀套[8]，阀芯[1]同中心的活动装入阀套[8]；左台肩[4]圆柱面的右侧边缘处、中台肩[12]圆柱面的左侧边缘处、中台肩[12]圆柱面的右侧边缘处和右台肩[16]圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4～8个方形槽；在阀芯[1]的安装位置处，每个左台肩方形槽[7]的右侧面和对应的左窗口[6]的左侧面处于同一条直线上，每个右台肩方形槽[17]的左侧面和对应的右窗口[21]的右侧面处于同一条直线上，每个中台肩左方形槽[26]的安装位置同对应的右台肩方形槽[17]，每个中台肩右方形槽[13]的安装位置同对应的左台肩方形槽[7]。本发明具有频率响应高、可靠性高、流量大、体积小、泄漏量小和普遍适用的特点。

Description

一种复合式流量阀

技术领域

本发明属于伺服阀技术领域，尤其涉及一种复合式流量阀。

背景技术

高频电液伺服系统的发展趋势是向着1000Hz以上响应频率发展，以适应新产品开发过程中的振动环境试验、材料疲劳试验等方面的需求。电液伺服系统工作频率的高低主要取决于伺服阀响应频率的高低。

目前，先进的高频伺服阀多采用喷嘴-挡板式和射流管式两种结构。喷嘴-挡板式的特点是结构简单、体积小、运动惯量小，所需要的驱动力小，无摩擦，灵敏度高；但其中位泄漏量大，输出流量小；固定节流孔的孔径和喷嘴挡板之间的间隙小，易堵塞，抗污染能力差；适用于小信号工作，常用作两级伺服阀的前置放大级。射流管式的射流管孔径及射流管喷嘴与接收器之间的间隙交喷嘴挡板式大，抗污让和抗堵塞的能力有所增强；射流喷嘴有失效对中功能，放大器效率高；但是结构复杂，加工调试难、运动件惯量大，射流管的引压管刚度差，易振动，性能较难把握，常用作两级伺服阀的前置放大级。

目前，大流量伺服阀多采用由先导阀和功率阀组成的多级伺服阀以及直动式伺服阀。多级伺服阀虽然流量大，但是先导阀内部构件的惯量及其控制流体的惯量和可压缩性使得功率阀级阀的频率响应大为降低，而且抗污染能力弱、泄漏量大使伺服阀的使用受到了限制。直动式伺服阀性能优良，抗污染能力较强，泄漏量小，但是普通阀体结构的大流量伺服阀的体积质量较大，需要较大功率的力矩马达。

目前，已公开有2D高频数字换向阀技术(徐梓斌，李胜，阮健.2D高频数字换向阀[J].液压与气动，2008(9)：79-81)，该数字换向阀在阀芯上开有沟槽，通过两个伺服电机驱动阀芯，分别使阀芯轴向运动和旋转运动，使沟槽和阀套上窗口构成的面积发生周期性变化，能够有效提高换向频率，从而提高激振系统的激振频率。但是该阀的节流面积由沟槽和阀套上窗口构成，主要通过旋转运动改变输入输出方向，在工作过程中输出波形有限，而且在单一方向上的流量不能够连续，使得应用范围受到限制。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种频率响应高、可靠性高、流量大、体积小、泄漏量小和普遍适用的复合式流量阀。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该阀体包括阀芯、左端盖、左密封垫、阀套、阀体、右密封垫和右端盖。阀体内固定装有阀套，阀体的左端装有左端盖，阀体的左端和左端盖间装有左密封垫，阀体的右端装有右端盖，阀体的右端和右端盖间装有右密封垫；阀芯的两端分别穿过左端盖和右端盖同中心地活动装入阀套内。

在阀体上均匀地设有左环形槽、中间环形槽和右环形槽；阀套上均匀地设有4～8条素线，阀套上的每条素线分别设有左窗口、中间窗口和右窗口，每个左窗口、中间窗口和右窗口分别与左环形槽、中间环形槽和右环形槽相对应；在阀套设有左供油窗口、右供油窗口、左节流孔窗口和右节流孔窗口，左供油窗口位于左窗口和中间窗口之间，右供油窗口位于中间窗口和右窗口之间；左节流孔窗口位于左窗口的左侧，右节流孔窗口位于右窗口的右侧。

阀芯的轴上设有左台肩、中台肩和右台肩，左台肩、中台肩和右台肩分别与阀套的内壁为动配合。左台肩的右侧面和左窗口的右侧面位于一个平面上，中台肩的两个侧面和中间窗口的两个侧面分别位于两个平面上，右台肩的左侧面和右窗口的左侧面位于一个平面上。左台肩圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4～8个左台肩方形槽，中台肩圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4～8个中台肩左方形槽，中台肩圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4～8个中台肩右方形槽，右台肩圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4～8个右台肩方形槽。

在阀芯的安装位置处，每个左台肩方形槽的右侧面和对应的左窗口的左侧面共一条直线，每个右台肩方形槽的左侧面和对应的右窗口的右侧面共一条直线，每个中台肩左方形槽的安装位置同对应的右台肩方形槽，每个中台肩右方形槽的安装位置同对应的左台肩方形槽。

在阀体上分别开有回油口、左供油口、进油口和右供油口，回油口、左供油口、进油口和右供油口分别与各自对应的左环形槽、左供油窗口、中间环形槽和右供油窗口相通。

在阀体左边开有左细长节流孔，左细长节流孔的一端与左节流孔窗口相通，另一端与回油口相通；在阀体内部开有通油孔，通油孔的一端和右环形槽相通，另一端和回油口相通；在阀体的右边开有右细长节流孔，右细长节流孔的一端和右节流孔窗口相通，另一端和通油孔相通。

所述的左窗口、中间窗口和右窗口的窗口均为方形，左窗口和右窗口的边长相等，左窗口的边长为中间窗口的边长0.6～1.0倍。

所述的中间环形槽的宽为左环形槽的宽的1.0～1.6倍，左环形槽和右环形槽的宽相等，左环形槽的宽为阀体内径的0.6～0.8倍。

所述的左台肩、中台肩和右台肩的直径相等，左台肩与右台肩的宽相等，右台肩的宽为右台肩直径的0.6～0.8倍，中台肩的宽为中台肩直径的0.6～0.7倍。

由于采用上述方案，本发明的阀口过流面积由两部分构成，第一部分为左台肩、右台肩和中台肩的边缘和其分别对应的左窗口、右窗口和中间窗口构成，第二部分由左台肩方形槽、右台肩方形槽、中台肩左方形槽和中台肩右方形槽和其分别对应的左窗口、右窗口和中间窗口构成。阀芯不仅往复轴向运动使阀口过流面积发生变化，而且阀芯的往复摆动能够实现阀芯方形槽与阀套窗口相配合的阀口过流面积发生变化，阀口过流面积为两部分阀口面积之和，所以能够提高流量阀的流量，而且流量阀在单个方向上的流量连续，具备伺服阀的一般特性，使得该流量阀能够用于伺服阀。该流量阀能够由两部分运动共同控制流量，而且由于阀芯为细长结构转动惯量小，又处于液压油良好的润滑状态中，旋转响应频率较高，从而能够提高用该流量阀组成的伺服阀的频率响应。由于流量阀可以在两个方向上运动，能够有效防止阀芯在单方向产生故障而使伺服阀不能工作，增加了用该流量阀组成的伺服阀的可靠性。

由于过流面积相对于普通直动阀芯大，所以在流量相同的情况下，体积质量较小。由于采用直动式阀体结构，结构简单，安装方便，而且保留了普通直动式阀体抗污染能力强，泄流量小的优点。

因此，本发明具有频率响应高、可靠性高，流量大、体积小、泄漏量小和普遍适用的特点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1的K-K向视示意图；

图3为图1的H-H向视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对其保护范围的限制。

实施例1

一种复合式流量阀。其结构如图1所示：该阀体包括阀芯1、左端盖2、左密封垫3、阀套8、阀体9、右密封垫14和右端盖15。阀体9内固定装有阀套8，阀体9的左端装有左端盖2，阀体9左端和左端盖2间装有左密封垫3，阀体9的右端装有右端盖15，阀体9右端和右端盖2间装有右密封垫14；阀芯1的两端分别穿过左端盖2和右端盖15同中心的活动装入阀套8内。

在阀体9上均匀地设有左环形槽5、中间环形槽10和右环形槽20，阀套8上均匀地设有4条素线，阀套8上的每条素线分别设有左窗口6、中间窗口11和右窗口21，每个左窗口6、中间窗口11和右窗口21分别与左环形槽5、中间环形槽10和右环形槽20相对应；在阀套8设有左供油窗口28、右供油窗口24、左节流孔窗口31和右节流孔窗口18，左供油窗口28位于左窗口6和中间窗口11之间，右供油窗口24位于中间窗口11和右窗口21之间；左节流孔窗口31位于左窗口6的左侧，右节流孔窗口18位于右窗口21的右侧。

如图2和图3所示，阀芯1的轴上设有左台肩4、中台肩12和右台肩16，左台肩4、中台肩12和右台肩16分别与阀套8的内壁为动配合；左台肩4的右侧面和左窗口6的右侧面位于一个平面上，中台肩12的两个侧面和中间窗口11的两个侧面分别位于两个平面上，右台肩16的左侧面和右窗口21的左侧面位于一个平面上；左台肩4圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4～8个左台肩方形槽7，中台肩12圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4个中台肩左方形槽26，中台肩12圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4个中台肩右方形槽13，右台肩16圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4个右台肩方形槽17。

在阀芯1的安装位置处：如图2所示，每个左台肩方形槽7的右侧面和对应的左窗口6的左侧面共一条直线，每个右台肩方形槽17的左侧面和对应的右窗口21的右侧面共一条直线，每个中台肩左方形槽26的安装位置同对应的右台肩方形槽17，每个中台肩右方形槽13的安装位置同对应的左台肩方形槽7。

在阀体9上分别开有回油口29、左供油口27、进油口25和右供油口23，回油口29、左供油口27、进油口25和右供油口23分别与各自对应的左环形槽5、左供油窗口28、中间环形槽10和右供油窗口24相通。

在阀体9左边开有左细长节流孔30，左细长节流孔30的一端与左节流孔窗口31相通，另一端与回油口29相通；在阀体9内部开有通油孔22，通油孔22的一端和右环形槽20相通，另一端和回油口29相通；在阀体9的右边开有右细长节流孔19，右细长节流孔19的一端和右节流孔窗口18相通，另一端和通油孔22相通。

本实施例中：左窗口6、中间窗口11和右窗口21的窗口均为方形，左窗口6和右窗口21的边长相等，左窗口6的边长为中间窗口11的边长0.6～0.7倍；中间环形槽10的宽为左环形槽5的1.0～1.2倍，左环形槽5和右环形槽20的宽相等，左环形槽5的宽为阀体9内径的0.6～0.7倍；左台肩4、中台肩12和右台肩16的直径相等，左台肩4与右台肩16的宽相等，右台肩16的宽为右台肩16直径的0.6～0.7倍，中台肩12的宽为中台肩12直径的0.6～0..65倍。

实施例2

一种复合式流量阀。其结构如图1所示：除下述技术参数外，其余同实施例1。

在阀体9上均匀地设有左环形槽5、中间环形槽10和右环形槽20，阀套8上均匀地设有5～8条素线，阀套8上的每条素线分别设有左窗口6、中间窗口11和右窗口21，每个左窗口6、中间窗口11和右窗口21分别与左环形槽5、中间环形槽10和右环形槽20相对应。

左台肩4圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有5～8个左台肩方形槽7，中台肩12圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有5～8个中台肩左方形槽26，中台肩12圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有5～8个中台肩右方形槽13，右台肩16圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有5～8个右台肩方形槽17。

左窗口6的边长为中间窗口11的边长0.7～1.0倍；中间环形槽10的宽为左环形槽5的1.2～1.6倍，左环形槽5和右环形槽20的宽相等，左环形槽5的宽为阀体9内径的0.7～0.8倍；左台肩4、中台肩12和右台肩16的直径相等，左台肩4与右台肩16的宽相等，右台肩16的宽为右台肩16直径的0.7～0.8倍，中台肩12的宽为中台肩12直径的0.65～0.7倍。

本具体实施方式的阀口过流面积由两部分构成，第一部分为左台肩4、右台肩16和中台肩12的边缘和其分别对应的左窗口6、右窗口21和中间窗口11构成，第二部分由左台肩方形槽7、右台肩方形槽17、中台肩左方形槽26和中台肩右方形槽13和其分别对应的左窗口6、右窗口21和中间窗口11构成。阀芯1不仅往复轴向运动使阀口过流面积发生变化，而且阀芯1的往复摆动能够实现阀芯1的方形槽与阀套8的窗口相配合的阀口过流面积发生变化，阀口过流面积为两部分阀口面积之和，所以能够提高流量阀的流量，而且流量阀在单个方向上的流量连续，具备伺服阀的一般特性，使得该流量阀能够用于伺服阀。该流量阀能够由两部分运动共同控制流量，而且由于阀芯为细长结构转动惯量小，又处于液压油良好的润滑状态中，旋转响应频率较高，从而能够提高用该流量阀组成的伺服阀的频率响应。由于流量阀可以在两个方向上运动，能够有效防止阀芯在单方向产生故障而使伺服阀不能工作，增加了用该流量阀组成的伺服阀的可靠性。

由于过流面积相对于普通直动式阀芯大，在流量相同情况下体积质量较小。由于采用结构简单的直动式阀体，安装方便，且保留了普通直动式阀体抗污染能力强，泄流量小的优点。故本具体实施方式具有频率响应高、可靠性高，流量大、体积小、泄漏量小和适用广的特点。

Claims (4)

1.一种复合式流量阀，其特征在于该流量阀包括阀芯[1]、左端盖[2]、左密封垫[3]、阀套[8]、阀体[9]、右密封垫[14]和右端盖[15]；阀体[9]内固定装有阀套[8]，阀体[9]的左端装有左端盖[2]，阀体[9]的左端和左端盖[2]间装有左密封垫[3]，阀体[9]的右端装有右端盖[15]，阀体[9]的右端和右端盖[2]间装有右密封垫[14]；阀芯[1]的两端分别穿过左端盖[2]和右端盖[15]同中心地活动装入阀套[8]内；

在阀体[9]上均匀地设有左环形槽[5]、中间环形槽[10]和右环形槽[20]，阀套[8]上均匀地设有4～8条素线，阀套[8]上的每条素线分别设有左窗口[6]、中间窗口[11]和右窗口[21]，每个左窗口[6]、中间窗口[11]和右窗口[21]分别与左环形槽[5]、中间环形槽[10]和右环形槽[20]相对应；在阀套[8]设有左供油窗口[28]、右供油窗口[24]、左节流孔窗口[31]和右节流孔窗口[18]，左供油窗口[28]位于左窗口[6]和中间窗口[11]之间，右供油窗口[24]位于中间窗口[11]和右窗口[21]之间；左节流孔窗口[31]位于左窗口[6]的左侧，右节流孔窗口[18]位于右窗口[21]的右侧；

阀芯[1]的轴上设有左台肩[4]、中台肩[12]和右台肩[16]，左台肩[4]、中台肩[12]和右台肩[16]分别与阀套[8]的内壁为动配合；左台肩[4]的右侧面和左窗口[6]的右侧面位于一个平面上，中台肩[12]的左侧面和中间窗口[11]的左侧面位于一个平面上，中台肩[12]的右侧面和中间窗口[11]的右侧面位于一个平面上，右台肩[16]的左侧面和右窗口[21]的左侧面位于一个平面上；左台肩[4]圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4～8个左台肩方形槽[7]，中台肩[12]圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4～8个中台肩左方形槽[26]，中台肩[12]圆柱面的右侧边缘处均匀地分布有4～8个中台肩右方形槽[13]，右台肩[16]圆柱面的左侧边缘处均匀地分布有4～8个右台肩方形槽[17]；

在阀芯[1]的安装位置处，每个左台肩方形槽[7]的右侧面和对应的左窗口[6]的左侧面共一条直线，每个右台肩方形槽[17]的左侧面和对应的右窗口[21]的右侧面共一条直线，每个中台肩左方形槽[26]的安装位置同对应的右台肩方形槽[17]，每个中台肩右方形槽[13]的安装位置同对应的左台肩方形槽[7]；

在阀体[9]上分别开有回油口[29]、左供油口[27]、进油口[25]和右供油口[23]，回油口[29]、左供油口[27]、进油口[25]和右供油口[23]分别与各自对应的左环形槽[5]、左供油窗口[28]、中间环形槽[10]和右供油窗口[24]相通；

在阀体[9]左边开有左细长节流孔[30]，左细长节流孔[30]的一端与左节流孔窗口[31]相通，另一端与回油口[29]相通；在阀体[9]内部开有通油孔[22]，通油孔[22]的一端和右环形槽[20]相通，另一端和回油口[29]相通；在阀体[9]的右边开有右细长节流孔[19]，右细长节流孔[19]的一端和右节流孔窗口[18]相通，另一端和通油孔[22]相通。

2.根据权利要求1所述的复合式流量阀，其特征在于所述的左窗口[6]、中间窗口[11]和右窗口[21]的窗口均为方形，左窗口[6]和右窗口[21]的边长相等，左窗口[6]的边长为中间窗口[11]的边长0.6～1.0倍。

3.根据权利要求1所述的复合式流量阀，其特征在于所述的中间环形槽[10]的宽为左环形槽[5]的宽的1.0～1.6倍，左环形槽[5]和右环形槽[20]的宽相等，左环形槽[5]的宽为阀体[9]内径的0.6～0.8倍。

4.根据权利要求1所述的复合式流量阀，其特征在于所述的左台肩[4]、中台肩[12]和右台肩[16]的直径相等，左台肩[4]与右台肩[16]的宽相等，右台肩[16]的宽为右台肩[16]直径的0.6～0.8倍，中台肩[12]的宽为中台肩[12]直径的0.6～0.7倍。

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