专利名称：一种二级电液数字伺服阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水轮机电液调速系统，即一种二级电液数字伺服阀。
目前在水电站运行的步进式电液数字阀一般为两种结构方式1、步进电机加旋转变直线的机械机构加滑阀；2、步进电机加转阀。
滑阀和转阀均为一级液压控制系统，在高压大流量的场合，由于液动力大，加大了步进电机的负荷，易产生丢步现象，严重影响调速器的调节品质，因此，上述两种方案只适用于小型水轮机调速器的场合。
综上所述，滑阀和转阀相比，滑阀结构的机械干摩擦点多，磨损较大，由此产生的死区和零漂是未知的；转阀没有机械干摩擦，阀制造上为了减小泄漏，阀口遮盖量较滑阀大，产生的死区是已知的。众所周知，确定参量的控制，我们可以通过成熟的传统控制方法来控制，而未知参量的控制，就要采取高等级的控制策略，这必然提高了电气控制的成本，加大了难度，况且，目前在水轮机调速器行业，还没有见到高等级控制方法的成功应用。
这种二级电液数字伺服阀为转阀和滑阀二级阀组成，先导阀为转阀，包括步进电机直连的阀芯、随阀芯转动的阀套和最外层的壳体，阀套下端连接一中心转轴，转轴与齿轮相连；主阀为滑阀，包括直线移动的阀芯，壳体和左右两端的端盖，阀芯中部作成齿条形状，与转阀阀套固连的齿轮啮合。
转阀为控制油路控制阀，壳体上有5个通油槽，自上至下分别为O’，A’，P’，B’，O’，两个O’口为回油通道，与油箱相连，P’口为压力油，A’和B’分别与滑阀阀芯两端油腔相通；滑阀控制主油路，壳体上设有O，B，P，A四个口，O口为回油口，与油箱相通，P口接压力油，A、B两口接主力器。
转阀由步进电机带动旋转，当步进电机顺时针转动角度θ时，P’口与B’口相通，压力油进入主阀滑阀右腔，左腔油经A’口与O’口相通，流回油箱，滑阀阀芯向左移动，阀芯移动过程中，通过齿条驱动齿轮，带动转阀阀套顺时针转动，将转阀阀口关闭，这时主阀打开一定开口，此位移开口的大小与步进电机转动角度一一对应，P口与B口相通，A口与O口相通，主阀滑阀用于功率输出，可控制接力器输出力和运动速度，接力器移动。当步进电机逆时针转动相同角度时，P’口与A’口相通，压力油进入主阀滑阀左腔，右腔通过B’口和O’口流回油箱，滑阀右移，通过齿条齿轮反向转动阀套，转阀阀口关闭，主阀滑阀又回到零位，接力器停止。
主阀阀芯的移动位移与步进电机转角之间通过齿轮齿条的传动构成闭环负反馈，保证了位移控制的精确。
本实用新型优点如下(1)抗油污能力理，可靠性高。
转阀加滑阀的结构，没有一般伺服阀细小的过流孔，通过实际使用，阀芯没有卡死现象，电液随动系统运行稳定可靠。
(2)机械未知参量的影响很小。
机械未知参量主要由摩擦产生，会导致水轮机调节品质变坏，这种转阀加滑阀的结构，将机械磨损降为最低；转阀的阀芯和阀套的转动，滑阀的直线滑动均粘性摩擦，磨损很小；齿条齿轮的啮合，由于负载扭矩很小，磨损也很小。
(3)消除已知机械死区影响。
转阀和滑阀阀口的重叠量、齿条齿轮的初始啮合间隙是产生机械死区的主要原因，这种死区不会由于伺服阀的长期频繁调节而变化，可通过步进电机大角度转动而消除。
(4)泄漏量较小。
转阀工艺性较差，不易密封，加之阀芯和阀套均为转动部件，增加了泄漏面，密封难度加大，但由于转阀为先导阀，控制主阀的移动，流量小，体积小，泄漏也小；另外，转阀阀口可适当增加重叠量，使泄漏减小。
(5)驱动力矩小。
转阀流量小，液动力也较小；阀芯设计成压力对称布置，消除了液压卡紧现象；步进电机带动阀芯转动，只克服粘性摩擦力；因此使驱动力矩很小，降低了步进电机丢步的可能性。
(6)可用于高压大流量的场合。
用于高压大流量的系统，应保证阀的泄漏量小；主阀芯驱动力足够大，能克服液动力和液压卡紧力，推动主阀芯移动。此阀泄漏量小，作成二级液压放大，先导阀为电动阀，滑阀作为主阀用于功率输出，靠液压来驱动，驱动力大。因此为高压大流量的电液随动系统在水电厂的应用奠定了基础。
(7)提高抗干扰能力，增加可靠性。
步进电机作为伺服阀的驱动部件，更容易与PLC控制系统结合，取消了A/D、D/A的转换，组成全数字的电液调速系统，大大提高了系统的抗干扰能力。
权利要求1.一种二级电液数字伺服阀，为转阀和滑阀二级阀组成，其特征是先导阀为转阀，包括步进电机直连的阀芯、随阀芯转动的阀套和最外层的壳体，阀套下端连接一中心转轴，转轴与齿轮相连；主阀为滑阀，包括直线移动的阀芯，壳体和左右两端的端盖，阀芯中部作成齿条形状，与转阀阀套固连的齿轮啮合。
2.根据权利要求1所述的一种二级电液数字伺服阀，其特征是转阀为控制油路控制阀，壳体上有5个通油槽，自上至下分别为O’，A’，P’，B’，O’，两个O’口为回油通道，与油箱相连，P’口为压力油，A’和B’分别与滑阀阀芯两端油腔相通；滑阀控制主油路，壳体上设有O，B，P，A四个口，O口为回油口，与油箱相通，P口接压力油，A、B两口接主力器。
专利摘要一种二级电液数字伺服阀，为转阀和滑阀二级阀组成，其特征是先导阀为转阀，包括步进电机直连的阀芯、随阀芯转动的阀套和最外层的壳体，阀套下端连接一中心转轴，转轴与齿轮相连；主阀为滑阀，包括直线移动的阀芯，壳体和左右两端的端盖，阀芯中部作成齿条形状，与转阀阀套固连的齿轮啮合。本实用新型用于水轮机电液调速，抗油污能力、抗干扰能力强，机械未知参量的影响、泄露量、驱动力矩小，可消除已知机械死区的影响，适用于高压大流量场合。
文档编号F15B13/02GK2572033SQ02254709
公开日2003年9月10日 申请日期2002年9月16日 优先权日2002年9月16日
发明者刘长青, 太军君 申请人:刘长青