一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀的制作方法

本发明属于先导阀技术领域，具体是一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀。

背景技术：

我国是能源消耗大国，煤炭作为国内储量最丰富的能源依然承担着超60%的能源消费占比。由于煤矿开采工作环境恶劣，工人操作风险大，危险程度高，因此无人化、自动化、智能化将是未来煤矿采掘工艺发展的必然趋势。实现工作面无人、自动化开采的基础是设备能完成自主截割等诸多功能，自主截割技术的前提是液压系统满足对阀芯位移的精确闭环控制。国内掘锚机等先进掘进装备仅实现先导阀电控化，用电控先导阀替代了原先的手动先导阀。但现有电控先导阀仅能控制多路阀阀芯实现开环动作，即油缸达到预定位置时切断电控先导阀电流，使油缸停止升降，该方法对油缸的冲击较大、并且油缸停止位置无法精确控制。由于主阀工作口油液的流量和压力在设计时均与阀芯开口大小成正比，当采集到主阀芯实时位移后，可以通过pid形成闭环控制，为自动截割提供技术支持。先导阀工作口油压控制着主阀芯的位移，先导阀通电电流控制着先导阀工作口油压，先导阀控制板实现对通电电流的精确控制，形成闭环控制。对阀芯位移实现精确控制不仅能减少液压缸的冲击，还能逐步实现对整机的精确化控制，为无人化、自动化奠定基础。

技术实现要素：

本发明为了实现一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀，将电控先导阀、阀芯位移传感器和压力变送器进行一体化设计，并实现阀芯位移闭环控制和故障诊断，提出一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀。

本发明采取以下技术方案：一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀，包括主阀阀体、副阀块和先导阀体，主阀阀体内安装有阀芯、定差减压阀、梭阀i和梭阀ii；阀芯一端固定有弹簧，弹簧使阀芯可以在动作后回复到中位，定差减压阀放置于定差减压阀阀芯孔中，梭阀i和梭阀ii通过梭阀本身螺纹安装在主阀阀体对应孔位中。

主阀阀体上设置有p口、t口、a口、b口和g口，先导阀阀体上设置有p1口、t1口、a口和b口，p口油与前后联阀体连接，然后通过定差减压阀后进入主阀阀体的p口，主阀阀体内部通过阀芯连接p-a口、p-b口、a-t口和b-t口，梭阀ii连接a口和b口油，比较后出口与定差减压阀和梭阀i相连，梭阀i比较梭阀ii出油口和上联g口油后出口与下联g口相连，主阀阀体的p口和t口通过副阀块与先导阀体p1口和t1口相连，先导阀体p1口分别通过两个先导阀与a口和b口相连，a口和b口通过副阀块与主阀阀芯控制油路相连。

进一步的，还包括先导阀外壳，与先导阀阀体一起形成符合安全规范的隔爆腔；先导阀外壳上安装有a0喇叭嘴，用于通电电缆和通信电缆的进入隔爆腔。

进一步的，定差减压阀包括减压阀阀芯和弹簧，弹簧起到平衡阀芯作用面积压力差的作用。

进一步的，先导阀通过螺钉固定在先导阀体上，两个先导阀与先导阀控制板连接，用于控制先导阀通电电流，实现闭环控制。

进一步的，先导阀阀体内固定安装位移传感器和压力变送器；压力变送器用于测量先导油路的油压，压力变送器通过螺纹直接固定在先导阀体螺纹孔中；位移传感器和压力变送器与传感器控制板信号连接，传感器控制板用于位移传感器和压力变送器数据的读取和传输，实现故障诊断。

进一步的，阀芯上固定有铁芯，铁芯与阀芯和位移传感器同心安装，铁芯穿过副阀块上的连接孔与位移传感器中心孔连接，位移传感器通过与铁芯产生电磁感应进行定位。

与现有技术相比，本发明所述的一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀，可以在多路阀工作的时候完成对阀芯位移的闭环精确控制和故障诊断功能。

附图说明

图1是本发明测量多路阀阀芯位移的先导阀结构示意图；

图2是本发明测量多路阀阀芯位移的先导阀液压原理示意图；

图中101-主阀阀体，102-阀芯，103-副阀块，104-铁芯，105-位移传感器，106-先导阀阀体，107-先导阀，108-压力变送器，109-先导阀控制板，110-传感器控制板，111-a0喇叭嘴，112-先导阀外壳，201-梭阀i，202-梭阀ii，203-定差减压阀。

具体实施方式

如图1-2所示，一种用于测量多路阀阀芯位移的先导阀，包括主阀阀体101、副阀块103和先导阀体106，主阀阀体101内安装有阀芯102、定差减压阀203、梭阀i201和梭阀ii202；阀芯102一端固定有弹簧，弹簧使阀芯102可以在动作后回复到中位，定差减压阀203放置于定差减压阀阀芯孔中，梭阀i201和梭阀ii202通过梭阀本身螺纹安装在主阀阀体对应孔位中；主阀阀体101上设置有p口、t口、a口、b口和g口，先导阀阀体106上设置有p1口、t1口、a口和b口，p口油与前后联阀体连接，然后通过定差减压阀203后进入主阀阀体101的p口，主阀阀体101内部通过阀芯102连接p-a口、p-b口、a-t口和b-t口，梭阀ii202连接a口和b口油，比较后出口与定差减压阀203和梭阀i201相连，梭阀i201比较梭阀ii202出油口和上联g口油后出口与下联g口相连，主阀阀体101的p口和t口通过副阀块103与先导阀体106p1口和t1口相连，油压和流量较小，先导阀体106p1口分别通过两个先导阀107与a口和b口相连，a口和b口通过副阀块103与主阀阀芯控制油路相连。

还包括先导阀外壳112，与先导阀阀体106一起形成符合安全规范的隔爆腔；先导阀外壳112上安装有a0喇叭嘴111，用于通电电缆和通信电缆的进入隔爆腔。

定差减压阀203包括减压阀阀芯和弹簧，弹簧起到平衡阀芯作用面积压力差的作用。

先导阀107通过螺钉固定在先导阀体106上，两个先导阀107与先导阀控制板109连接，用于控制先导阀通电电流，实现闭环控制。

先导阀阀体106内固定安装位移传感器105和压力变送器108；压力变送器108用于测量先导油路的油压，压力变送器通过螺纹直接固定在先导阀体106螺纹孔中；位移传感器105和压力变送器108与传感器控制板110信号连接，传感器控制板110用于位移传感器和压力变送器数据的读取和传输，实现故障诊断。

阀芯102上固定有铁芯104，铁芯104与阀芯102和位移传感器105同心安装，铁芯104穿过副阀块103上的连接孔与位移传感器105中心孔连接，位移传感器105通过与铁芯104产生电磁感应进行定位。

从液压原理图中可更加具体的说明发明中的先导阀是如何测量多路阀阀芯位移的，其中主阀阀体内部还包括，定差减压阀，用于大部分多路阀主阀，保证主阀a、b口压力和流量只与阀芯位移有关；梭阀，用于比较先导阀油压和多路阀中前后联先导油路油压，为负载敏感泵提供最大油压数据。

测量多路阀阀芯位移的闭环控制工作原理如下：油液分别输送到多路阀p口和先导阀p1口，所有元件不工作的情况下，阀芯102在主阀阀体101的中间位置，形成y型的中位机能。当该片多路阀对应的油缸需要动作时，由于流入油缸的流量和压力只与阀芯位移有关，可以提前设定阀芯位移值，然后通过先导阀控制板109给先导阀107通电，将测量的阀芯102位移反馈给传感器控制板，先导阀控制板对先导阀107通电电流进行微调，使阀芯102到达预定位置，实现对阀芯102位移的精确闭环控制。具体说，先导油p1会通过先导阀阀体106和先导阀107的油路流向工作口，经过副阀块103流入主阀阀体101中，最终流向对应的阀芯102两侧，推动阀芯102动作。阀芯102向一侧移动后，主阀p口就会与工作口相连，控制油缸工作。由于铁芯104与阀芯102固定，通过位移传感器105可以测量得到阀芯102位移，数据的读取和传输有传感器控制板完成。掘进装备的多路阀中会存在控制液压马达的主阀，该主阀不需要测量阀芯位移，可以去掉位移传感器安装压力变送器，测量先导油油压，用以判断液压系统工作状态。

测量多路阀阀芯位移的故障诊断工作原理如下：将先导阀a、b工作口油压通过梭阀后进入压力变送器，可以实时监测工作端的先导油压。当多路阀出现故障后，压力变送器输出有压力时说明先导阀装置工作正常，故障源存在于主阀中，没有压力时先导阀出故障可能性较高，可以先检查先导阀。先导油压力的大小控制着阀芯的位移，因此数据也可作为控制阀芯位移的参考数据。压力变送器可以实时采集先导阀油压，方便工作人员对设备运行状态进行分析和监控，当出现故障时查询数据即可完成初步的故障诊断。

先导阀实现对多路阀主阀阀芯位移的测量，为精确的闭环控制提供基础技术支持。先导阀、位移传感器、压力变送器等均安装在先导阀阀体中，形成一体化设计，可以适用于不同规格多路阀主阀，主阀工作原理不变改变阀体大小即可实现对不同工作流量的适应。只需通过副阀块将主阀中先导油引入先导阀阀体，且将位移传感器铁芯固定在阀芯上，将先导阀阀控固定在主阀阀体上即可。

测量多路阀阀芯位移的先导阀的连接方式如下：先导阀阀体和副阀块由螺钉安装固定在主阀阀体上；主阀阀芯放置于主阀阀体中；铁芯通过一头的螺纹固定在阀芯上，可以随着阀芯动作；位移传感器通过螺钉固定在先导阀阀体中，形成隔爆结合面；先导阀通过螺钉固定在先导阀阀体隔爆腔中；压力变送器直接拧入先导阀阀体隔爆腔的螺纹孔中；先导阀电路板和传感器控制板通过铜柱固定在先导阀阀体隔爆腔中；先导阀外壳通过螺钉固定在先导阀阀体中；a0喇叭嘴联通节焊接在先导阀阀体上。