专利名称：电液转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及水轮机调节，具体地说，是一种用于水轮机调节的步进机械外反馈滑阀式电液伺服装置，以下称电液转换器。
近年来在水轮机调节中，有多家采用了步进电机组成的电液转换器，其中一些步进电液转换器仍存在的问题是没有机械反馈机构，无复中特性，接力器的反馈需借助电气来实现，而且输给步进电机的脉冲信号和接力器的位移不能形成一一对应的关系，手动时无法定量控制接力器；中国专利号96239747.4的专利，论述了一种“水轮机调速器的电动阀控缸式电液伺服装置”基本上解决了上述问题，但仍有一些不足之处，该装置中的位置反馈杆上有一个固定支点，反馈时位置反馈杆以固定支点为中心摆动，反馈的灵敏度主要决定于这个固定支点到阀中心距与固定支点到接力器中心距的比值；而固定支点位置和阀套行程有关，该装置中阀套带有油孔并在阀体内左右运动，由于受阀套行程及其它因素的制约，位置反馈杆上的固定支点不能选择在理想的位置上，也不易将固定支点取消，为减小阀套行程而不得不将其位置反馈杆上的固定支点选择在靠近阀一侧，由此造成该装置反馈速度慢，反馈滞后较大，使灵敏度下降，调节品质受到影响，另外阀套为运动件参与自动调节，使阀内卸漏环节增多，对接力器行程较长的调速器则更为突出，这就限制了它的使用范围。
本发明的目的是提供一种电液转换器，它不仅具有快速复中特性，当阀口打开状态电源又突然消失时，能迅速使接力器停止运动。保持位置不变，输给步进电机的脉冲信号和接力器的位移能形成一一对应的关系，能手动定量控制接力器位移；而且可省去开启、关闭时间调整节流阀，通过设定的程序自动调整接力器开启和关闭时间和缓冲时间，它内卸漏环节少、反馈速度快、灵敏度高、布置灵活、使用范围广。
为达到上述目的，本发明一方面提供一种电液转换器，它包括步进电机、主配压阀、反馈机构；所述的步进电机是双轴伸，一端设有手轮，另一端轴上设有齿轮，所述的反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母套在螺杆上，反馈螺母和反馈杆连接，螺杆一端设置的齿轮和步进电机的齿轮啮合，螺杆和主配压阀两中心线平行布置，螺杆和主配压阀间有一个可将螺杆的轴向移动传递给主配压阀的连接机构。
上述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞，其一端有延长的小直径；当然主配压阀也可以是等直径三凸肩四边的主配压活塞和辅助接力器活塞做成一体，针塞直接伸进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞跟随针塞运动而运动。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构可以是，螺杆和杆一端连接，杆另一端和主配压阀活塞延长的小直径连接。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构还可以是，螺杆和杆一端连接，杆另一端和主配压阀的针塞连接。
另外在上述连接机构中的杆上可设置固定支点，调节时杆绕固定支点的中心摆动；上述的主配压阀的阀套上可加工有节流口，用于控制接力器慢速移动和缓冲，上述的反馈机构的螺杆——螺母副可采用滚珠丝杠——螺母副。
本发明的另一方面，提供一种电液转换器，包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机是双轴伸，一端设有手轮，另一端轴上设有齿轮，所述的反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母套在螺杆上，反馈螺母和反馈杆连接，螺杆一端设置的齿轮和步进电机上的齿轮啮合，主配压阀按垂直设置，螺杆和主配压阀两中心线按一定角度布置，螺杆和主配压阀间有一个可将螺杆的轴向移动传递给主配压阀的连接机构。
上述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞，其一端可以有延长的小直径，并在延长的小直径上加工有齿；当然，主配压阀中可以是等直径三凸肩四边的主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体，针塞一端加工有齿，另一端直接抻进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞跟随针塞运动而运动。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构可以是，螺杆一端通过轴承、锁母和齿杆连接，齿杆和带齿的拨块连接，拨块又和主配压阀活塞延长的小直径上的齿连接；螺杆旋转并轴向移动时，通过齿杆，使拨块绕中心O′摆动，将轴向移动通过齿杆和拨块带动主配压阀活塞移动。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构可以是，螺杆一端通过轴承、锁母和齿杆连接，齿杆和主配压阀的加工有齿的针塞间通过带齿的拨块连接，螺杆旋转并轴向移动时，通过齿杆，使拨块绕中心O′摆动，将轴向移动通过齿杆和拨块带动针塞移动。
另外上述的主配阀的阀套上可加工有节流口，上述的反馈机构的螺杆——螺母副可采用滚珠丝杆——螺母副。
本发明的又一个方面，提供一种电液转换器，包括步进电机、主配压阀和反馈机构；所述的步进电机是双轴伸，一端设有手轮，另一端轴上设有齿轮，所述的反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母套在螺杆上，反馈螺母和反馈杆连接，螺杆一端设置的齿轮和步进电机上的齿轮啮合，螺杆和主配压阀的两中心线按同轴线布置，螺杆和主配压阀间有一个可将螺杆的轴向移动传递给主配压阀的连接机构。
上述的主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞，其一端有延长的小直径；当然，主配压阀也可以采用主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体，针塞直接伸进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞跟随针塞运动而运动。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构可以是，螺杆通过轴承、锁母和主配压阀活塞延长的小直径连接。
所述螺杆和主配压阀间的连接机构可以是，螺杆通过轴承、锁母和主配压阀的针塞连接。
另外上述的主配压阀的阀套上可加工有节流口，上述的反馈机构的螺杆——螺母副可采用滚珠丝杠——螺母副。
本发明的电液转换器由于采用了机械反馈机构，当阀口打开，接力器正在运动状态突然断电时，接力器能迅速停止运动，并保持位置不变；具有输入步进电机的脉冲和接力器输出的位移间一一对应的特征，手动操作时由于反馈机构的作用，能定量控制接力器的位移；由于阀套不参与自动调节，主配压阀的运动件少，所以卸漏环节少；由于反馈机构可将接力器的位移直接或间接经杆件反馈给主配压阀活塞，也可将接力器的位移经改变支点的杆件或拨块把接力器位移转换到理想的数据后再传递给主配压阀活塞，又由于可采用滚珠丝扛——螺母副，再加上结构上允许升高转速，所以反馈速度快、灵敏度高、摩擦力小、调节品质好，由于接力器的运动速度取决于输给步进电机的脉冲频率，这样改变每秒中内发出的频率，可改变阀口开度，从而改变接力器的运动速度，所以可省去开启、关闭调整节流阀，通过设定的程序自动调整接力器开启、关闭时间和缓冲时间；当然也可实现两段关闭；为更进一步改善接力器慢速移动和缓冲的质量，在阀套上加工有节流口，并为出口节流，这样就更进一步提高了慢速和缓冲质量，达到运动更平稳；另外，通过下面的实例可看出本发明布置灵活、使用范围广的优点。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述
图1是本发明电液转换器的第一实施例的剖视图。
图2是本发明电液转换器的第二实施例的剖视图。
图3是本发明电液转换器的第三实施例的剖视图。
图4是本发明电液转换器的第四实施例的剖视图。
图5是本发明电液转换器的第五实施例的剖视图。
图6是本发明电液转换器的第六实施例的剖视图。
图1所示是本发明电液转换器的第一实施例，它包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机2是双轴伸，一端设有手轮1，另一端轴上设有齿轮3；所述的主配压阀包括阀体12，阀套8和主配压阀活塞7，其中主配压阀活塞7采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞，其一端有延长的小直径；所述的阀套8上加工有节流油口h，节流口长度为a；用于更好地实现接力器慢速移动和缓冲，所述的反馈机构是滚珠丝杠副，反馈螺母6与螺杆5相配合，反馈螺母6和反馈杆15连接，反馈杆15直接或间接与接力器活塞杆连接，螺杆5上设置的齿轮4和步进电机2的齿轮3啮合，螺杆5和主配压阀两轴线平行布置，主配压阀活塞7一端延长的小直径和螺杆5上的杆9连接；主配压阀油口P始终和压力油连通，A、B油口分别连通接力器AB工作油腔，O为回油腔。当步进电机静止不转时，阀口P处于中位关闭状态，接力器不动；当步进电机带动螺杆5转动一个角度时，开始因接力器负载的约束，接力器不动，反馈杆15、反馈螺母6也不动；这样螺杆5在反馈螺母6中转动的同时轴向移动；螺杆5带动杆9和主配压阀活塞7相应轴向移动，使主配压阀活塞偏离中位，P和A接通，B和O接通，接力器向一个方向运动；与此同时，接力器的运动又通过反馈杆15带动反馈螺母6、螺杆5、杆9和主配压阀活塞7使主配压阀活塞7向中位移动，直至阀口关闭，接力器停止运动，阀口又恢复到初始封闭状态。若连续向步进电机输送脉冲，使步进电机作连续转动，则接力器连续运动；若改变脉冲频率高低，使步进电机转速高低改变，主配压阀开口大小改变，则改变接力器移动快慢，若输入反向脉冲，步进电机反向旋转，相应油路改变，则接力器作反向运动。
图2所示是本发明电液转换器的第二实施例，它包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机2是双轴伸，一端设有手轮1，另一端轴上设有齿轮3，所述的主配压阀包括阀体12，阀套8等；其中主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体7，主配压阀是等直径三凸肩四边阀，在阀套8上加工有节流油口h，其长度为a，辅助接力器两腔工作面积不同，靠近主配压阀活塞一侧的工作面积小，这里称小腔，在小腔有一压力油口P始终通压力油；另一腔工作面积大，这里称大腔，针塞10直接伸进辅助接力器活塞中间；所述的反馈机构是滚珠丝杆——螺母副式，反馈螺母6套在螺杆5上，反馈螺母6和反馈杆15连接，反馈杆15直接或间接与接力器活塞杆连接，螺杆5上设置的齿轮4和步进电机上的齿轮3啮合；螺杆5和主配压阀两轴线平行布置；螺杆5和杆9一端连接，杆9另一端和主配压阀的针塞10连接，主配压阀活塞一侧有油口A、P、B、O，且P始终和压力油连通，A、B油口分别连通接力器A、B工作油腔，O为回油腔，当步进电机2静止不转时，针塞10封闭油口，阀口P处于中位关闭状态，接力器不动；当步进电机2带动螺杆5转动一个角度时，开始因接力器负载的约束，接力器不动，反馈杆15、反馈螺母6也不动，这样螺杆5在反馈螺母6中转动的同时轴向移动，若螺杆5带动杆9和针塞10，向针塞10插入辅助接力器方向移动，此时针塞10封闭大小腔的油口打开，辅助接力器小腔处的压力油P经辅助接力器上的油道，同时进入辅助接力器的小腔和大腔，由于大腔作用面积大，所以主配压阀活塞辅助接力器活塞7在压力油作用下向针塞移动的方向移动，使主配压阀活塞上压力油口P相应打开，P和A接通，B和O接通，接力器向一个方向运动，与此同时，接力器的运动又通过反馈杆15带动反馈螺母6、螺杆5、杆9和针塞10，使针塞10向拉出方向移动；此时，辅助接力器上的大腔连通排油，小腔在压力油P作用下，主配压阀活塞辅助接力器活塞7跟随针塞10运动，直至主配压阀活塞一侧的油口P关闭，接力器停止运动，此时阀口又恢复到初始封闭状态，当输入反向脉冲，步进电机反向旋转，主配压阀活塞辅助接力器活塞7跟随针塞10运动而运动，使相应油路改变，接力器作反向运动。采用这种结构可用较小容量的步进电机驱动，使驱动电源装置价格下降，而且手动控制灵活轻便，由于辅助接力器采用开口变化来控制，所以控制精度高、响应速度快和本发明电液转换器的整体性能相匹配。
图3示出了本发明电液转换器的第三个实施方式，这种电液转换器与图1所示的电液转换器结构基本相同，其不同之处在于图3中没有图1中的杆9，螺杆5和主配压阀两中心线按一定角度布置，主配压阀是垂直设置，螺杆5和主配压阀两中心按一定角度布置，这里螺杆是水平设置，主配压阀活塞7一端延长的小直径上加工有齿，螺杆5一端通过轴承16、锁母14和齿杆17连接，齿杆17和带齿的拨块19连接，拨块19又和主配压阀活塞7延长的小直径上的齿连接。主配压阀油口P始终和压力油连通，A、B油口分别连通接力器A、B工作油腔，O为回油腔；当步进电机静止不转时，阀口P处于中位关闭状态，接力器不动；当步进电机带动螺杆5转动一个角度时，开始因接力器负载的约束，接力器不动，反馈螺母6也不动，螺杆5在反馈螺母6中转动的同时轴向移动，通过轴承16使齿杆17作轴向移动，齿杆17使拨块19绕扇形拨块的中心O摆动，带动主配压阀活塞7作相应轴向移动，使主配压阀活塞偏离中位，P和A接通，B和O接通，接力器向一个方向运动；与此同时，接力器的运动又通过反馈杆15带动反馈螺母6、螺杆5，通过轴承16、齿杆17、拨块19，使主配压阀活塞7向中位移动，实现机械反馈，直至阀口关闭，接力器停止运动，阀口又恢复到初始封闭状态；向步进电机输入连续脉冲，接力器连续运动，改变脉冲频率高低，能改变接力器移动快慢，输入反向脉冲，接力器反向移动，可见本实施例的基本工作原理和第一实施例相同，这里不再重述。
图4示出了本发明电液转换器的第四实施方式，这种电液转换器与图2所示的电液转换器结构基本相同，其不同之处在于图4中没有图2中的杆9，螺杆5和主配压阀两中心线按一定角度布置，这里主配压阀是垂直设置，螺杆是水平设置，主配压阀的针塞10上加工有齿，螺杆5一端通过轴承16锁母14和齿杆17连接，齿杆17和带齿的拨块19连接，拨块19又和主配压阀的加工有齿的针塞10连接，油口P、A、P、B、O连接和图2所述的相同。当步进电机2静止不转时，针塞10在封闭油口状态，阀口P处于中位关闭状态，接力器不动；当步进电机2带动螺杆5转动一个角度时，开始因接力器负载的约束，接力器不动，反馈杆15、反馈螺母16也不动，这样螺杆5在反馈螺母6中转动的同时轴向移动，通过轴承16，使齿杆17作轴向移动，齿杆17使拨块19绕扇形拨块的中心O摆动，带动针塞10作相应轴向移动，若向针塞10插入辅助接力器方向移动，此时针塞10封闭大小腔的油口打开，辅助接力器小腔处的压力油P经辅助接力器上的油道同时进入辅助接力器的小腔和大腔，由于大腔作用面积大，所以主配压阀活塞辅助接力器活塞7在压力油作用下向针塞10移动的方向移动，使主配压阀活塞上压力油口P相应打开，P和A接通，B和O接通，接力器向一个方向运动，与此同时，接力器的运动又通过反馈杆15，带动反馈螺母6、螺杆5，通过轴承16、齿杆17、拨块19，使针塞10向拉出方向移动；此时辅助接力器上的大腔连通排油，小腔在压力油P作用下，主配压阀活塞辅助接力器活塞7跟随引导阀针塞10向原位运动，此时阀口又恢复到初始封闭状态；当输入反向脉冲，步进电机反向旋转，主配压阀活塞辅助接力器活塞7跟随针塞10运动而运动，使相应油路改变，接力器作反向运动；向步进电机输入连续脉冲，则接力器连续运动；改变脉冲频率高低，则改变接力器移动快慢。可见本实施例的基本工作原理和第二实施例基本相同，这里不再重述。
图5示出了本发明电液转换器的第五个实施方式，这种电液转换器与图1所示的电液转换器结构基本相同，不同之处在于螺杆和主配压阀两中心线按同轴布置，图5中没有图1中的杆9，螺杆5通过轴承16、锁母14和主配压阀活塞7延长的小直径连接，工作原理可结合图1的文字说明进行理解，这里不再重述。
图6示出了本发明电液转换器第六个实施方式，这种电液转换器与图2所示的电液转换器结构基本相同，不同之处在于螺杆5和主配压阀两中心线按同轴布置，图6中没有图2中的杆9，螺杆5通过轴承13、锁母14和主配压阀的针塞10连接，工作原理可结合图2的文字说明进行理解，这里不再论述。
权利要求
1.一种电液转换器，包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机(2)是双轴伸，一端设有手轮(1)，另一端轴上设有齿轮(3)，其特征在于反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母(6)套在螺杆(5)上，反馈螺母(6)和反馈杆(15)连接，螺杆(5)一端设置的齿轮(4)和步进电机(2)上的齿轮(3)啮合，螺杆(5)和主配压阀两中心线平行布置，螺杆(5)和主配压阀间有一个可将螺杆(5)的轴向移动传递给主配压阀活塞的连接机构。
2.按照权利要求1所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞(7)其一端有延长的小直径。
3.按照权利要求1所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体(7)，针塞(10)直接伸进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞(7)跟随针塞(10)运动。
4.按照权利要求1所述的电液转换器，其特征在于螺杆(5)和主配压阀间的连接机构是螺杆(5)和杆(9)一端连接，杆(9)另一端和主配压阀活塞延长的小直径连接。
5.按照权利要求1所述的电液转换器，其特征在于螺杆(5)和主配压阀间的连接机构是螺杆(5)和杆(9)一端连接，杆(9)另一端和主配压阀的针塞连接。
6.按照权利要求1至5中任何一项所述的电液转换器，其特征在于连杆(9)上设有固定支点。
7.按照权利要求1至5中任何一项所述的电液转换器，其特征在于主配压阀的阀套(8)上加工有节流油口。
8.按照权利要求1至5中任何一项所述的电液转换器，其特征在于反馈机构的螺杆——螺母副采用滚珠丝杠——螺母副。
9.一种电液转换器，包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机(2)是双轴伸，一端设有手轮(1)，另一端轴上设有齿轮(3)，其特征在于反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母(6)套在螺杆(5)上，反馈螺母(6)和反馈杆(15)连接，螺杆(5)一端设置的齿轮(4)和步进电机(2)上的齿轮(3)啮合，主配压阀按垂直设置，螺杆(5)和主配压阀两中心按一定角度布置，螺杆(5)和主配压阀间有一个可将螺杆(5)的轴向移动传递给主配压阀的连接机构。
10.按照权利要求9所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞(7)，其一端有延长的小直径，并在延长的小直径上加工有齿。
11.按照权利要求9所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体(7)，针塞(10)一端加工有齿，另一端直接伸进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞(7)跟随针塞(10)运动而运动。
12.按照权利要求9所述的电液转换器，其特征在于该螺杆(5)和主配压阀之间的连接机构是螺杆(5)一端通过轴承(16)、锁母(14)和齿杆(17)连接，齿杆(17)和可绕O′为中心摆动的带齿的拨块(19)连接，拨块(19)和主配压阀活塞(7)延长的小直径上的齿连接。
13.按照权利要求9所述的电液转换器，其特征在于螺杆(5)和主配压阀间的连接机构是螺杆(5)一端通过轴承(16)、锁母(14)和齿杆(17)连接，齿杆(17)和主配压阀的加工有齿的针塞(10)间通过可绕O′为中心摆动的带齿的拨块(19)连接。
14.按照权利要求9至13中任何一项所述的电液转换器，其特征在于阀套(8)上加工有节流油口。
15.按照权利要求9至13中任何一项所述的电液转换器，其特征在于反馈机构的螺杆——螺母副采用滚珠丝杠——螺母副。
16.一种电液转换器，包括步进电机、主配压阀、反馈机构，所述的步进电机(2)是双轴伸，一端设有手轮(1)，另一端轴上设有齿轮(3)，其特征在于反馈机构是螺杆——螺母副式，反馈螺母(6)套在螺杆(5)上，反馈螺母(6)和反馈杆(15)连接，螺杆(5)一端设置的齿轮(4)和步进电机(2)上的齿轮(3)啮合，螺杆(5)和主配压阀两中心线按同轴线布置，螺杆(5)和主配压阀间有一个可将螺杆(5)的轴向移动传递给主配压阀的连接机构。
17.按照权利要求16所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞(7)，其一端有延长的小直径。
18.按照权利要求16所述的电液转换器，其特征在于所述主配压阀中采用等直径三凸肩四边的主配压阀活塞和辅助接力器活塞做成一体(7)，针塞(10)直接伸进辅助接力器活塞中间，主配压阀活塞辅助接力器活塞(7)跟随针塞(10)运动而运动。
19.按照权利要求16所述的电液转换器，其特征在于螺杆(5)和主配压阀间的连接机构是螺杆(5)通过轴承(16)、锁母(14)和主配压阀活塞(7)延长的小直径连接。
20.按照权利要求16所述的电液转换器，其特征在于所述螺杆和主配压阀间的连接机构是螺杆(5)通过轴承(13)、锁母(14)和主配压阀的针塞(10)连接。
21.按照权利要求16至20中任何一项所述的电液转换器，其特征在于阀套(8)上加工有节流油口。
22.按照权利要求16至20中任何一项所述的电液转换器，其特征在于反馈机构的螺杆——螺母副采用滚珠丝杠——螺母副。
全文摘要
本发明公开一种步进机械外反馈电液伺服装置,也称电液转换器,用于水轮机调节,它包括步进电机、主配压阀和反馈机构,输入脉冲信号,步进电机经齿轮驱动螺杆,使主配压阀活塞移动,控制主配压阀的压力油走向,反馈机构自动实现反馈,实现对水轮机组的控制;该电液转换器不仅具有复中特性,能形成输入信号和接力器位移间一一对应的关系,而且具有可靠性强、灵敏度高、响应速度快、调节品质好、使用范围广等特点。
文档编号F03B11/00GK1266145SQ0010622
公开日2000年9月13日 申请日期2000年4月27日 优先权日2000年4月27日
发明者李英春 申请人:李英春