专利名称：一种液压传动用节能高速开关阀的制作方法
技术领域：
本发明是一种液压传动用节能高速开关阀，属于液压传动用节能高速开关阀的改 造技术。
背景技术：
现有一种液压传动用的二位三通旋转高速开关阀，其阀芯结构如图1、2、3、4、5所 示。阀芯1分为三段，中间段L为PWM (脉冲宽度调制)段，两端Ll为出口段。中心PWM段 圆柱表面上有交替的螺旋刃带2，将阀芯表面分为两个油腔，一路通向载荷回路P1，另一路 通向回油路P2。阀芯1旋转时，位于静止阀套上的人口喷嘴在螺旋刃带2之间转换，交替将 流体在载荷回路Pl和回油路P2之间切换。可通过控制，改变阀芯相对于入口喷嘴的轴向 位置获得在一个PWM周期里流向载荷回路的时间(即占空比)。阀芯向上或向下轴向移动可 获得从0%-100%的占空比。阀芯的旋转运动通过从流体自身向载荷回路或回油路流动时产 生的动量矩驱动。现有技术存在的问题是当PWM很高时(75Hz)，由于流体的可压缩性，使 得在由高压向低压状态转换时压力的动态响应变得迟缓而降低，从而使旋转阀的效率及液 压系统的效率降低。图2所示的菱形入口是位于阀套上的，沿阀套的圆周方向布置，阀套的 圆周上有一个通道，将液压泵的流体送到各菱形入口，菱形入口的数量等于阀芯上螺旋刃 带对的数量(N)。菱形入口的方向与阀芯中心有一个偏心，形成流体动量。图2中，1 为菱 形高度，Rw为菱形宽度，β为螺旋角。图4中，Ht为螺旋厚度，Hh为螺旋高度，Hw为螺旋 宽度。
发明内容
本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种通过降低阀的压降来实现减少流体 通过阀时的流量损失的液压传动用节能高速开关阀。本发明设计合理，方便实用。本发明的技术方案是本发明的液压传动用节能高速开关阀，包括有阀芯，阀芯分 为三段，中间段L为脉冲宽度调制PWM段，两端Ll为出口段，中间段L的圆柱表面上设有交 替的螺旋刃带，螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向载荷回路Ρ1，另一路通向回油路Ρ2的两 个油腔，其中中间段L包括有并联的两段或两段以上的脉冲宽度调制PWM段。上述脉冲宽度调制PWM段的流量与压降的关系为
Q = C,A F^ ,通过一个脉冲宽度调制PWM段的流量下降时，其压降也会下降，当流量下 VP
降一半时，压降只有原来的四分之一，当流量下降为原来的三分之一时，压降只有原来的九 分之一。本发明由于采用通过在阀芯表面PWM段布置较多的螺旋刃带的结构，则阀芯每转 动一转，可以获得更多的PWM周期。但当PWM增加到很高时，流体的可压缩性等造成阀的状 态切换过程损失增加，阀的效率下降。因此通过增加PWM中心段适当降低阀的旋转速度可 提高阀的效率。本发明自旋转高速开关阀的旋转速度与流量的平方成正比。因此可达到很高的旋转速度。本发明旋转高速开关阀可用于与定量泵蓄能器等一起构成虚拟变量泵。可 以获得较高的效率以及带宽，本发明是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的液压传动用节 能高速开关阀。
图1为现有技术二位三通旋转高速开关阀阀芯结构的示意图； 图2为图1中位于静止阀套上的菱形入口的展开图3为图1中A处螺旋刃带在0° 360°的展开图； 图4为图1中单个螺旋刃带的结构示意图； 图5为现有技术二位三通旋转高速开关阀的油路走向示意图； 图6为本发明实施例高速开关阀两段PWM中心段并联的阀芯结构示意图； 图7为图6中螺旋刃带在0° 360°的展开图； 图8为本发明实施例高速开关阀的油路走向示意图； 图9为本发明实施例两个PWM中心段重叠部分L2的油路走向示意图； 图10为本发明实施例与其他构件组成液压系统的示意图。
具体实施例方式实施例
本发明的结构示意图如图6、7、8、9所示，本发明的液压传动用节能高速开关阀，包括 有阀芯1，阀芯1分为三段，中间段L为脉冲宽度调制PWM段，两端Ll为出口段，中间段L的 圆柱表面上设有交替的螺旋刃带2，螺旋刃带2将阀芯表面分为一路通向载荷回路P1，另一 路通向回油路P2的两个油腔，其中中间段L包括有并联的两段或两段以上的脉冲宽度调制 PWM 段。
β本实施例中，上述脉冲宽度调制PWM段的流量与压降的关系为Q = CdA —Δρ ,通
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过一个脉冲宽度调制PWM段的流量下降时，其压降也会下降，当流量下降一半时，压降只有 原来的四分之一，当流量下降为原来的三分之一时，压降只有原来的九分之一。这相当于电 路中的电阻并联现象，电流不变时通过并联电阻的功率消耗降低，流量类似电路的电流，压 力降类似于电路中的电压降。因此可以达到节能的目的。同时也增加了 PWM占空比的调节 灵敏度。但可能会引起阀芯旋转速度的下降从而降低阀的性能。这要求在设计中在节能和 性能之间寻找一个平衡。本发明的液压传动用节能高速开关阀3与单向阀4、蓄能器5、节流阀负载6、定量 泵7组成虚拟变量泵的原理图如图10所示，可以获得较高的效率以及带宽。
权利要求
1.一种液压传动用节能高速开关阀，包括有阀芯(1 )，阀芯(1)分为三段，中间段L为脉 冲宽度调制PWM段，两端Ll为出口段，中间段L的圆柱表面上设有交替的螺旋刃带(2)，螺 旋刃带(2)将阀芯表面分为一路通向载荷回路P1，另一路通向回油路P2的两个油腔，其特 征在于中间段L包括有并联的两段或两段以上的脉冲宽度调制PWM段。
2.根据权利要求1所述的液压传动用节能高速开关阀， 其特征在于上述脉冲宽度调制PWM段的流量与压降的关系为Q 二 CdAWh^ ,通过一个脉冲宽度调制PWM段的流量下降时，其压降也会下降，当流量下 i/p降一半时，压降只有原来的四分之一，当流量下降为原来的三分之一时，压降只有原来的九 分之一。
全文摘要
本发明是一种液压传动用节能高速开关阀。包括阀芯，阀芯分为三段，中间段L为脉冲宽度调制PWM段，两端L1为出口段，中间段L的圆柱表面上设有交替的螺旋刃带，螺旋刃带将阀芯表面分为一路通向载荷回路P1，另一路通向回油路P2的两个油腔，其中中间段L包括有并联的两段或两段以上的脉冲宽度调制PWM段。本发明由于采用通过在阀芯表面PWM段布置较多的螺旋刃带的结构，则阀芯每转动一转，可以获得更多的PWM周期。但当PWM增加到很高时，流体的可压缩性等造成阀的状态切换过程损失增加，阀的效率下降。因此通过增加PWM中心段适当降低阀的旋转速度可提高阀的效率。本发明开关阀可用于与定量泵蓄能器等一起构成虚拟变量泵，能获得较高的效率及带宽。
文档编号F15B13/02GK102121486SQ201110046020
公开日2011年7月13日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者陈健 申请人:广东工业大学