一种数字控制流量插装阀及其控制方法与流程

本发明涉及液压技术领域，特别是涉及一种数字控制流量插装阀及其控制方法。

背景技术：

流量插装阀是一种常见的液压元件，用于调节液压油的流量。随着电液伺服系统在航天航空、船舶、冶金等领域的发展，流量插装阀广泛应用于水压机、陶瓷压机等行业，具有流量大、响应快、耐高压、寿命长等特点，满足快速、平稳、高精度的技术要求。

一种可控流量插装阀(cn208024895u)中介绍了一种手动的可控流量插装阀，通过转动调整把手带动螺杆上下位置移动，进而控制阀芯开度，一种单向调速螺纹插装阀(cn109654261a)中介绍了一种通过调速螺钉控制阀芯开度的插装阀，上述手动插装阀在调整阀芯开度时引导压力增大，导致调整把手、调速螺钉转动困难，且无法实现快速响应及高精度的要求。一种比例流量插装阀及其控制方法(cn106855070b)以及一种变流量增益的比例插装阀(cn102418721a)两篇专利中介绍的流量插装阀，均通过位移传感器将阀芯位移信号反馈到控制器中，利用先导阀控制主阀实现闭环控制。电液伺服控制是流量插装阀最为常见的控制方法，其一般由一个高响应的控制阀和一个液压放大的二级阀组成，主阀均采用主动控制的方式，先导阀采用高响应的的电液伺服阀或者比例阀，利用主阀的位移传感器把阀芯的行程反馈到集成的放大控制器，进而对主阀阀口的开度进行闭环控制。该方式直接进行位置闭环控制，可以实现对流量的准确控制，但性能优越的伺服阀、放大板、控制器、位移传感器等元件价格昂贵，导致电液伺服控制的流量插装阀价格昂贵，在液压技术领域的使用推广受到一定限制。

数字液压是数字化技术和液压技术结合的产物，正在改变着传统的电液伺服系统。由于数字化液压元件具有结构简单、成本低、易于实现智能化控制、控制灵活方便等优点，在工业生产中得到普遍应用。

综上所述，研究一种数字控制流量插装阀及其控制方法，具有重要意义。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种数字控制流量插装阀及其控制方法，既能改善手动控制精度低，响应慢的缺陷，又能规避电液伺服控制的高成本问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种数字控制流量插装阀，包括编码器、先导阀、阀体和阀芯；

所述编码器设置于所述阀体顶部，所述阀芯设置于所述阀体内，所述阀芯内部设置有一贯穿通道，所述阀体底部设置有一主阀口，所述先导阀与所述编码器均设置有与控制装置电连接的接头；

所述阀芯与所述阀体之间设置有第一空腔和第二空腔，所述第一空腔设置于所述第二空腔的上方；所述第一空腔与所述先导阀的第一接口相连通，所述第二空腔与所述先导阀的第二接口相连通；

所述阀芯与所述编码器的中心轴之间设置有动力转换装置，所述动力转换装置用于将来自所述贯穿通道的压力转换为所述编码器的中心轴的驱动力；

所述阀体下部设置有进油口和回油口，所述进油口位于所述回油口下方。

可选的，所述先导阀为数字换向阀。

可选的，所述先导阀为双向换向阀。

可选的，所述动力转换装置包括螺母和螺杆，所述螺母设置于所述阀体内且位于所述贯穿通道正上方，且所述螺母只能在所述阀体内线性移动，所述螺杆可转动的设置于所述螺母内，所述螺杆的顶端与所述先导阀的中心轴相连接。

可选的，所述动力转换装置还包括轴套，所述螺杆与所述先导阀的中心轴通过所述轴套连接。

可选的，所述阀芯中下部侧壁设置有一限位凹槽，所述阀体侧壁与所述限位凹槽处设置有一限位螺钉，所述限位螺钉的尖端伸入所述限位凹槽内，所述限位凹槽的高度大于所述限位螺钉的直径。

一种数字控制流量插装阀的控制方法，确定所述阀芯的移动方向；

当需要调整开度或切换油路时，通过所述先导阀调整所述第一空腔和所述第二空腔内部的压力，使所述阀芯向上或向下移动，以切换所述主阀口与所述进油口和所述回油口之间的连通关系。

可选的，根据所述编码器采集的所述螺杆的旋转方向和旋转角度，通过控制装置控制所述先导阀，从而控制所述阀芯的移动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明所提供的数字控制流量插装阀，采用数字控制技术对阀芯位置闭环控制，与手动插装阀相比，具有响应速度快，控制精度高的优点；与电液伺服控制插装阀相比，数字控制信号不用引入模拟量，抗电磁干扰能力强，更加稳定，且成本相对较低。

2、本发明所提供的数字控制流量插装阀，可以通过先导阀控制主阀阀口开度，进而控制流量，还可以控制进油口与出油口的切换，实现双向流量控制，减少功率消耗，防止系统发热，并且便于实现液压泵空负荷起动，提高泵的寿命和系统的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中数字控制流量插装阀的结构示意图；

图2为本发明中数字控制流量插装阀的液压原理图；

图3为本发明中数字控制流量插装阀的控制方法的流程图；

图中：1、编码器；2、开槽螺钉；3、内六角螺钉；4、上板；5、中板；6、轴套；7、备母；8、推力轴承；9、螺杆；10、螺母；11、阀芯；12、第一空腔；13、第二空腔；14、阀套；15、限位螺钉；16、数字换向阀；17、法兰；18、内六角螺塞；19、六角薄螺母。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-2所示，本实施例提供一种数字控制流量插装阀，包括编码器1、先导阀、阀体和阀芯11。

编码器1设置于阀体顶部，阀芯11设置于阀体内，阀芯11内部设置有一贯穿通道，贯穿通道的底部侧壁上设置有一连通口，连通口用于连通进油口和回油口，阀体底部设置有一主阀口，贯穿通道与主阀口相连通，先导阀与编码器1均设置有与控制装置电连接的接头。

阀芯11与阀体之间设置有第一空腔12和第二空腔13，第一空腔12设置于第二空腔13的上方；第一空腔12与先导阀的第一接口相连通，第二空腔13与先导阀的第二接口相连通。

阀芯11与编码器1的中心轴之间设置有动力转换装置，动力转换装置用于将来自贯穿通道的压力转换为编码器1的中心轴的驱动力。

阀体下部设置有进油口和回油口，进油口位于回油口下方。

于具体实施例中，阀体包括由上至下依次设置的上板4、中板5、法兰17、主腔体和下腔体，上板4、中板5和法兰17通过内六角螺钉3固定于主腔体顶部，下腔体密封固定于主腔体的下部。编码器1固定于上板4的顶部，编码器1的中心轴贯穿上板4伸入到中板5内部的空腔内，中心轴与螺杆9之间通过轴套6连接，螺杆9贯穿中板5且螺杆9与中板5之间设置有推力轴承8，螺杆9的下部与螺母10配合连接，螺母10与法兰17内壁形成限位，即法兰17内部限制螺母10转动，但螺母10能够在法兰17内部上下移动，从而，在压力油通过阀芯11的贯穿通道流到螺母10底部的时候，压力油能够推动螺母10向上线性移动，从而使螺杆9转动，进而带动编码器1的中心轴转动，使编码器1能够检测出螺杆9的转动方向和转动角度。

阀体的中部设置有一环形凸起，该环形凸起与主腔体的内壁之间形成密封结构，阀体的顶部与下部分别与主腔体和下腔体之间形成密封结构，从而在阀体与阀座之间形成了两个相互独立的第一空腔12和第二空腔13。

本实施例中的先导阀采用双向数字换向阀16，先导阀的两个连接口分别连通第一空腔12和第二空腔13，从而能够通过先导阀控制第一空腔12和第二空腔13中的压力，从而使阀芯11能够在阀体中上下移动。

阀芯11中下部侧壁设置有一限位凹槽，阀体侧壁与限位凹槽处设置有一限位螺钉15，限位螺钉15的尖端伸入限位凹槽内，限位凹槽的高度大于限位螺钉15的直径，限位凹槽的高度取决于进油口和回油口之间的距离，即，阀芯11上下移动时，不会使阀芯11具有过大的移动距离，使连通口能够单独连通进油口或回油口。

实施例二：

如图3所示，本实施例提供一种实施例一种的数字控制流量插装阀的控制方法，根据编码器1采集的螺杆9的旋转方向和旋转角度，确定阀芯11的移动方向，通过控制装置控制先导阀，从而控制阀芯11的移动。

当需要调整开度或切换油路时，通过先导阀调整第一空腔12和第二空腔13内部的压力，使阀芯11向上或向下移动，以切换主阀口与进油口和回油口之间的连通关系。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。