一种二级电液伺服旋转阀

本发明属于液压伺服阀，涉及一种伺服阀，尤其涉及一种采用二级驱动的电液伺服旋转阀。

背景技术：

1、目前应用最广泛的二级喷嘴挡板阀喷嘴直径非常小，对工作油的过滤要求很高，抗污染能力差。喷嘴挡板阀功率级采用滑动阀芯，而转阀则采用转动的阀芯。相对于滑动阀芯，转阀的转动阀芯的惯量小，易获得高频响特性；阀芯运动无加速度零飘，控制精度高；可由电机直接或间接驱动阀芯，结构紧凑；转动阀芯有自清洗功能，抗污染能力更强。因此结合转阀自身的特点和优势，研制一种结构简单、高频响、抗污染能力强的伺服旋转阀势在必行，目前还没有这种结构的转阀。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种二级电液伺服旋转阀，解决喷嘴挡板阀抗污能力差的问题，同时使其具有结构简单、频响高、抗污染能力强、加工使用维修方便的特点。

2、本发明采用的技术方案是：一种二级电液伺服旋转阀由左阀罩1，油塞2、7，阀体3，阀套4，阀芯5，驱动芯6，控制透盖8，右阀罩9，螺钉10、14、16、18，磁钢11，永磁体12，驱动线圈13，驱动芯连接件15，左透盖17，联轴器19，角位移传感器20等组成。

3、左阀罩1与阀体3通过螺钉连接，固定在左阀罩1上的角位移传感器20的轴通过联轴器19与阀芯5左端轴相连，测量阀芯转角，实现闭环控制，左透盖17通过螺钉18与阀体3连接。

4、右阀罩9与阀体3通过螺钉连接，磁钢11通过螺钉10与右阀罩9固接，磁钢11、永磁体12和驱动线圈13组成音圈电机作为第一级驱动源。

5、伺服转阀主体结构主要由阀体3、阀套4、阀芯5、驱动芯6、控制透盖8五部分组成。

6、阀体3内腔中加工有七个环形槽，其中中间的五个依次与底板直孔左回油口t2、左工作油口b、高压进油口p、右工作油口a、右回油口t1相通。通油长孔22将阀体左环形槽21、阀体右环形槽28、高压油腔25连通，油塞2、7将通油长孔22两端封闭。

7、阀套4外壁加工五个环形槽与阀体3腔中间的五个环形槽一一对应形成左回油腔23、左工作油腔24、高压油腔25、右工作油腔26、右回油腔27。阀套4上还加工有两组阀套左通孔41、阀套右通孔42以及四组矩形控制阀口a、a’、b、b’,两组通孔及四组控制阀口中每组两个沿径向对称分布，矩形阀口满足线性流量控制。径向对称的两个阀套端横向槽36中加工阀套轴端横向槽通孔35。阀套4右末端加工有四个均匀分布的阀套轴端高压通油孔29。

8、阀芯5轴端加工对称分布的两个阀芯轴端扇形凸台43，阀芯轴向油槽32壁上加工有四个均匀分布的扇形腔回油控制口30,在阀芯端环形槽34中加工有四个均匀分布阀芯端径向通油孔33并连通阀芯轴向油槽32。阀芯轴向油槽32通过阀芯端环形槽34上的阀芯端径向通油孔33以及阀套端轴向槽36中的阀套轴端横向槽通孔35与右回油腔27相通。阀芯5加工的四个弓形槽与阀套4配合形成右上工作腔f、右下工作腔f’、左上工作腔g、左下工作腔g’，右上、下工作腔之间经右工作腔阀芯通孔37、38相通，左上、下工作腔之间经左工作腔阀芯通孔39、40相通。右上工作腔f、右下工作腔f’经阀套右通孔42、环形腔26始终与右工作油口a相通，左上工作腔g、左下工作腔g’经阀套左通孔41、环形腔24始终与左工作油口b相通。中位时每组弓形槽之间形成的通油控制扇面h恰好遮住阀套4上的四组控制阀口a、a’、b、b’，使转阀具有零开口特性。

9、驱动芯6嵌于阀芯轴向油槽32中，其沿圆周均匀加工两个驱动芯斜槽31并始终与阀芯轴向油腔32相通。阀芯5处于中位时，两个驱动斜槽31恰好被四个均匀分布的扇形腔回油控制口30中两个孔间的间隔部分完全遮盖。驱动芯6通过驱动芯连接件15与驱动线圈13连接形成第一级电驱动。

10、控制透盖8通过螺钉16与阀体3固接，对称的两个透盖扇形凸台44与阀芯轴端扇形凸台43及阀套4配合形成四个扇形油腔m、m’、n、n’并经阀套轴端高压通油孔29与阀体右环形槽28相通(即四个扇形油腔m、m’、n、n’始终与高压进油口p相通)。阀芯5处于中位时驱动芯斜槽31不与扇形油腔m、m’、n、n’相通。驱动芯6轴向移动时使扇形油腔与阀芯轴向油32槽接通，油腔之间形成压力差驱使阀芯5旋转，实现液流方向改变和流量大小控制。

11、本发明的效果和益处是：液压组件采用旋转阀芯设计，阀芯相对阀套转动，摩擦力小，抗污染能力强。旋转阀芯转动惯量小，驱动芯采用高频响的音圈电机作为第一级驱动，极大地提高了动态性能。二级驱动采用液压驱动，产生的驱动力大，灵敏度高，也极大地提高了流量控制范围。阀套上控制阀口为矩形满足线性流量的要求，同时具有零开口特性。阀套上每组控制阀口对称分布，大大降低了加工难度，加工精度要求降低。阀芯上径向通孔使相对两工作腔中的油压保持平衡，同时阀芯阀套径向对称的几何结构使阀芯径向受力平衡。阀芯两端高压油形成的压差使阀芯受到向右的作用力，使扇形高压油腔密封良好。

技术特征：

1.一种二级电液伺服旋转阀，包括左阀罩(1)，油塞(2)、(7)，阀体(3)，阀套(4)，阀芯(5)，驱动芯(6)，控制透盖(8)，右阀罩(9)，螺钉(10)(14)(16)(18)，磁钢(11)，永磁体(12)，驱动线圈(13)，驱动芯连接件(15)，左透盖(17)，联轴器(19)，角位移传感器(20)；

技术总结
一种二级电液伺服旋转阀，属于液压伺服阀技术领域。其特征是由角位移传感器20，阀体3，阀套4，阀芯5，驱动芯6，控制透盖8等组成，驱动芯轴向移动时改变扇形油腔中油液压力，形成的压差驱使阀芯旋转从而实现油液的换向和流量控制，驱动芯轴向位移与阀芯旋转角度成正比。本发明的效果和益处是：旋转阀芯转动惯量小，摩擦力小，抗污染能力强，音圈电机和液力两级驱动使阀的频响高，控制流量范围大，径向受力平衡，能实现自密封，加工简单。

技术研发人员：王晓,姚龙元,李坤,姜小琛,张伟,赵磊
受保护的技术使用者：山东建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14