一种旋转式的高速开关阀的制作方法
【专利摘要】一种旋转式高速开关阀，属于液压系统控制部件，它包括电机、阀体、PWM阀芯、旋转阀芯、阀套，其特征是PWM阀芯、旋转阀芯和阀套同轴布置在阀体中，PWM阀芯、旋转阀芯、阀套上设有相应的油槽，油槽将压力油分别引入出油口和进油口；电机通过调节PWM阀芯与阀套的相对位置控制高速开关阀的占空比，电机驱动旋转阀芯实现压力油在出油口与回油口的高频切换。本发明通过改变PWM阀芯与阀套的相对位置调节占空比，旋转阀芯每转动一周便可实现阀的n次开启与闭合，减小了高速开关阀的噪声，提高了高速开关阀寿命，且结构简单，易于实现，适用于液压控制系统。
【专利说明】
一种旋转式的高速开关阀
技术领域
[0001]本发明属于液压控制领域，具体涉及一种旋转式高速开关阀。
【背景技术】
[0002]数字液压技术不需要A/D或D/A转换便可实现液压阀与控制器之间的信号传递，具有高的容错性和快速性、精确控制、效率高等优点。高速开关阀作为目前应用最广的数字阀，通过改变PWM信号的占空比控制开闭时间，从而实现流量和压力的控制。由于高速开关阀一直处于高频开关状态，由此产生的噪声及压力冲击问题一直是亟需解决的问题；同时受电-机械转换装置的限制以及高速开关阀对高频开关的要求，现有的电磁高速开关阀的通流能力较小。
[0003]专利“一种液压传动用节能高速开关阀”公开号为CN102121486A提出了一种节能高速开关阀。该高速开关阀的阀芯分为三部分，中间部分为PWM段，两端为出口段，阀芯在旋转过程中，高压油便可在负载油口与回油口之间相互转换;通过控制阀芯相对于进油喷嘴的轴向位移，便可获得O %-100 %的占空比。因此该阀通过阀芯的旋转运动便可实现一般高速开关阀的功能，降低了高速开关阀的噪声，提高了高速开关阀的通流能力及使用寿命，解决了高速开关阀大流量与高频之间的矛盾。但该阀芯的轴向位移控制需额外的液压栗及电机，增加了阀的体积及控制难度。
[0004]为解决高速开关阀噪声及压力冲击问题、高频响应与低流量的矛盾，这就需要一种旋转式的阀芯结构，在阀芯旋转过程中便可实现高速开关阀的开闭功能。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种旋转式的尚速开关阀结构，用于解决尚速开关阀在尚频启闭过程中产生的噪声问题、受电-机械转换装置限制的高频响应与大流量之间的矛盾，提尚尚速开关阀的使用寿命。
[0006]本发明的技术方案:一种旋转式高速开关阀，包括电机、阀盖、止推轴承、阀体、PWM阀芯、旋转阀芯、阀套，其特征是PWM阀芯、旋转阀芯和阀套同轴布置在阀体中，旋转阀芯布置在PWM阀芯和阀套之间；电机、阀盖、止推轴承及PWM阀芯同轴布置，电机、阀盖、止推轴承及旋转阀芯同轴布置。
[0007]上述的技术方案中，所述Pmi阀芯设有若干第一油槽P1、第二油槽P2和第三油槽P3，第二油槽P2设置在第一油槽Pl与第三油槽P3之间，第二油槽P2的槽口面积大于第一油槽Pl的槽口面积且大于第三油槽P3的槽口面积，PWM阀芯所有第二油槽P2的圆心角之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的个数相等，第一油槽Pl与第三油槽P3的圆心角相等;第一油槽Pl与出油口 A连通，第二油槽P2与进油口 P连通，第三油槽P3与回油口 T连通;相邻第一油槽Pl之间等距离，相邻第二油槽P2之间等距离，相邻第三油槽P3等距离。
[0008]所述旋转阀芯设有若干第四油槽P4、第五油槽P5和第六油槽P6，第四油槽P4和第六油槽P6对称布置在第五油槽P5两边，第五油槽P5的槽口面积大于第四油槽P4的槽口面积且大于第六油槽P6的槽口面积，旋转阀芯所有第五油槽P5的圆心角之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的个数相等，第四油槽P4与第六油槽P6的圆心角相等;第四油槽P4与出油口 A连通，第五油槽P5与进油口 P连通，第六油槽P6与回油口 T连通;相邻第四油槽P4之间等距离，相邻第五油槽P5之间等距离，相邻第六油槽P6等距离。
[0009]所述阀套上设有若干第七油槽P7、第八油槽P8、第九油槽P9，第七油槽P7和第九油槽P9对称布置在第八油槽P8两边，第八油槽P8的槽口面积大于第七油槽P7的槽口面积且大于第九油槽P9的槽口面积，阀套所有第八油槽P8的圆心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的个数相同，第七油槽P7和第九油槽P9的圆心角相同；第七油槽P7与出油口A连通，第八油槽P8与进油口 P连通，第九油槽P9与回油口 T连通;相邻第七油槽之间等距离，相邻第八油槽之间等距离，相邻第九油槽等距离。
[0010]所述第四油槽P4或第六油槽P6的个数是第一油槽Pl或第三油槽P3或第七油槽P7或第九油槽P9个数的2倍;第一油槽Pl、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圆心角均为仏，第四油槽PWM和第六油槽的圆心角均为β2;第一油槽Pl及第三油槽P3相邻边的夹角等于旋转阀芯上第四油槽Ρ4的圆心角β2，βι+&=90°。
[0011]在径向横截面的圆周上，旋转阀芯上的第四油槽和第六油槽的圆心角为β2，第一油槽Pl和第三油槽Ρ3相邻两边的夹角正好与第四油槽Ρ4的圆心角正好相等，在这个位置时，阀处于关闭状态，不向A 口和T 口供油。
[0012]当阀套在阀体中的位置保持不变时，第一电机调节PffM阀芯左转，使第一油槽Pl和第七油槽Ρ7的重合面积增大，第三油槽Ρ3和第九油槽Ρ9的重合面积减小。
[0013]所述阀体中的进油口P与第二油槽Ρ2、第五油槽Ρ5、第八油槽Ρ8相互连通将压力油引入到容腔中；第一油槽Pl、第四油槽Ρ4、第七油槽Ρ7和阀体的出油口A相互连通将容腔中的压力油引入到出油口 A;第三油槽Ρ3、第六油槽Ρ6、第九油槽Ρ9和阀体中的回油口 T相互连通将容腔中的压力油引入到回油口 Τ。
[0014]所述第一电机和第二电机均是步进电机或伺服电机。
[0015]所述第一油槽Pl、第三油槽Ρ3、第七油槽Ρ7、第八油槽Ρ8的个数均为2个，第四油槽Ρ4、第六油槽Ρ6的个数均为4个。
[0016]所述油槽形状包括矩形、三角形或U形。
[0017]本发明具有下述有益效果:
1.本发明通过旋转阀芯的旋转运动实现高速开关阀的开闭功能，具有噪声小、流量大的优点；在阀套、PWM阀芯、旋转阀芯上布置较多的矩形窗口，则旋转阀芯转动一周，便可获得更多的PWM周期;本发明采用伺服电机或步进电机驱动旋转阀芯转动，通过增加电机转速便可提尚PffM频率。
[0018]2.本发明选择步进电机或伺服电机作为旋转阀芯的驱动机构，同时选择步进电机或伺服电机作为PWM阀芯相对位移的调节机构，阀的结构紧凑。
[0019]本发明通过改变PWM阀芯与阀套的相对位置调节占空比，旋转阀芯每转动一周便可实现阀的η次开启与闭合，减小了高速开关阀的噪声，提高了高速开关阀寿命，且结构简单，易于实现，适用于液压控制系统。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的旋转式高速开关阀的结构的图；
图2为图1中PffM阀芯在0°?360°的展开示意图；
图3为图1中旋转阀芯在0°?360°的展开示意图；
图4为图1中阀套在0°?360°的展开示意图；
图5为图1中第一油槽Pl和第三油槽P3在同一平面的位置关系示意图；
图6为PffM占空比为50%时，阀套、旋转阀芯、PffM阀芯的相对位置图。
[0021]图7为PffM占空比为50%时，阀套、旋转阀芯、PffM阀芯的相对位置图。
[0022]图8为PffM占空比为50%时，阀套、旋转阀芯、PffM阀芯的相对位置图。
[0023]图中:1:第一电机，2:第一阀盖，3:第一止推轴承，4:阀体，5: P丽阀芯，6:旋转阀芯，7:阀套，8:第二止推轴承，9:第二阀盖，10:第二电机，P1:第一油槽(为P丽阀芯上的油槽)，P2:第二油槽(为PffM阀芯上的油槽)，P3:第三油槽(为PffM阀芯上的油槽)，P4:第四油槽(为旋转阀芯上的油槽)，P:第五油槽(为旋转阀芯上的油槽)，P6:第六油槽(为旋转阀芯上的油槽)，P7:第七油槽(为阀套上的油槽)，P8:第八油槽(为阀套上的油槽)，P9:第九油槽(为阀套上的油槽)。
【具体实施方式】
[0024]结合附图和实施方式能够对发明的原理和结构做出进一步详细说明，本实施方式是对本发明的详细说明，并不对本发明做出任何限制。
[0025]图1所示，一种旋转式高速开关阀，包括有第一电机1、第一阀盖2、第一止推轴承3、阀体4、PffM阀芯5、旋转阀芯6、阀套7、第二止推轴承8、第二阀盖9，PWM阀芯5、旋转阀芯6和阀套7同轴布置在阀体4中，旋转阀芯6布置在PffM阀芯5和阀套7之间；第一电机1、第一阀盖
2、第一止推轴承3及PffM阀芯5同轴布置，第一电机I调节PffM阀芯5的位置角度;第二电机10、第二阀盖9、第二止推轴承8及旋转阀芯6同轴布置，第二电机10驱动旋转阀芯6高速转动。
[0026]阀体4与阀套7形成3个与外界相连通的油口，即进油口P，出油口A，回油口T;回油口 T与油箱连通，进油口 P引入压力油。
[0027]如图2所示，PWM阀芯5轴向设有两个第一油槽Pl、两个第二油槽P2、两个第三油槽P3，PWM阀芯上所有的第二油槽P2的弧度之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的个数相同，圆心角相同；第一油槽Pl与出油口 A连通，第二油槽P2与进油口 P连通，第三油槽P3与回油口 T连通;第一油槽Pl、第二油槽P2等距离布置，第三油槽P3等距离布置。
[0028]如图3所示，旋转阀芯6的轴向设有四个第四油槽P4、两个第五油槽P5、四个第六油槽P6，旋转阀芯6上所有第五油槽P5的弧度之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的个数相同，圆心角相同，旋转阀芯6上的第四油槽P4和第六油槽P6对称布置在第五油槽P5两边；第四油槽P4与出油口 A连通，第五油槽P5与进油口 P连通，第六油槽P6与回油口 T连通;第四油槽P4等距离布置，第五油槽P5等距离布置，第六油槽P6等距离布置。
[0029]如图4所示，阀套7的轴向设有两个第七油槽P7、两个第八油槽P8、两个第九油槽P9，阀套7上所有第八油槽P8的圆心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的个数相同，圆心角相同，阀套7上的第七油槽P7和第九油槽P9对称布置在第八油槽P8两边;第七油槽P7与出油口 A连通，第八油槽P8与进油口 P连通，第九油槽P9与回油口 T连通;第七油槽P7等距离布置，第八油槽P8等距离布置，第九油槽P9等距离布置。
[0030]如图5所示，第一油槽Pl、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圆心角为，第四油槽PffM和第六油槽的圆心角为i32;PWM阀芯上第一油槽Pl及第三油槽P3相邻边的夹角等于旋转阀芯上第四油槽P4的圆心角&，βι+&=90° ;
所述圆心角为油槽横截面构成的夹角；
所述圆心角还可以理解为油槽横截面延伸至轴心，以轴心为原点构成的夹角。例如图5的βι或扮。
[0031]第四油槽和第六油槽的圆心角为β2，第一油槽Pl和第三油槽Ρ3之间相邻的两边构成的夹角与第四油槽Ρ4的圆心角相等，在这个位置时，旋转阀处于关闭状态，不向A 口和T 口供油。
[0032]本发明的一种旋转式高速开关转阀在PWM占空比一定时，PWM阀芯5、旋转阀芯6和阀套7的相对位置如图6、图7、图8所示。
[0033]如图6所示，阀体4中的进油口P与第二油槽Ρ2、第五油槽Ρ5、第八油槽Ρ8相互连通将压力油引入到容腔e中；
如图7所示，第一油槽P1、第四油槽P4、第七油槽P7和阀体4中的出油口 A相互连通将容腔e中的压力油引入到出油口 A;
如图8所示，第三油槽P3、第六油槽P6、第九油槽P9和阀体4中的回油口 T相互连通将容腔e中的压力油引入到回油口 T。
[0034]旋转阀芯6上的第四油槽P4和第六油槽P6的个数是PWM阀芯5上的第一油槽Pl、第三油槽P3及阀套7上的第七油槽P7、第九油槽P9个数的2倍。
[0035]阀套7在阀体4中的位置保持不变，第一电机I调节PWM阀芯左转，第一油槽Pl和第七油槽P7的重合面积增大，第三油槽P3和第九油槽P9的重合面积减小。
【主权项】
1.一种旋转式高速开关阀，包括电机、阀盖、止推轴承、阀体、PWM阀芯、旋转阀芯、阀套，其特征是PWM阀芯、旋转阀芯和阀套同轴布置在阀体中，旋转阀芯布置在PWM阀芯和阀套之间；电机、阀盖、止推轴承及PWM阀芯同轴布置，第一电机调节PWM阀芯的角度;第二电机、阀盖、止推轴承及旋转阀芯同轴布置，第二电机驱动旋转阀芯高速转动。2.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述PWM阀芯设有若干第一油槽P1、第二油槽P2和第三油槽P3，第二油槽P2设置在第一油槽Pl与第三油槽P3之间，第二油槽P2的槽口面积大于第一油槽Pl的槽口面积且大于第三油槽P3的槽口面积，PWM阀芯所有第二油槽P2的圆心角之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的个数相等，第一油槽Pl与第三油槽P3的圆心角相等;第一油槽Pl与出油口 A连通，第二油槽P2与进油口 P连通，第三油槽P3与回油口 T连通;相邻第一油槽Pl之间等距离，相邻第二油槽P2之间等距离，相邻第三油槽P3等距离。3.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述旋转阀芯设有若干第四油槽P4、第五油槽P5和第六油槽P6，第四油槽P4和第六油槽P6对称布置在第五油槽P5两边，第五油槽P5的槽口面积大于第四油槽P4的槽口面积且大于第六油槽P6的槽口面积，旋转阀芯所有第五油槽P5的圆心角之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的个数相等，第四油槽P4与第六油槽P6的圆心角相等;第四油槽P4与出油口 A连通，第五油槽P5与进油口 P连通，第六油槽P6与回油口 T连通;相邻第四油槽P4之间等距离，相邻第五油槽P5之间等距离，相邻第六油槽P6等距离。4.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述阀套上设有若干第七油槽P7、第八油槽P8、第九油槽P9，第七油槽P7和第九油槽P9对称布置在第八油槽P8两边，第八油槽P8的槽口面积大于第七油槽P7的槽口面积且大于第九油槽P9的槽口面积，阀套所有第八油槽P8的圆心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的个数相同，第七油槽P7和第九油槽P9的圆心角相同；第七油槽P7与出油口 A连通，第八油槽P8与进油口 P连通，第九油槽P9与回油口 T连通;相邻第七油槽之间等距离，相邻第八油槽之间等距离，相邻第九油槽等距离。5.如权利要求1所述的一种旋转式高速开光阀，其特征是所述第四油槽P4或第六油槽P6的个数是第一油槽Pl或第三油槽P3或第七油槽P7或第九油槽P9个数的2倍;第一油槽P1、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圆心角均为扮，第四油槽PffM和第六油槽的圆心角均为；相邻第一油槽Pl及第三油槽P3之间的夹角等于旋转阀芯上第四油槽P4的圆心角β2，βι+&=90° ο6.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是:当阀套在阀体中的位置保持不变时，第一电机调节PWM阀芯左转，使第一油槽Pl和第七油槽P7的重合面积增大，第三油槽P3和第九油槽P9的重合面积减小。7.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述阀体中的进油口P与第二油槽P2、第五油槽P5、第八油槽P8相互连通将压力油引入到容腔中；第一油槽Pl、第四油槽P4、第七油槽P7和阀体的出油口 A相互连通将容腔中的压力油引入到出油口 A;第三油槽P3、第六油槽P6、第九油槽P9和阀体中的回油口 T相互连通将容腔中的压力油引入到回油口 T。8.如权利要求1所述一种旋转式高速开关阀，其特征是所述第一电机和第二电机均是步进电机或伺服电机。9.如权利要求1所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述第一油槽P1、第三油槽P3、第七油槽P7、第八油槽P8的个数均为2个，第四油槽P4、第六油槽P6的个数均为4个。10.如权利要求1?9任意一项所述的一种旋转式高速开关阀，其特征是所述油槽横截面形状包括矩形、三角形或U形。
【文档编号】F16K31/04GK105972255SQ201610336836
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】赵斌, 郝云晓, 权龙 , 黄家海
【申请人】太原理工大学