阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀制造技术

阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀，包括阀本体、驱动阀本体打开或开闭的传动机构和驱动阀本体复位的零位保持机构；阀本体包括由阀体和阀芯构成的伺服螺旋机构，进油腔与阀体上的进油口连通，高压通道的入口端与进油腔连通；低压通道的入口端与低压槽连通，低压通道的出口端与出油腔连通，螺旋槽的一端与敏感腔连通，螺旋槽的另一端位于高压槽的运动轨迹和低压槽的运动轨迹上，转动设备的转动轴与上拨杆固定连接，上拨杆复位弹簧将上拨杆竖直抵紧在下拨叉内；阀芯的左端贯穿阀体，且阀体的左侧设有迫使阀体保持零位的零位保持机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种开关阀，尤其涉及一种阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀。
技术介绍
高速开关阀是上个世纪80年代研制进而发展起来的一种电液控制元件，具有切换能力快、抗污染能力强等优点，广泛应用于液压锁紧、航空航天、工程机械以及军事等领域。近年来，高速开关阀作为电液数字控制技术的关键部件之一，为实现计算机技术和液压控制技术的有机结合，其性能要求变得越来越高，必须在能实现其功能的同时亦能满足大流量、耐高压、响应速度快、控制精度高、密封性能好等特点。作为液压系统的控制元件，阀体结构形式多种多样，高速开关阀通过调节阀口开/关时间改变通过阀口流量，其结构形式一般采用球阀式、滑阀式或锥阀式三种。目前，2D大流量电液开关阀是采用具有双运动自由度阀芯的两级高速开关阀，该阀具有控制灵活、精度高、频响快、低滞环、泄漏量小、结构简单等优点，主要运用在航空航天、军事等极端恶劣环境下。但是，对此类阀的阀芯加工难度较大，阀芯上设有的通孔在高压、高振荡下对阀芯的冲击较大，降低了阀芯的刚度，易在通孔处折断；且阀芯尾部的堵头在压力过高情况下易被冲出，造成对阀体整体结构的破坏。且在高压下，阀芯的“卡紧”现象容易导致流量无法上升。申请号为2016103397553的中国专利申请记载了一种带变传动比传动机构的斜槽型2D电液高速开关阀，该开关阀的高压槽、低压槽均开设在阀芯上，由于阀芯的体积较小，导致高压槽、低压槽的大小受限，因此响应速度也就受到限制；另需设置阀套，导致结构复杂；且斜槽设置在阀体上，加工难度较大，成本较高。
技术实现思路
为了克服已有的2D电液高速开关阀易受摩擦力、液动力、油污、阀芯弱强以及加工精度问题等对阀芯产生的液压“卡滞”现象，以及增加伺服螺旋槽与高低压槽相交的面积梯度从而提高频响，本专利技术提供一种在高压、大流量下，可以实现伺服螺旋机构快速响应、抗污染能力强的阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀。本专利技术的技术方案是：阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀，包括阀本体、驱动阀本体打开或开闭的传动机构和驱动阀本体复位的零位保持机构；阀本体包括由阀体和阀芯构成的伺服螺旋机构，阀芯可转动地设置在阀体内，阀芯从右向左依次设有第一台肩、第二台肩和第三台肩，阀体的右端盖和第一台肩将阀体内腔气密围隔成敏感腔，第一台肩和第二台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形出油腔，第二台肩和第三台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形进油腔；进油腔与阀体上的进油口连通，阀芯内沿中心轴设有高压通道，高压通道的入口端与进油腔连通；阀体上开有一对轴对称的高压槽和一对轴对称的低压槽，且高压槽和低压槽交替设置，高压槽与高压通道的出口端连通；所述阀体上沿轴向设有低压通道，低压通道的入口端与低压槽连通，低压通道的出口端与出油腔连通，阀芯的外壁上设有一对轴对称的螺旋槽，且螺旋槽自阀芯的右端面在阀芯上沿轴向螺旋延伸，螺旋槽的一端与敏感腔连通，螺旋槽的另一端位于高压槽的运动轨迹和低压槽的运动轨迹上，且低压槽与高压槽之间的距离与螺旋槽的槽宽相等，敏感腔通过高压通道和螺旋槽与进油腔连通；敏感腔通过螺旋槽、低压槽和低压通道与出油腔连通，且出油腔与阀体上的出油口连通；第二台肩沿轴向的长度大于出油口的直径，以使第二台肩在阀芯位于关闭状态时完全密封出油口，且出油口位于第二台肩的运动轨迹上；设置在阀本体左侧的传动机构包括位于正上方的上拨杆和位于正下方的下拨叉，上拨杆的下半部是圆形拨头，下拨叉的上半部是开口向上的U形叉，且拨头的外径和U形叉的开口宽度相等，拨头插设在U形叉内，转动设备的转动轴与上拨杆固定连接，以驱动上拨杆带动下拨叉转动，且下拨叉的底部与阀芯的左端固定连接，以带动阀芯同步转动；上拨杆的顶部可滑动的设置在水平杆上，且水平杆的两侧均套设有将上拨杆抵紧在零位的上拨杆复位弹簧，上拨杆复位弹簧将上拨杆竖直抵紧在下拨叉内；阀芯的左端贯穿阀体，且阀体的左侧设有迫使阀体保持零位的零位保持机构，所述零位保持机构包括套设在阀芯上的阀芯复位弹簧，阀芯复位弹簧的一端抵紧在第三台肩的左侧面上，迫使第二台肩位于出油口上方并密封出油口，另一端抵紧在固套在阀芯上的卡簧上。进一步，所述转动设备为步进电机。进一步，所述低压槽和高压槽均呈半圆形。进一步，阀体的左侧设有连接座，零位保持机构设置在连接座内，传动机构设置在连接座上方，连接板和阀体之间通过连接座相连，连接座的两端分别通过第一密封圈与连接板和阀体气密相连。进一步，阀芯复位弹簧的右端通过弹簧座抵紧在第三台肩的右侧面上，且阀芯复位弹簧的右端端通过弹簧垫抵紧在卡簧上，弹簧座和弹簧垫均固定套设在阀芯上。进一步，所述连接座和连接板配有盒盖。进一步，所述步进电机设置在阀体的上方，并配有保护罩。进一步，所述上拨杆通过第一螺钉夹紧在步进电机的输出轴上，所述下拨叉通过第二螺钉夹紧在阀芯上。本专利技术的技术构思为：为了使2D电液高速开关阀具有大流量、高频响特性，除了要保证步进电机具有快速响应特性和传动机构满足提供阀芯运转所需的较大驱动力矩外；较为重要的一点是，伺服螺旋机构的阀芯轴向位移对旋转角位移之间应具有快速响应的特性。因此，螺旋槽与高低压槽重叠面积梯度应尽可能做大。本专利技术将螺旋槽开在阀芯外壁上、将高低压槽开在阀体内壁上，既可有效的增大螺旋槽与高低压槽的重叠面积梯度，又降低了螺旋槽的加工难度。伺服螺旋机构是实现开关阀阀芯转角与轴向直线位移转换的导控结构。阀体内壁左端开有螺旋槽，螺旋槽与敏感腔相通，高压槽和低压槽的之间的间隙与螺旋槽槽宽相等，以增加面积梯度，满足2D电液高速开关阀大流量，高频响的要求。阀芯可旋转的安装在阀体内，螺旋槽的一端与敏感腔相通，另一端与高压槽和低压槽构成阻力半桥，阻力半桥通过螺旋槽控制敏感腔内的压力。为了保证2D电液高速开关阀具有大流量、高频响的特性，必须保证液压伺服螺旋机构的阀芯轴向位移对旋转角位移能够做出快速响应，液压伺服螺旋机构固有频率取决于阀芯端部敏感腔体积和阀芯质量，2D电液高速开关阀的结构特点决定了其敏感腔可以设计的很小，因而其液压固有频率很高，大约104～105Hz。如此高的液压固有频率使得二阶振荡不会影响到阀芯的动态响应，阀芯的轴向运动对输入的转角信号的响应不会造成影响，二阶振荡可简化成惯性环节。因液压伺服螺旋机构的固有频率很高，设计的高压槽、低压槽与螺旋槽采用正遮盖方式，遮盖量0.003～0.007mm，可以保证导控级零位泄漏量很小，提高阀芯转角位移和轴向位移之间的转换精度，并且可以使阀芯轴向刚度很大，有效提高2D电液高速开关阀工作时的可靠性与稳定性。本专利技术具有很高的自清洁能力，只要高压槽、低压槽与螺旋槽构成的平行四边形区域的一面被阻塞，那么阀芯的力平衡就会被破坏，阀芯便进行轴向运动，在运动过程中阻塞面积增加，可以有效的清除障碍物，抗污染能力强。本专利技术的有益效果是：1、高压槽、低压槽均开设在阀体上，与现有的将高压槽、低压槽开设在阀芯上的开关阀相比，其形状大小不受阀芯结构及其强度的限制，可以相应做大，从而增加了螺旋槽与高、低压槽相交的面积梯度，提高了响应速度；2、螺旋槽开设在阀芯上省去了阀套结构(如申请号为)，因此可以相应增加阀芯直径，从而增大本专利技术的控制流量；3、螺旋槽开设在圆环内孔加工难度很大，所以一般采用直槽代替螺旋槽，这样使螺旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀，其特征在于：包括阀本体、驱动阀本体打开或开闭的传动机构和驱动阀本体复位的零位保持机构；阀本体包括由阀体和阀芯构成的伺服螺旋机构，阀芯可转动地设置在阀体内，阀芯从右向左依次设有第一台肩、第二台肩和第三台肩，阀体的右端盖和第一台肩将阀体内腔气密围隔成敏感腔，第一台肩和第二台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形出油腔，第二台肩和第三台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形进油腔；进油腔与阀体上的进油口连通，阀芯内沿中心轴设有高压通道，高压通道的入口端与进油腔连通；阀体上开有一对轴对称的高压槽和一对轴对称的低压槽，且高压槽和低压槽交替设置，高压槽与高压通道的出口端连通；所述阀体上沿轴向设有低压通道，低压通道的入口端与低压槽连通，低压通道的出口端与出油腔连通，阀芯的外壁上设有一对轴对称的螺旋槽，且螺旋槽自阀芯的右端面在阀芯上沿轴向螺旋延伸，螺旋槽的一端与敏感腔连通，螺旋槽的另一端位于高压槽的运动轨迹和低压槽的运动轨迹上，且低压槽与高压槽之间的距离与螺旋槽的槽宽相等，敏感腔通过高压通道和螺旋槽与进油腔连通；敏感腔通过螺旋槽、低压槽和低压通道与出油腔连通，且出油腔与阀体上的出油口连通；第二台肩沿轴向的长度大于出油口的直径，以使第二台肩在阀芯位于关闭状态时完全密封出油口，且出油口位于第二台肩的运动轨迹上；设置在阀本体左侧的传动机构包括位于正上方的上拨杆和位于正下方的下拨叉，上拨杆的下半部是圆形拨头，下拨叉的上半部是开口向上的U形叉，且拨头的外径和U形叉的开口宽度相等，拨头插设在U形叉内，转动设备的转动轴与上拨杆固定连接，以驱动上拨杆带动下拨叉转动，且下拨叉的底部与阀芯的左端固定连接，以带动阀芯同步转动；上拨杆的顶部可滑动的设置在水平杆上，且水平杆的两侧均套设有将上拨杆抵紧在零位的上拨杆复位弹簧，上拨杆复位弹簧将上拨杆竖直抵紧在下拨叉内；阀芯的左端贯穿阀体，且阀体的左侧设有迫使阀体保持零位的零位保持机构，所述零位保持机构包括套设在阀芯上的阀芯复位弹簧，阀芯复位弹簧的一端抵紧在第三台肩的左侧面上，迫使第二台肩位于出油口上方并密封出油口，另一端抵紧在固套在阀芯上的卡簧上。...

【技术特征摘要】
1.阀芯外环螺旋槽型2D电液高速开关阀，其特征在于：包括阀本体、驱动阀本体打开或开闭的传动机构和驱动阀本体复位的零位保持机构；阀本体包括由阀体和阀芯构成的伺服螺旋机构，阀芯可转动地设置在阀体内，阀芯从右向左依次设有第一台肩、第二台肩和第三台肩，阀体的右端盖和第一台肩将阀体内腔气密围隔成敏感腔，第一台肩和第二台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形出油腔，第二台肩和第三台肩将阀体内腔气密围隔成环绕阀芯的环形进油腔；进油腔与阀体上的进油口连通，阀芯内沿中心轴设有高压通道，高压通道的入口端与进油腔连通；阀体上开有一对轴对称的高压槽和一对轴对称的低压槽，且高压槽和低压槽交替设置，高压槽与高压通道的出口端连通；所述阀体上沿轴向设有低压通道，低压通道的入口端与低压槽连通，低压通道的出口端与出油腔连通，阀芯的外壁上设有一对轴对称的螺旋槽，且螺旋槽自阀芯的右端面在阀芯上沿轴向螺旋延伸，螺旋槽的一端与敏感腔连通，螺旋槽的另一端位于高压槽的运动轨迹和低压槽的运动轨迹上，且低压槽与高压槽之间的距离与螺旋槽的槽宽相等，敏感腔通过高压通道和螺旋槽与进油腔连通；敏感腔通过螺旋槽、低压槽和低压通道与出油腔连通，且出油腔与阀体上的出油口连通；第二台肩沿轴向的长度大于出油口的直径，以使第二台肩在阀芯位于关闭状态时完全密封出油口，且出油口位于第二台肩的运动轨迹上；设置在阀本体左侧的传动机构包括位于正上方的上拨杆和位于正下方的下拨叉，上拨杆的下半部是圆形拨头，下拨叉的上半部是开口向上的U形叉，且拨头的外径和U形叉的开口宽度相等，拨头插设在U形叉内，转动设备的转动轴与上拨杆固定连接，以驱动上拨杆带动下拨叉转动，且下拨叉的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾文昂，吴圣，裴翔，赵志鹏，申屠胜男，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33