一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀制造技术

本发明专利技术公开了一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀，是由电动阀功能组件和电子控制单元集装构成；电动阀功能组件中的微型电机与阀芯构成微型丝杠/进给螺母机构，使电机轴的旋转运动转化为阀芯的轴向移动，以阀芯移动在阀套上轴向通孔中不同的轴向位置上实现滑阀的开启与关断的切换。本发明专利技术充分发挥了电磁直动开关型滑阀的特点，同时最大限度避免工作温度、流体液动力、阀芯运动时的卡紧力和摩擦力、零部件加工制造精度、油液污染和零部件变形等对阀性能的影响，使直动开关型滑阀的性能更加可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀
本专利技术属于流体控制执行元件，具体涉及一种采用微型电机驱动、将用于流体开关型控制的功能组件与电子控制单元组装为一体的电控滑阀系统。
技术介绍
阀是流体系统中重要的执行器件。阀的种类繁多、功能各异，在现代机电液一体化控制系统中，开关型滑阀是应用最为广泛的一类流体控制器件，在流体控制过程中，主要利用其开关功能实现对流体通道的通/断控制、对流体流动方向的控制、对继动元件的先导控制和其它执行元件的逻辑控制等，其中电磁驱动的开关型滑阀，即电磁开关型滑阀，又是各类开关阀中使用最多的一类自动化控制基础元件。电磁开关型滑阀又可分为电磁先导开关型滑阀和电磁直动开关型滑阀两大类。电磁先导开关型滑阀主要作为功率放大元件使用，用于对流体系统中的其它执行元件进行控制进而实现对大功率流体通道的通/断控制，而电磁直动开关型滑阀则直接接入需要控制的流体通道中对流体进行通/断控制。电磁直动开关型滑阀的基本结构主要包括电磁驱动元件和通/断功能实现元件两大组成部分；电磁驱动元件一般有电磁铁、动铁芯和复位弹簧，对电磁铁的线圈供电可使其产生电磁力进而驱动动铁芯产生位移，停止对电磁铁的线圈供电则消除其电磁力，可使动铁芯在复位弹簧的作用下回位；通/断功能实现元件主要由阀套和阀芯组成，阀套上具有多个相互独立的流体通道，阀芯上具有多个台阶，阀芯置于阀套内并与动铁芯联动，通过对电磁铁的线圈供电或断电可以改变阀芯与阀套之间的相对位置、使阀芯上的各个台阶对阀套上的各流体通道形成遮盖或消除遮盖，进而实现对阀套上各流体通道的通/断控制；由于电磁直动开关型滑阀结构简单、控制方便、响应迅速、动作可靠，在现代控制系统中得到广泛应用。但是，在实际工程应用中，由于受到工作温度、流体液动力、阀芯运动时的卡紧力和摩擦力以及零部件加工制造精度、油液污染和零部件变形等影响，电磁直动开关型滑阀容易出现通/断时延变大导致响应时间滞后、阀芯卡滞导致控制失效等现象。
技术实现思路
本专利技术提供一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀，其目的是为了充分发挥电磁直动开关型滑阀的特点，同时最大限度避免工作温度、流体液动力、阀芯运动时的卡紧力和摩擦力、零部件加工制造精度、油液污染和零部件变形等对阀性能的影响，使直动开关型滑阀的性能更加可靠。本专利技术为解决技术问题采用如下技术方案：本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点是：所述滑阀是由电动阀功能组件与电子控制单元集装构成；所述电动阀功能组件包括阀座、微型电机、阀芯和阀套；所述阀座是一端通敞、另一端封闭且在封闭一端固设有圆形凸台的壳体，阀座内腔以隔板分隔为一圆柱形空腔和一矩形空腔；所述设于阀座封闭端上的圆形凸台上设有与阀座的圆柱形空腔同轴且连通的圆形通孔，所述圆形通孔的内侧壁对称设置一对截面为矩形的轴向导槽，所述圆形凸台的外圆周面上设有外螺纹；所述阀座其在通敞的一端以封板封闭，在所述封板上设有用于引出电子控制单元接线引脚的过孔；所述微型电机是低压直流电机，所述微型电机置于阀座的圆柱形空腔内并与圆柱形空腔形成间隙配合，微型电机的电机轴上设有外螺纹、壳体上设有电机引脚端子；所述微型电机的电机轴伸向所述圆形通孔内；所述阀芯为台阶圆柱体，所述台阶圆柱体在上段和下段为直径相同的大径圆柱段，在上段大径圆柱段的外圆周上对称设置一对截面为矩形的轴向凸筋，所述轴向凸筋在所述阀座的轴向导槽中获得轴向导向，并以此限制阀芯与阀座的相对转动；所述阀芯的轴心设有轴向贯通的阀芯孔，所述阀芯孔的上段为内螺纹孔，以所述内螺纹孔与所述微型电机的电机轴螺纹配合，并构成微型丝杠/进给螺母机构，使电机轴的旋转运动转化为阀芯的轴向移动；所述阀套是由上段大径圆柱段与下段小径圆柱段固结而成的台阶圆柱体，所述阀套的大径圆柱段上设有沉头孔，所述沉头孔的内侧壁为内螺纹结构并以其内螺纹与阀座的圆形凸台外圆周上的外螺纹形成螺纹配合，阀套的上段大径圆柱段的外圆周设有外螺纹；阀套的轴心设置有轴向通孔，以所述阀套中的轴向通孔与阀芯的大径圆柱段间隔配合并形成密封，以阀芯移动在阀套上轴向通孔中不同的轴向位置上实现滑阀的开启与关断的切换；在所述阀套的小径圆柱段的外圆周上设有四道环形密封圈槽，在所述密封圈槽中设置密封圈，相邻的两道环形密封圈槽之间设置为流体均流槽，位于各流体均流槽的底部沿周向均布设2～8个径向通孔，所述各径向通孔与阀套中的轴向通孔相连通；所述阀套上自上而下的各流体均流槽依次分别与流体泄压通道T、流体控制通道A以及流体供应通道P相连通；阀套底部的轴向通孔通过阀芯均压通道与流体泄压通道T相连通；所述电子控制单元是将微处理器、功率驱动模块、电流采样电阻、内部信号传输通道和微电机电连接点整体封装，所述电子控制单元具有三个对外接线引脚，分别为电源正极引脚、电源负极引脚和控制信号引脚；利用所述微处理器接收控制信号引脚和电流采样电阻的信号，经过信号处理后通过内部信号传输通道向功率驱动模块输出控制信号，控制所述功率驱动模块对微型电机正向供电、反向供电或停止供电，所述电流采样电阻用于采集功率驱动模块对微型电机的供电电流；所述控制信号引脚用于接受外部控制信号。本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点也在于：所述阀座在其通敞一端靠近沿口的内侧壁上设有一道与沿口平行、截面为三角形的环形凹槽；沿所述封板的周边设置有飞边，所述封板是利用所述飞边与阀座上环形凹槽形成凸凹配合实现限位。本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点也在于：所述微型电机是工作电压为4V～36V的永磁式直流电动机，或是工作电压为4V～36V的电磁式直流电动机。本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点也在于：在微型电机获得正向供电时，阀芯移动到滑阀开启时的阀芯开启极限位置P1；在微型电机获得反向供电时，阀芯移动到滑阀关闭时的阀芯关闭极限位置P2；在阀芯移动到达阀芯开启极限位置P1或阀芯关闭极限位置P2时因移动受阻，微型电机处于堵转状态，电流采样电阻因此检测获得所述微型电机的供电线路上的堵转电流信号，微处理器采集到所述堵转电流信号后即对功率驱动模块输出控制信号、控制其切断微型电动的供电电流，并停止转动。本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点也在于：所述电子控制单元通过其控制信号引脚接收的外部控制信号是脉冲信号，控制单元在接收到脉冲信号时，通过微处理器控制功率驱动模块对微型电机进行供电直至其出现堵转停止供电，形成一次供电循环。本专利技术微电机驱动的集成式直动开关型滑阀的结构特点也在于：所述控制单元每接收到一次外部脉冲信号即完成一次对微型电机的供电循环，并在后续再次接收到外部脉冲信号时自动实现对微型电机的换向供电。本专利技术中微型电机的电机轴与阀芯之间通过螺纹配合构成一个微型丝杠/进给螺母机构，当对微型电机供电使其电机轴旋转同时使阀芯的转动受限时，电机轴的旋转运动可转化为阀芯的轴向移动，由于微型电机的电机轴与阀芯之间螺纹配合具有确定的螺距，阀芯的轴向移动速度只与微型电机的转速有关，阀芯轴向位移的距离只与微型电机转动的圈数有关；阀芯的轴向移动速度和轴向位移距离分别由式(1)和式(2)计算获得：VV＝T×NE(毫米/秒)(1)VS＝T×N(毫米)(2)式中：VV为阀芯的轴向移动速度；VS为阀芯5的轴向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀，其特征是：所述滑阀是由电动阀功能组件与电子控制单元(7)集装构成；所述电动阀功能组件包括阀座(1)、微型电机(3)、阀芯(5)和阀套(6)；所述阀座(1)是一端通敞、另一端封闭且在封闭一端固设有圆形凸台的壳体，阀座(1)内腔以隔板分隔为一圆柱形空腔和一矩形空腔；所述设于阀座(1)封闭端上的圆形凸台上设有与阀座(1)的圆柱形空腔同轴且连通的圆形通孔，所述圆形通孔的内侧壁对称设置一对截面为矩形的轴向导槽，所述圆形凸台的外圆周面上设有外螺纹；所述阀座(1)其在通敞的一端以封板(2)封闭，在所述封板(2)上设有用于引出电子控制单元接线引脚的过孔；所述微型电机(3)是低压直流电机，所述微型电机(3)置于阀座(1)的圆柱形空腔内并与圆柱形空腔形成间隙配合，微型电机(3)的电机轴上设有外螺纹、壳体上设有电机引脚端子(4)；所述微型电机(3)的电机轴伸向所述圆形通孔内；所述阀芯(5)为台阶圆柱体，所述台阶圆柱体在上段和下段为直径相同的大径圆柱段，在上段大径圆柱段的外圆周上对称设置一对截面为矩形的轴向凸筋，所述轴向凸筋在所述阀座(1)的轴向导槽中获得轴向导向，并以此限制阀芯(5)与阀座(1)的相对转动；所述阀芯(5)的轴心设有轴向贯通的阀芯孔，所述阀芯孔的上段为内螺纹孔，以所述内螺纹孔与所述微型电机(3)的电机轴螺纹配合，并构成微型丝杠/进给螺母机构，使电机轴的旋转运动转化为阀芯(5)的轴向移动；所述阀套(6)是由上段大径圆柱段与下段小径圆柱段固结而成的台阶圆柱体，所述阀套(6)的大径圆柱段上设有沉头孔，所述沉头孔的内侧壁为内螺纹结构并以其内螺纹与阀座(1)的圆形凸台外圆周上的外螺纹形成螺纹配合，阀套(6)的上段大径圆柱段的外圆周设有外螺纹；阀套(6)的轴心设置有轴向通孔，以所述阀套(6)中的轴向通孔与阀芯(5)的大径圆柱段间隔配合并形成密封，以阀芯(5)移动在阀套(6)上轴向通孔中不同的轴向位置上实现滑阀的开启与关断的切换；在所述阀套(6)的小径圆柱段的外圆周上设有四道环形密封圈槽，在所述密封圈槽中设置密封圈，相邻的两道环形密封圈槽之间设置为流体均流槽，位于各流体均流槽的底部沿周向均布设2～8个径向通孔，所述各径向通孔与阀套(6)中的轴向通孔相连通；所述阀套(6)上自上而下的各流体均流槽依次分别与流体泄压通道T、流体控制通道A以及流体供应通道P相连通；阀套(8)底部的轴向通孔通过阀芯均压通道(202)与流体泄压通道T相连通；所述电子控制单元(7)是将微处理器(101)、功率驱动模块(102)、电流采样电阻(103)、内部信号传输通道(104)和微电机电连接点(105)整体封装，所述电子控制单元(7)具有三个对外接线引脚，分别为电源正极引脚(8)、电源负极引脚(9)和控制信号引脚(10)；利用所述微处理器(101)接收控制信号引脚(10)和电流采样电阻(103)的信号，经过信号处理后通过内部信号传输通道(104)向功率驱动模块(102)输出控制信号，控制所述功率驱动模块(102)对微型电机(3)正向供电、反向供电或停止供电，所述电流采样电阻(103)用于采集功率驱动模块(102)对微型电机(3)的供电电流；所述控制信号引脚(10)用于接受外部控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种微电机驱动的集成式直动开关型滑阀，其特征是：所述滑阀是由电动阀功能组件与电子控制单元(7)集装构成；所述电动阀功能组件包括阀座(1)、微型电机(3)、阀芯(5)和阀套(6)；所述阀座(1)是一端通敞、另一端封闭且在封闭一端固设有圆形凸台的壳体，阀座(1)内腔以隔板分隔为一圆柱形空腔和一矩形空腔；所述设于阀座(1)封闭端上的圆形凸台上设有与阀座(1)的圆柱形空腔同轴且连通的圆形通孔，所述圆形通孔的内侧壁对称设置一对截面为矩形的轴向导槽，所述圆形凸台的外圆周面上设有外螺纹；所述阀座(1)其在通敞的一端以封板(2)封闭，在所述封板(2)上设有用于引出电子控制单元接线引脚的过孔；所述微型电机(3)是低压直流电机，所述微型电机(3)置于阀座(1)的圆柱形空腔内并与圆柱形空腔形成间隙配合，微型电机(3)的电机轴上设有外螺纹、壳体上设有电机引脚端子(4)；所述微型电机(3)的电机轴伸向所述圆形通孔内；所述阀芯(5)为台阶圆柱体，所述台阶圆柱体在上段和下段为直径相同的大径圆柱段，在上段大径圆柱段的外圆周上对称设置一对截面为矩形的轴向凸筋，所述轴向凸筋在所述阀座(1)的轴向导槽中获得轴向导向，并以此限制阀芯(5)与阀座(1)的相对转动；所述阀芯(5)的轴心设有轴向贯通的阀芯孔，所述阀芯孔的上段为内螺纹孔，以所述内螺纹孔与所述微型电机(3)的电机轴螺纹配合，并构成微型丝杠与螺母组成的进给机构，使电机轴的旋转运动转化为阀芯(5)的轴向移动；所述阀套(6)是由上段大径圆柱段与下段小径圆柱段固结而成的台阶圆柱体，所述阀套(6)的大径圆柱段上设有沉头孔，所述沉头孔的内侧壁为内螺纹结构并以其内螺纹与阀座(1)的圆形凸台外圆周上的外螺纹形成螺纹配合，阀套(6)的上段大径圆柱段的外圆周设有外螺纹；阀套(6)的轴心设置有轴向通孔，以所述阀套(6)中的轴向通孔与阀芯(5)的大径圆柱段间隔配合并形成密封，以阀芯(5)移动在阀套(6)上轴向通孔中不同的轴向位置上实现滑阀的开启与关断的切换；在所述阀套(6)的小径圆柱段的外圆周上设有四道环形密封圈槽，在所述密封圈槽中设置密封圈，相邻的两道环形密封圈槽之间设置为流体均流槽，位于各流体均流槽的底部沿周向均布设2～8个径向通孔，所述各径向通孔与阀套(6)中的轴向通孔相连通；所述阀套(6)上自上而下的各流体均流槽依次分别与流体泄压通道T、流体控制通道A以及流体供应通道P相连通；阀套(8)底部的轴向通孔通过阀芯均压通道(202)与流体泄压通道T相连通；所述电子控制单元(7)是将...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙保群，郝子瑞，施信信，谢海，姜明亮，张书同，卞锦，陆军，常佳男，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34