多功能步进式电液随动伺服阀制造技术

一类多功能步进式电液随动伺服阀，由步进电机、位－电变换器、方向流量控制阀、断电制动器等组成。应用本发明专利技术的电液随动系统按（电－机随动）＋（机－液随动）的模式工作，具有稳定性和随动性能好、断电后不发生失控、备用控制投入简便无扰动等优点。本发明专利技术适用于电液位置伺服系统，特别在水轮机电液调速器等长期连续工作的重要设备中应用，对于提高设备的工作可靠性和技术指标、简化其整体结构等具有显著作用。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电液随动系统中一类数字控制元件-多功能步进式电液随动伺服阀。电液随动系统中应用的现有数字控制元件，多采用由步进电机驱动方向流量控制阀(采用转阀或滑阀)而组成的数字式电液伺服阀。如中国专利技术专利“一种数字式伺服转阀”(专利号86107688.5)和中国技术专利“一种简易型数字式伺服阀”(专利号86208732.5)，均采用了由一只受指令信号脉冲控制的主电机和一只受系统反馈信号脉冲控制的反馈电机协调驱动方向流量控制阀的形式，实现对液压系统的控制作用。这种数字式伺服阀在某些条件下使用尚有不足之处a)主电机及反馈电机均按开环控制方式工作，如不附加另外的反馈环节或其它校正环节，难以保证电液随动系统的随动性能;b)液压执行机构的反馈，要借助反馈电机的作用来实现，当控制系统断电时这种反馈作用中断，将使液压系统失控;c)仅有一只由指令信号脉冲控制的主电机，不能直接实现备用控制作用。本专利技术的目的是提供一类在不附加另外环节的情况下，能保证电液随动系统的随动性能、断电后能确保液压系统不发生失控故障、可以直接实现备用控制作用的多功能步进式电液随动伺服阀(所说的电液随动系统，是指输入为电气指令信号X、输出为液压放大执行机构机械位移Y的电液位置伺服系统)。本专利技术分两种形式多功能步进式电液随动伺服转阀和多功能步进式电液随动伺服阀(其中的方向流量控制阀可用转阀也可用滑阀)。多功能步进式电液随动伺服转阀由步进电机、位——电变换器和转阀组成，其中转阀由阀芯、转动阀套和阀体组成，阀芯由步进电机直接驱动或减速驱动，其特征在于位——电变换器与阀芯连接，把阀芯的角位移变为电信号，位——电变换器可采用角位移变换器；转动阀套上有接受由转阀控制的液压放大执行机构的机械反馈信号的构件和构造，它可以是与转动阀套同心的环形反馈钢丝绳槽和恢复钢丝绳槽，也可以是齿轮、齿条付；步进电机与转阀之间设置有断电后把阀芯及步进电机锁定的断电制动器。多功能步进式电液随动控制阀由步进电机、位——电变换器和方向流量控制阀组成，其特征在于在步进电机与方向流量控制阀之间设置有指令、反馈信号合成机构，它的输出端与方向流量控制阀的阀芯直接(或间接)连接，它的两个输入端一个作为指令信号输入端，由步进电机直接(或间接)驱动，另一个作为反馈信号输入端，其上有接受由方向流量控制阀控制的液压放大执行机构的机械反馈信号的构件，该构件可以是外圆柱面上有与其转轴同心的环形反馈钢丝绳槽和恢复钢丝绳槽的钢丝轮，也可以是齿轮、齿条付；指令、反馈信号合成机构可以采用消间隙行星周转轮系差动机构，也可以采用消间隙锥轮周转轮系差动机构；位——电变换器与指令、反馈信号合成机构的指令信号输入端连接，把指令信号输入端的角位移变为电信号，位-电变换器可以采用角位移变换器;在步进电机与指令、反馈信号合成机构之间设置指令信号合成机构，它的输出端与指令、反馈信号合成机构的指令信号输入端连接，它的两个输入端一个由步进电机驱动，另一个由备用电机直接驱动或减速驱动;指令信号合成机构可以采用消间隙行星周转轮系差动机构，也可以采用消间隙锥轮周转轮系差动机构;设置断电后把步进电机锁定的断电制动器。与已有技术相比，多功能步进式电液随动伺服转阀设置有位-电变换器和转动阀套有接受由转阀控制的液压放大执行机构的机械反馈信号的构件或构造，应用本专利技术可构成按(电-机随动闭环控制)+(机-液随动闭环控制)模式工作的电液随动系统，系统的稳定性好，电-机随动和机-液随动均为闭环控制，在不附加其他任何环节的情况下能保证随动系统的随动性能;机-液随动系统完全由机械、液压机构实现闭环控制，当系统断电后，由断电制动器把阀芯锁定，从而保证液压系统不发生失控故障。该多功能步进式电液随动伺服转阀的结构特别简单。与已有技术相比，多功能步进式电液随动伺服阀具有位-电变换器和接受由方向流量控制阀控制的液压放大执行机构的机械反馈信号的构件，应用本专利技术可构成按(电-机随动闭环控制)+(机-液随动闭环控制)模式工作的电液随动系统，系统的稳定性好，电-机随动和机-液随动均为闭环控制，在不附加其他任何环节的情况下能保证随动系统的随动性能;机-液随动系统完全由机械、液压机构实现闭环控制，当系统断电后，由断电制动器把步进电机锁定，从而保证液压系统不发生失控故障;由于设置了备用电机和指令信号合成机构，可以直接实现备用控制作用，主控步进电机工作时，备用电机不起作用，防止了错误操作备用电机时造成不良影响，主控步进电机退出工作时，备用作用随之投入，并且无任何扰动。附图说明图1是多功能步进式电液随动伺服转阀及其应用系统框图;图2是图1中转阀的结构示意图;图3是多功能步进式电液随动伺服阀实施方案一及其应用系统框图;图4是图3中指令、反馈信号合成机构的示意图;图5是图3中方向流量控制阀的结构示意图;图6是多功能步进式电液随动伺服阀实施方案二及其应用系统框图;图7是图6中指令信号合成机构的示意图。图1和图2描述了多功能步进式电液随动伺服转阀及其应用系统的一个实施例。它由步进电机(2)、位-电变换器(3)、转阀(4)和断电制动器(6)组成(即图1中虚线框内的部分);其中转阀(4)由阀芯(7)、转动阀套(8)和阀体(9)组成。本实施例的特征是a)设置有与阀芯(7)连接的位-电变换器(3)。它把由步进电机(2)直接驱动或减速驱动的阀芯(7)的角位移变为电信号，以负反馈的方式反馈给控制步进电机(2)的步进电机驱动电路(1)，借以构成电-机〔输入步进电机驱动电路(1)的“电”气指令信号X-阀芯(7)的“机”械角位移〕随动的控制闭环。b)转动阀套(8)的外圆柱面上有用以接受机械驱动的与其同轴心的环形反馈钢丝绳槽(16)和恢复钢丝绳槽(18)。反馈钢丝绳(19)的一端固定在转动阀套(8)上并在反馈钢丝绳槽(16)内缠绕，另一端由受转阀(4)输出的液压信号控制的液压放大执行机构(5)的输出部件拉动;恢复钢丝绳(17)的一端固定在转动阀套(8)上并在恢复钢丝绳槽(18)内缠绕，另一端悬挂有重锤(26);恢复钢丝绳(17)与反馈钢丝绳(19)的绕向相反。重锤(26)把恢复钢丝绳(17)及反馈钢丝绳(19)拉紧，使转动阀套(8)在阀体(9)内的角位移与液压放大执行机构(5)输出的机械位移相对应，以实现负反馈。通过阀芯(7)和转动阀套(8)对转阀(4)输出液压信号的联合控制作用，实现机-液〔阀芯(7)的“机”械角位移-“液”压放大执行机构(5)输出的机械位移〕随动的闭环控制。c)设置有断电后把阀芯(7)锁定于断电瞬间所处状态的断电制动器(6)。以保证即使在系统断电后，机-液随动控制闭环不发生失控故障。本实施例中的方向流量控制阀采用三通转阀中的一种，其阀芯(7)作为指令构件，由步进电机(2)直接驱动或减速驱动;其转动阀套(8)作为反馈构件，由反馈钢丝绳(19)和恢复钢丝绳(17)驱动。与本实施例密切相关的结构还有与回油相通的回油口(11)、回油槽(10)、转动阀套(8)上的弧形条孔(24)、阀芯(7)上带轴向延伸段的环形回油腔(23);与压力油相通的压力油口(15)、压力油槽(14)、转动阀套(8)上的压力油孔(21)、阀芯(7)上带轴向延伸段的压力油腔(20);与液压放大执行机构(5)相通的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能步式电液随动伺服转阀，由步进电机［１］、位——电变换器［３］和转阀［４］组成，转阀［４］由阀芯［７］、转动阀套［８］和阀体［９］组成，阀芯［７］由步进电机［２］直接驱动或间接驱动，其特征在于：位——电变换器［３］与阀芯［７］连接，把阀芯［７］的角位移变为电信号；转动阀套［８］上有接受由转阀［４］控制的液压放大执行机构的机械反馈信号的构件或构造。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：雷践仁，王志玉，
申请(专利权)人：雷践仁，王志玉，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]