双模式电气数字阀制造技术

一种双模式电气数字阀，包括阀体，阀体上开有与气源连通的进气口、与气动执行元件连通的第１、第２进出气口以及与大气连通的第１、第２出气口，阀套嵌套在阀体的内壁，阀芯穿过阀套，阀芯与旋转伺服电机和直线伺服电机连接；阀芯上设有至少四个台肩，第２台肩和第３台肩的前后端面各在周向上均匀开设至少一条沟槽，同一台肩不同端面上的沟槽数相同且错位设置；阀套的周向均匀开设至少五圈阀套窗口，第１阀套窗口与第１出气口连通，第２阀套窗口与第１进出气口连通，第３阀套窗口与进气口连通，第４阀套窗口与第２进出气口连通，第５阀套窗口与第２出气口连通。本实用新型专利技术在高速下实现高速开关阀功能，又能在低转速下实现伺服和同步的精确控制。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种数字电气阀领域。
技术介绍
目前流体控制领域广泛使用的阀主要分为开关阀、比例阀和伺服阀。开关阀多数 都是基于电磁开关式的，它主要是通过电磁铁吸附阀芯移动来控制流体通路的通断，所以 运动部件体积惯量大，支撑部位多，摩擦力大、线性度差，响应时间较慢，致使其开关频率受 到限制，输出流体有脉动，只能应用于对控制精度无特殊要求的简单系统。伺服阀虽然控制 精度高，但频响较低，抗污染能力差，而且价格昂贵，性价比低。比例阀与伺服阀相比，虽然 性能在某些方面还有一定的差距，但比例阀抗污染能力强，成本比伺服阀低，而且不包含敏 感和精密的部件，更容易操作和保养。但由于比例阀性能提高的关键部件主要以比例电磁 铁为主，其固有的磁滞、非线性等特性，制约了其控制精度及频响进一步的提高。在电气数字阀领域，通常也存在如上技术难题。
技术实现思路
为了克服已有的气动数字阀不能同时满足高速下实现高速开关阀功能和低速时 实现伺服同步控制的不足，本技术提供一种既可在高速下实现高速开关阀功能，又能 在低转速下实现伺服和同步的精确控制的双模式电气数字阀。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种双模式电气数字阀，包括阀体，所述的阀体上开有与气源连通的进气口、与气 动执行元件连通的第1、第2进出气口以及与大气连通的第1、第2出气口，所述电气数字阀 还包括阀芯和阀套，所述的阀套嵌套在阀体的内壁，所述的阀芯穿过阀套，所述的阀芯与驱 动阀芯旋转运动的旋转伺服电机和驱动阀芯轴向移动的直线伺服电机连接；所述的阀芯上 设有至少四个台肩，依次为第1台肩、第2台肩、第3台肩和第4台肩，所述第1与第4台肩 不设沟槽，所述第2台肩和第3台肩的两侧端面各在周向上均勻开设至少一条沟槽，同一台 肩不同端面上的沟槽数相同且错位设置；阀套的周向均勻开设至少五圈阀套窗口，依次是 第1阀套窗口、第2阀套窗口、第3阀套窗口、第4阀套窗口和第5阀套窗口，各个阀套窗口 的形状相同，所述第1阀套窗口与第1出气口连通，所述第2阀套窗口与第1进出气口连通， 第3阀套窗口与进气口连通，第4阀套窗口与第2进出气口连通，第5阀套窗口与第2出气 □连通。进一步，所述的每一圈阀套窗口的窗口数至少为1，窗口为矩形或圆形。再进一步，所述第2阀套窗口和第4阀套窗口分别配合所述阀芯的第2台肩和第 3台肩；所述阀芯的第2台肩上的沟槽总数是所述第2阀套窗口数的整数倍且倍数大于1， 所述阀芯的第3台肩上的沟槽总数是所述第4阀套窗口数的整数倍且倍数大于1。所述各圈阀套窗口沿阀套的周向均勻开设，同一台肩两侧端面上的沟槽错位设 置。阀芯两侧端面上的相邻两沟槽间隔距离大于等于阀套窗口直径。本技术的技术构思为；电气数字阀的阀芯与伺服电机一转轴相连，通过伺服 电机一的旋转带动阀芯相对阀套及阀体的旋转，使得沿阀芯台肩两侧端面周向交错开设的 沟槽与阀套上的窗口的配合关系按一定顺序循环转换。例如当阀芯高速单方向连续旋转 时，阀体上第1和第2进出气口也与气源和大气交替连通，即可实现独立的两个高速开关阀 进出气口功能，其开关频率与电机转速、沟槽数成正比关系，阀的工作流量与沟槽数和窗口 数量及阀口过流面积成正比关系，故易于提高开关阀的工作频率并实现大流量场合开关控 制。当在伺服电机及转角、压力、流量等监测装置的配合下实现阀芯零位附近正反旋转和精 确定位时，阀芯上第2和第3台肩的沟槽与阀套上第2和第4阀套窗口之间形成可控节流 状态。若合理设计第2和第3台肩的错位关系，则两个节流口的进出气的相位差为0 180 度连续可调，所以阀体上第1和第2进出气口可以方便的实现双作用气缸等执行器的两腔 气路的同时控制，进而实现被控执行器的流量、压力、速度的伺服控制或同步控制。所述的阀芯第2和第3台肩结构完全一致，仅是沿阀芯转轴平移的位置关系即两 台肩同侧端面上的沟槽之间沿周向没有错位。此时阀体上的两个进出气口流体流动方向相 反，故开关输出状态下信号开关动作反相，而差动比例输出状态适合控制双作用执行器实 现伺服控制。所述的阀芯第2和第3台肩结构完全一致，仅是镜像对称位置关系即两台肩异侧 端面上的沟槽之间沿周向没有错位。此时阀体上的两个进出气口流体流动方向相同，故开 关输出状态下信号开关动作同步，而比例输出状态则适合驱动精密双(多)缸同步系统。当然，本方案也能同时适用于电液数字阀场合。本技术的有益效果主要表现在既可在高速下实现高速开关阀功能，又能在 低转速下实现伺服和同步的精确控制。附图说明图1是本技术电气数字阀的轴向截面图。图2是本技术的组件分解视图。图3是本技术的阀口全开，P-A连通通流，B-R2连通回流状态示意图，其中， 20为阀套窗口投影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟槽，23为第3台肩左侧 沟槽，M为第3台肩右侧沟槽。图4是本技术的阀口全开，P-B连通通流，A-Rl连通回流状态示意图，其中， 20为阀套窗口投影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟槽，23为第3台肩左侧 沟槽，M为第3台肩右侧沟槽。图5是本技术的阀口全闭，P、A、B、R1、R2互不连通状态示意图，其中，20为阀 套窗口投影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟槽，23为第3台肩左侧沟槽，24 为第3台肩右侧沟槽。图6是本技术在可数控比例流量阀模式下，P-A节流通流增压，B-R2节流回流 减压状态示意图，其中，20为阀套窗口投影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟 槽，23为第3台肩左侧沟槽，24为第3台肩右侧沟槽。图7是本技术在可数控比例流量阀模式下，P-B节流通流增压，A-Rl节流回流减压状态示意图，其中，20为阀套窗口投影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟 槽，23为第3台肩左侧沟槽，24为第3台肩右侧沟槽。图8是本技术在同步开关及比例阀模式下的示意图，其中，20为阀套窗口投 影，21为第2台肩左侧沟槽，22为第2台肩右侧沟槽，23为第3台肩左侧沟槽，M为第3台 肩右侧沟槽。图9是本技术工作在异步高速开关阀模式下驱动两个独立执行器开关动作 的工作原理图，其中，25为第一开关执行器二6为第二开关执行器。图10是本技术工作在比例流量阀模式下联合驱动双作用执行器27的工作原 理图。图11是本技术工作在同步输出状态的工作原理图。具体实施方式以下结合附图对本技术作进一步描述参照图广图11，一种双模式电气数字阀，包括阀体1，所述的阀体1上开有与气源 连通的进气口 4、与气动执行元件连通的第1进出气口 5、第2进出气口 6以及与大气连通 的第1出气口 8、第2出气口 9，弹簧7用于阀芯安装时与阀体预紧，该数字阀还包括阀芯2 和阀套3，所述的阀套3嵌套在阀体1的内壁，所述的阀芯2穿过阀套3，所述的阀芯2与驱 动阀芯旋转运动的旋转伺服电机和驱动阀芯轴向移动的直线伺服电机连接；所述的阀芯2 上设有至少四个台肩，依次为第1台肩10、第2台肩11、第3台肩12和第4台肩13，所述 第1台肩10与第4台肩13不设沟槽，所述第2台肩及第3台肩的两侧端面各在周向上均 勻开设至少一条沟槽，同一台肩不同端面上的沟槽数相同且错位设置；阀套3的周向均勻 开设至少五圈阀套窗口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双模式电气数字阀，包括阀体，所述的阀体上开有与气源连通的进气口、与气动执行元件连通的第１、第２进出气口以及与大气连通的第１、第２出气口，其特征在于：所述电气数字阀还包括阀芯和阀套，所述的阀套嵌套在阀体的内壁，所述的阀芯穿过阀套，所述的阀芯与驱动阀芯旋转运动的旋转伺服电机和驱动阀芯轴向移动的直线伺服电机连接；所述的阀芯上设有至少四个台肩，依次为第１台肩、第２台肩、第３台肩和第４台肩，所述第２台肩和第３台肩的两侧端面各在周向上均匀开设至少一条沟槽，同一台肩不同端面上的沟槽数相同且错位设置；阀套的周向均匀开设至少五圈阀套窗口，依次是第１阀套窗口、第２阀套窗口、第３阀套窗口、第４阀套窗口和第５阀套窗口，各个阀套窗口的形状相同，所述第１阀套窗口与第１出气口连通，所述第２阀套窗口与第１进出气口连通，第３阀套窗口与进气口连通，第４阀套窗口与第２进出气口连通，第５阀套窗口与第２出气口连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立彬，都明宇，杨庆华，鲍官军，荀一，高峰，王志恒，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：实用新型
国别省市：86[]