專利名稱：雙閉環(huán)二通比例流量閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種比例流量插裝閥，可實(shí)現(xiàn)對(duì)主閥芯開(kāi)啟量的高精度、快速控制。應(yīng)用于大型鍛造液壓機(jī)、注塑機(jī)以及沖孔機(jī)等集成控制成套裝備液壓系統(tǒng)，調(diào)高設(shè)備控制精度。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)械裝備制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)液壓閥的流量、精度、響應(yīng)速度方面提出了愈來(lái)愈高的要求，比例閥因此而發(fā)展起來(lái)。常規(guī)的流量調(diào)節(jié)閥一般為開(kāi)環(huán)控制，不帶閉環(huán)反饋 信號(hào)，或者為單一反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)，性能水平較低，質(zhì)量不穩(wěn)定，可靠性較差。普通的先導(dǎo)控制閥為不帶反饋的直動(dòng)式比例閥，處于初始位置時(shí)，閥芯控制臺(tái)肩的棱邊遮蓋閥體中的油口，造成一定范圍的閥芯運(yùn)動(dòng)“死區(qū)”，直到閥芯移動(dòng)到死區(qū)范圍之夕卜，閥體內(nèi)部才能通過(guò)流量。通常是在閥驅(qū)動(dòng)放大器中設(shè)置死區(qū)補(bǔ)償調(diào)整，通過(guò)提高中位附近的放大器增益，使很小的輸入信號(hào)也能使閥芯運(yùn)動(dòng)到死區(qū)邊緣。由于是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，沒(méi)有實(shí)時(shí)高效的閉環(huán)位置控制算法，不能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥芯位移，很難有效消除閥芯遮蓋對(duì)流量特性的影響，具有較大的滯環(huán)，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，控制精度較差。因此，采用普通的先導(dǎo)閥，會(huì)造成主閥芯定位時(shí)一定程度的不確定度，從而限制了主閥響應(yīng)時(shí)間和控制精度。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)我國(guó)在高精度比例流量閥方面的缺失，本實(shí)用新型提出一種雙閉環(huán)二通比例
流量閥。一種雙閉環(huán)二通比例流量閥，它包括主閥和先導(dǎo)閥，其特征是在主閥蓋板上設(shè)置有先導(dǎo)閥和集成控制放大器，先導(dǎo)閥的工作油口通過(guò)主閥蓋板內(nèi)部油路，與主閥閥芯和主閥蓋板之間的兩個(gè)封閉閥腔D和E相連通；通過(guò)設(shè)置于主閥閥腔和先導(dǎo)閥閥腔中的兩個(gè)磁致伸縮位移傳感器與集成控制放大器的電聯(lián)接且由磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯位置成比例的反饋信號(hào)傳送到集成控制放大器實(shí)現(xiàn)主閥和先導(dǎo)閥的雙閉環(huán)控制。本方案的具體特點(diǎn)還有，先導(dǎo)閥包括一個(gè)帶先導(dǎo)閥閥套的五腔先導(dǎo)閥閥體和一個(gè)四通先導(dǎo)閥閥芯構(gòu)成，先導(dǎo)閥閥芯由比例電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)，先導(dǎo)閥閥芯尾部連接有磁致伸縮位移傳感器，與集成放大器一起，組成位置反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。該比例流量閥與集成電子放大器協(xié)同工作，輸入信號(hào)的大小和主閥芯的位移量相對(duì)應(yīng)，工作時(shí)放大器根據(jù)輸入信號(hào)向比例閥提供一定的驅(qū)動(dòng)電流，從而調(diào)整主閥芯的開(kāi)啟程度，實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。主閥的開(kāi)啟速度由先導(dǎo)閥控制。主閥包括主閥閥套、主閥閥芯和主閥蓋板,主閥閥芯和主閥閥套相對(duì)于主閥蓋板自由移動(dòng)。在主閥閥芯頂部中央設(shè)有用于安裝位移傳感器的通孔，主閥磁致伸縮位移傳感器與主閥閥芯螺紋連接，先導(dǎo)閥通過(guò)螺紋與主閥蓋板螺紋連接固定在一起。原有的流量調(diào)節(jié)閥通常將主閥閥套端部嵌入主閥蓋板內(nèi)部，整個(gè)比例流量閥集成為一體，對(duì)安裝和拆卸造成極大的不便。和普通的比例流量閥相比，該雙閉環(huán)二通比例流量閥將主閥蓋板、主閥位移傳感器以及先導(dǎo)閥通過(guò)螺紋連接固定在一起，主閥閥芯和主閥閥套為自由活動(dòng)件，和主閥蓋板之間沒(méi)有固定，可實(shí)現(xiàn)靈活裝拆。為了便于主閥閥套和塊體之間的安裝和拆卸，主閥閥套端部還開(kāi)有起吊螺紋孔。其中主閥的外形尺寸和安裝尺寸均按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，便于安裝和互換。主閥采用插裝式結(jié)構(gòu)，主閥閥套的軸向開(kāi)有A 口，徑向沿圓周分布四個(gè)B 口，主閥閥芯設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，錐形主閥閥芯和主閥閥套采用線性密封配合防止A 口和B 口之間的泄漏。主閥閥芯內(nèi)部開(kāi)有通路，連通A腔和C腔，保證兩腔壓力的平衡，減少先導(dǎo)閥的控制壓力，實(shí)現(xiàn)主閥閥芯在高壓狀態(tài)下的靈活移動(dòng)。同時(shí)在主閥閥芯外表面開(kāi)有三道密封圈槽，用于放置格萊圈，防止C腔和E腔、E腔和D腔以及D腔和B腔之間的泄漏。主閥閥芯尾部結(jié)構(gòu)為三角形或矩形開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，使主閥閥口開(kāi)啟時(shí)通流截面緩變。集成式放大器采用標(biāo)準(zhǔn)7芯插頭，用于接電源、模擬量輸入信號(hào)，并帶有監(jiān)控輸出信號(hào)引腳。模擬量信號(hào)和監(jiān)控輸出信號(hào)有± 10VDC和4-20mA兩種模式。本實(shí)用新型的有益效果是，由于磁致伸縮位移傳感器的布置使主閥和先導(dǎo)閥組成雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)該先導(dǎo)閥的閉環(huán)控制算法，可提高主閥的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，實(shí)現(xiàn)主閥閥芯開(kāi)啟移動(dòng)速度由慢到快，再由快到慢的柔性轉(zhuǎn)換，縮短響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)，減少油液對(duì)主閥構(gòu)件的沖擊。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)閥芯位移，位移傳感器將主閥閥芯位移輸出信號(hào)直接饋送到集成放大器輸入端，精確控制主閥閥芯相對(duì)于主閥閥套的開(kāi)啟量，在壓差不變的條件下，實(shí)現(xiàn)流量的精確控制，可顯著提高液壓閥的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)性能。磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯位置成比例的反饋信號(hào)傳送到集成控制放大器。增大或減小電磁鐵信號(hào)即可使閥芯向零位的某一側(cè)移動(dòng)，控制先導(dǎo)油液的流動(dòng)方向。輸入信號(hào)的大小和先導(dǎo)閥芯的位移量相對(duì)應(yīng)，可根據(jù)輸入電信號(hào)的大小，精確控制先導(dǎo)閥工作油口的開(kāi)度，實(shí)現(xiàn)對(duì)先導(dǎo)油液的流量控制。先導(dǎo)閥通過(guò)采用帶閥套的五腔先導(dǎo)閥閥體，可精確匹配先導(dǎo)閥閥芯控制臺(tái)肩和油口開(kāi)口，形成零遮蓋的先導(dǎo)閥閥芯。這種零死區(qū)先導(dǎo)閥閥芯的設(shè)計(jì)形式，可大大縮短先導(dǎo)閥的響應(yīng)時(shí)間，減少滯環(huán)，提高控制精度，實(shí)現(xiàn)較快的系統(tǒng)響應(yīng)。為了使錐閥式組件的閥芯開(kāi)、關(guān)過(guò)程易受控制，進(jìn)行流量控制時(shí)能取得良好的壓差一流量增益特性，將主閥閥芯設(shè)計(jì)成帶三角形或矩形開(kāi)口的尾部結(jié)構(gòu)，使主閥閥口開(kāi)啟時(shí)通流截面緩變。該設(shè)計(jì)形式不僅具有開(kāi)關(guān)緩沖、降低沖擊噪聲的功能，還具有相當(dāng)線性的壓差一流量增益曲線。除了上述的主要措施以外，在設(shè)計(jì)中還采取了以下措施(I)合理設(shè)計(jì)閥芯的尾部尺寸，減小穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力影響；采用合適的閥芯和熱處理工藝，提高閥芯的耐磨性，保證元件工作的可靠性。(2)提高液壓閥的加工和裝配精度，避免閥芯與閥套出現(xiàn)偏心，減小側(cè)向液壓力。(3)比例流量插裝閥采用耐高壓比例電磁鐵，電反饋式高性能放大器驅(qū)動(dòng)比例電磁鐵，響應(yīng)時(shí)間快、動(dòng)態(tài)性能高。比例插裝閥采用比例閉環(huán)控制技術(shù)、閥芯位移檢測(cè)技術(shù)，使液壓控制技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)、電子控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了流量的自動(dòng)控制?？傮w而言，此類閥采用雙位移傳感器的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)輸入信號(hào)的大小，通過(guò)主閥和先導(dǎo)閥的位置傳感器形成雙閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)主閥閥芯位移的高精度控制。與普通的單閉環(huán)比例流量閥相t匕，該實(shí)用新型的比例流量插裝閥采用雙位移傳感器進(jìn)行位置反饋，精確調(diào)節(jié)主閥閥芯和先導(dǎo)閥閥芯位移，提高響應(yīng)時(shí)間。具有調(diào)速范圍寬、響應(yīng)速度快、控制精度高、性能穩(wěn)定、工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型主要用于對(duì)運(yùn)行速度有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合，如注塑機(jī)、壓機(jī)、沖孔機(jī)等液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)速回路，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。

圖I是雙閉環(huán)二通比例流量閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是閉環(huán)先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖中I-主閥閥套；2_主閥閥芯；3_主閥蓋板；4_主閥位移傳感器；5_先導(dǎo)閥；6_集成放大器；7-先導(dǎo)閥閥體；8-先導(dǎo)閥閥芯；9_先導(dǎo)閥閥套；10-先導(dǎo)閥比例電磁鐵；11-先導(dǎo)閥位移傳感器。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，一種雙閉環(huán)二通比例流量閥，它包括主閥和先導(dǎo)閥5，在主閥蓋板3上設(shè)置有先導(dǎo)閥5和集成控制放大器6，先導(dǎo)閥5的工作油口通過(guò)主閥蓋板3內(nèi)部油路，與主閥閥芯2和主閥蓋板3之間的兩個(gè)封閉閥腔D和E相連通；通過(guò)設(shè)置于主閥閥腔和先導(dǎo)閥5閥腔中的兩個(gè)磁致伸縮位移傳感器與集成控制放大器的電聯(lián)接且由磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯位置成比例的反饋信號(hào)傳送到集成控制放大器6實(shí)現(xiàn)主閥和先導(dǎo)閥5的雙閉環(huán)控制。主閥包括主閥閥套I、主閥閥芯2、主閥蓋板3，主閥閥芯2和主閥閥套相對(duì)于主閥蓋板3自由移動(dòng)。在主閥閥芯2頂部中央設(shè)有用于安裝主閥位移傳感器4的通孔，主閥位移傳感器(磁致伸縮位移傳感器)與主閥閥芯2螺紋連接，先導(dǎo)閥5通過(guò)螺紋與主閥蓋板3螺紋連接固定在一起。主閥采用插裝式結(jié)構(gòu)，主閥閥套的軸向開(kāi)有A 口，徑向沿圓周分布四個(gè)B 口，主閥芯設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，錐形主閥閥芯2和主閥閥套I采用線性密封配合防止A 口和B 口之間的泄漏。主閥閥芯2內(nèi)部開(kāi)有通路，連通A腔和C腔，保證兩腔壓力的平衡，減少先導(dǎo)閥5的控制壓力，實(shí)現(xiàn)主閥閥芯2在高壓狀態(tài)下的靈活移動(dòng)。同時(shí)在主閥閥芯2外表面開(kāi)有三道密封圈槽，用于放置格萊圈，防止C腔和E腔、E腔和D腔以及D腔和B腔之間的泄漏。主閥閥芯2尾部結(jié)構(gòu)為三角形或矩形開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，使主閥閥口開(kāi)啟時(shí)通流截面緩變。如圖2所不,先導(dǎo)閥5包括一個(gè)帶先導(dǎo)閥閥套9的五腔先導(dǎo)閥閥體7和一個(gè)四通先導(dǎo)閥閥芯8構(gòu)成，先導(dǎo)閥閥芯8由先導(dǎo)閥比例電磁鐵10直接驅(qū)動(dòng)，先導(dǎo)閥閥芯8尾部連接有先導(dǎo)閥位移傳感器11即磁致伸縮位移傳感器，與集成放大器6 —起，組成位置反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。集成式放大器采用標(biāo)準(zhǔn)7芯插頭，用于接電源、模擬量輸入信號(hào)，并帶有監(jiān)控輸出信號(hào)引腳。模擬量信號(hào)和監(jiān)控輸出信號(hào)有± 10VDC和4-20mA兩種模式。先導(dǎo)閥的工作油口 A1、B1與主閥的兩個(gè)封閉閥腔D和E相連，若D腔進(jìn)油，主閥閥芯2向上運(yùn)動(dòng)，E腔進(jìn)油對(duì)應(yīng)主閥閥芯2向下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)控制先導(dǎo)油液的流動(dòng)方向，可實(shí)現(xiàn)主閥閥芯2在閥體內(nèi)部的上下運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)主閥閥芯2的方向控制。主閥閥芯2的運(yùn)動(dòng)速度由通過(guò)D腔或E腔的流量控制。因此通過(guò)控制先導(dǎo)油的流量，可控制流向D腔或E腔的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)主閥閥芯2的運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種雙閉環(huán)二通比例流量閥，它包括主閥和先導(dǎo)閥，其特征是在主閥蓋板上設(shè)置有先導(dǎo)閥和集成控制放大器，先導(dǎo)閥的工作油口通過(guò)主閥蓋板內(nèi)部油路，與主閥閥芯和主閥蓋板之間的兩個(gè)封閉閥腔D和E相連通；通過(guò)設(shè)置于主閥閥腔和先導(dǎo)閥閥腔中的兩個(gè)磁致伸縮位移傳感器與集成控制放大器的電聯(lián)接且由磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯位置成比例的反饋信號(hào)傳送到集成控制放大器實(shí)現(xiàn)主閥和先導(dǎo)閥的雙閉環(huán)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是先導(dǎo)閥包括一個(gè)帶先導(dǎo)閥閥套的五腔先導(dǎo)閥閥體和一個(gè)四通先導(dǎo)閥閥芯，先導(dǎo)閥閥芯由比例電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)，先導(dǎo)閥閥芯尾部連接有磁致伸縮位移傳感器，與集成放大器一起，組成位置反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是主閥上的主閥閥套和主閥閥芯相對(duì)于主閥蓋板自由移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是在主閥閥芯頂部中央設(shè)有用于安裝主閥位移傳感器的通孔，主閥位移傳感器與主閥閥芯螺紋連接，先導(dǎo)閥通過(guò)螺紋與主閥蓋板螺紋連接固定在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是主閥采用插裝式結(jié)構(gòu)，主閥閥套的軸向開(kāi)有A 口，徑向沿圓周分布四個(gè)B 口，主閥閥芯設(shè)計(jì)成錐形結(jié)構(gòu)，錐形主閥閥芯和主閥閥套采用線性密封配合防止A 口和B 口之間的泄漏。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是主閥閥芯內(nèi)部開(kāi)有通路連通A腔和C腔，保證兩腔壓力的平衡，減少先導(dǎo)閥的控制壓力，實(shí)現(xiàn)主閥閥芯在高壓狀態(tài)下的靈活移動(dòng)；在主閥閥芯外表面開(kāi)有三道密封圈槽，用于放置格萊圈，防止C腔和E腔、E腔和D腔以及D腔和B腔之間的泄漏。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是主閥閥芯尾部結(jié)構(gòu)為三角形或矩形開(kāi)口的結(jié)構(gòu)，使主閥閥口開(kāi)啟時(shí)通流截面緩變。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙閉環(huán)二通比例流量閥，其特征是集成控制放大器采用標(biāo)準(zhǔn)7芯插頭，用于接電源、模擬量輸入信號(hào)，并帶有監(jiān)控輸出信號(hào)引腳。
專利摘要一種雙閉環(huán)二通比例流量閥，它包括主閥和先導(dǎo)閥，其特征是在主閥蓋板上設(shè)置有先導(dǎo)閥和集成控制放大器，先導(dǎo)閥的工作油口通過(guò)主閥蓋板內(nèi)部油路，與主閥閥芯和主閥蓋板之間的兩個(gè)封閉閥腔D和E相連通；通過(guò)設(shè)置于主閥閥腔和先導(dǎo)閥閥腔中的兩個(gè)磁致伸縮位移傳感器與集成控制放大器的電聯(lián)接且由磁致伸縮位移傳感器產(chǎn)生一個(gè)與閥芯位置成比例的反饋信號(hào)傳送到集成控制放大器實(shí)現(xiàn)主閥和先導(dǎo)閥的雙閉環(huán)控制。
文檔編號(hào)F15B13/02GK202811586SQ20122031342
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者吳秀峰, 詹勇 申請(qǐng)人:濟(jì)南鑄造鍛壓機(jī)械研究所有限公司