[实用新型]高速数字控制及数字反馈比例阀

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种流体控制系统中控制流体方向、流量及压力的比例阀。

背景技术：

液压控制系统通过对执行元件(油缸或马达)中液流的方向、流量和压力的控制，使液压执行机构(油缸或马达)根据不同作业对象和工作状态的变化，实现特定的位置、速度或力(力矩)的要求。电液比例控制是介于开关型控制和伺服控制之间的一种精密控制技术，通过对电流比例阀驱动电磁铁电流方向及大小的控制，并根据阀芯位置传感器反馈的模拟量进行控制，使液压系统的输出满足液压执行器对液流方向、压力和流量的要求，实现所要求的精确控制。  

对于中小流量(100L/min)和中低响应(小于50Hz)的比例控制，比例阀一般采用直动式阀芯节流，即对置于阀芯两端的电磁铁采用模拟式比例控制。通过控制比例电磁铁通电电流大小，使一端电磁铁的铁芯在一定电磁力的作用下压缩另一端回位弹簧，当电磁力与弹簧反力和液压力达到平衡时，使阀芯产生与控制电流成比例的位移，比例阀实现一定的流量或压力。这种比例电磁阀的缺点主要在于与计算机数字控制和反馈还需要数模转换接口。此外，比例阀因电磁阀两端的可动铁芯和阀芯的总质量大，而驱动电磁铁只有一侧的推力，加之回位弹簧的反力作用，比例阀的响应速度偏低。随着计算机数字控制技术的不断普及，比例控制也产生了相应的数字电流比例控制系统。数字电液比例控制系统主要有四种形式；模拟式比例阀、组合式数字阀、步进式数字阀及高速开关阀。由模似式比例元件构成的数字控制系统仍需要进行数模转换，或采用脉宽调制方式进行控制，实际上是一种间接式数字控制；组合式数字阀是由成组的普通电磁阀和压力阀或流量阀组成的数字式压力或流量比例调节阀组，各电阀可接受由计算机输出并放大的开关型电压信号。若需实现一定精度的控制，数量众多的电磁阀会使系统的体积过于庞大，成本也难以承受；步进式数字阀由计算机控制的步进电机驱动阀芯运动，实现对阀芯节流开度的控制，该系统因传动环节增多、机械惯量大而响应速度慢(小于10Hz)；由快速开关阀组成的高速比例控制系统一般采用时间比率式脉冲调制来达到控制流量的目的，其响应频率也相对较高(75Hz)，但只能对小流量(小于10L/min)的压力或流量进行调速，所以多用在先导控制部分。对提高比例阀的响应速度而言，要么提高驱动电磁铁的起动电磁力，要么降低可动铁芯和阀芯的质量。实事上，目前的单侧驱动电磁铁在加大起动电磁力的同时，也加大了铁芯质量，且起动后电磁铁的维持电流也较大，加大了比例阀的能耗。此外，传统的比例电磁阀阀芯位置由安装在阀端的阀芯位置传感器进行检测，其反馈输出量一般为模拟量，还需经过模/数转换后方能使用。由于安装在端盖外侧的阀芯位置传感器与阀芯为刚性连接，这就对阀芯位置传感器、阀芯和阀体的连接精度提出了极高的要求，也就对相关零件的加工和比例阀的安装提出了苛刻的要求，使得传统比例阀的制作成本居高不下。

实用新型的内容：

本实用新型的目的是提供实现液压系统液流方向、流量和压力进行数字控制和数字反馈的比例阀，实现比例阀的数字化、快响应、高精度、中流量、低成本和低能耗的要求。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型高速数字控制及数字反馈比例阀，包括阀体10、阀体10内的液路通道A、B、阀芯11、与阀芯11连接的可动铁芯6，与可动铁芯6配合的固定铁芯14、与阀芯挺杆13对应的阀芯位置传感器2、固定铁芯14外的电磁铁绕组7、回位弹簧16，电磁铁绕组7是若干个独立线圈组合成的数字电磁铁绕组，每个绕组分别与一路控制线路连接。

本实用新型阀体10的液路通道(A、B)各由一组阀芯11控制通断，两组阀芯11各与可动铁芯6、固定铁芯14、电磁铁绕组7、阀芯挺杆13、传感器2，回位弹簧16配套。

本实用新型两组阀芯11及配套件对称布置在阀体1两侧。

本实用新型电磁铁绕组7是由至少四个独立线圈组合的数字电磁铁绕组。

本实用新型阀芯位置传感器2为阀芯中位/极限位状态开关型传感器，与螺纹调节装置1连接并安装在端盖3上。

本实用新型固定铁芯14由磁性材料和非磁性材料间隔组成为一体，构成磁通回路。

本实用新型数字电磁铁绕组7与多路接头18连接，多路接头18的各路与由计算机数字信号驱动的开关放大电路连接。

本实用新理外套筒4的一端与阀体端盖3连接，另一端与固定铁芯组14的一端连接，固定铁芯组14与内侧限位套筒9和外侧支撑限位套筒5连接，套筒5内有弹簧座17与挺杆13，弹簧16和传感器2配合。