[发明专利]一种智能液压阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压阀，特别是一种能够实时检测、判定并指令执行修复滑阀阀芯卡涩卡紧故障并利用超声振动修复由污染和径向力不平衡造成卡涩卡紧故障的智能液压阀。

背景技术

滑阀机构是各类液压阀中采用最多的一种结构形式，滑阀由阀体、阀芯和阀腔三个主要部件构成，通过改变阀芯在阀体阀腔里的位置，滑阀可以实现流体流向的改变及通断。滑阀卡涩甚至卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一，一般可分为液压卡涩、卡紧和机械卡涩卡紧两大类。通俗讲，卡涩是指正常工况和卡紧之间的中间状态，卡紧就是阀芯不能动了，卡涩是指阀芯移动困难，不如正常工作时顺畅，是卡紧的前兆，及时解决可以避免卡紧的发生。

其中，液压卡涩、卡紧主要是由于机加工造成阀芯几何形状误差和同轴度误差产生径向不平衡压力引起的，而机械卡涩、卡紧则主要是由于运行现场的颗粒污染物在滑阀间隙逐渐淤积而引起的。在阀芯和阀体构成的径向间隙两端有恒定的压差，当液压油把污染颗粒带入间隙时，因间隙流道孔壁的表面还具有捕获污染颗粒的能力——深度型过滤效应而不断捕获污染颗粒，并发生污染颗粒截留，从而产生污染卡紧力。简单说，即污染卡紧是机械卡紧的主要类型，径向力不平衡是造成液压卡紧的主要原因。而卡涩往往由轻度污染卡紧或径向力不平衡造成，阻力较小。

现有技术中，排除上述两种故障的方法主要有两种：一是在加工和现场运行过程中采取措施，减少发生故障的几率，比如在系统中安装精过滤器、阀芯上合理开设均压槽、严格加工装配质量等；另一种方法就是在线实时故障诊断和故障排除。目前，尚无较灵敏、准确的在线实时故障诊断装置，或者虽有类似装置但结构复杂、成本高昂。

针对上述问题，HERION公司设计制造的一种电磁换向阀，除了它的工作阀芯外，还有一个“击锤”阀芯。正常工作时，“击锤”阀芯不动作，当阀芯因卡紧无法归位时， “击锤”阀芯在弹簧力作用下敲击工作阀芯，使其回位。这一方案的局限性在于，由于是靠上电时压缩机械弹簧来获得敲击能量，“击锤”阀芯只有一次敲击动作，而且是单向的，无法确保故障排除，也无法应用于伺服、比例阀控制系统。

浙江大学的李伟教授据此提出了一种“电击锤”的设想，在确认卡紧故障发生的时候，将“电击锤”电路的输出信号接入与相应的放大器，使之产生大幅度交变电流信号，多次双向地“敲击”卡紧的阀芯。这一思路的局限性在于，仅靠阀体自身的电磁力有时候无法克服卡紧力，且电信号的急剧变化也会对系统的正常工作产生干扰。

有鉴于此，本发明人结合从事液压阀领域研究工作多年的经验，对上述技术领域的缺陷进行长期研究，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能液压阀，能够实时检测滑阀阀芯卡涩、卡紧故障并利用超声振动修复由污染和径向力不平衡造成的卡涩、卡紧故障，且结构简单、成本低廉。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能液压阀，包括电液比例阀，电液比例阀包括阀体、阀芯、放置阀芯的阀腔和比例电磁铁。还包括超声波发生器、超声换能器和可检测电液比例阀卡涩、卡紧故障并控制超声波发生器工作的智能控制器。超声波发生器和超声换能器成对设置，超声波发生器的输出端与超声换能器的两电极电连接，超声换能器共4个，相对于电液比例阀阀腔的中轴线对称固定安装于电液比例阀阀体的上下左右四个侧面，超声换能器的轴心线和电液比例阀阀腔的中轴线垂直相交且四轴心线处于同一平面。智能控制器分别和超声波发生器及电液比例阀电连接。

进一步，所述智能控制器包括颤振信号发生模块16、系统控制信号模块14、稳压电源模块15、PID控制模块17、功率放大模块18、采样模块19、信号处理模块20、负反馈模块21、卡涩卡紧判决模块22和超声波发生器控制模块23；