[发明专利]一种超声波液压阀

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超声波液压阀。

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。

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超声波液压阀，能够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：

一种超声波液压阀，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和超声换能器，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。超声换能器共偶数个，固定并相对于电液比例阀阀腔的中轴线对称安装于电液比例阀阀体的侧面，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各轴心线处于同一平面。

进一步，所述超声换能器共2个，分别安装于电液比例阀阀体的上下侧面。从而更有利于安装，且成本更加低廉而修复效果较佳。

进一步，所述超声换能器共4个，分别安装于电液比例阀阀体的上下左右四个侧面。从而更有利于安装，且成本更加低廉而修复效果更佳。

进一步，所述超声换能器安装于电源比例阀阀体侧面的出油口侧。由于污染颗粒一般在阀体内低压一侧淤积，相应的超声换能器安装在阀体侧面靠近出油口一端，其修复机械卡涩、卡紧故障的效果更佳。

进一步，所述超声换能器安装于电源比例阀阀体侧面对应阀芯的区域。由于径向不平衡压力的产生主要在阀芯与阀腔相接触的区域，相应的超声换能器安装在阀体上阀芯的对应区域，其修复液压卡涩、卡紧故障的效果更佳。

进一步，还包括可控制超声波发生器工作的控制装置，所述控制装置为手动或电动控制。从而更便利修复卡涩、卡紧故障，且成本更加低廉。

本发明解决机械卡涩、卡紧故障的工作原理如下：