[发明专利]一种双阀芯相向旋转增量式电液数字流量控制阀

说明书

技术领域

    本发明涉及一种液压控制元件，特别是一种双阀芯相向旋转增量式电液数字流量控制阀。

背景技术

采用计算机对电液系统进行控制是今后液压技术发展的趋势。但目前在电液系统中广泛使用的电液比例阀或伺服阀，仅能接受连续变化的电压或电流信号控制,而计算机的指令是脉冲数字信号。所以控制系统必须有D/A(数模)转换装置，致使系统复杂，成本高，可靠性降低。数字阀的出现为计算机在液压领域的应用开拓了一个新的途径。电液数字阀可直接与计算机连接，无需D/A转换。与伺服阀、比例阀相比，数字阀具有结构简单、价格低廉、抗干扰与污染能力强、重复性好、工作稳定可靠、功耗小等优点。因此，数字阀已成为液压技术的一个广为关注的研究热点。

目前受到广泛重视的电液数字阀，一种是基于脉宽调制（PWM）的快速开关式数字阀，另一种是基于脉数调制（PNM）原理的增量式数字阀。快速开关式数字阀由高频率电/机转换器驱动，阀芯受一系列幅值相等，而在每一周期内宽度不同的脉冲信号作用，只有全开、全闭两种工作状态。这类数字阀输出流量小，振动和噪声大。增量型数字阀采用步进电机驱动。步进电机的转角通过滚珠丝杠或凸轮机构，转变成直线位移，带动液压阀阀芯移动或改变调压弹簧压缩量，实现对流量、方向以及压力的控制。但由于滚珠丝杠或凸轮机构的制造、装配以及磨损误差，造成一定零位死区并降低了动态响应速度。另外，这种阀的分辨率不高，所以限制了其在高精度电液控制系统中的应用。虽然增量式数字阀比快速开关式数字阀技术上更成熟一些，但总体而言，电液数字阀的发展仍较慢，与液压技术的总体发展不相适应，有待开发和研究新型的电液数字阀。

发明内容

   针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种新型的双阀芯相向旋转增量式电液数字流量控制阀,该控制阀具有更高分辨率、控制精度以及动态响应速度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:

一种双阀芯相向旋转增量式电液数字流量控制阀，其特征在于：该控制阀包括阀体、外阀芯、内阀芯、步进电机、步进电机控制器、阀芯角位移传感器、定位销和阀芯复位弹簧，所述阀体外表面为正方形，且在阀体的外表面设有进油口、出油口和步进电机控制器，阀体内表面为圆弧形，且在阀体内表面设有与进油口相通的进油环形槽A，与出油口相通的出油环形槽B，在阀体两端设有阀体端盖；所述外阀芯和内阀芯均为脚杯形，其开口大端均为圆柱套筒，封闭小端为圆柱轴；在外阀芯圆柱套筒表面设有对应于进油环形槽A的外扇形进油孔，对应于出油环形槽B的外扇形出油孔，在内阀芯圆柱套筒表面设有对应于外扇形进油孔的内扇形进油孔、对应于外扇形出油孔的内扇形出油孔；内阀芯套筒端插入外阀芯套筒内，一起安装在阀体内，且内阀芯、外阀芯和阀体保持同轴；内阀芯和外阀芯小端的圆柱轴通过轴承穿过阀体两端的阀体端盖分别与步进电机连接；阀芯角位移传感器设置在步进电机上；用于限制内阀芯、外阀芯轴向移动和反方向转动的定位销对称安装在阀体上下表面且位于阀体中部；阀芯复位弹簧为扭簧，一端固定于外阀芯圆柱套筒内端面，另一端固定于内阀芯圆柱套筒内端面。

本发明中，阀芯角位移传感器设置在防护罩内，阀芯角位移传感器为感应同步器，同步感应器转子固定在内阀芯和外阀芯小端的圆柱轴上，同步感应器定子固定在防护罩内表面上。进油口和出油口安装在阀体上表面，步进电机控制器安装在阀体下表面。

定位销穿过阀体、外阀芯和内阀芯并对外阀芯的外扇形进油孔、外扇形出油孔，内阀芯的内扇形进油孔、内扇形出油孔的位置进行对正。

本发明中，阀体两端的步进电机带动内阀芯与外阀芯相向转动。

在外阀芯圆柱套筒表面，加工2个扇形进油孔和和2个扇形出油孔，分别对应于阀体内表面的进油环形槽A和出油环形槽B。在内阀芯圆柱套筒表面，也加工2个扇形进油孔和和2个扇形出油孔，分别对应于外阀芯内表面的扇形进油孔和扇形出油孔。

在阀体中部，上下表面对称安装的阀芯定位销，穿过阀体、内外阀芯表面扇形孔，用于内外阀芯上油孔的对正、限制内外阀芯的轴向移动和反方向的转动。该阀除阀芯外，其它结构以定位销为基准左右对称。复位弹簧为扭簧，其一端固定于外阀芯圆柱套筒内端面，另一端固定于内阀芯圆柱套筒内端面。

本发明的优点是:

1）采用步进电机直接驱动阀芯旋转。由于没有机械传动机构，消除了由于机构间隙造成的阀的输出死区以及惯性滞后，提高了阀的动态响应速度；