[发明专利]预拉-预扭型全桥式2D电液比例换向阀

说明书

技术领域

本发明属于流体传动及控制领域中的电液比例阀，尤其涉及一种电液比例换向阀。

背景技术

电液伺服控制技术有机结合了流体传动控制技术与信息电子技术的优势，在航空航天、尖端武器、钢铁、电力发电等重要的国家战略性军工业领域得到应用，并迅速取得成功。但是电液伺服阀同时也存在着抗污染能力差，阀内压力损失大(7MPa)，制造成本及维护成本高，系统能耗损失大等缺陷。因为电液伺服阀存在的诸多缺陷，使得其所具有的快速响应性能在一般工业设备中无法广泛使用。同时传统的电液开关控制又不能满足现代工业生产所需要的高质量控制系统的要求。因此，人们希望有一种生产及维护成本低、安全可靠、控制精度及响应特性均能满足工业控制系统实际需求的电液控制技术。

基于上述原因，人们提出了电液比例技术。作为电液比例技术的代表，电液比例阀是在传统工业用液压阀的基础上，采用可靠价廉的电-机械转换器（比例电磁铁等）和与之相应的阀进行设计。从而获得对油质要求与一般工业阀相同、阀内压力损失少、性能又能满足大部分工业控制要求的比例控制元件。

由于电液比例阀能与电子控制装置组合在一起，可以十分方便地对各种输入、输出信号进行运算和处理，实现复杂的控制功能。同时它又具有抗污染、低成本以及响应较快的优点。在工业生产中获得了广泛的应用，如陶瓷地板砖制坯压力机、带钢轧的带钢恒张力控制、压力容器疲劳寿命试验机、液压电梯运动及控制系统、金属切削机床工作台运动控制、轧钢机压力及控制系统、液压冲床、弯管机、塑料注射成形机等。

在比例控制系统中，电液比例阀既是电-液压转换元件，同时也是功率放大元件。它对系统的性能起重要的作用，是比例控制系统的核心元件。

电液比例阀最显著的特征和最成功之处在于采用比例电磁铁作为电-机械转换器。与动圈式和动铁式力矩马达相比，比例电磁铁具有结构简单可靠、工艺性好、能输出较大的力和位移以及使用维护方便等优点。比例电磁铁除用作驱动先导阀外，还可用作直接驱动小功率的输出级。比如，按照电磁铁推力与弹簧力相平衡控制阀芯位置原理的直动式比例阀，只适用于小流量场合，实际应用的最大工作流量一般在15L/min（最大工作压力为21MPa）以下。此外，为了实现轴向静压力的平衡，直动式比例换向阀或流量阀皆采用滑阀结构，容易受到摩擦力及油液污染的影响出现“卡滞”现象。

采用线性位移传感器（LVDT）对阀芯位置进行测量和闭环控制，构成电反馈型直动比例换向阀，可以在很大程度上提高阀芯的定位刚度和控制精度，同时，人们也在其模型、非线性及系统应用方面进行了大量的理论研究工作，最终使电反馈直动比例阀可以像伺服阀那样应用于液压系统的闭环控制，但终因受到磁饱和限制，比例电磁铁输出力有限，无法从根本上解决高压、大流量下液动力的影响问题，在高压（压差大）和大流量的工作状态下仍然会出现流量饱和现象。

消除液动力影响、提高液压阀的过流能力，最根本的办法是采用导控（先导控制）技术。早在1936年美国工程师Harry Vickers为了解决因液动力影响直动溢流阀无法实现高压、大流量系统的压力控制问题发明了导控溢流阀，其基本思想是采用一通径较小的导阀控制静压力，驱动主阀芯运动，因该液压推力比油液流经阀口时所产生液动力大得多，足以消除其对主阀芯运动与控制产生的不利影响。导控的思想后来也被广泛地应用于其它液压阀的设计，使液压系统高压、大流量控制成为了现实。后来的各种电液伺服控制元件也是沿用了先导控制的设计思想，电液比例阀也不例外，并且借用了伺服阀许多结构原理。

发明内容：

为了克服已有电液比例阀的易受摩擦力、液动力及油液污染影响而出现“卡滞”现象及导控级油路失压或压力太低使整个阀无法正常工作和导控级泄漏流量较大的不足，本发明提供一种不仅具有普通的导控型电液比例阀流量大、工作压力高等特点，而且在零压（失压）下也可以像直动式比例阀那样实现比例控制功能的预拉-预扭型全桥式2D电液比例换向阀。

本发明所述的预拉-预扭型全桥式2D电液比例换向阀，由2D阀、两端的线性电-机械转换器2、16、处于它们之间的压扭联轴器等构成。

预拉-预扭型全桥式2D电液比例换向阀，包括一个由阀芯9、阀体8组成的2D阀，阀芯9可转动并可轴向滑动地设置在阀体8内孔内，阀芯9左右两端各设有端部台肩，所述的端部台肩之间的阀体内孔上依次开有T口、A口、P口、B口、T口，其中P口是进液口，该处压力是系统压力；所述的端部台肩之间的的阀芯上设有两个中部台肩，两个中部台肩分别位于A口和B口；各台肩与阀体内孔可滑动地密封配合；其特征在于：