[发明专利]一种微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀

说明书

技术领域

本发明属于流体控制执行元件，具体涉及一种采用微型步进电机驱动、将用于流体比例型控制的功能组件与电子控制单元组装为一体的电控滑阀系统。

背景技术

现代工程系统中广泛应用自动控制系统，机、电与流体一体化控制是实现自动控制的主要方式。在机、电与流体一体化控制系统中，流体液体或气体既是控制对象、亦是控制信号或传递能量的载体。按照对流体的控制效果，自动控制可分为断续控制和连续控制。断续控制即开/关控制，连续控制则可实现对流体压力、流量的无级调节控制。在传统的机、电与流体一体化控制中，主要使用动作频率较低的开关式ON-OFF阀来控制流体通道的通断，利用减压阀来调节流体通道的压力，采用节流阀来调节流体通道的流量；这种传统控制系统应用于需要多个输入与输出的场合时，就需要多个开/关阀、减压阀及节流阀，使得系统结构复杂、需要的元件多、制造成本高、安装调试难度大。现代机、电与流体一体化控制系统中，以可实现对流体连续控制的电-流体比例阀替代传统系统中的减压阀和节流阀，使控制系统结构相对简单、性能更为可靠、控制更为方便。

利用电-流体比例阀实现对流体的连续控制，其输出量流体的压力、流量随输入量电流值或电压值的变化而变化，输出量与输入量之间存在一定的比例关系，并可根据需要实现对流体的开环控制或闭环控制，具备闭环控制能力的电-流体比例阀具有信号的反馈系统。不同结构的电-流体比例阀中，电磁驱动的电-流体比例滑阀(电磁比例滑阀)应用最为广泛。电磁比例滑阀主要由比例电磁铁与控制流体通道的滑阀组成；比例电磁铁根据输入信号电流或电压大小产生相应的电磁力，驱动滑阀阀芯产生一定的位移进而改变阀口尺寸，使通过阀口输出流体的压力或流量与输入信号成比列变化；当滑阀阀芯的位移能够以机械、液压或电形式进行反馈时，可使电磁比例滑阀具有闭环控制功能。电磁比例滑阀具有控制精度高、使用灵活、安装方便以及易于计算机控制等诸多优点，应用领域日益得到拓宽。但是，由于采用电磁力驱动，电磁比例滑阀在实际工程应用中，由于受到工作温度、流体液动力、阀芯运动时的卡紧力和摩擦力以及零部件加工制造精度、油液污染和零部件变形等影响，常会出现输入与输出比列关系发生改变、阀芯卡滞导致控制失效等现象。

发明内容

本发明提供一种微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀，以期充分发挥电磁比例滑阀的优势，同时最大限度避免工作温度、流体液动力、阀芯运动时的卡紧力和摩擦力、零部件加工制造精度、油液污染和零部件变形等对阀性能的影响，使阀的比例控制性能更加可靠。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀的结构特点是：所述滑阀由电驱动组件、阀功能组件、信号采集与控制模块通过集成装配组成；

所述电驱动组件包括阀座、微型步进电机和方形进给螺母；

所述阀座是一端通敞、另一端封闭且在封闭端固联有圆形凸台的壳体，阀座的内腔利用隔板分隔为一个圆柱形空腔和一个矩形空腔；所述设于阀座封闭端上的圆形凸台上设有与阀座的圆柱形空腔同轴且连通的方形通孔，所述方形通孔靠近矩形空腔一侧的内侧壁上设有一条截面为矩形的轴向贯通的导槽，所述圆形凸台的外圆周上设有外螺纹；所述矩形空腔位于阀座封闭的一端靠近圆柱形空腔一侧的内侧壁上设有一个与矩形空腔连通的传感器容置腔；所述阀座在通敞的一端以封板封闭，在所述封板上设有用于引出电子控制单元接线引脚的过孔；

所述微型步进电机是低压直流电机，置于阀座的圆柱形空腔内并与圆柱形空腔形成间隙配合，微型步进电机的电机轴上设有外螺纹；

所述方形进给螺母由一段截面为方形的柱体与一段圆柱体同轴固结而成，圆柱体截面的圆周内切于方形柱体截面的四条边；方形进给螺母具有轴向贯通的内螺纹孔，利用所述内螺纹孔使所述方形进给螺母与微型步进电机的电机轴进行螺纹配合，构成微型丝杠/进给螺母机构，在电机轴旋转同时使方形进给螺母的转动受限时，电机轴的旋转运动转化为方形进给螺母的轴向移动；

所述阀功能组件包括阀芯、复位弹簧和阀套；

所述阀芯为台阶圆柱体，所述台阶圆柱体的两端为直径相同的大径圆柱段，中间为一段小径圆柱段，阀芯的轴线处设有轴向贯通的阀芯孔，阀芯的一端大径圆柱段上设有弹簧座孔，所述阀芯孔与所述弹簧座孔连通；

所述复位弹簧为螺旋圆柱弹簧，其外径小于阀芯上弹簧座孔的直径；