[发明专利]环喷式电液伺服阀

说明书

本发明属于电液伺服阀。

电液伺服阀是水轮机电液调速器和水轮机微处理机调速器的核心自动化部件。目前，国内外采用的电液伺服阀有控制套差压活塞式，控制套等压活塞式、滑塞式和双喷嘴挡板式，这些电液伺服阀的前置级对油质清洁度要求较高，一般要求滤网孔径＜40微米，有的甚至要求＜10微米，法国采用的滑塞、旋转套式电液伺服阀的前置级对油质清洁度要求稍低，但也要求滤网孔径在70～100微米，在水电站中，要保证油质绝对清洁往往是难以实现的。油中杂质经常引起电液伺服阀前置级堵塞和发卡，导致水轮发电机组溜负荷、自行实增负荷，接力器抽动，机组不能正常增减负荷，操作不灵，机组失控等。如日本的电液伺服阀（JP59-89806（A））也由电磁部份、阀塞、阀套、平衡活塞、阀座组成。工作时，阀套不停地相对阀塞旋转。无论是法国的还是日本的，都是一种具有圆柱形滑阀段的滑塞、旋转套式电液伺服阀，旋转套只能绕其轴心旋转，不具备“万向”旋转特点;同时，圆柱形滑阀段不能使油流产生自动调心力，其阀套的旋转力矩还必须克服阀塞和阀套、阀套和外部圆柱体等圆柱形滑阀段因未达到精加工要求而引起的摩擦力和液压卡紧力。法国的和日本的电液伺服阀，都只能实现阀套旋转，无法使和线圈连接的阀塞转动。由于转动部分质量较大（日本的旋转套和活塞做成一体），旋转速度也较慢。

本发明的目的是提供一种具有较强抗油污能力和一定自洁能力的电液伺服阀。

本发明是这样完成的：环喷式电液伺服阀由上部电磁部分即电气-位移转换部分和下部液压放大部分组成。当工作电流（-直流）加入上部控制线圈后，该电流和磁场相互作用产生了电磁力，使线圈连同阀杆产生位移，其位移值取决于输入电流的大小和组合弹簧的刚度。由随动于线圈和阀杆的具有万向滚动球铰结构的旋转阀套控制着等压活塞上端伸出杆上锯齿形的上环和下环压力，（构成环喷部分）而上环和下环则分别连通等压活塞的上腔和下腔。阀套不动时，等压活塞自动地稳定在一个平衡位置，此时上环和下环压力相等（忽略其它因素时）二者的环形喷油间隙也相同。阀套随线圈上移，引起上环喷油间隙减小，等压活塞下腔油压增高和下环喷油间隙增大等压活塞上腔油压降低，于是，等压活塞随之上移至新的平衡位置，即上、下环压力相等时位置，同理阀套下移也会导致等压活塞下移，即等压活塞随动于阀套。因此，该阀能将微弱的电气讯号通过液压放大转换为具有一定操作力的位移输出（等压活塞下端伸出杆）。

下面结合附图描述最佳实施例。

环喷式电液伺服阀由液压部分和电磁部分所构成，如图1、图2所示。外罩〔1〕中的线圈〔2〕固定在中心杆〔3〕上，通电后，线圈连同中心杆一起上、下移动。在线圈的内侧，装有铁芯〔4〕，在其外侧，是永久磁钢〔5〕和极靴〔6〕，磁钢和极靴用螺钉固紧。在中心杆的上端，装有一对由上、下弹簧组合而成的组合弹簧〔7〕，用以实现直接位置反馈，和使中心杆恢复到中间位置，液压部分由连接座〔8〕、阀座〔9〕、前置级〔10〕和等压活塞〔14〕所构成。前置级即环喷部分是按液压防卡，自动调中原理进行设计的。环喷式电液伺服阀的液压部分结构示意如图2所示。阀塞〔11〕的控制段为锯齿状，共分四段（A、B、C、D），每段都按有利锥度设计，根据试验，锥角60度左右，综合技术指标较好，锯齿段分为上环（C、D）和下环（A、B），阀塞A、B、C、D四段的大直径端接回油腔O，小直径端接压力腔P。阀套〔12〕利用万向滚动球铰结构〔13〕和电磁部分的中心杆〔3〕相联结，阀塞的上环和下环分别控制着和阀塞做成一体的等压活塞〔14〕的下腔和上腔。等压活塞起功率放大的作用。在平衡状态，即阀套位置一定时，等压活塞也随之自动平衡于相应位置。此时，上环和下环压力相等。阀套〔12〕随动圈〔2〕上、下移动，阀塞〔11〕也随之上、下移动。在阀套、阀塞位置瞬变的动态过程中，按有利锥度设计的四段同样能产生较强的自动调心力，防止发卡。上环和下环的开口较大，运行时上环（下环）出口被污物堵塞时，则等压活塞〔14〕下腔（上腔）压力增高，活塞自动上移（下移），由于阀套未轴向移动，于是上环（下环）开口增大，污物被冲走，然后活塞又自动回复到原来位置，从而使得伺服阀的前置级具有一定的自洁能力。运行中，电液伺服阀自动清污将引起输出有偏差，清污完毕后，由于系统有反馈控制，输出的偏差很快就会消失，所以自动清污并不影响系统的控制精度。阀塞上环和下环的出油孔均由同转向的切向方向引出，即在锯齿形上、下环小直径端各有2个对称的切向出油孔，（见图3）运行时，阀套便不停地快速旋转，阀塞也在油流反作用力作用下慢速反向旋转。故在不增加耗油量的前提下，又进一步提高了运行的可靠性。