[其他]直接数字压力阀

说明书

本发明是一种用于液压技术的控制元件，特别是其中的步进驱动器除用于控制领域以外，还可以广泛用于其它领域。

长期以来，人们追求一种控制精度高，响应速度快，结构简单，成本低的直接数字控制元件。直接数字控制元件的优点就在于它的控制方式及功能能够克服模拟控制所固有的不足，加上微电脑所具有的处理信息无比灵活性及可靠性。因此，以电脑为控制单元的直接数字控制具有无可比拟的优越性，它正不断取代传统的模拟控制及各种间接的数字控制，并在自动化、节能、编程控制高精度，高灵活性及系统简单化等诸方面表现其适应性及强大的生命力。

现有技术的直接数字阀有两种：一种为脉冲宽度调制（简称PWM）技术控制的简单电磁换向阀。其开关周期T恒定，占空比由导通脉宽t_oN决定，输出流量正比于t_oN，由于阀的开启需要一定时间，即t_oN/T有最小比例，故该阀导致一定的死区流量，另外控制的流量脉动较大。另一种直接数字阀是采用常规的旋转步进电机与丝杆-蚰母付驱动阀芯（或直线步进电机驱动阀芯）。这一种直接数字阀虽然比前种有一些优点，但要得到很小的步距（转角），必须使电极间距很小，另外加上“步距缩小机构”（如丝杆-蚰母付），从而使加工工艺要求高，其本身精度高，所以成本无法降到理想程度。

目前，无论模拟式的比例阀、伺服阀，还是上述直接数字阀总含有线圈，电磁铁等磁性元件，因此导致功耗大，磁滞、干扰、电磁噪声;响应速度无法极大提高，同时不能耐热，抗潮湿等，还要占用大量的有色金属。

本发明的目的在于设计一种无需数模转换器（D/A），线性放大器的步进驱动器控制的直接数字压力阀，它除具有与普通步进电机加丝杆-蚰母付驱动的数字阀相同的优点外，由于该步进驱动器内无磁性元件，所以抗干扰特强，无电磁噪声，精度更高，响应更快，同时耐热、抗潮、抗振动、抗冲击、体积小。特别强调的是该步进驱动器所选用的材料及其本身的结构特点就决定着它的成本低，加工工艺性好，且少用金属材料。

下面结合附图对本发明加以说明：

图1：直接数字压力阀方框图;

图2：步进驱动器结构（一种结构形式）;

图3：步进驱动器结构（另一种结构形式）;

图4：导阀、主阀、阻尼器结构示意图。

直接数字压力阀由步进驱动器、导阀、主阀、阻尼器等组成。

步进驱动器有两种结构形式（如图2、图3所示），它们都包含有动子件组、壳体、嵌压装置、微调装置等。

图2所示结构形式：由普通钢和伸缩材料构成的动子件组由动子前端部分〔15〕、后端部分〔9〕及中间部分〔16〕组成。两组嵌压装置，右组有压体〔17〕，张体〔18〕，保护体〔19〕，微调丝杆〔20〕。左组与右组相同，左右两组嵌压装置可分别由微调丝杆〔24〕、〔20〕进行微调整。

图3所示结构形式：动子件组由动子前端部分〔10〕，后端部分〔1〕及中间部分〔6〕组成。〔10〕和〔1〕中各含有一组嵌压装置。动子后端部分〔1〕中的嵌压装置由压体〔5〕、〔2〕，张体〔4〕，斜块〔3〕及微调丝杆〔8〕组成。动子前端部分〔10〕中的嵌压装置与〔1〕中的相同，左右两组嵌压装置分别由微调丝杆〔14〕、〔8〕进行微调整。动子位置调整丝杆〔7〕。

自PC来的弱电数字信号（TTL电平）进入脉冲放大器，脉冲放大器电源电压为工厂常用直流电压。

现以步进驱动器两种结构形式中的一种（如图2所示）与导阀、主阀、阻尼器构成的直接数字阀为例来说明其工作过程。当步进驱动器动子中间部分〔16〕，嵌压装置（右）的张体〔18〕得电时，嵌压装置（左）的张体〔22〕失电，动子中间部分〔16〕伸长，动子前端部分〔15〕向前移动。当动子中间部分〔16〕和嵌压装置（右）的张体失电，而嵌压装置（左）的张体〔22〕得电，动子中间部分〔16〕收缩，动子后端部分〔9〕也向前移动。然后张体〔18〕得电，压体〔17〕压住动子后端部分〔9〕，前端压体〔21〕压住动子前端部分〔15〕完成一步工作循环。

步进驱动器的动子向前移动时，推动导阀阀芯〔25〕（图4所示），压缩弹簧〔26〕的同时，控制导阀阀口的大小，液流经导阀一方面作用于主阀阀芯〔27〕上，另一很小液流流经阻尼器〔31〕回油箱，阻尼器〔31〕的液阻与导阀液阻的关系，使主阀无弹簧端的油压作用力与弹簧力决定主阀的开口量，从而有效地控制进、出口压力。

步进驱动器和导阀共同构成直接数字阀的先导阀。由步进驱动器、导阀、主阀等共同构成直接数字溢流阀、安全阀、卸荷阀、减压阀、顺序阀、压力适应阀。