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1、10申请公布号CN104179750A43申请公布日20141203CN104179750A21申请号201410410476222申请日20140819F15B13/0220060171申请人淮海工学院地址222005江苏省连云港市新浦区苍梧路59号72发明人石延平陈邵鹏倪立学74专利代理机构南京汇盛专利商标事务所普通合伙32238代理人陈扬54发明名称一种数模混合方向控制阀57摘要本发明公开一种数模混合方向控制阀,包括阀体和安装于阀体内部的阀芯,阀体上设有P油口、T油口、A油口和B油口,阀体内表面的垂直方向上对称设有一组分别与P油口和T油口相连接的E沉槽和F沉槽;阀芯的两端分别穿入阀芯复位。
2、弹簧后伸出端盖并与推杆相抵,推杆的另一侧均设有电磁铁,阀芯上下两侧的表面上对称设有一组V型定位槽,靠近P油口的阀芯圆周表面中心对称开设有一组扇形沉槽X扇形沉槽、Y扇形沉槽、M扇形沉槽和N扇形沉槽,M扇形沉槽通过P折线油孔与Y扇形沉槽连通,X扇形沉槽通过G折线油孔和N扇形沉槽连通。本发明直接接受脉冲数字信号,控制油液流动方向,实现执行元件的起停和换向;还能够提供三种不同的中位机能。51INTCL权利要求书1页说明书5页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图5页10申请公布号CN104179750ACN104179750A1/1页21一种数模混合方向控。
3、制阀,包括阀体和阀芯,所述阀体的两端分别设置有端盖,所述阀芯安装于阀体内部,其特征在于所述阀体上方的外表设有分别与油泵、油箱、执行元件进油孔和回油孔相连接的P油口、T油口、A油口和B油口,阀体的内表面的垂直方向上对称设有一组分别与P油口和T油口相连接的E沉槽和F沉槽;所述阀芯的两端分别穿入阀芯复位弹簧后伸出端盖并与推杆相抵,推杆的另一侧均设有电磁铁,阀芯上下两侧的表面上对称设有一组V型定位槽,靠近P油口的阀芯圆周表面中心对称开设有一组扇形沉槽X扇形沉槽、Y扇形沉槽、M扇形沉槽和N扇形沉槽,所述M扇形沉槽通过P折线油孔与Y扇形沉槽连通,所述X扇形沉槽通过G折线油孔和N扇形沉槽连通。2根据权利要求。
4、1所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述阀体的内表面的垂直方向上还对称设有一组分别与A油口和B油口相连接的第一沉槽和第二沉槽,靠近A油口的阀芯圆周表面中心对称还有另设有一组扇形沉槽第一扇形沉槽、第二扇形沉槽、第三扇形沉槽和第四扇形沉槽,所述第一扇形沉槽通过第一折线油孔与第四扇形沉槽连通,所述第二扇形沉槽通过第二折线油孔和第三扇形沉槽连通。3根据权利要求1和2所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述阀芯内部沿沿阀芯轴向设有K长孔和Q长孔,所述K长孔将P折线油孔与第二折线油孔导通,所述Q长孔将G折线油孔与第一折线油孔导通。4根据权利要求1所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述阀芯与两个端盖的连。
5、接处均通过轴套固定,另外,阀芯的一端通过花键轴连接有从动锥齿轮,从动锥齿乱上方安装有与步进电机相连接的主动锥齿轮。5根据权利要求1所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述V型定位槽中放置有旋转定位球,所述阀体的上下两个表面上设有分别与两个V型定位槽相连通的灌装孔,灌装孔中放置有与旋转定位球相抵的定位弹簧,灌装孔的顶部堵有调节螺钉。6根据权利要求1所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述阀芯圆周表面设有若干密封圈。7根据权利要求1所述的数模混合方向控制阀,其特征在于所述阀体上设有W“L”型油孔和W“L”型油孔,所述阀芯设有与W“L”型油孔和W“L”型油孔分别相对应的V竖直油孔和V竖直油孔,阀芯上。
6、沿阀芯径向还设有I通孔、U通孔、J通孔和O通孔。权利要求书CN104179750A1/5页3一种数模混合方向控制阀0001技术领域0002本发明涉及一种液压控制元件,特别是一种具有三种中位机能的数模混合控制的三位四通数字式液压方向控制阀。背景技术0003由计算机控制的电液系统被广泛应用。但传统的电液方向控制阀只能接受电压或电流模拟信号,而且同一种控制阀只能提供一种中位机能。采用直接接受脉冲数字信号的控制阀,不仅能简化液压系统,降低成本,减小功耗,而且也能提高系统抗干扰与污染能力,增强工作稳定。但目前国内外电液数字阀的发展仍较慢,可供选择种类不多。因此,“数模”混合控制成为最常用的方式,即系统中。
7、既有模拟控制阀,又有数字控制阀,但将两种控制方式集成于同一个控制阀,并且能实现多种中位机能的方向控制阀尚未出现。发明内容0004发明目的本发明的目的在于解决现有技术中的不足,提供一种数模混合方向控制阀。0005技术方案本发明的一种数模混合方向控制阀,包括阀体和阀芯,所述阀体的两端分别设置有端盖,所述阀芯安装于阀体内部,所述阀体上方的外表设有分别与油泵、油箱、执行元件进油孔和回油孔相连接的P油口、T油口、A油口和B油口,阀体的内表面的垂直方向上对称设有一组分别与P油口和T油口相连接的E沉槽和F沉槽;所述阀芯的两端分别穿入阀芯复位弹簧后伸出端盖并与推杆相抵,推杆的另一侧均设有电磁铁,阀芯上下两侧的。
8、表面上对称设有一组V型定位槽,靠近P油口的阀芯圆周表面中心对称开设有一组扇形沉槽X扇形沉槽、Y扇形沉槽、M扇形沉槽和N扇形沉槽,所述M扇形沉槽通过P折线油孔与Y扇形沉槽连通,所述X扇形沉槽通过G折线油孔和N扇形沉槽连通。0006其中,两个电磁铁接受模拟信号通过左右两个推杆驱动阀芯相对阀体滑动,进而提供“O”、“M”、“H”型三种不同的中位机能,而步进电机接受数字信号,并通过主动锥齿轮传动驱动从动锥齿轮,进而驱动阀芯在阀体内相对阀体绕轴旋转,提供“左位”、“右位”、“中位”三个不同工作位置。0007进一步的,所述阀体的内表面的垂直方向上还对称设有一组分别与A油口和B油口相连接的第一沉槽和第二沉槽。
9、,靠近A油口的阀芯圆周表面中心对称还有另设有一组扇形沉槽第一扇形沉槽、第二扇形沉槽、第三扇形沉槽和第四扇形沉槽,所述第一扇形沉槽通过第一折线油孔与第四扇形沉槽连通,所述第二扇形沉槽通过第二折线油孔和第三扇形沉槽连通。0008进一步的,所述阀芯内部沿沿阀芯轴向设有K长孔和Q长孔,所述K长孔将P折线油孔与第二折线油孔导通,所述Q长孔将G折线油孔与第一折线油孔导通。说明书CN104179750A2/5页40009进一步的,所述阀芯与两个端盖的连接处均通过轴套固定,另外,阀芯的一端通过花键轴连接有从动锥齿轮,从动锥齿轮上方安装有与步进电机相连接的主动锥齿轮。0010为确保阀芯初始旋转位置(中位)的准确。
10、性,所述V型定位槽中放置有旋转定位球,所述阀体的上下两个表面上设有分别与两个V型定位槽相连通的灌装孔,灌装孔中放置有与旋转定位球相抵的定位弹簧,灌装孔的顶部堵有调节螺钉。0011为保证阀芯的密封性,所述阀芯圆周表面设有若干密封圈。0012进一步的,所述阀体上设有W“L”型油孔和W“L”型油孔,所述阀芯设有与W“L”型油孔和W“L”型油孔分别相对应的V竖直油孔和V竖直油孔,阀芯上沿阀芯径向还设有I通孔、U通孔、J通孔和O通孔。0013有益效果与现有技术相比,本发明具有以下优点(1)本发明以数字控制为主,模拟控制为辅,能够直接接受脉冲数字信号的步进电机通过花键和锥齿轮驱动阀芯旋转,控制油液流动方向。
11、,实现执行元件的起停和换向。0014(2)本发明还能接受模拟信号的电磁铁推动阀芯移动,提供三种不同的中位机能,优化了液压系统的控制功能。0015(3)本发明能够提供多种中位机能,简化了液压控制系统,最终能够减少阀的数量,降低生产、使用和维护的成本。0016(4)本发明能够增加和优化系统的控制功能,开发新型液压系统。0017(5)本发明有利于实现计算机对液压系统的控制,提高了自动化程度。附图说明0018图1为本发明的结构示意图;图2(A)为图1中BB向剖视图;图2(B)为图1中CC向剖视图;图2(C)为图1中CC向剖视图;图2(D)为图1中CC向剖视图;图2(E)为图1中K方向的俯视图;图2(F。
12、)为图1中EE向剖视图;图2(G)为图1中EE向剖视图;图2(H)为图1中EE向剖视图;图3为图2(C)中SS向剖视图;图4(A)为位于“H”型中位机能时的职能符号示意图;图4(B)为位于“O”型中位机能时的职能符号示意图;图4(C)为位于“M”型中位机能时的职能符号示意图;图5(A)为阀芯静止(中位)时的CC向剖面示意图;图5(B)为阀芯静止(中位)时的EE向剖面示意图;图6(A)为阀芯逆时针旋转(左位)时的CC向剖面示意图;图6(B)为阀芯逆时针旋转(左位)时的EE向剖面示意图图7(A)为阀芯顺时针旋转(右位)时的CC向剖面示意图;图7(B)为阀芯顺时针旋转(右位)时的EE向剖面示意图。说。
13、明书CN104179750A3/5页5具体实施方式0019下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。0020如图1至图7所示,本发明的一种数模混合方向控制阀,包括阀体6和安装于阀体6内部的阀芯7,阀体6的两端分别设置有端盖4,阀体6上方的外表设有分别与油泵、油箱、执行元件进油孔和回油孔相连接的P油口21、T油口20、A油口23和B油口22,阀体6的内表面的垂直方向上对称设有一组分别与P油口21和T油口20相连接的E沉槽41和F沉槽42;阀芯7的两端分别穿入阀芯7复位弹簧5后伸出端盖4并与推杆2相抵,推杆2的另一侧均设有电磁铁1,阀芯7上下两侧的表面上对称设有一组V型定位槽30,靠近P油口21的。
14、阀芯7圆周表面中心对称开设有一组扇形沉槽X扇形沉槽33、Y扇形沉槽34、M扇形沉槽35和N扇形沉槽36,M扇形沉槽35通过P折线油孔37与Y扇形沉槽34连通,X扇形沉槽33通过G折线油孔38和N扇形沉槽36连通。0021在图1中EE剖面位置,阀体内表面和阀芯外表面具有与CC剖面相同的沉槽与油孔,但方向旋转了90,阀芯上的轴向K长孔和Q长孔把CC剖面与EE剖面连通,具体如下阀体6的内表面的垂直方向上还对称设有一组分别与A油口23和B油口22相连接的第一沉槽和第二沉槽,靠近A油口23的阀芯7圆周表面中心对称还有另设有一组扇形沉槽第一扇形沉槽、第二扇形沉槽、第三扇形沉槽和第四扇形沉槽,第一扇形沉槽通。
15、过第一折线油孔与第四扇形沉槽连通,第二扇形沉槽通过第二折线油孔和第三扇形沉槽连通;另外,阀芯7内部沿阀芯7轴向设有K长孔39和Q长孔40,K长孔39将P折线油孔37与第二折线油孔导通,Q长孔40将G折线油孔38与第一折线油孔导通。0022本实施例中的阀芯7与两个端盖4的连接处均通过轴套3固定,另外,阀芯7的一端通过花键16轴连接有从动锥齿轮13,从动锥齿轮上方安装有与步进电机15相连接的主动锥齿轮14;并且阀芯7圆周表面设有若干密封圈11。0023为确保阀芯7初始旋转位置(中位)的准确性,V型定位槽30中放置有旋转定位球10,阀体6的上下两个表面上设有分别与两个V型定位槽30相连通的灌装孔31。
16、,灌装孔31中放置有与旋转定位球10相抵的定位弹簧8,灌装孔31的顶部堵有调节螺钉9。0024阀体6上设有W“L”型油孔19和W“L”型油孔27,阀芯7设有与W“L”型油孔19和W“L”型油孔27分别相对应的V竖直油孔18和V竖直油孔26,在剖面CC、CC和EE、EE中,阀芯7上沿阀芯7径向还分别设有I通孔24、U通孔17、J通孔25和O通孔32,当阀芯7相对阀体6向右移动L距离时,通过K长孔分别使W“L”型油孔19与V竖直油孔18连通,W“L”型油孔27和V竖直油孔26连通。0025如图1所示,剖面CC、CC和EE、EE分别左右对称于剖面CC、EE。CC剖面和EE剖面所示为阀芯7处于中位(初。
17、始位置),此时步进电机15无输入脉冲信号,在BB剖面中,定位钢球分别落入两个V型定位槽30,由此确保P油口21、T油口20、A油口23和B油口22互不连通。当阀芯7向右或向左轴向等距离移动L个行程时,P油口21、T油口20、A油口23和B油口22具有不同的连通方式,即控制阀可获得不同的“中位”机能。0026当步进电机15控制阀芯7旋转处于“左位”时,P油口21和A油口23连通,T油说明书CN104179750A4/5页6口20和B油口22连通;当阀芯7处于“右位”时,P油口21和B油口22连通,T油口20和A油口23连通。其职能符号如图4所示。0027通过控制左和右两个电磁铁1得电或失电,实现。
18、控制阀“O”、“M”、“H”型三种不同的中位机能,即当阀芯7未受到步进电机15驱动时(阀芯7初始位置),P油口21、T油口20、A油口23和B油口22这四个油口具有三种不同的连通方式。如当阀芯7处于“O”型机能时,四个油口互不连通,采用该机能,使液压执行元件停止工作,油泵不卸荷;当阀芯7处于“H”型机能时,四个油口相互连通,采用该机能,使液压执行元件处于浮动状态,油泵卸荷;当阀芯7处于“M”型机能时,P油口21与T油口20连通,A油口23与B油口22彼此封闭,采用该机能,使液压执行元件停止工作,油泵卸荷。每种中位机能提供液压系统不同控制功能和用途。其职能符号也如图4所示。0028本发明的具体工。
19、作原理如下(1)阀芯7旋转当两个电磁铁1均处于失电状态时,左右两侧的复位弹簧5确保阀芯7无轴向滑动时,步进电机15通过主动锥齿轮14、从动锥齿轮13和花键16驱动阀芯7相对阀体6顺时针或逆时针旋转。如果步进电机15无输入脉冲信号,阀芯7相对阀体6静止,控制阀处于“中位”(初始位置),如图5所示。此时,P油口21、T油口20、A油口23和B油口22全部封闭,定位球在复位弹簧5的作用下,嵌入V型定位槽30,确保阀芯7初始位置的准确性。如果步进电机15输入脉冲信号,使步进电机15驱动阀芯7相对阀体6逆时针方向旋转时,X扇形沉槽33和Y扇形沉槽34分别与E沉槽41和F沉槽42对正,使CC剖面上的P油口。
20、21和T油口20分别经阀芯7上的轴向Q长孔和K长孔39与EE剖面上的A油口23和B油口22连通,即控制阀提供“左位”状态,如图6所示。当步进电机15驱动阀芯7相对阀体6顺时针方向旋转时,在CC剖面上,M扇形沉槽35和N扇形沉槽36分别与E和F沉槽42对正,P油口21和T油口20经M扇形沉槽35、G折线油孔38和Q长孔40、K长孔39与EE剖面上的B油口22和A油口23连通,即控制阀提供“右位”状态,如图7所示。0029(2)阀芯7滑动当步进电机15无出入脉冲信号时,阀芯7不旋转。控制阀体6左、右两侧电磁铁1得电或失电,驱动阀芯7相对阀体6滑动,可获得不同的“中位”机能。00301)“O”型中位。
21、机能的实现当左右电磁铁1均处于失电状态时,阀芯7处于中位,如图1中CC剖面和EE剖面所示位置,此时P油口21、T油口20、A油口23和B油口22互不连通,构成所谓“O”型中位机能,其表示符号如图4(B)所示。00312)“H”型中位机能的实现当左侧的电磁铁1通电,右侧的电磁铁1失电,左侧的推杆2推动阀芯7克服复位弹簧5力右移L距离,使阀芯7CC与阀体6CC剖面重合,阀芯7EE与阀体6EE剖面重合,阀芯7上V竖直油孔18和V竖直油孔26也右移L距离。此时,P油口21的油路经E沉槽41、P折线油孔37、F沉槽42和T油口20连通;同理,U通孔17将A油口23连通B油口22。同时,W“L”型油孔19。
22、、W“L”型油孔27将T油口20、B油口22通过V竖直油孔18、V竖直油孔26和K长孔39连通。如此,P油口21、T油口20、A油口23和B油口22彼此连通,构成“H”型中位机能,其表示符号如图4(A)所示。说明书CN104179750A5/5页700323)“M”型中位机能的实现当右电磁铁1通电,左电磁铁1失电,右推杆2推动阀芯7克服复位弹簧5力左移L距离,使阀芯7CC与阀体6CC剖面重合。此时P油口21经E沉槽41、O通孔32、F沉槽42和T油口20连通;同时,阀芯7EE剖面与阀体6EE剖面重合,但A油口23与B油口22彼此不通。因此,构成“M”型中位机能,其表示符号如图4(C)所示。00。
23、33当阀芯7从“H”型或“M”型中位欲通过旋转,切换到“左位”或“右位”时,必须先回到“O”型中位。因此,当电磁铁1处于工作状态时,步进电机15应无信号输入;当步进电机15工作时,左右两个电磁铁1均应不得通电。这种电控互锁要求是容易实现的。0034相关阀体6和阀芯7上的油孔和有关沉槽形状尺寸,如孔径、沉槽宽度和深度等,都与控制阀的设计额定流量相关,阀芯7向右或向左的移动距离L取决于所选电磁铁1的行程,也决定了阀体6和阀芯7的轴向结构长度。说明书CN104179750A1/5页8图1说明书附图CN104179750A2/5页9说明书附图CN104179750A3/5页10图2图3说明书附图CN104179750A104/5页11图4图5说明书附图CN104179750A115/5页12图6图7说明书附图CN104179750A12。