一種旋轉式的高速開關閥的制作方法
【專利摘要】一種旋轉式高速開關閥，屬于液壓系統控制部件，它包括電機、閥體、PWM閥芯、旋轉閥芯、閥套，其特征是PWM閥芯、旋轉閥芯和閥套同軸布置在閥體中，PWM閥芯、旋轉閥芯、閥套上設有相應的油槽，油槽將壓力油分別引入出油口和進油口；電機通過調節PWM閥芯與閥套的相對位置控制高速開關閥的占空比，電機驅動旋轉閥芯實現壓力油在出油口與回油口的高頻切換。本發明通過改變PWM閥芯與閥套的相對位置調節占空比，旋轉閥芯每轉動一周便可實現閥的n次開啟與閉合，減小了高速開關閥的噪聲，提高了高速開關閥壽命，且結構簡單，易于實現，適用于液壓控制系統。
【專利說明】
一種旋轉式的高速開關閥
技術領域
[0001]本發明屬于液壓控制領域，具體涉及一種旋轉式高速開關閥。
【背景技術】
[0002]數字液壓技術不需要A/D或D/A轉換便可實現液壓閥與控制器之間的信號傳遞，具有高的容錯性和快速性、精確控制、效率高等優點。高速開關閥作為目前應用最廣的數字閥，通過改變PWM信號的占空比控制開閉時間，從而實現流量和壓力的控制。由于高速開關閥一直處于高頻開關狀態，由此產生的噪聲及壓力沖擊問題一直是亟需解決的問題；同時受電-機械轉換裝置的限制以及高速開關閥對高頻開關的要求，現有的電磁高速開關閥的通流能力較小。
[0003]專利“一種液壓傳動用節能高速開關閥”公開號為CN102121486A提出了一種節能高速開關閥。該高速開關閥的閥芯分為三部分，中間部分為PWM段，兩端為出口段，閥芯在旋轉過程中，高壓油便可在負載油口與回油口之間相互轉換;通過控制閥芯相對于進油噴嘴的軸向位移，便可獲得O %-100 %的占空比。因此該閥通過閥芯的旋轉運動便可實現一般高速開關閥的功能，降低了高速開關閥的噪聲，提高了高速開關閥的通流能力及使用壽命，解決了高速開關閥大流量與高頻之間的矛盾。但該閥芯的軸向位移控制需額外的液壓栗及電機，增加了閥的體積及控制難度。
[0004]為解決高速開關閥噪聲及壓力沖擊問題、高頻響應與低流量的矛盾，這就需要一種旋轉式的閥芯結構，在閥芯旋轉過程中便可實現高速開關閥的開閉功能。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種旋轉式的尚速開關閥結構，用于解決尚速開關閥在尚頻啟閉過程中產生的噪聲問題、受電-機械轉換裝置限制的高頻響應與大流量之間的矛盾，提尚尚速開關閥的使用壽命。
[0006]本發明的技術方案:一種旋轉式高速開關閥，包括電機、閥蓋、止推軸承、閥體、PWM閥芯、旋轉閥芯、閥套，其特征是PWM閥芯、旋轉閥芯和閥套同軸布置在閥體中，旋轉閥芯布置在PWM閥芯和閥套之間；電機、閥蓋、止推軸承及PWM閥芯同軸布置，電機、閥蓋、止推軸承及旋轉閥芯同軸布置。
[0007]上述的技術方案中，所述Pmi閥芯設有若干第一油槽P1、第二油槽P2和第三油槽P3，第二油槽P2設置在第一油槽Pl與第三油槽P3之間，第二油槽P2的槽口面積大于第一油槽Pl的槽口面積且大于第三油槽P3的槽口面積，PWM閥芯所有第二油槽P2的圓心角之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的個數相等，第一油槽Pl與第三油槽P3的圓心角相等;第一油槽Pl與出油口 A連通，第二油槽P2與進油口 P連通，第三油槽P3與回油口 T連通;相鄰第一油槽Pl之間等距離，相鄰第二油槽P2之間等距離，相鄰第三油槽P3等距離。
[0008]所述旋轉閥芯設有若干第四油槽P4、第五油槽P5和第六油槽P6，第四油槽P4和第六油槽P6對稱布置在第五油槽P5兩邊，第五油槽P5的槽口面積大于第四油槽P4的槽口面積且大于第六油槽P6的槽口面積，旋轉閥芯所有第五油槽P5的圓心角之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的個數相等，第四油槽P4與第六油槽P6的圓心角相等;第四油槽P4與出油口 A連通，第五油槽P5與進油口 P連通，第六油槽P6與回油口 T連通;相鄰第四油槽P4之間等距離，相鄰第五油槽P5之間等距離，相鄰第六油槽P6等距離。
[0009]所述閥套上設有若干第七油槽P7、第八油槽P8、第九油槽P9，第七油槽P7和第九油槽P9對稱布置在第八油槽P8兩邊，第八油槽P8的槽口面積大于第七油槽P7的槽口面積且大于第九油槽P9的槽口面積，閥套所有第八油槽P8的圓心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的個數相同，第七油槽P7和第九油槽P9的圓心角相同；第七油槽P7與出油口A連通，第八油槽P8與進油口 P連通，第九油槽P9與回油口 T連通;相鄰第七油槽之間等距離，相鄰第八油槽之間等距離，相鄰第九油槽等距離。
[0010]所述第四油槽P4或第六油槽P6的個數是第一油槽Pl或第三油槽P3或第七油槽P7或第九油槽P9個數的2倍;第一油槽Pl、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圓心角均為仏，第四油槽PWM和第六油槽的圓心角均為β2;第一油槽Pl及第三油槽P3相鄰邊的夾角等于旋轉閥芯上第四油槽Ρ4的圓心角β2，βι+&=90°。
[0011]在徑向橫截面的圓周上，旋轉閥芯上的第四油槽和第六油槽的圓心角為β2，第一油槽Pl和第三油槽Ρ3相鄰兩邊的夾角正好與第四油槽Ρ4的圓心角正好相等，在這個位置時，閥處于關閉狀態，不向A 口和T 口供油。
[0012]當閥套在閥體中的位置保持不變時，第一電機調節PffM閥芯左轉，使第一油槽Pl和第七油槽Ρ7的重合面積增大，第三油槽Ρ3和第九油槽Ρ9的重合面積減小。
[0013]所述閥體中的進油口P與第二油槽Ρ2、第五油槽Ρ5、第八油槽Ρ8相互連通將壓力油引入到容腔中；第一油槽Pl、第四油槽Ρ4、第七油槽Ρ7和閥體的出油口A相互連通將容腔中的壓力油引入到出油口 A;第三油槽Ρ3、第六油槽Ρ6、第九油槽Ρ9和閥體中的回油口 T相互連通將容腔中的壓力油引入到回油口 Τ。
[0014]所述第一電機和第二電機均是步進電機或伺服電機。
[0015]所述第一油槽Pl、第三油槽Ρ3、第七油槽Ρ7、第八油槽Ρ8的個數均為2個，第四油槽Ρ4、第六油槽Ρ6的個數均為4個。
[0016]所述油槽形狀包括矩形、三角形或U形。
[0017]本發明具有下述有益效果:
1.本發明通過旋轉閥芯的旋轉運動實現高速開關閥的開閉功能，具有噪聲小、流量大的優點；在閥套、PWM閥芯、旋轉閥芯上布置較多的矩形窗口，則旋轉閥芯轉動一周，便可獲得更多的PWM周期;本發明采用伺服電機或步進電機驅動旋轉閥芯轉動，通過增加電機轉速便可提尚PffM頻率。
[0018]2.本發明選擇步進電機或伺服電機作為旋轉閥芯的驅動機構，同時選擇步進電機或伺服電機作為PWM閥芯相對位移的調節機構，閥的結構緊湊。
[0019]本發明通過改變PWM閥芯與閥套的相對位置調節占空比，旋轉閥芯每轉動一周便可實現閥的η次開啟與閉合，減小了高速開關閥的噪聲，提高了高速開關閥壽命，且結構簡單，易于實現，適用于液壓控制系統。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的旋轉式高速開關閥的結構的圖；
圖2為圖1中PffM閥芯在0°?360°的展開示意圖；
圖3為圖1中旋轉閥芯在0°?360°的展開示意圖；
圖4為圖1中閥套在0°?360°的展開示意圖；
圖5為圖1中第一油槽Pl和第三油槽P3在同一平面的位置關系示意圖；
圖6為PffM占空比為50%時，閥套、旋轉閥芯、PffM閥芯的相對位置圖。
[0021]圖7為PffM占空比為50%時，閥套、旋轉閥芯、PffM閥芯的相對位置圖。
[0022]圖8為PffM占空比為50%時，閥套、旋轉閥芯、PffM閥芯的相對位置圖。
[0023]圖中:1:第一電機，2:第一閥蓋，3:第一止推軸承，4:閥體，5: P麗閥芯，6:旋轉閥芯，7:閥套，8:第二止推軸承，9:第二閥蓋，10:第二電機，P1:第一油槽(為P麗閥芯上的油槽)，P2:第二油槽(為PffM閥芯上的油槽)，P3:第三油槽(為PffM閥芯上的油槽)，P4:第四油槽(為旋轉閥芯上的油槽)，P:第五油槽(為旋轉閥芯上的油槽)，P6:第六油槽(為旋轉閥芯上的油槽)，P7:第七油槽(為閥套上的油槽)，P8:第八油槽(為閥套上的油槽)，P9:第九油槽(為閥套上的油槽)。
【具體實施方式】
[0024]結合附圖和實施方式能夠對發明的原理和結構做出進一步詳細說明，本實施方式是對本發明的詳細說明，并不對本發明做出任何限制。
[0025]圖1所示，一種旋轉式高速開關閥，包括有第一電機1、第一閥蓋2、第一止推軸承3、閥體4、PffM閥芯5、旋轉閥芯6、閥套7、第二止推軸承8、第二閥蓋9，PWM閥芯5、旋轉閥芯6和閥套7同軸布置在閥體4中，旋轉閥芯6布置在PffM閥芯5和閥套7之間；第一電機1、第一閥蓋
2、第一止推軸承3及PffM閥芯5同軸布置，第一電機I調節PffM閥芯5的位置角度;第二電機10、第二閥蓋9、第二止推軸承8及旋轉閥芯6同軸布置，第二電機10驅動旋轉閥芯6高速轉動。
[0026]閥體4與閥套7形成3個與外界相連通的油口，即進油口P，出油口A，回油口T;回油口 T與油箱連通，進油口 P引入壓力油。
[0027]如圖2所示，PWM閥芯5軸向設有兩個第一油槽Pl、兩個第二油槽P2、兩個第三油槽P3，PWM閥芯上所有的第二油槽P2的弧度之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的個數相同，圓心角相同；第一油槽Pl與出油口 A連通，第二油槽P2與進油口 P連通，第三油槽P3與回油口 T連通;第一油槽Pl、第二油槽P2等距離布置，第三油槽P3等距離布置。
[0028]如圖3所示，旋轉閥芯6的軸向設有四個第四油槽P4、兩個第五油槽P5、四個第六油槽P6，旋轉閥芯6上所有第五油槽P5的弧度之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的個數相同，圓心角相同，旋轉閥芯6上的第四油槽P4和第六油槽P6對稱布置在第五油槽P5兩邊；第四油槽P4與出油口 A連通，第五油槽P5與進油口 P連通，第六油槽P6與回油口 T連通;第四油槽P4等距離布置，第五油槽P5等距離布置，第六油槽P6等距離布置。
[0029]如圖4所示，閥套7的軸向設有兩個第七油槽P7、兩個第八油槽P8、兩個第九油槽P9，閥套7上所有第八油槽P8的圓心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的個數相同，圓心角相同，閥套7上的第七油槽P7和第九油槽P9對稱布置在第八油槽P8兩邊;第七油槽P7與出油口 A連通，第八油槽P8與進油口 P連通，第九油槽P9與回油口 T連通;第七油槽P7等距離布置，第八油槽P8等距離布置，第九油槽P9等距離布置。
[0030]如圖5所示，第一油槽Pl、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圓心角為，第四油槽PffM和第六油槽的圓心角為i32;PWM閥芯上第一油槽Pl及第三油槽P3相鄰邊的夾角等于旋轉閥芯上第四油槽P4的圓心角&，βι+&=90° ;
所述圓心角為油槽橫截面構成的夾角；
所述圓心角還可以理解為油槽橫截面延伸至軸心，以軸心為原點構成的夾角。例如圖5的βι或扮。
[0031]第四油槽和第六油槽的圓心角為β2，第一油槽Pl和第三油槽Ρ3之間相鄰的兩邊構成的夾角與第四油槽Ρ4的圓心角相等，在這個位置時，旋轉閥處于關閉狀態，不向A 口和T 口供油。
[0032]本發明的一種旋轉式高速開關轉閥在PWM占空比一定時，PWM閥芯5、旋轉閥芯6和閥套7的相對位置如圖6、圖7、圖8所示。
[0033]如圖6所示，閥體4中的進油口P與第二油槽Ρ2、第五油槽Ρ5、第八油槽Ρ8相互連通將壓力油引入到容腔e中；
如圖7所示，第一油槽P1、第四油槽P4、第七油槽P7和閥體4中的出油口 A相互連通將容腔e中的壓力油引入到出油口 A;
如圖8所示，第三油槽P3、第六油槽P6、第九油槽P9和閥體4中的回油口 T相互連通將容腔e中的壓力油引入到回油口 T。
[0034]旋轉閥芯6上的第四油槽P4和第六油槽P6的個數是PWM閥芯5上的第一油槽Pl、第三油槽P3及閥套7上的第七油槽P7、第九油槽P9個數的2倍。
[0035]閥套7在閥體4中的位置保持不變，第一電機I調節PWM閥芯左轉，第一油槽Pl和第七油槽P7的重合面積增大，第三油槽P3和第九油槽P9的重合面積減小。
【主權項】
1.一種旋轉式高速開關閥，包括電機、閥蓋、止推軸承、閥體、PWM閥芯、旋轉閥芯、閥套，其特征是PWM閥芯、旋轉閥芯和閥套同軸布置在閥體中，旋轉閥芯布置在PWM閥芯和閥套之間；電機、閥蓋、止推軸承及PWM閥芯同軸布置，第一電機調節PWM閥芯的角度;第二電機、閥蓋、止推軸承及旋轉閥芯同軸布置，第二電機驅動旋轉閥芯高速轉動。2.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述PWM閥芯設有若干第一油槽P1、第二油槽P2和第三油槽P3，第二油槽P2設置在第一油槽Pl與第三油槽P3之間，第二油槽P2的槽口面積大于第一油槽Pl的槽口面積且大于第三油槽P3的槽口面積，PWM閥芯所有第二油槽P2的圓心角之和大于210°，第一油槽Pl和第三油槽P3的個數相等，第一油槽Pl與第三油槽P3的圓心角相等;第一油槽Pl與出油口 A連通，第二油槽P2與進油口 P連通，第三油槽P3與回油口 T連通;相鄰第一油槽Pl之間等距離，相鄰第二油槽P2之間等距離，相鄰第三油槽P3等距離。3.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述旋轉閥芯設有若干第四油槽P4、第五油槽P5和第六油槽P6，第四油槽P4和第六油槽P6對稱布置在第五油槽P5兩邊，第五油槽P5的槽口面積大于第四油槽P4的槽口面積且大于第六油槽P6的槽口面積，旋轉閥芯所有第五油槽P5的圓心角之和大于210°，第四油槽P4和第六油槽P6的個數相等，第四油槽P4與第六油槽P6的圓心角相等;第四油槽P4與出油口 A連通，第五油槽P5與進油口 P連通，第六油槽P6與回油口 T連通;相鄰第四油槽P4之間等距離，相鄰第五油槽P5之間等距離，相鄰第六油槽P6等距離。4.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述閥套上設有若干第七油槽P7、第八油槽P8、第九油槽P9，第七油槽P7和第九油槽P9對稱布置在第八油槽P8兩邊，第八油槽P8的槽口面積大于第七油槽P7的槽口面積且大于第九油槽P9的槽口面積，閥套所有第八油槽P8的圓心角之和大于210°，第七油槽P7和第九油槽P9的個數相同，第七油槽P7和第九油槽P9的圓心角相同；第七油槽P7與出油口 A連通，第八油槽P8與進油口 P連通，第九油槽P9與回油口 T連通;相鄰第七油槽之間等距離，相鄰第八油槽之間等距離，相鄰第九油槽等距離。5.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開光閥，其特征是所述第四油槽P4或第六油槽P6的個數是第一油槽Pl或第三油槽P3或第七油槽P7或第九油槽P9個數的2倍;第一油槽P1、第三油槽P3、第七油槽P7和第九油槽P9的圓心角均為扮，第四油槽PffM和第六油槽的圓心角均為；相鄰第一油槽Pl及第三油槽P3之間的夾角等于旋轉閥芯上第四油槽P4的圓心角β2，βι+&=90° ο6.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是:當閥套在閥體中的位置保持不變時，第一電機調節PWM閥芯左轉，使第一油槽Pl和第七油槽P7的重合面積增大，第三油槽P3和第九油槽P9的重合面積減小。7.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述閥體中的進油口P與第二油槽P2、第五油槽P5、第八油槽P8相互連通將壓力油引入到容腔中；第一油槽Pl、第四油槽P4、第七油槽P7和閥體的出油口 A相互連通將容腔中的壓力油引入到出油口 A;第三油槽P3、第六油槽P6、第九油槽P9和閥體中的回油口 T相互連通將容腔中的壓力油引入到回油口 T。8.如權利要求1所述一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述第一電機和第二電機均是步進電機或伺服電機。9.如權利要求1所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述第一油槽P1、第三油槽P3、第七油槽P7、第八油槽P8的個數均為2個，第四油槽P4、第六油槽P6的個數均為4個。10.如權利要求1?9任意一項所述的一種旋轉式高速開關閥，其特征是所述油槽橫截面形狀包括矩形、三角形或U形。
【文檔編號】F16K31/04GK105972255SQ201610336836
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月20日
【發明人】趙斌, 郝云曉, 權龍 , 黃家海
【申請人】太原理工大學