CN111219502A - 基于高速开关阀的三位四通水压比例阀 - Google Patents
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Abstract
本发明属于阀体技术领域，涉及一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，包括阀块，所述阀块上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器,阻尼器上方设置主阀芯预紧弹簧，主阀芯底面与阀块内孔之间设置主阀芯座垫，形成软密封。该比例阀能够有效满足运行环境要求，阀芯响应速度快。
Description
技术领域
本发明属于阀体技术领域，涉及一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀。
背景技术
水液压传动技术由于其安全、绿色环保等诸多优势而引起人们广泛的关注。随着水液压元件品类与规格的不断完善，其应用范围也不断扩大。
比例阀作为液压传动的核心部件，其工作方式为利用比例电磁铁、步进电机等电机械转换机构驱动阀芯运动，使得阀芯位移成比例变化，从而控制通过阀口流量成比例变化，具有较高的控制要求。
传统比例阀阀芯结构多以滑阀式为主，对阀芯阀套配合要求较高；由于配合间隙小，抗污染能力差，易卡滞，故使用环境较为严格。
传统的比例阀多以油液作为介质，在大力倡导绿色环保的今天，水液压的优势渐渐凸显，尤其在海洋装备上，水液压潜力巨大。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，该比例阀能够有效满足运行环境要求，阀芯响应速度快。
按照本发明的技术方案：一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：包括阀块，所述阀块上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；
所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器,阻尼器上方设置主阀芯预紧弹簧，主阀芯底面与阀块内孔之间设置主阀芯座垫，形成软密封；
所述先导阀组件包括先导阀芯、先导阀座、先导阀体，先导阀体上部紧配合设置于电磁铁组件的中心孔内，以对电磁铁组件中的衔铁的移动进行导向，衔铁下部的竖直孔内依次设置先导阀芯密封弹簧、先导阀芯，先导阀体的下部固定先导阀芯垫片以对先导阀芯进行限位，先导阀芯与先导阀座的锥口相配合形成面密封，以控制先导阀座轴向孔的通断，所述先导阀座设置于阀块的螺纹孔中。
作为本发明的进一步改进，所述阀块上设置四个安装孔，主阀芯组件安装于相应的安装孔中。
作为本发明的进一步改进，所述主阀芯与阀块内孔之间通过格莱圈进行滑动密封。
作为本发明的进一步改进，所述阻尼器与主阀芯内腔下部螺纹连接，主阀芯内腔上部设置安装孔以安装主阀芯预紧弹簧。
作为本发明的进一步改进，所述电磁铁组件包括极靴、衔铁，所述衔铁与极靴之间设置先导阀芯预紧弹簧,衔铁导向设置于先导阀体内孔中；所述极靴与衔铁置于电磁铁外壳内孔中，所述电磁铁外壳内设置第一骨架、第二骨架，其中第一骨架内置第一线圈，第二骨架内置第二线圈，电磁铁外壳的下部开口端设置电磁铁端盖,电磁铁外壳顶面设置压盖,极靴上部伸入压盖内，并通过紧固螺钉与压盖之间实现固定连接，所述极靴与衔铁之间留有气隙。
作为本发明的进一步改进，所述主阀芯包括第一主阀芯、第二主阀芯，其中第一主阀芯的端面设有轴向通孔，轴向通孔分别连通A口、B口，第二主阀芯设置有径向通孔，所述径向通孔连通P口。
作为本发明的进一步改进，所述阻尼器的端面设置阻尼孔。
作为本发明的进一步改进，所述衔铁表面轴向延伸的圆弧形凹槽内设置径向孔。
本发明的技术效果在于：本发明结构简单紧凑，采用基于高速开关阀的三位四通水压比例阀设计，避免了传统比例阀阀芯卡滞、阀口泄露的问题。本发明采用高速开关阀作为先导级，在提高阀芯抗污染能力的同时，提高了阀芯响应速度及阀输出流量控制精度。本发明衔铁、极靴均采用了坡莫合金软磁材料，具有高磁导率，低矫顽力，较好的防锈能力和加工性能。本发明在衔铁上开有径向小孔，高压水流同时作用在先导阀芯两端，构成动压平衡结构，提升密封性能的同时，大大减小了先导阀芯复位弹簧预紧力及电磁力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图一。
图3为本发明的剖视图二。
图4为衔铁结构示意图。
图5为第一主阀芯结构示意图。
图6为第二主阀芯结构示意图。
图7为阻尼器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1~7中，包括第一安装螺钉1、阀块2、第一球涨式堵头3、第二安装螺钉4、第二球涨式堵头5、第三球涨式堵头6、第四球涨式堵头7、第五球涨式堵头8、第三安装螺钉9、第四安装螺钉10、T口11、A口12、B口13、P口14、第一主阀芯15、第二主阀芯16、紧固螺钉A1、压盖A2、极靴A3、电磁铁外壳A4、第一骨架A5、第一线圈A6、第二线圈A7、先导阀复位弹簧A8、第二骨架A9、电磁铁端盖A10、衔铁A11、先导阀芯密封弹簧A12、先导阀体A13、先导阀芯A14、先导阀芯垫片A15、先导阀座A16、先导阀座螺堵A17、主阀芯预紧弹簧A18、格莱圈A19、阻尼器A20、主阀芯座垫A21等。
如图1~7所示，本发明是一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，包括阀块2，所述阀块2上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；
所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块2内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器A20,阻尼器A20上方设置主阀芯预紧弹簧A18，主阀芯底面与阀块2内孔之间设置主阀芯座垫A21，形成软密封；
所述先导阀组件包括先导阀芯A14、先导阀座A16、先导阀体A13，先导阀体A13上部紧配合设置于电磁铁组件的中心孔内，以对电磁铁组件中的衔铁A11的移动进行导向，衔铁A11下部的竖直孔内依次设置先导阀芯密封弹簧A12、先导阀芯A14，先导阀体A13的下部固定先导阀芯垫片A15以对先导阀芯A14进行限位，先导阀芯A14与先导阀座A16的锥口相配合形成面密封，以控制先导阀座A16轴向孔的通断，所述先导阀座A16设置于阀块2的螺纹孔中。
阀块2上设置四个安装孔，主阀芯组件安装于相应的安装孔中。
主阀芯与阀块2内孔之间通过格莱圈A19进行滑动密封。
阻尼器A20与主阀芯内腔下部螺纹连接，主阀芯内腔上部设置安装孔以安装主阀芯预紧弹簧A18。
如图4所示，电磁铁组件包括极靴A3、衔铁A11，所述衔铁A11与极靴A3之间设置先导阀芯预紧弹簧A8,衔铁A11导向设置于先导阀体A13内孔中；所述极靴A3与衔铁A11置于电磁铁外壳A4内孔中，所述电磁铁外壳A4内设置第一骨架A5、第二骨架A9，其中第一骨架A5内置第一线圈A6，第二骨架A9内置第二线圈A7，电磁铁外壳A4的下部开口端设置电磁铁端盖A10,电磁铁外壳A4顶面设置压盖A2,极靴A3上部伸入压盖A2内，并通过紧固螺钉A1与压盖A2之间实现固定连接，所述极靴A3与衔铁A11之间留有气隙。可以理解的是在具体实践中，电磁铁外壳A4内部也可以根据需要只设置一组骨架与线圈的组合。
如图1、2、5、6所示，主阀芯包括第一主阀芯15、第二主阀芯16，其中第一主阀芯15的端面设有轴向通孔19，轴向通孔19分别连通A口12、B口13，第二主阀芯16设置有径向通孔20，所述径向通孔20连通P口14。在工作时，对于第一主阀芯15，水流经A口12或B口13流入阻尼器A20，产生压差推动第一主阀芯15，流向T口11；对于第二主阀芯16，水流经P口14流向阻尼器A20，产生压差推动第二主阀芯16，流向A口12或B口13。
如图4所示，衔铁A8表面轴向延伸的圆弧形凹槽内设置径向孔17。径向孔17将水流引入先导阀芯A14上方，使得先导阀芯A14上下两边压力平衡，使得先导阀口密封更可靠。
如图7所示，阻尼器A20的端面设置阻尼孔18。阻尼孔18位轴向细长孔，工作时，水流流经细长阻尼孔18时会产生压差，而在阻尼器A20外周攻有螺纹，方便其拆卸更换。
本发明中衔铁A11与极靴A3间的最大工作气隙设置为1mm；第一主阀芯15，第二主阀芯16与先导阀座A16之间距离皆设置为2.5mm，工作过程中先导阀开启，水流通过阻尼器A20流向先导阀腔，再由先导阀口流入T口11，当水流流动时在阻尼器A20两端产生压差，而推动主阀芯运动，打开主阀口。
本发明在实际安装操作时，首先将主阀芯座垫A21压入阀快2内孔，再将安装好格莱圈A19与阻尼器A20的主阀芯装入阀块2内孔，将主阀芯预紧弹簧A18装入主阀芯弹簧安装孔中，在先导阀座A16上装好O型圈后，一起旋入阀块2内孔，与主阀芯预紧弹簧A18相配合，使其产生预紧力；先到阀芯密封弹簧A12与先导阀芯A14共同安装于衔铁A11内孔，将先导阀芯垫片A15焊接于衔铁A11上支撑先导阀芯A14，再将装好的衔铁A11与先导阀芯复位弹簧A8一起装入焊接好的极靴A3、先导阀体A13导向套中，拉动衔铁A11检测能否在先导阀体A13中灵活运动；在第一骨架A5与第二骨架A9上分别缠绕第一线圈A6与第二线圈A7，共同装入电磁铁外壳A4中，将电磁铁端盖A10固定至电磁铁外壳A4端部；将安装好的电磁铁线圈组件插入极靴A3上，并将压盖A2套入极靴A3，同时压住电磁铁线圈组件；最后将紧固螺钉A1旋入极靴A3螺纹孔。至此完成整个基于高速开关阀的三位四通水压比例阀的装配。
本发明工作原理：将包裹着衔铁A11与极靴A3的先导阀体A13插入电磁铁中心孔，有效连接极靴A3和衔铁A11磁路，并与电磁铁外壳A4形成封闭磁路，通电后，线圈中产生的电磁场，穿过线圈将衔铁A11，极靴A3和电磁铁端盖A10有效连接成一个套筒机构，在电磁场作用下可产生垂直向上的吸力，使得衔铁A11受力向上运动，从而打开先导阀口，高压水流经阻尼器A20从先导阀口流入T口11，从而推动主阀芯，打开主阀口；电磁铁不带电时，衔铁A11失去电磁力的作用，在先导阀芯复位弹簧A8的作用下向下运动，推动衔铁复位，从而关闭先导阀口，水流停止流动，阻尼孔失去产生压差的能力，在主阀芯预紧弹簧A18的作用下，主阀芯复位，主阀口关闭；在先导级高速开关阀高频动作时，将一个离散开关信号转化为连续的流量信号，继而调整其占空比，先导级流量大小随之变化，主阀芯在阻尼器的作用效果下随之启闭，主阀芯行程成比例变化，主阀口开度成比例变化，主阀口流量随之成比例变化。
Claims (8)
1.一种基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：包括阀块（2），所述阀块（2）上安装四组主阀芯组件，每组所述主阀芯组件上端分别配合设置一组先导阀组件，每组先导阀组件上端均配合安装电磁铁组件；
所述主阀组件包括滑动密封设置于阀块（2）内孔中的主阀芯，主阀芯内腔下部设置阻尼器（A20）,阻尼器（A20）上方设置主阀芯预紧弹簧（A18），主阀芯底面与阀块（2）内孔之间设置主阀芯座垫（A21），形成软密封；
所述先导阀组件包括先导阀芯（A14）、先导阀座（A16）、先导阀体（A13），先导阀体（A13）上部紧配合设置于电磁铁组件的中心孔内，以对电磁铁组件中的衔铁（A11）的移动进行导向，衔铁（A11）下部的竖直孔内依次设置先导阀芯密封弹簧（A12）、先导阀芯（A14），先导阀体（A13）的下部固定先导阀芯垫片（A15）以对先导阀芯（A14）进行限位，先导阀芯（A14）与先导阀座（A16）的锥口相配合形成面密封，以控制先导阀座（A16）轴向孔的通断，所述先导阀座（A16）设置于阀块（2）的螺纹孔中。
2.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述阀块（2）上设置四个安装孔，主阀芯组件安装于相应的安装孔中。
3.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述主阀芯与阀块（2）内孔之间通过格莱圈（A19）进行滑动密封。
4.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述阻尼器（A20）与主阀芯内腔下部螺纹连接，主阀芯内腔上部设置安装孔以安装主阀芯预紧弹簧（A18）。
5.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述电磁铁组件包括极靴（A3）、衔铁（A11），所述衔铁（A11）与极靴（A3）之间设置先导阀芯预紧弹簧（A8）,衔铁（A11）导向设置于先导阀体（A13）内孔中；所述极靴（A3）与衔铁（A11）置于电磁铁外壳（A4）内孔中，所述电磁铁外壳（A4）内设置第一骨架（A5）、第二骨架（A9），其中第一骨架（A5）内置第一线圈（A6），第二骨架（A9）内置第二线圈（A7），电磁铁外壳（A4）的下部开口端设置电磁铁端盖（A10）,电磁铁外壳（A4）顶面设置压盖（A2）,极靴（A3）上部伸入压盖（A2）内，并通过紧固螺钉（A1）与压盖（A2）之间实现固定连接，所述极靴（A3）与衔铁（A11）之间留有气隙。
6.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述主阀芯包括第一主阀芯（15）、第二主阀芯（16），其中第一主阀芯（15）的端面设有轴向通孔（19），轴向通孔（19）分别连通A口（12）、B口（13），第二主阀芯（16）设置有径向通孔（20），所述径向通孔（20）连通P口（14）。
7.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述阻尼器（A20）的端面设置阻尼孔（18）。
8.如权利要求1所述的基于高速开关阀的三位四通水压比例阀，其特征在于：所述衔铁（A8）表面轴向延伸的圆弧形凹槽内设置径向孔（17）。
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