專利名稱：雙向全橋2d電液比例方向閥的制作方法
技術領域：
本發明涉及電液比例閥，尤其是一種電液比例方向閥。
背景技術：
電液比例閥是電液比例控制技術的核心元件，它以傳統的工業用液壓控制閥為基礎，采用模擬式電氣一機械轉換裝置，將電氣信號轉換為位移信號，按輸入電氣信號指令，連續成比例地控制液壓系統的液流壓力、流量或方向等參數。電液比例閥與伺服控制系統中的電液伺服閥相比，雖然其性能在某些方面還有一定的差距。但是，其顯著的優點是抗污染能力強，減少了由于污染而造成的工作故障，提高了液壓系統的工作穩定性和可靠性，因此更適合于工業過程。另一方面，比例閥的成本比伺服閥低，而且不包含敏感和精密的部件，更容易操作和保養，已在許多液壓控制場合獲得廣泛的應用，如陶瓷地板磚制坯壓力機、帶鋼軋的帶鋼恒張力控制、壓力容器疲勞壽命試驗機、液壓電梯運動及控制系統、金屬 切削機床工作臺運動控制、軋鋼機壓力及控制系統、液壓沖床、彎管機和塑料注射成形機
坐寸O現有技術中電液比例閥存在的缺陷液動力大，閥芯易受摩擦力和油液污染影響而出現“卡滯”現象。

發明內容
為了克服已有電液比例閥的液動力大，閥芯易受摩擦力和油液污染影響而出現“卡滯”現象的不足，本發明提供一種不僅具有普通的導控型電液比例閥流量大、工作壓力高等特點，而且能克服導控級油路失壓或壓力太低使整個閥無法正常工作和導控級泄漏流量較大的不足，使閥在零壓(失壓)下也可以像直動式比例閥那樣實現比例控制功能的雙向全橋2D電液比例方向閥。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種雙向全橋2D電液比例方向閥，包括閥體和閥芯，所述閥芯可轉動地安裝在閥體內，所述雙向全橋2D電液比例方向閥還包括左端比例電磁鐵、右端比例電磁鐵、用以將軸向壓力轉換成扭矩的左端壓扭聯軸器和右端壓扭聯軸器，所述左端比例電磁鐵、左端壓扭聯軸器、閥芯、右端壓扭聯軸器和右端比例電磁鐵五者共軸聯接，所述左端比例電磁鐵的輸出軸與所述左端壓扭聯軸器的輸入端接觸，所述左端壓扭聯軸器的輸出端與所述閥芯左端固定連接；所述右端比例電磁鐵的輸出軸與所述右端壓扭聯軸器的輸入端接觸，所述右端壓扭聯軸器的輸出端與所述閥芯右端固定連接；所述左端壓扭聯軸器外套裝左端套筒，所述左端套筒與左端固定板連接，所述左端固定板與左端比例電磁鐵連接，所述右端壓扭聯軸器外套裝右端套筒，所述右端套筒與右端固定板連接，所述右端固定板與右端比例電磁鐵連接；所述閥芯的左端、左端套筒、左端固定板構成左端敏感腔，閥芯的右端、左端套筒和右端固定板構成右端敏感腔，兩端敏感腔內的閥芯兩端臺肩表面分別開有一對軸對稱的高壓孔和一對軸對稱的低壓孔，兩端敏感腔外的閥體的內表面設有一對軸對稱的感受通道，所述感受通道的一端與所述敏感腔連通，所述感受通道的另一端覆蓋相鄰的高壓孔和低壓孔之間的區域。進一步，所述左端壓扭聯軸器包括左端壓扭聯軸器a段、左端支撐彈簧、左端簧片、左端壓扭聯軸器b段、左端鋼球和左端滑動卡環，所述左端壓扭聯軸器b段與左端比例電磁鐵輸出軸接觸，所述左端簧片一端與左端壓扭聯軸器b段固連，所述左端簧片另一端與左端壓扭聯軸器a段固連，所述左端扭聯軸器b段通過左端鋼球與左端套筒連接，左端套筒外套裝左端滑動，所述左端套筒內壁設有供左端壓扭聯軸器b段軸向運動的半球型凹槽，左端壓扭聯軸器b段與閥體之間預壓縮一段支撐彈簧。當然，所述右端壓扭聯軸器也可以選用其他類型的壓扭聯軸器。所述右端壓扭聯軸器包括右端壓扭聯軸器a段、右端支撐彈簧、右端簧片、右端壓扭聯軸器b段、右端鋼球和右端滑動卡環，所述右端壓扭聯軸器b段與右端比例電磁鐵輸出軸接觸，所述右端簧片一端與右端壓扭聯軸器b段固連，所述右端簧片另一端與右端壓扭聯軸器a段固連，所述右端扭聯軸器b段通過右端鋼球與右端套筒連接，右端套筒外套裝右端滑動，所述右端套筒內壁設有供右端壓扭聯軸器b段軸向運動的半球型凹槽，右端壓扭·聯軸器b段與閥體之間預壓縮一段支撐彈簧。當然，所述右端壓扭聯軸器也可以選用其他類型的壓扭聯軸器。所述閥芯的兩端安裝堵頭，所述套筒一端通過O型密封圈與所述固定板徑向密封連接，所述套筒另一端通過O型密封圈與所述閥體一端徑向密封連接。本發明中，比例方向閥的“連續控制”，實質上除了能達到液流換向的作用外，還能通過控制方向閥閥芯的位置來調節閥口開度。因此，比例方向閥是一種兼有流量控制和方向控制兩種功能的復合控制閥。本發明的有益效果主要表現在I、針對比例電磁鐵因磁飽和輸出推力有限，提出了壓扭放大驅動技術，將比例電磁鐵對閥芯的驅動力放大，有效地消除了閥芯和閥芯孔之間的摩擦力等非線性因素對比例特性所造成的不利影響，同時，比例電磁鐵和壓扭聯軸器都工作在濕式環境，摩擦阻力小，散熱性能優越；2、用閥芯的旋轉和滑動的雙運動自由度實現導控型電液比例換向(節流)閥功能，由閥芯轉動使液壓阻力橋路輸出壓力發生變化，進而產生靜壓力驅動閥芯軸向運動，在高壓、大流量下可以有效地克服液動力(伯努利力)所造成的不利影響，有效提高了閥芯的軸向定位(主閥開口)精度；3、雙向全橋2D電液比例方向閥不僅具有普通的導控型電液比例閥流量大、工作壓力高特點，而且在零壓(失壓)下也可以像直動式比例閥那樣實現雙向比例控制功能。


圖I為雙向全橋2D電液比例方向閥的結構原理示意圖。圖2是壓扭聯軸器的結構原理示意圖。圖3為閥芯結構示意圖。圖4a，4b和4c為本發明的工作原理示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述。參照圖I 圖4c，一種雙向全橋2D電液比例方向閥，包括左端比例電磁鐵2、左端壓扭聯軸器a段28、左端套筒29、左端支撐彈簧30、左端簧片6、左端壓扭聯軸器b段32、左端固定板3、左端卡環5、左塞環8、左感受通道9、閥體10、閥芯11、右塞環26、右感受通道12、右端套筒14、右端卡環15、左端固定板18、左端比例電磁鐵19、右端壓扭聯軸器a段25、右端支撐彈簧23、右端簧片22、右端壓扭聯軸器b段21、0型密封圈17、鋼球4和16、限位螺栓7和13、固定螺栓1、20、24、27和31。所述比例電磁鐵2和19作為驅動雙向全橋2D電液比例方向閥的電-機械轉換器分別位于閥體10左端和右端，分別通過螺釘I和20與左端固定板3和右端固定板18相連接。
壓扭聯軸器是實現比例電磁鐵銜鐵的直線運動轉為閥芯的扭轉運動的結構。在這個過程中，可以充分利用2D閥液壓導控橋路壓力增益大(微小的轉角即可使敏感腔d和g的壓力發生較大變化)的特點，通過對壓扭聯軸器的合理設計，將驅動閥芯轉動的扭轉力矩放大，使閥芯與閥芯孔之間的摩擦力等非線性因素對比例特性的不利影響降低到最小程度。以左端壓扭聯軸器為例，如圖2，包括螺釘31、壓扭聯軸器a段28、簧片6、螺釘27、壓扭聯軸器b段32、鋼球4和套筒29。套筒29左端與固定板3保持徑向密封，套筒29右端與閥體10保持徑向密封。由于整個壓扭聯軸器都浸在油液中，閥芯11與套筒29、固定板3配合構成敏感腔d，靠近敏感腔d端的閥芯11臺肩表面上開設有兩對軸對稱的高壓孔b和低壓孔C。閥體10左端的內表面上開設有一對軸對稱的直槽，為感受通道9，感受通道9的一端和敏感腔d相通，另一端與高壓孔b和低壓孔c構成阻力半橋，阻力半橋通過感受通道9控制敏感腔e內的壓力。閥體10右端的內表面上也開設有一對軸對稱的直槽，為感受通道12，感受通道12的一端和敏感腔g相通，另一端與高壓孔f和低壓孔e構成阻力半橋，阻力半橋通過感受通道12控制敏感腔g內的壓力。本實施例的工作原理雙向全橋2D電液比例方向閥結構原理見圖1，壓扭聯軸器是聯接閥芯與比例電磁鐵的中間環節，其a段與閥芯桿固聯，b段端面與比例電磁鐵的推桿接觸。為了限制壓扭聯軸器b段轉動，但又不影響其軸向直動，其周向嵌入式分布四個鋼球與套筒(通過滑動卡環卡死)內壁半球型凹槽作用。當比例電磁鐵通電時，產生的推力作用于壓扭聯軸器b段端面，使壓扭聯軸器b段沿套筒內壁軸向運動，通過簧片受力變形，轉換為壓扭聯軸器a段旋轉，驅動閥芯轉動。考慮比例電磁鐵只能施加單向推力，故設計閥芯為全橋左右對稱結構，兩組比例電磁鐵和壓扭聯軸器分別位于閥體左右兩端。左端壓扭聯軸器a段與閥芯左端固聯，右端壓扭聯軸器a段與與閥芯右端固聯，當左端(右端)比例電磁鐵通電，右端(左端)比例電磁鐵失電時，左端(右端)比例電磁鐵推力通過簧片受力變形，轉換為壓扭聯軸器a段旋轉，驅動左端閥芯轉動，同時，由于右端(左端)壓扭聯軸器a段存在旋轉剛度，將約束右端閥芯旋轉。為此，在兩端壓扭聯軸器b段與閥體之間預壓縮一段支撐彈簧，一方面有對中彈簧作用，一方面預壓縮彈簧彈力將使簧片撐開，對兩端扭聯軸器a段有預扭作用。當左端(右端)比例電磁鐵通電,右端(左端)比例電磁鐵失電時,左端(右端)比例電磁鐵推力將打破閥芯兩端受力平衡，使左端(右端)壓扭聯軸器b段受壓，左端(右端)壓扭聯軸器a段有逆(順)時針旋轉趨勢，同時使右端(左端)壓扭聯軸器b段受拉，右端(左端)壓扭聯軸器a段也有逆(順)時針旋轉趨勢，故，此時，閥芯將逆(順)時針轉動。套筒外壁為一錐面，通過四個限位螺栓使套筒兩端分別與閥體和固定板接觸，當兩端比例電磁鐵失電，需要閥芯機械調零時，可以旋轉兩端套筒，使閥芯處于零位，然后移動滑動卡環，將兩端套筒卡死，完成閥芯機械調零。工作原理參見圖4。在系統具有正常的工作壓力時，機械調零后，如圖4a，當左端比例電磁鐵2通電，右端比例電磁鐵19失電，左端壓扭聯軸器b段32受電磁推力，左端壓扭聯軸器a段28有逆時針旋轉趨勢，由于在右端壓扭聯軸器b段21與閥體10之間預壓縮有一段支撐彈簧23，彈簧的支撐反力使右端壓扭聯軸器a段25有預扭轉趨勢，同時左端比例電磁鐵2推力使右端壓扭聯軸器b段21受拉，使右端壓扭聯軸器a段25逆時針旋轉，故，此時，閥芯11將逆時針轉動，如圖4b。閥芯11逆時針轉動，使得左端臺肩上的高壓孔b與感受通道9的重疊面積增大、低壓孔c與感受通道9的重疊面積減小，左邊敏感腔d壓力增 力口，同時，右端臺肩上的高壓孔f與感受通道12的重疊面積減小、低壓孔e與感受通道12的重疊面積增加，右邊敏感腔g壓力減小，故閥芯11將向右運動。閥芯11向右運動，帶動右端壓扭聯軸器a段25也向右運動，并使閥芯11順時針轉動。當閥芯11運動的位移與右端壓扭聯軸器a段25位移相同時，閥芯順時針轉回初始位置，且左端比例電磁鐵2、閥芯11和右端壓扭聯軸器a段25向右運動的位移一致。如圖4c。同理，當左端比例電磁鐵2失電,右端比例電磁鐵19通電，閥芯11將向左運動。上述具體實施方式
用來解釋本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護范圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種雙向全橋2D電液比例方向閥，包括閥體和閥芯，所述閥芯可轉動地安裝在閥體內，其特征在于所述雙向全橋2D電液比例方向閥還包括左端比例電磁鐵、右端比例電磁鐵、用以將軸向壓力轉換成扭矩的左端壓扭聯軸器和右端壓扭聯軸器，所述左端比例電磁鐵、左端壓扭聯軸器、閥芯、右端壓扭聯軸器和右端比例電磁鐵五者共軸聯接，所述左端比例電磁鐵的輸出軸與所述左端壓扭聯軸器的輸入端接觸，所述左端壓扭聯軸器的輸出端與所述閥芯左端固定連接；所述右端比例電磁鐵的輸出軸與所述右端壓扭聯軸器的輸入端接觸，所述右端壓扭聯軸器的輸出端與所述閥芯右端固定連接； 所述左端壓扭聯軸器外套裝左端套筒，所述左端套筒與左端固定板連接，所述左端固定板與左端比例電磁鐵連接，所述右端壓扭聯軸器外套裝右端套筒，所述右端套筒與右端固定板連接，所述右端固定板與右端比例電磁鐵連接；所述閥芯的左端、左端套筒、左端固定板構成左端敏感腔，閥芯的右端、左端套筒和右端固定板構成右端敏感腔，兩端敏感腔內的閥芯兩端臺肩表面分別開有一對軸對稱的高壓孔和一對軸對稱的低壓孔，兩端敏感腔外的閥體的內表面設有一對軸對稱的感受通道，所述感受通道的一端與所述敏感腔連通，所述感受通道的另一端覆蓋相鄰的高壓孔和低壓孔之間的區域。
2.如權利要求I所述的雙向全橋2D電液比例方向閥，其特征在于 所述左端壓扭聯軸器包括左端壓扭聯軸器a段、左端支撐彈簧、左端簧片、左端壓扭聯軸器b段、左端鋼球和左端滑動卡環，所述左端壓扭聯軸器b段與左端比例電磁鐵輸出軸接觸，所述左端簧片一端與左端壓扭聯軸器b段固連，所述左端簧片另一端與左端壓扭聯軸器a段固連，所述左端扭聯軸器b段通過左端鋼球與左端套筒連接，左端套筒外套裝左端滑動，所述左端套筒內壁設有供左端壓扭聯軸器b段軸向運動的半球型凹槽，左端壓扭聯軸器b段與閥體之間預壓縮一段支撐彈簧。
3.如權利要求I所述的雙向全橋2D電液比例方向閥，其特征在于 所述右端壓扭聯軸器包括右端壓扭聯軸器a段、右端支撐彈簧、右端簧片、右端壓扭聯軸器b段、右端鋼球和右端滑動卡環，所述右端壓扭聯軸器b段與右端比例電磁鐵輸出軸接觸，所述右端簧片一端與右端壓扭聯軸器b段固連，所述右端簧片另一端與右端壓扭聯軸器a段固連，所述右端扭聯軸器b段通過右端鋼球與右端套筒連接，右端套筒外套裝右端滑動，所述右端套筒內壁設有供右端壓扭聯軸器b段軸向運動的半球型凹槽，右端壓扭聯軸器b段與閥體之間預壓縮一段支撐彈簧。
4.如權利要求f3之一所述的雙向全橋2D電液比例方向閥，其特征在于所述閥芯的兩端安裝堵頭，所述套筒一端通過O型密封圈與所述固定板徑向密封連接，所述套筒另一端通過O型密封圈與所述閥體一端徑向密封連接。
全文摘要
一種雙向全橋2D電液比例方向閥，包括閥體和閥芯，左端比例電磁鐵、左端壓扭聯軸器、閥芯、右端壓扭聯軸器和右端比例電磁鐵五者共軸聯接，閥芯的左端、左端套筒、左端固定板構成左端敏感腔，閥芯的右端、左端套筒和右端固定板構成右端敏感腔，兩端敏感腔內的閥芯兩端臺肩表面分別開有一對軸對稱的高壓孔和一對軸對稱的低壓孔，兩端敏感腔外的閥體的內表面設有一對軸對稱的感受通道，感受通道的一端與敏感腔連通，感受通道的另一端覆蓋相鄰的高壓孔和低壓孔之間的區域。本發明不僅具有普通的導控型電液比例閥流量大、工作壓力高等特點，而且在零壓(失壓)下也可以像直動式比例閥那樣實現比例控制功能。
文檔編號F15B13/02GK102913496SQ201210410588
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月24日 優先權日2012年10月24日
發明者李勝, 左強, 阮健 申請人:浙江工業大學