專利名稱：一種二級電液數(shù)字伺服閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水輪機電液調(diào)速系統(tǒng)，即一種二級電液數(shù)字伺服閥。
目前在水電站運行的步進式電液數(shù)字閥一般為兩種結(jié)構(gòu)方式1、步進電機加旋轉(zhuǎn)變直線的機械機構(gòu)加滑閥；2、步進電機加轉(zhuǎn)閥。
滑閥和轉(zhuǎn)閥均為一級液壓控制系統(tǒng)，在高壓大流量的場合，由于液動力大，加大了步進電機的負荷，易產(chǎn)生丟步現(xiàn)象，嚴重影響調(diào)速器的調(diào)節(jié)品質(zhì)，因此，上述兩種方案只適用于小型水輪機調(diào)速器的場合。
綜上所述，滑閥和轉(zhuǎn)閥相比，滑閥結(jié)構(gòu)的機械干摩擦點多，磨損較大，由此產(chǎn)生的死區(qū)和零漂是未知的；轉(zhuǎn)閥沒有機械干摩擦，閥制造上為了減小泄漏，閥口遮蓋量較滑閥大，產(chǎn)生的死區(qū)是已知的。眾所周知，確定參量的控制，我們可以通過成熟的傳統(tǒng)控制方法來控制，而未知參量的控制，就要采取高等級的控制策略，這必然提高了電氣控制的成本，加大了難度，況且，目前在水輪機調(diào)速器行業(yè)，還沒有見到高等級控制方法的成功應用。
這種二級電液數(shù)字伺服閥為轉(zhuǎn)閥和滑閥二級閥組成，先導閥為轉(zhuǎn)閥，包括步進電機直連的閥芯、隨閥芯轉(zhuǎn)動的閥套和最外層的殼體，閥套下端連接一中心轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與齒輪相連；主閥為滑閥，包括直線移動的閥芯，殼體和左右兩端的端蓋，閥芯中部作成齒條形狀，與轉(zhuǎn)閥閥套固連的齒輪嚙合。
轉(zhuǎn)閥為控制油路控制閥，殼體上有5個通油槽，自上至下分別為O’，A’，P’，B’，O’，兩個O’口為回油通道，與油箱相連，P’口為壓力油，A’和B’分別與滑閥閥芯兩端油腔相通；滑閥控制主油路，殼體上設有O，B，P，A四個口，O口為回油口，與油箱相通，P口接壓力油，A、B兩口接主力器。
轉(zhuǎn)閥由步進電機帶動旋轉(zhuǎn)，當步進電機順時針轉(zhuǎn)動角度θ時，P’口與B’口相通，壓力油進入主閥滑閥右腔，左腔油經(jīng)A’口與O’口相通，流回油箱，滑閥閥芯向左移動，閥芯移動過程中，通過齒條驅(qū)動齒輪，帶動轉(zhuǎn)閥閥套順時針轉(zhuǎn)動，將轉(zhuǎn)閥閥口關閉，這時主閥打開一定開口，此位移開口的大小與步進電機轉(zhuǎn)動角度一一對應，P口與B口相通，A口與O口相通，主閥滑閥用于功率輸出，可控制接力器輸出力和運動速度，接力器移動。當步進電機逆時針轉(zhuǎn)動相同角度時，P’口與A’口相通，壓力油進入主閥滑閥左腔，右腔通過B’口和O’口流回油箱，滑閥右移，通過齒條齒輪反向轉(zhuǎn)動閥套，轉(zhuǎn)閥閥口關閉，主閥滑閥又回到零位，接力器停止。
主閥閥芯的移動位移與步進電機轉(zhuǎn)角之間通過齒輪齒條的傳動構(gòu)成閉環(huán)負反饋，保證了位移控制的精確。
本實用新型優(yōu)點如下(1)抗油污能力理，可靠性高。
轉(zhuǎn)閥加滑閥的結(jié)構(gòu)，沒有一般伺服閥細小的過流孔，通過實際使用，閥芯沒有卡死現(xiàn)象，電液隨動系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。
(2)機械未知參量的影響很小。
機械未知參量主要由摩擦產(chǎn)生，會導致水輪機調(diào)節(jié)品質(zhì)變壞，這種轉(zhuǎn)閥加滑閥的結(jié)構(gòu)，將機械磨損降為最低；轉(zhuǎn)閥的閥芯和閥套的轉(zhuǎn)動，滑閥的直線滑動均粘性摩擦，磨損很??；齒條齒輪的嚙合，由于負載扭矩很小，磨損也很小。
(3)消除已知機械死區(qū)影響。
轉(zhuǎn)閥和滑閥閥口的重疊量、齒條齒輪的初始嚙合間隙是產(chǎn)生機械死區(qū)的主要原因，這種死區(qū)不會由于伺服閥的長期頻繁調(diào)節(jié)而變化，可通過步進電機大角度轉(zhuǎn)動而消除。
(4)泄漏量較小。
轉(zhuǎn)閥工藝性較差，不易密封，加之閥芯和閥套均為轉(zhuǎn)動部件，增加了泄漏面，密封難度加大，但由于轉(zhuǎn)閥為先導閥，控制主閥的移動，流量小，體積小，泄漏也?。涣硗?，轉(zhuǎn)閥閥口可適當增加重疊量，使泄漏減小。
(5)驅(qū)動力矩小。
轉(zhuǎn)閥流量小，液動力也較小；閥芯設計成壓力對稱布置，消除了液壓卡緊現(xiàn)象；步進電機帶動閥芯轉(zhuǎn)動，只克服粘性摩擦力；因此使驅(qū)動力矩很小，降低了步進電機丟步的可能性。
(6)可用于高壓大流量的場合。
用于高壓大流量的系統(tǒng)，應保證閥的泄漏量小；主閥芯驅(qū)動力足夠大，能克服液動力和液壓卡緊力，推動主閥芯移動。此閥泄漏量小，作成二級液壓放大，先導閥為電動閥，滑閥作為主閥用于功率輸出，靠液壓來驅(qū)動，驅(qū)動力大。因此為高壓大流量的電液隨動系統(tǒng)在水電廠的應用奠定了基礎。
(7)提高抗干擾能力，增加可靠性。
步進電機作為伺服閥的驅(qū)動部件，更容易與PLC控制系統(tǒng)結(jié)合，取消了A/D、D/A的轉(zhuǎn)換，組成全數(shù)字的電液調(diào)速系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。
權利要求1.一種二級電液數(shù)字伺服閥，為轉(zhuǎn)閥和滑閥二級閥組成，其特征是先導閥為轉(zhuǎn)閥，包括步進電機直連的閥芯、隨閥芯轉(zhuǎn)動的閥套和最外層的殼體，閥套下端連接一中心轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與齒輪相連；主閥為滑閥，包括直線移動的閥芯，殼體和左右兩端的端蓋，閥芯中部作成齒條形狀，與轉(zhuǎn)閥閥套固連的齒輪嚙合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種二級電液數(shù)字伺服閥，其特征是轉(zhuǎn)閥為控制油路控制閥，殼體上有5個通油槽，自上至下分別為O’，A’，P’，B’，O’，兩個O’口為回油通道，與油箱相連，P’口為壓力油，A’和B’分別與滑閥閥芯兩端油腔相通；滑閥控制主油路，殼體上設有O，B，P，A四個口，O口為回油口，與油箱相通，P口接壓力油，A、B兩口接主力器。
專利摘要一種二級電液數(shù)字伺服閥，為轉(zhuǎn)閥和滑閥二級閥組成，其特征是先導閥為轉(zhuǎn)閥，包括步進電機直連的閥芯、隨閥芯轉(zhuǎn)動的閥套和最外層的殼體，閥套下端連接一中心轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸與齒輪相連；主閥為滑閥，包括直線移動的閥芯，殼體和左右兩端的端蓋，閥芯中部作成齒條形狀，與轉(zhuǎn)閥閥套固連的齒輪嚙合。本實用新型用于水輪機電液調(diào)速，抗油污能力、抗干擾能力強，機械未知參量的影響、泄露量、驅(qū)動力矩小，可消除已知機械死區(qū)的影響，適用于高壓大流量場合。
文檔編號F15B13/02GK2572033SQ02254709
公開日2003年9月10日 申請日期2002年9月16日 優(yōu)先權日2002年9月16日
發(fā)明者劉長青, 太軍君 申請人:劉長青