專利名稱：水壓伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水壓伺服控制元件，具體涉及一種水壓伺服閥。
背景技術(shù)：
1993年7月8日的日本油空壓學(xué)會機(jī)械振興會上，日本橫濱國立大學(xué)的山口淳介紹了一種采用自來水作介質(zhì)的伺服閥，整體結(jié)構(gòu)與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)大致相當(dāng)，力矩馬達(dá)部分采用永磁動鐵式，閥芯的位移主要通過反饋桿與閥芯兩端的力矩平衡來調(diào)節(jié)，只是閥芯位移主要是通過位移傳感器來測量，然后反饋到力矩馬達(dá)以便通過反饋桿來調(diào)節(jié)，從過濾器到噴嘴前端采用一級節(jié)流，閥芯與閥套采用緊密封，噴嘴口與擋板的零位距離達(dá)到0.3mm。根據(jù)試驗報道，此種方案主要存在以下一些問題穩(wěn)定性并不是太好，低開度的特性不好，水的粘度低造成衰減不足，伺服閥控制特性不良，氣蝕太嚴(yán)重，泄漏量大，壽命太短，響應(yīng)頻率不是太高，只有25Hz。而一般伺服閥主要是在零開度附近工作，氣蝕是伺服閥工作所要盡量避免的，所以這種伺服閥并沒有多大的實(shí)際效用。
總體來說無論是國內(nèi)還是國外，目前關(guān)于水壓伺服閥所做的研究并不是很多，而且結(jié)果都不是很理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種水壓伺服閥，目的是減小水壓伺服閥的泄漏量，減小閥芯與閥套的磨損，減小氣蝕現(xiàn)象，提高伺服閥工作穩(wěn)定性和響應(yīng)頻率。
本發(fā)明的一種水壓伺服閥，由永磁力矩馬達(dá)、前置放大部分和滑閥功率部分組成，永磁力矩馬達(dá)的銜鐵組件由反饋桿、擋板、銜鐵、彈簧管組成，彈簧管上端內(nèi)置于銜鐵中孔內(nèi)，擋板上端固定在彈簧管中孔內(nèi)，反饋桿上端固定在擋板中孔內(nèi)，纏繞在銜鐵上的線圈通過電源線接頭與外界電源相連接；前置放大部分包括固定于閥體內(nèi)的過濾器、過濾器兩端的濾網(wǎng)端頭、左端噴嘴和右端噴嘴；滑閥功率部分包括閥體、閥套、閥芯，閥芯內(nèi)置于閥套，閥套固定于閥體內(nèi)，閥體具有前端蓋和后端蓋，閥芯通過所述反饋桿與銜鐵組件相聯(lián)系；其特征在于(1)、在過濾器的濾網(wǎng)端頭兩端裝有過濾器擋頭，過濾器擋頭與閥體之間形成同心圓縫；閥套和過濾器擋頭之間的閥體上開有閥體固定阻尼孔；(2)、閥芯與閥套之間存在間隙，該間隙中所存在的水介質(zhì)構(gòu)成前置放大部分的固定液阻和閥芯的靜壓支承。
所述的水壓伺服閥，其特征在于所述前置放大部分左端噴嘴、右端噴嘴與擋板之間的零位距離為0.15～0.2mm；所述閥芯的材料為陶瓷，閥套的材料為工程塑料。
本發(fā)明與山口淳所研究的水壓伺服閥相比較山口淳的只有一個濾網(wǎng)端頭阻尼孔，相當(dāng)于一級節(jié)流；本發(fā)明在過濾器的兩端，過濾器擋頭與閥體之間組成同心圓縫，和濾網(wǎng)端頭阻尼孔組成二級節(jié)流，因此具有更強(qiáng)的抗氣蝕能力。本發(fā)明輸入端口P的高壓水可以通過閥芯與閥套之間的間隙引到閥芯的兩端，這樣當(dāng)閥芯向左邊移動時，閥芯右端空腔所形成的低壓就可以由高壓水進(jìn)入其中起到壓力補(bǔ)償?shù)男Ч?，而山口淳的閥芯和閥套采用緊密封，即使在閥芯兩端形成更加低的壓力都沒有高壓水來補(bǔ)充，這樣閥芯兩端的水由于低壓而引發(fā)氣蝕現(xiàn)象，因此本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有更好的抗氣蝕能力。本發(fā)明在閥套和過濾器擋頭之間的閥體上開有閥體固定阻尼孔，可以大大的抑制氣蝕現(xiàn)象，由于抗氣蝕能力的增強(qiáng)，那么零漂小和沖擊振動加速度影響就更小，這樣就會隨之提高水壓伺服閥的控制精度，同時將閥芯的材料改成陶瓷，閥套的材料改成工程塑料，這樣有助于減小閥套與閥芯的摩擦力，減小磨損。本發(fā)明左端噴嘴、右端噴嘴與擋板之間的零位距離減小到0.15～0.2mm，有利于減小泄漏量。由于上述改善，試驗的結(jié)果表明本發(fā)明系統(tǒng)的壓力-流量特性曲線的線性度更好，因而從整體上提高了水壓伺服閥的動態(tài)性能，具有系統(tǒng)工作壓力高(14Mp)、流量大(100L/min)、抗氣蝕能力強(qiáng)、磨損量小、泄漏量小、效率高、線性度好、零漂小、沖擊振動加速度的影響小等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明一個實(shí)施例的立體示意圖；圖2是閥體的立體圖；圖3是圖1去掉兩端蓋的右視圖；圖4是圖3的A-A剖面的示意圖；圖5是圖4中第一局部7的放大圖；圖6是圖4中第二局部16的放大圖；圖7是圖1去掉力矩馬達(dá)和線圈外殼部分的右視圖；圖8是圖7的B-B剖面圖；圖9是圖7的C-C剖面圖；圖10是圖7的D-D剖面圖；圖11是從實(shí)施例中移出的閥芯、閥套、密封擋頭的示意圖；圖12為圖11的E-E剖面旋轉(zhuǎn)90°的示意圖；圖13是永磁力矩馬達(dá)的立體圖；圖14是圖13的右視圖；
圖15為圖14的F-F剖面旋轉(zhuǎn)90°的示意圖；圖16為左、右端噴嘴的示意圖；圖17為圖16的G-G剖面示意圖；圖18為過濾器擋頭的示意圖；圖19為圖18的左視圖。
圖中的標(biāo)識為前端蓋1、電源線接頭2、線圈外殼3、后端蓋4、閥體5、線圈6、第一局部放大圖7、磁鐵8、閥套9、閥芯擋頭10、閥芯11、左端第一容腔12、左端第二容腔13、右端第一容腔14、右端第二容腔15、第二局部放大圖16、反饋槽17、密封擋頭18、過濾器擋頭19、濾網(wǎng)端頭20、左端噴嘴21、細(xì)長孔22、過濾器23、濾網(wǎng)端頭阻尼孔24、過濾器擋頭凹處25、回轉(zhuǎn)體容腔26、同心圓縫27、過濾器擋頭容腔28、粗孔29、閥體矩形窗口30、圓柱型通道31、反饋桿32、擋板33、銜鐵34、彈簧管35、左端噴嘴外腔36、噴嘴圓形通道37、左端噴嘴前腔38、左端噴嘴口39、右端噴嘴(40)、右端噴嘴前腔41、閥體固定阻尼孔42、右端第一矩形窗口43、閥套右端容腔44、右端圓形通道45、右端第二矩形窗口46、左端第二矩形窗口47、左端圓形通道48、閥套左端容腔49、左端固定阻尼孔50、閥芯左端空腔51、左端第一矩形窗口52、閥芯右端空腔53。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明由永磁力矩馬達(dá)、前置放大部分和滑閥功率部分組成，圖1所示為永磁力矩馬達(dá)的電源線接頭2、線圈外殼3以及滑閥功率部分的前端蓋1、后端蓋4、閥體5。
圖2是閥體5的立體圖，閥體5底面開有輸入端口P、輸出端口T、左控制端口A和右控制端口B。
如圖4、圖7、圖8、圖10所示，閥體5與閥套9成過盈配合，閥套9與閥芯11成滑動配合，閥芯兩端通過閥芯擋頭10與外界密封，閥芯擋頭10通過螺釘與前端蓋1、后端蓋4固定，在閥套9和過濾器擋頭19之間的閥體5上開有閥體固定阻尼孔42，閥體5上的圓柱型通道31用密封擋頭18密封，密封擋頭18與閥體5成過盈配合，并且與前端蓋1用螺釘固定。
如圖4、圖5所示，左端噴嘴21和右端噴嘴40以反饋桿32軸線成中心對稱分布，左端噴嘴21、右端噴嘴40都與閥體5成過盈配合。
如圖6反饋桿32下端的球頭部分與閥芯11的反饋槽17無間隙嚙合。
如圖8所示，濾網(wǎng)端頭20與閥體5成過盈配合，過濾器23與濾網(wǎng)端頭20成過盈配合，過濾器擋頭19前端與濾網(wǎng)端頭20一端壓在一起，并且過濾器擋頭19前端中心與濾網(wǎng)端頭20中孔對心，過濾器擋頭19后端通過螺栓固定于前端蓋1和后端蓋4，過濾器擋頭19與閥體5之間組成同心圓縫27。
如圖12所示，閥套9左右對稱開有左端固定阻尼孔50和右端固定阻尼孔53；閥套9上還開有四組圓周分布的對稱矩形窗口，左端的兩組分別為左端第一矩形窗口52、左端第二矩形窗口47，相應(yīng)地右端兩組分別為右端第一矩形窗口43、右端第二矩形窗口46；閥套9上還對稱地開有圓周分布的圓形通道，分別為左端圓形通道48，右端圓形通道45。
如圖15所示，永磁力矩馬達(dá)的銜鐵組件由反饋桿32、擋板33、銜鐵34、彈簧管35組成，銜鐵34中孔與彈簧管35上端外徑成過盈配合，彈簧管35中孔與擋板33上端外徑成過盈配合，擋板33中孔與反饋桿32上端成過盈配合。
圖16、圖17所示為左、右端噴嘴，以左端噴嘴為例，噴嘴圓形通道37、左端噴嘴前腔38、左端噴嘴口39。
本發(fā)明具體實(shí)施過程如下如圖5所示，當(dāng)不給永磁力矩馬達(dá)信號時，纏繞在銜鐵34上的線圈6不通電，磁鐵8使得銜鐵34兩端所受到的力相等，因此銜鐵34不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，擋板33處于左端噴嘴21和右端噴嘴40的中間位置，左端噴嘴前腔38的壓力和右端噴嘴前腔41的壓力相等，以水為載體的壓力傳到如圖4和圖12所示的閥芯11兩端，閥芯左端空腔51和閥芯右端空腔53的壓力相等，閥芯11處于中間位置不動，閥套9上的左端第一矩形窗口52、左端第二矩形窗口47，右端第一矩形窗口43，右端第二矩形窗口46被閥芯11封死，沒有水源輸出。當(dāng)給永磁力矩馬達(dá)信號時，如圖5所示，線圈6通電，當(dāng)銜鐵34受控向左偏轉(zhuǎn)時，擋板33上端跟著向左偏轉(zhuǎn)，擋板33下端向右偏轉(zhuǎn)，致使通過右端噴嘴40的液流阻力加大，對應(yīng)左端噴嘴21的液流阻力減小，則右邊噴嘴前腔41壓力比對應(yīng)的左端噴嘴前腔38的壓力大，壓力以水為載體傳到如圖4和圖12所示的閥芯左端空腔51和閥芯右端空腔53，使得閥芯右端空腔53的壓力比閥芯左端空腔51的大，這樣閥芯11就會向左移動，那么閥套9上的左端第一矩形窗口52就打開一部分，閥套9上的右端第二矩形窗口46也開啟一部分，這兩個矩形窗口打開部分的尺寸是一樣的，這樣水源從如圖8所示的輸入端口P經(jīng)過圓柱型容腔31后，大部分經(jīng)過閥體兩端的閥體矩形窗口30，流向如圖4所示閥體5與閥套9形成的左端第一容腔12，再經(jīng)過如圖12所示部分開啟的左端第一矩形窗口52流向閥芯11與閥套9形成的閥套左端容腔49，然后從閥套9上開有的左端圓形通道48流向左控制端口A，再流向外界負(fù)載左端；同時外界負(fù)載右端的水則經(jīng)過右控制端口B經(jīng)過右端第二容腔15，從閥套9上開有的右端圓形通道45進(jìn)入閥套右端容腔44，然后通過開啟一部分的右端第二矩形窗口46流向輸出端口T。另一小部分的水經(jīng)過如圖8所示的粗孔29，流向過濾器23，再分別向左右流動，流向左端的水經(jīng)過濾網(wǎng)端頭阻尼孔24流向過濾器擋頭凹處25，再流向閥體5與濾網(wǎng)端頭20和過濾器擋頭19形成的回轉(zhuǎn)體容腔26，然后水流從過濾器擋頭19與閥體5之間的同心圓縫27流向閥體5與過濾器擋頭19形成的過濾器擋頭容腔28，然后流路分成兩部分一部分經(jīng)過細(xì)長孔22，流向圖5所示的左端噴嘴21與閥體5所形成的左端噴嘴外腔36，然后經(jīng)過噴嘴圓形通道37流入左端噴嘴前腔38，最后流向左端噴嘴口39直至擋板33；另一部分經(jīng)過如圖10所示的閥體固定阻尼孔42流入圖4所示閥體5和閥套9形成的左端第二容腔13，接著通過閥套9上的左端固定阻尼孔50流向閥芯左端空腔51。流向過濾器23之后再流向右端的水也經(jīng)歷同樣對稱的通道流向右端噴嘴40和閥芯右端空腔53。
當(dāng)銜鐵34受控向右偏轉(zhuǎn)時，同樣道理，只是左端噴嘴前腔38的壓力大于右端噴嘴前腔41的壓力，致使閥芯左端空腔51壓力大于閥芯右端空腔53的壓力，這樣閥芯11就向右移動，則相應(yīng)地閥套9上的右端第一矩形窗口43和左端第二矩形窗口47開啟同樣的尺寸，外界負(fù)載左端的水經(jīng)過左控制端口A經(jīng)過閥套9上的左端圓形通道48流向閥套左端容腔49，經(jīng)過開啟一部分的左端第二矩形窗口47流向輸出端口T，而輸入端口P的水從右端第一容腔14依次經(jīng)過閥套9上的右端第一矩形窗口43、閥套右端容腔44、右端圓形通道45、圖4所示的右端第二容腔15、流向右控制端口B，最后流向外界負(fù)載右端。當(dāng)信號電流變化時，閥芯11的位移及輸出流量也發(fā)生相應(yīng)的變化。信號電流愈大，閥芯11位移也愈大，從而輸出流量也愈大。
權(quán)利要求
1.一種水壓伺服閥，由永磁力矩馬達(dá)、前置放大部分和滑閥功率部分組成，永磁力矩馬達(dá)的銜鐵組件由反饋桿、擋板、銜鐵、彈簧管組成，彈簧管上端內(nèi)置于銜鐵中孔內(nèi)，擋板上端固定在彈簧管中孔內(nèi)，反饋桿上端固定在擋板中孔內(nèi)，纏繞在銜鐵上的線圈通過電源線接頭與外界電源相連接；前置放大部分包括固定于閥體內(nèi)的過濾器、過濾器兩端的濾網(wǎng)端頭、左端噴嘴和右端噴嘴；滑閥功率部分包括閥體、閥套、閥芯，閥芯內(nèi)置于閥套，閥套固定于閥體內(nèi)，閥體具有前端蓋和后端蓋，閥芯通過所述反饋桿與銜鐵組件相聯(lián)系；其特征在于(1)、在過濾器的濾網(wǎng)端頭兩端裝有過濾器擋頭，過濾器擋頭與閥體之間形成同心圓縫；閥套和過濾器擋頭之間的閥體上開有閥體固定阻尼孔；(2)、閥芯與閥套之間存在間隙，該間隙中所存在的水介質(zhì)構(gòu)成前置放大部分的固定液阻和閥芯的靜壓支承。
2.如權(quán)利要求1所述的水壓伺服閥，其特征在于所述前置放大部分左端噴嘴、右端噴嘴與擋板之間的零位距離為0.15～0.2mm；所述閥芯的材料為陶瓷，閥套的材料為工程塑料。
全文摘要
水壓伺服閥，屬于水壓伺服控制元件，目的是減小泄漏量、磨損及氣蝕現(xiàn)象，提高工作穩(wěn)定性和響應(yīng)頻率。本發(fā)明由包括反饋桿、擋板、銜鐵、彈簧管、線圈的永磁力矩馬達(dá)、包括過濾器、濾網(wǎng)端頭、左端噴嘴和右端噴嘴的前置放大部分和包括閥體、閥套、閥芯的滑閥功率部分組成，(1).濾網(wǎng)端頭兩端裝有過濾器擋頭，其與閥體之間形成同心圓縫；閥套和過濾器擋頭之間的閥體上開有閥體固定阻尼孔；(2).閥芯與閥套之間存在間隙，其中存在的水介質(zhì)構(gòu)成前置放大部分的固定液阻和閥芯的靜壓支承。本發(fā)明適用于海淡水等高水基工作介質(zhì)的水液壓系統(tǒng)，工作壓力高、抗氣蝕能力強(qiáng)、磨損量小、泄漏量小、效率高、線性度好、零漂小、沖擊振動加速度的影響小。
文檔編號F15C3/02GK1959130SQ20061012488
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者聶松林, 朱玉泉, 賈國濤, 張仲良 申請人:華中科技大學(xué)