[发明专利]直动式2D电液比例数字阀

说明书

技术领域

本发明属于流体传动及控制领域中的电液比例阀，尤其涉及一种直动式2D电液比例数字阀。

背景技术

近年来，利用伺服螺旋机构原理工作的2D数字阀因其具有结构简单，响应速度快，精度高，抗污染能力强等优点，而在金属材料试验机、地震模拟震动台以及相关航空航天领域得到了广泛应用。

所谓的“2D数字阀”其实包含了机械和电控两方面的含义：其一，从结构角度来讲，通过引入液压伺服螺旋机构，使得一个滑阀阀芯同时具有轴向移动和径向转动两个自由度，这就可以将原本在物理上分离的液压先导级和功率级合二为一，大大简化了阀的结构，降低了成本，因此使用液压伺服螺旋机构的阀可以被称为“2D阀”，是当今世界上除了滑阀和转阀之外的第三种阀的设计形式。其二，从控制角度而言，将“2D阀”与基于高速DSP芯片的直接数字式控制方法相结合，便构成了所谓的“2D数字阀”，视应用场合而定可构成2D电液数字换向阀、2D电液数字比例阀、2D电液数字伺服阀等从低端到高端的全系列流体控制元件。

阀用电-机械转换器按照衔铁工作腔是否有油液进入可以分为干式和湿式两种，后者与前者相比，由于其结构上的耐高压特性而允许衔铁工作时可以浸在油液中，从而具有散热好，摩擦小，换向和复位时冲击噪声小，工作平稳和寿命长的优点，因此应用日益广泛。

现有的2D数字阀采用商用混合式步进电机作为电-机械转换器，其结构一般是将步进电机安装在一块专用的电机安装板之上，电机输出轴与阀芯之间采用固定传动比的齿轮传动机构连接，为防止油液的泄漏，在阀芯的阀杆部分要加上动密封。这样整个阀的结构设计较为复杂，零件数也较多，且动密封的存在不但使得阀芯运动时需要克服阀杆处O型密封圈带来的摩擦力，而且总是存在阀杆处容易泄漏的隐患。之所以如此设计，根本原因还在于商用的混合式步进电机的控制线圈与转子工作腔之间无密封耐高压结构，油液一旦进入工作腔，控制线圈将直接浸在油液中而导致电机的损坏，因而无法在湿式状态下工作。

发明内容

为了克服已有的2D数字阀存在的结构复杂、零件数较多以及阀杆处存在动密封容易泄漏的缺点，本发明提供一种结构简单、无动密封的直动式2D电液比例数字阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 

一种直动式2D电液比例数字阀，包括2D阀体，所述2D阀体内安装阀芯和阀套，阀芯、阀套和后盖板配合构成敏感腔，靠近敏感腔端的阀芯台肩表面上开设有两对轴对称的高低压孔，阀芯装于阀套中，阀套和阀体之间通过O型密封圈密封，阀芯上装有同心环和右塞环，阀套的内表面上开设有一对轴对称的螺旋槽，该螺旋槽的一端和敏感腔相通，螺旋槽的另一端与高低压孔构成阻力半桥；所述直动式2D电液比例数字阀还包括耐高压低惯量旋转电磁铁，所述耐高压低惯量旋转电磁铁包括固连螺棒、第一定子轭铁、第二定子轭铁、第三定子轭铁、第四定子轭铁、第一控制线圈、第二控制线圈、第一线圈保持架、第二线圈保持架、空心杯转子、永磁体和后端盖，所述第一定子轭铁、第二定子轭铁、第三定子轭铁、第四定子轭铁依次布置在所述空心杯转子外圈，第一定子轭铁和第二定子轭铁相对设置形成第一空腔，所述第一空腔内置第一线圈保持架，第一控制线圈环绕在第一线圈保持架上组成电流励磁的一相，第三定子轭铁和第四定子轭铁相对设置形成第二空腔，所述第二空腔内置第二线圈保持架，第二控制线圈环绕在第二线圈保持架上组成电流励磁的另一相，永磁体被放置在第二定子轭铁和第三定子轭铁的中间且被轴向磁化成N极和S级；所述固连螺棒依次穿过后端盖、第四定子轭铁、第三定子轭铁、第二定子轭铁、第一定子轭铁与所述阀体固定连接，所述阀芯的外端与所述空心杯转子固定连接。

进一步，所述第二定子轭铁和第三定子轭铁的外侧各开有一个环形槽用来放置密封圈，阀体右侧开有一个环形槽用来放置密封圈，后端盖的内侧开有一个环形槽用来放置密封圈；第一线圈保持架和第二线圈保持架内孔各开有一对左右均布的环形槽用来放置密封圈。

更进一步，所述第一定子轭铁和第四定子轭铁外表面开有导线引出孔，第一定子轭铁、第二定子轭铁、第三定子轭铁和第四定子轭铁内圆周面开有数目相同且均匀分布的多个小齿，空心杯转子的外圆周面上开有多个和定子铁心齿数相同的转子齿。

第一定子轭铁、第二定子轭铁、第三定子轭铁和第四定子轭铁上的齿需要彼此分别错开1/2、1/4和1/2个齿距角。

后端盖、第一线圈保持架、第二线圈保持架和阀芯均为非导磁材料制成的非导磁体，第一定子轭铁，第二定子轭铁，第三定子轭铁和第四定子轭铁和空心杯转子均为软磁材料制成的良导磁体。