一種自清潔型恆流量控制閥的製作方法

2023-05-14 08:05:42 1

本發明涉及一種自清潔型恆流量控制閥，屬於流量控制閥門技術領域。

背景技術：

現有恆流量控制閥多採用由節流閥和定差減壓閥構成的調速閥，其恆流量控制屬於開環控制，其流量控制存在固有偏差；調速閥屬於單級恆速閥，其流量一般較小；調速閥產品不集成高低壓過濾器，因此沒有自清潔功能。

技術實現要素：

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種自清潔型恆流量控制閥，實現了大流量下的、流量閉環無差控制的、具有自清潔功能的恆流量控制功能。

本發明的技術解決方案是：

一種自清潔型恆流量控制閥，包括：低壓過濾器、通油套、高壓過濾器、高壓過濾器殼體和恆流量控制閥主體；恆流量控制閥主體的進油口處裝有高壓過濾器殼體，高壓過濾器設置在高壓過濾器殼體內部，用於清潔輸入的油液；

恆流量控制閥主體的出油口和低壓過濾器之間通過通油套進行連接和密封，低壓過濾器用於清潔輸出的油液；恆流量控制閥主體用於對流經其中的油液進行恆流量控制。

高壓過濾器的進油口和低壓過濾器的出油口朝向一致。

恆流量控制閥主體包括導閥、主閥、閥殼體、第一阻尼器、第二阻尼器、第三阻尼器、第一密封結構和第二密封結構；

導閥、主閥和第一阻尼器均安裝在閥殼體中，第一阻尼器位於導閥和主閥之間，用於調節主閥流量的超調量；第二阻尼器和第三阻尼器串聯安裝在閥殼體內，為導閥提供反饋壓力，閥殼體內設置有低壓腔和高壓腔，作為恆流量控制閥主體與其負載的接口，分別實現由恆流量閥流向負載和由負載流回恆流量閥的連接；第一密封結構實現第一阻尼器油路的對外密封，第二密封結構實現第三阻尼器的對外密封。

所述導閥包括第一螺堵、限位塊、導閥套、導閥芯、墊套、螺套、頂針、頂座、第一彈簧、第一彈簧座、調節螺套和鎖緊螺母；

導閥套位於閥殼體內，第一螺堵安裝在導閥套的一端，墊套安裝在導閥套的另一端，螺套安裝在墊套的外部，通過擰緊第一螺堵和螺套將導閥套固定在閥殼體上；導閥芯安裝在導閥套內，其靠近第一螺堵的一端安裝限位塊，用於對導閥芯進行限位，其另一端通過墊套實現限位；

在導閥芯靠近墊套的一端安裝有頂針、頂座、第一彈簧、第一彈簧座和調節螺套，頂針、頂座以及第一彈簧座配合，用於將第一彈簧的彈簧力傳遞給導閥芯；調節螺套與螺套之間是螺紋連接，通過調整調節螺套，改變第一彈簧的預壓縮量，相應地改變預先設定的作用在導閥芯上的彈簧力的大小，從而調整恆流量控制閥目標流量的設定值。

所述主閥包括第一螺座、第二彈簧座、第二彈簧、主閥套、主閥芯、第三彈簧、第三彈簧座和第二螺座；

主閥套位於閥殼體內，主閥套一端安裝第一螺座，另一端安裝第二螺座，第一螺座和第二螺座將主閥套固定在閥殼體上；主閥芯安裝在主閥套內，主閥芯靠近第一螺座的一端布置第二彈簧和第二彈簧座，主閥芯的另一端布置第三彈簧和第三彈簧座，第二彈簧座和第三彈簧座分別安裝在第一螺座和第二螺座中，第二彈簧和第三彈簧用於實現主閥芯的復位，第三彈簧座用於為主閥芯限位，限定主閥的最小開度。

第二彈簧和第三彈簧的剛度相同。

主閥的第一螺座與導閥的第一螺堵朝向相同。

導閥的兩個輸出口通過閥殼體上的流道分別連接到主閥芯的兩側，實現導閥對主閥的控制，從導閥輸出口到主閥芯兩側的連接油路上，並聯有第一阻尼器。

在負載回油的低壓腔和低壓過濾器之間，在閥殼體上設置一個固定節流孔，將低壓腔通過流道連接到第三阻尼器的外側，第二阻尼器的內側通過流道連接到低壓過濾器的進油口；在第二阻尼器和第三阻尼器之間布置一個流道，連接到導閥芯的靠近第一螺堵的一側。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

1)本發明技術方案在恆流量控制閥進口集成了高壓過濾器，有效防止上遊油液中的雜質進入恆流量控制閥。

2)本發明技術方案在恆流量控制閥出口集成了低壓過濾器，有效防止恆流量閥及其負載內產生的雜質隨油液進入下遊。

3)本發明技術方案將高壓過濾器嵌入閥殼體內部，高低壓過濾器與恆流量閥高度集成，獲得高度集成的自清潔功能。

4)本發明技術方案利用兩級滑閥實現恆流量控制，可以適應大流量控制的需求。

5)本發明技術方案利用固定節流孔將被控流量轉換為壓力，並通過串聯阻尼器將壓力反饋至導閥，參與閉環控制，可以實現較高的流量控制精度。

6)本發明技術方案將動壓阻尼器並聯在主閥芯兩側之間，調整動壓阻尼器的阻尼孔大小可以調整流量的超調量。

附圖說明

圖1為本發明自清潔型恆流量控制閥的外觀示意圖；

圖2是本發明自清潔型恆流量控制閥的結構示意圖；

圖3是本發明自清潔型恆流量控制閥的控制結構示意圖；

圖4是本發明自清潔型恆流量控制閥的反饋結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行進一步的詳細描述。

新一代運載火箭伺服機構採用高壓煤油恆速液動機作為動力元件，液動機包括恆流量控制閥和定排量液壓馬達兩部分，將高壓煤油由發動機引流至液動機進行作功，驅動液動機帶動伺服機構工作，作功之後的低壓煤油通過低壓管路流回發動機。液動機屬於伺服系統的關鍵元件，對油液的顆粒度較為敏感，引流煤油中的雜質有可能影響液動機正常工作；同時液動機本身在運轉過程中也會產生雜質，這些雜質會隨著油液流回發動機，有可能作為多餘物汙染髮動機。本發明的一個特點就是消除了這些隱患。

本發明所涉及的自清潔型恆流量控制閥，主要應用於新一代運載火箭液壓伺服系統，為定排量液壓馬達提供預定流量的高壓油液，配合實現液壓馬達的恆轉速控制。結構上採用「高壓過濾器+兩級滑閥+低壓過濾器」的配置方式。在恆流量閥的入口集成了一個高壓過濾器，對引流的發動機高壓煤油進行過濾，防止其中的雜質進入恆流量控制閥；在恆流量控制閥的出口集成了一個低壓過濾器，對流出恆流量控制閥流回發動機的低壓煤油進行過濾，防止恆流量控制閥中產生的雜質汙染髮動機。

本發明所涉及的自清潔型恆流量控制閥，在兩級恆流量閥的基礎上集成了高低壓過濾器。在實現恆定大流量輸出控制的同時，起到了隔離雜質的作用，具備了自清潔的能力。

如圖1所示，本發明提供了一種自清潔型恆流量控制閥，包括：低壓過濾器2、通油套4、高壓過濾器5、高壓過濾器殼體6和恆流量控制閥主體38；恆流量控制閥主體38的進油口處裝有高壓過濾器殼體6，高壓過濾器5設置在高壓過濾器殼體6內部，用於清潔輸入的油液，提高系統的抗油液汙染能力；

恆流量控制閥主體38的出油口和低壓過濾器2之間通過通油套4進行連接和密封，低壓過濾器2用於清潔輸出的油液，降低對系統下遊產生汙染的風險；恆流量控制閥主體38用於對流經其中的油液進行恆流量控制。高壓過濾器5的進油口和低壓過濾器2的出油口朝向一致，便於系統上下遊管路在有限空間內進行布置，節省空間。

恆流量控制閥主體38包括導閥、主閥、閥殼體1、第一阻尼器21、第二阻尼器32、第三阻尼器33、第一密封結構22和第二密封結構34；

導閥、主閥和第一阻尼器21均安裝在閥殼體1中，第一阻尼器21位於導閥和主閥之間，用於調節主閥流量的超調量，在一定範圍內增大第一阻尼器的阻尼孔直徑，可以降低主閥流量的超調量，同時響應的快速性也會降低，第一阻尼器的設置為調節恆流量控制性能提供了便利條件；第二阻尼器32和第三阻尼器33串聯安裝在閥殼體1內，為導閥提供反饋壓力，閥殼體1內設置有低壓腔7和高壓腔8，作為恆流量控制閥主體38與其負載的接口，分別實現由恆流量閥流向負載和由負載流回恆流量閥的連接；第一密封結構22實現第一阻尼器21油路的對外密封，第二密封結構34實現第三阻尼器33的對外密封。

所述導閥包括第一螺堵9、限位塊10、導閥套11、導閥芯12、墊套13、螺套14、頂針15、頂座16、第一彈簧17、第一彈簧座18、調節螺套19和鎖緊螺母20；

導閥套11位於閥殼體1內，第一螺堵9安裝在導閥套11的一端，墊套13安裝在導閥套11的另一端，螺套14安裝在墊套13的外部，通過擰緊第一螺堵9和螺套14將導閥套11固定在閥殼體1上；導閥芯12安裝在導閥套11內，其靠近第一螺堵9的一端安裝限位塊10，用於對導閥芯12進行限位，其另一端通過墊套13實現限位；

在導閥芯12靠近墊套13的一端安裝有頂針15、頂座16、第一彈簧17、第一彈簧座18和調節螺套19，頂針15、頂座16以及第一彈簧座18配合，用於將第一彈簧17的彈簧力傳遞給導閥芯12；調節螺套19與螺套14之間是螺紋連接，通過調整調節螺套19，改變第一彈簧17的預壓縮量，相應地改變預先設定的作用在導閥芯12上的彈簧力的大小，從而調整恆流量控制閥目標流量的設定值。

所述主閥包括第一螺座24、第二彈簧座25、第二彈簧26、主閥套27、主閥芯28、第三彈簧29、第三彈簧座30和第二螺座31；

主閥套27位於閥殼體1內，主閥套27一端安裝第一螺座24，另一端安裝第二螺座31，第一螺座24和第二螺座31將主閥套27固定在閥殼體1上；主閥芯28安裝在主閥套27內，主閥芯28靠近第一螺座24的一端布置第二彈簧26和第二彈簧座25，主閥芯28的另一端布置第三彈簧29和第三彈簧座30，第二彈簧座25和第三彈簧座30分別安裝在第一螺座24和第二螺座31中，第二彈簧26和第三彈簧29用於實現主閥芯28的復位，第三彈簧座30為主閥芯28進行限位，限制主閥的最小開度。

第二彈簧26和第三彈簧29的剛度相同，這兩個彈簧共同作用使主閥芯28復位。

主閥的第一螺座24與導閥的第一螺堵9朝向相同。

導閥的兩個輸出口通過閥殼體1上的流道分別連接到主閥芯28的兩側，實現導閥對主閥的控制，從導閥輸出口到主閥芯28兩側的連接油路上，並聯有第一阻尼器21，在一定範圍內增大第一阻尼器21的阻尼孔直徑，可以降低主閥流量的超調量，同時響應的快速性也會降低，第一阻尼器21的設置為調節恆流量控制性能提供了便利條件。

導閥的輸出口通過閥殼體1上的流道連接到主閥閥芯28的左右兩腔，實現導閥對主閥的控制。在閥殼體1上，從導閥輸出口到主閥芯28左右兩腔的連接油路上，並聯一個阻尼器21，在阻尼器21的右端布置第一密封結構22，將阻尼器21固定在閥殼體1中。導閥的輸出油液用於控制主閥，實現對系統流量的控制，阻尼器21並聯在主閥閥芯28的兩側，用於改善主閥閥芯的控制性能，降低主閥芯運動的超調量。

反饋控制迴路的組成如圖4所示。阻尼器32和33串聯布置在閥殼體1內，通過第二密封結構34固定在閥殼體1上；在負載(液壓馬達)回油的低壓腔7和低壓過濾器2之間，布置一個固定節流孔37；將低壓腔7通過流道連接到阻尼器33的右側，阻尼器32的左側通過流道36連接到低壓過濾器2的入口；在阻尼器32和33之間布置一個流道，連接到導閥芯12的右側。固定節流孔37將低壓回油的流量轉換為壓力信號，並通過與固定節流孔37相併聯的兩個串聯分壓阻尼器32和33，並將阻尼器32和33中間的壓力作為反饋信號，通過油路連接到導閥芯12的右側，與導閥芯12左側彈簧17預設的彈簧力相比較，形成流量負反饋，實現恆定流量控制。

實施例：

高壓過濾器過濾精度40μm，對流進恆流量控制閥的油液過濾精度高，有效保護恆流量控制閥及其負載免於油液汙染產生的不良影響；

低壓過濾器過濾精度90μm，對流出恆流量控制閥的油液進行再次過濾，過濾精度較高，避免恆流量控制閥及其負載產生的顆粒雜質對下遊造成汙染。

限位塊10和墊套13對導閥芯12進行限位，使導閥芯12在其中位附近的0.5mm範圍內運動，減小導閥芯12的無效行程，確保導閥的響應速度。

第三彈簧座30的長度為20.5mm，在其限位作用下，主閥的最小開度為1.5mm，第三彈簧座30的限位作用，一方面防止動態過程中主閥開度過小影響流量，另一方面防止因主閥閥芯過衝引發的流量振蕩。

第一阻尼器21的孔徑為0.8mm，取得較小的流量超調和可以接受的相應時間。

第二阻尼器32和第三阻尼器33阻尼孔直徑分別取0.3mm和0.8mm，可以將反饋壓力穩定地輸出並控制導閥。

本發明自清潔型恆流量控制閥應用範圍包括但不局限於液壓馬達的恆速控制，還可以拓展應用於任何需要具備自清潔能力的恆流量輸出的場合。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域的公知技術。