一种流量自检测型电磁开关阀

技术领域

本发明涉及一种电磁开关阀领域，尤其涉及一种流量自检测型电磁开关阀。

背景技术

液压系统的工作介质是液压油，而电磁阀作为最常用的液压元件则直接控制油液流量的大小、并改变液压系统的工作特性。如果能够实时监测系统液压油流量则可以对系统的工作状态进行判断，具有重要的应用价值。目前，传统结构的电磁阀仅具备流量控制功能，但是不具备测量流经阀口流量的能力，对于有流量监测需求或者对于精确控制阀口流量的工程应用场景应对能力不足，常规的解决方案需要在电磁阀的外部油路额外安装价格昂贵、体积较大的专用压力流量传感器才能测量阀口流量，应用不便。

发明内容

根据现有技术存在传统电磁阀无法测量流经阀口的流量，或者需要在电磁阀的外部安装价格昂贵、体积较大的专用压力流量传感器才能测量阀口流量的问题，提出一种全新的带有环形压电晶片的电磁阀结构，本发明公开一种流量自检测型电磁开关阀，包括凸字型动铁芯；

所述凸字型动铁芯上部设置弹簧；

与所述凸字型动铁芯下部固定连接球头阀芯；

设置在所述球头阀芯外部的阀芯套筒；

所述凸字型动铁芯上方安装带有三阶梯通孔的阶梯孔静铁芯；

所述阶梯孔静铁芯包括第一阶通孔、第二阶通孔和第三阶通孔；

所述第一阶通孔、所述第二阶通孔和所述第三阶通孔同心设置；

所述第一阶通孔内部安装有环形压电晶片；

设置在所述阶梯孔静铁芯外侧、与所述阀芯套筒固定连接的铁芯套筒；

设置在所述铁芯套筒外侧的励磁线圈；

设置在所述阶梯孔静铁芯上部及外部的垫圈；

所述阶梯孔静铁芯上部通过紧固螺母进行固定；

与所述环形压电晶片连接电压信号检测电路。

进一步地，所述球头阀芯上部设置有球头结构，所述凸字型动铁芯的下部设有圆柱通孔，所述球头结构与所述圆柱通孔相配合固定连接。

进一步地，所述凸字型动铁芯上部凸字型结构可作为弹簧的导向柱；所述第二阶通孔与凸字型动铁芯相配合。

进一步地，定义所述第二阶通孔的上端面为机械截止面；

所述凸字型动铁芯的导向柱端面的高度大于弹簧的高度；且所述凸字型动铁芯的导向柱端面与所述机械截止面之间的间距小于所述阶梯孔静铁芯与所述凸字型动铁芯之间的间距。

进一步地，所述铁芯套筒下部设置内螺纹。

进一步地，所述阀芯套筒上部设置外螺纹，所述内螺纹与所述外螺纹相配合螺纹连接。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种流量自检测型电磁开关阀，采用凸字型动铁芯，保证弹簧与环状压电晶体在阀芯位移全过程可靠、全程接触，通过与环形压电晶片接触的压力作用产生电荷，而电荷量或电压与压力呈正相关，因此，当电磁阀工作时，阀口处流体压力经过环形压电晶片转换为电压信号，再利用外部电压信号检测电路检测电压，并通过本专利提出的电压-流量公式，即可计算得到阀口流量；本发明既可以使压电晶片测量得到阀口的压力变化又能避免凸字型动铁芯与阶梯孔静铁芯下表面接触而产生测量误差，同时，在凸字型动铁芯位移最远端设置机械截止面防止环形压电晶片被过度挤压，超出电压的有效测量范围；相比于传统电磁开关阀结构，本发明阶梯孔静铁芯的内部设有阶梯状通孔保证动铁芯有向上运动的可靠导向和压力测量信号的输出；阀芯两侧压力测量利用本发明提出的创新的环形压电晶片设计，保障压力和流量信号测量可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施方式中一种流量自检测型电磁开关阀原理图；

图2为本发明具体实施方式中电压信号检测电路图；

图3为本发明具体实施方式中压电晶片受压状态图。

图中：1、阶梯孔静铁芯，2、环形压电晶片，3、弹簧，4、凸字型动铁芯，5、励磁线圈，6、铁芯套筒，7、球头阀芯，8、阀芯套筒，9、外螺纹，10、内螺纹，11、球头结构，12、圆柱通孔，13、第一阶通孔，14、第二阶通孔，15、机械截止面，16、第三阶通孔，17、垫圈，18、紧固螺母，19、电压信号测量电路，20、压电晶片等效电压源，21、RC滤波器，22、放大器，23、可调电阻。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

图1为本发明具体实施方式中，一种流量自检测型电磁开关阀，包括凸字型动铁芯4；

所述凸字型动铁芯4上部设置弹簧3；

与所述凸字型动铁芯4下部固定连接球头阀芯7；

设置在所述球头阀芯7外部的阀芯套筒8；

所述凸字型动铁芯4上方安装阶梯孔静铁芯1；

所述阶梯孔静铁芯1包括第一阶通孔13、第二阶通孔14和第三阶通孔16；

所述第一阶通孔13、所述第二阶通孔14和所述第三阶通孔16同心设置；

所述第一阶通孔13、所述第二阶通孔14和所述第三阶通孔16的截面为圆形；

所述第一阶通孔13内部安装有环形压电晶片2；

设置在所述阶梯孔静铁芯1外侧、与所述阀芯套筒8固定连接的铁芯套筒6；

设置在所述铁芯套筒6外侧的励磁线圈5；所述铁芯套筒1下端与所述阀芯套筒8螺纹连接；

设置在所述阶梯孔静铁芯1上部及外部的垫圈17；

所述阶梯孔静铁芯1上部通过紧固螺母18进行固定；

与所述环形压电晶片2连接电压信号检测电路19。

进一步地，所述球头阀芯7上部设置有球头结构11，所述凸字型动铁芯4的下部设置有圆柱通孔12，所述球头结构11与所述圆柱通孔12相配合固定连接。

进一步地，所述凸字型动铁芯4上部可作为导向柱；所述第二阶通孔14与凸字型动铁芯4相配合。

进一步地，定义所述第二阶通孔14的上端面为机械截止面15；所述机械截止面15可防止凸字型动铁芯4向上移动距离过大，弹簧3产生过大变形，从而避免环形压电晶片2被过度挤压。

所述凸字型动铁芯4的导向柱端面的高度大于弹簧3的高度；且所述凸字型动铁芯4的导向柱端面与所述机械截止面15之间的间距小于所述阶梯孔静铁芯1与所述凸字型动铁芯4之间的间距。

进一步地，所述铁芯套筒1下部设置内螺纹10。

进一步地，所述阀芯套筒8上部设置外螺纹9，所述内螺纹10与所述外螺纹9相配合螺纹连接。

图2为本发明具体实施方式中检测电路图；所述检测电路19包括环形压电晶片的滤波放大电路及与所述滤波放大电路并联测量电压信号和计算阀芯流量的信号处理装置。

所述检测电路19的原理是：根据被测量电压值计算压力和压差，再通过信号处理装置将得到的压差代入阀口流量公式计算流量值。

所述检测电路19包括环形压电晶片等效电压源电路20、RC滤波器21、放大器22、可调电阻23；

所述环形压电晶片等效电压源20的两端与所述RC滤波器21的两端相连接；

所述放大器22的一个输入端与所述环形压电晶片等效电压源电路20的一端与所述RC滤波器21的一端相连接；

所述放大器22的另一个输入端与所述可调电阻23的一端相连接；

所述放大器22的输出端与所述可调电阻23的另一端相连接；

其中RC滤波器21作用：尽可能减小直流电压中的交流成分，保留其直流成分。

所述放大器22作用：将环形压电晶片2高输出阻抗变为低输出阻抗，同时放大压电晶片输出微弱的电信号。

所述可调电阻23作用：方便调节电压信号的输出范围，以及实现电路的归零功能。

所述信号处理装置可以是一种带有芯片的嵌入式结构，芯片内可以编写数学公式，该装置测量电压值并带入公式直接计算出流量值然后自动输出；可以用于测量环形压电晶片2两侧的电压信号。

根据电压值、压电效应的电压公式：

式(1)中：C

所述公式中的F还可由压力-压强关系式F＝Δp·S表示，将压差表达式带入阀口流量公式：

式(2)中：C

本专利中的电压-流量公式，是通过测量不同的压差，环形压电晶片2输出不同的电信号，并结合压电晶片的性质和原理经过推导得出的计算公式。因此，阀芯的进、出口流量值可以根据测得的电压值直接计算得到，无需额外安装传感器和其它检测装置。

当工作环境有油液流动，向上顶开球头阀芯7，球头阀芯7和凸字型动铁芯4固定连接共同向上移动，弹簧3被压缩，弹簧3挤压环形压电晶片2，环形压电晶片2被压后产生电压信号，利用电路测量此电压信号，根据提出的流量和电压关系公式(2)计算流量值。

本专利中提到的新设计的动-静铁芯结构，其中所述凸字型动铁芯4在静止时远离阀口一端不低于阶梯孔静铁芯1的下表面，并且所述凸字型动铁芯4凸字型导向柱运动到最远端时不会与阶梯孔静铁芯1的下表面接触。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。