一种带压力补偿功能的数字控制插装阀

技术领域

本发明涉及一种数字控制插装阀，尤其是一种带压力补偿功能的数字控制插装阀。

背景技术

近年来，不受负载影响的负载敏感压力补偿系统LUDV越来越广泛地应用于各类挖掘机液压系统，在LUDV液压系统中，多路阀通过阀后设置压力补偿阀解决了在系统工作中需求流量大于泵的极限流量时，各执行机构实现复合动作的问题。由于工程机械作业对象及工况千变万化，各工作装置所受的负载和工作油压也各不相同，因此经常出现轻载荷的工作装置，它们抢占重载荷工作装置的液压油流量的现象，致使复合动作难于实现，LUDV液压系统就是为解决这一难题而设计的液压系统。

LUDV多路阀中的压力补偿是为了提高阀的控制性能而采取的一种保证措施。它为保证各个执行元件换向时的流量调节功能与泵输出压力和负荷压力无关，而仅与阀芯开度有关，使各执行元件的动作互不干扰。

传统LUDV多路阀的压力补偿一般布置在操纵杆可变节流口之后，由于液压元件一般都是双作用，有A、B两条油路，为了避免两条油路都设压力补偿阀，因此油路换向部分设在压力补偿阀之后。

当前，发展MINISO紧凑型插装阀技术提出的采用全插装阀的多路阀解决方案，能够对传统多路阀产品进行规模性替代，充分发挥后发优势，形成新的大规模定制的多路阀产品的技术体系。

除此之外，数字量控制信号的抵抗环境干扰的能力比模拟信号强，即使因干扰信号的值超过阈值范围而出现了误码，只要采用一定的编码技术，也很容易将出错的信号检测出来并加以纠正因此，与模拟信号相比，数字信号在传输过程中具有更高的抗干扰能力，更远的传输距离，且失真幅度小。

因此，需要提出一种带压力补偿功能的数字控制插装阀，与上述多路阀中采用的压力补偿阀不同，该插装阀采用内嵌式压力补偿阀芯，具备模块化及一体式等产品特征，并由数字量信号进行控制，能够解决了现有采用全插装阀的多路阀解决方案中的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺陷，提供一种带压力补偿功能的数字控制插装阀。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种带压力补偿功能的数字控制插装阀，包括一个插装阀主插件、一个盖板体、一个液压丝杠中间组件、一个液压丝杠传动件及电机、控制器，所述液压丝杠中间组件安装在盖板体内，所述液压丝杠传动件及电机安装在盖板体的上端，所述插装阀主插件安装在盖板体内及下端；所述插装阀主插件包括插装阀主插件的阀套、插装阀主插件的阀芯、压力补偿阀芯、压力补偿阀芯用弹簧；插装阀主插件的阀套安装在盖板体下端上，插装阀主插件的阀套内装有插装阀主插件的阀芯，插装阀主插件的阀芯与插装阀主插件的阀套之间装有压力补偿阀芯及压力补偿阀芯用弹簧；所述液压丝杠中间组件包括液压丝杠、液压丝杠用弹簧、插装阀主插件用弹簧、角接触球轴承，液压丝杠通过角接触球轴承安装在盖板体内，液压丝杠下端连接插装阀主插件的阀芯，上端通过连接电机，液压丝杠用弹簧设置在液压丝杠上部台阶轴与插装阀主插件的阀芯上端面之间，插装阀主插件用弹簧设置在角接触球轴承下端与插装阀主插件的阀芯上端面之间。

进一步，液压丝杠与电机之间通过滑块联轴器连接，所述滑块联轴器安装在电机安装法兰的内部，电机安装法兰与盖板体通过螺钉紧固连接。

进一步，所述液压丝杠的双螺旋槽安装在插装阀主插件的阀芯的内部，在插装阀主插件的阀芯上设置矩形窗口，该矩形窗口与液压丝杠相互配合，将电机输入的角位移，通过机械反馈，转化成插装阀主插件的阀芯的轴向位移。

进一步，所述带压力补偿功能的数字控制插装阀中设有底部进油口P、中间油口P’、负载口A、负载敏感口LS以及先导控制腔压力油口Pc，其中，中间油口P’位于插装阀主插件的阀套的底部进油口P上方，负载口A设置在插装阀主插件的阀套侧面、中间油口P’上部，负载敏感口LS位于压力补偿阀芯用弹簧所处区域，先导控制腔压力油口Pc位于液压丝杠底部与插装阀主插件的阀芯上部的螺纹底部之间和液压丝杠用弹簧及插装阀主插件用弹簧所处区域。

进一步，所述负载敏感口LS连接外部油路，中间油口P’的压力与负载口A的压力无直接关系，只与负载敏感口LS的压力有关，使得通过带压力补偿功能的数字控制插装阀的流量与插装阀主插件的阀芯的位移有关，而与负载口A的压力无关。

进一步，所述控制器发出脉冲信号给电机，通过调整脉冲信号的频率及数量，从而控制先导控制腔压力油口Pc的压力，实现插装阀主插件的阀芯的开口度控制，从而实现比例流量控制功能。

进一步，所述压力补偿阀芯的轴线与插装阀主插件的阀芯的轴线相互重合。

进一步，所述电机采用步进电机或伺服电机。

本发明的有益效果：

1.由于该数字控制插装阀带压力补偿功能，并且属于阀后补偿，使得该阀的通流能力与负载口压力无关，只取决于阀口的通流面积，确切地说，只取决于阀芯位移，这在工程机械中有大量的应用需求；

2.由于数字量控制信号的抵抗环境干扰的能力比模拟信号强，因此使得本发明的带压力补偿功能的数字控制插装阀具有更高的可靠性；

3.由于该插装阀采用步进/伺服电机进行控制，采用液压丝杠进行机械闭环，使得阀芯的位移不受液动力和负载压力LS等外部因素干扰，控制精度高。

附图说明

图1是本发明的带压力补偿功能的数字控制插装阀的原理图；

图2是本发明的带压力补偿功能的数字控制插装阀的外形结构示意图；

图3是本发明的带压力补偿功能的数字控制插装阀的结构图；

图4是本发明的液压丝杠的外形结构示意图；

附图标记：1-1-0为插装阀主插件，1-1-1为插装阀主插件的阀套，1-1-2为插装阀主插件的阀芯，1-1-3为压力补偿阀芯，1-1-4为压力补偿阀芯用弹簧，1-2-0为盖板体，1-3-0为液压丝杠中间组件，1-3-1为液压丝杠，1-3-2为液压丝杠用弹簧，1-3-3为插装阀主插件用弹簧，1-3-4为角接触球轴承，1-4-0为液压丝杠传动件，1-4-1为电机安装法兰，1-4-2为滑块联轴器，1-5-0为电机，1-6-0为控制器。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图3所示，一种带压力补偿功能的数字控制插装阀，由插装阀主插件1-1-0、盖板体1-2-0、液压丝杠中间组件1-3-0、液压丝杠传动件1-4-0、电机1-5-0及控制器1-6-0组成。

如图1所示，插装阀主插件1-1-0及液压丝杠中间组件1-3-0均安装在盖板体1-2-0内，盖板体1-2-0的上端装有液压丝杠传动件1-4-0及电机1-5-0。控制器1-6-0可根据要求安装在独立电控箱内。

如图3所示，插装阀主插件1-1-0包括插装阀主插件的阀套1-1-1、插装阀主插件的阀芯1-1-2、压力补偿阀芯1-1-3、压力补偿阀芯用弹簧1-1-4。插装阀主插件的阀套1-1-1安装在盖板体1-2-0下端上，插装阀主插件的阀套1-1-1内装有插装阀主插件的阀芯1-1-2，插装阀主插件的阀芯1-1-2与插装阀主插件的阀套1-1-1之间装有压力补偿阀芯1-1-3及压力补偿阀芯用弹簧1-1-4。

液压丝杠中间组件1-3-0包括液压丝杠1-3-1，液压丝杠用弹簧1-3-2，插装阀主插件用弹簧1-3-3，角接触球轴承1-3-4；液压丝杠传动件1-4-0包括电机安装法兰1-4-1，滑块联轴器1-4-2。液压丝杠1-3-1下端连接插装阀主插件的阀芯1-1-2，上端通过滑块联轴器1-4-2连接电机1-5-0，且液压丝杠1-3-1通过角接触球轴承1-3-4安装在盖板体1-2-0内，电机1-5-0通过电机安装法兰1-4-1安装在盖板体1-2-0顶部，液压丝杠用弹簧1-3-2设置在液压丝杠1-3-1上部台阶轴与插装阀主插件的阀芯1-1-2上端面之间，插装阀主插件用弹簧1-3-3设置在角接触球轴承1-3-4下端与插装阀主插件的阀芯1-1-2上端面之间。

该带压力补偿功能的数字控制插装阀中有三根弹簧，液压丝杠用弹簧1-3-2用于液压丝杠1-3-1的初始定位及复位，插装阀主插件用弹簧1-3-3参与插装阀主插件的阀芯1-1-2的开启和关闭控制，压力补偿阀芯用弹簧1-1-4用于压力补偿阀芯1-1-3的初始定位。

进一步，滑块联轴器1-4-2用于连接电机1-5-0及液压丝杠1-3-1，滑块联轴器1-4-2安装在电机安装法兰1-4-1的内部，电机安装法兰1-4-1与盖板体1-2-0通过螺钉紧固连接，液压丝杠1-3-1的双螺旋槽安装在插装阀主插件的阀芯1-1-2的内部，在插装阀主插件的阀芯1-1-2上设置矩形窗口，该矩形窗口与液压丝杠1-3-1相互配合，将电机1-5-0输入的角位移，通过机械反馈，转化成插装阀主插件的阀芯1-1-2的轴向位移。

进一步，该带压力补偿功能的数字控制插装阀中压力油口包括底部进油口P、中间油口P’、负载口A、负载敏感口LS以及先导控制腔压力油口Pc，其中，中间油口P’位于插装阀主插件的阀套1-1-1的底部进油口P上方，负载口A设置在插装阀主插件的阀套1-1-1侧面、中间油口P’上部，负载敏感口LS位于压力补偿阀芯用弹簧1-1-4所处区域，先导控制腔压力油口Pc位于液压丝杠1-3-1底部与插装阀主插件的阀芯1-1-2上部的螺纹底部之间和液压丝杠用弹簧1-3-2及插装阀主插件用弹簧1-3-3所处区域。

以上五个油口之间相互建立压力匹配关系，负载敏感口LS是由外部油路供给，中间油口P’的压力与负载口A的压力无直接关系，它只与负载敏感口LS的压力有关，这样使得通过该数字控制插装阀的流量只与插装阀主插件的阀芯1-1-2的位移有关，而与负载口A的压力无关，这也是工程机械中多执行机构所需要的阀后补偿LUDV的动作需求。

进一步，从电机端看，电机顺时针转动，液压丝杠1-3-1同步转动，先导控制腔的液压油Pc经过液压丝杠1-3-1上的螺旋槽与T口相通，插装阀主插件的阀芯1-1-2向上进行轴向移动，数字控制插装阀打开，轴向移动距离只与电机转角有关，当插装阀主插件的阀芯1-1-2上的窗口关闭时，阀芯1-1-2停止运动；从电机端看，电机顺时针转动，液压丝杠1-3-1同步转动，先导控制腔的液压油Pc经过液压丝杠1-3-1上的螺旋槽与P口相通，插装阀主插件的阀芯1-1-2向下进行轴向移动，数字控制插装阀逐渐关闭，轴向移动距离只与电机转角有关，当插装阀主插件的阀芯1-1-2上的窗口关闭时，阀芯1-1-2停止运动。

进一步，负载敏感口LS引入压力补偿阀芯1-1-3的上腔，压力LS与中间油口P’的压力形成平衡关系，当负载口A的压力低时，压力补偿阀芯1-1-3会自动往阀口关闭的方向移动，减小过流面积；当负载口A的压力高时，压力补偿阀芯1-1-3会自动往阀口开启的方向移动，增大过流面积，使得阀口流量稳定。

本结构设计属于机械反馈，插装阀主插件的阀芯1-1-2在轴向运动时对于与液压丝杠1-3-1之间的节流口产生负反馈，使的节流口趋向关闭方向。

以上实施案例仅说明了本发明的几种案例之一，不能理解为对本发明专利的限制，在此实施案例基础上，本发明的新型数字液压缸还可做一定的改进，因此，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。