面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀

【技术领域】

本发明涉及螺纹插装阀的技术领域，特别是面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀的技术领域。

【背景技术】

由于橡胶开炼机炼胶质量稳定，工艺易控制，生产灵活性大，价格低廉，结构简单，使其在橡胶生产线上的占有率一直较高，尤其在我国橡胶生产加工企业有广泛应用。开炼机通过辊筒对胶料不断地进行挤压和剪切，使胶料性质发生改变以达到炼胶的目的。在炼胶过程中，辊距直接影响着辊筒对胶料的挤压和剪切效果，同时也直接影响最终的炼胶效果和产品的质量，因此其在炼胶过程中有着十分重要的作用。

液压调距技术在橡胶开炼机上的应用，大大提高了开炼机调距系统的技术水平，使辊距调整更加方便、位置精度更高，并且克服了手动调距和电动调距系统劳动量大、精度不高的缺陷与不足。特别是在设备和操作工人人身安全保护方面的改进和提高，很大程度上保证了生产过程的连续性，以及操作工人的人身安全。但是液压调距系统还存在诸如调距精度不够高、安全裕度小和制造成本高等问题，这些问题有待进一步研究和解决。

螺纹插装阀以液体为介质，在液压系统中，能够通过机动或电动方式，可以调节、控制其流体方向、流量、压力等油路动作；其安装形式为螺纹旋入式的液压执行元件，螺纹插装阀具有加工方便，装配简单，拆卸方便，互换性强，集成化程度高，结构相对简单以及适合批量生产等诸多优点，现已在农机、起重机、拆卸设备、钻井设备等机械工程中得到了广泛应用，是移动式机械领域的一个重要发展方向。

外转子电机结构简单，轴向尺寸小，比功率高，能够在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，又因为没有减速器，所以效率较高。因此，可以结合外转子电机的特点，设计一款电机直驱的螺纹插装式二维阀。为了精确控制电液伺服阀，需要对阀芯转过的角位移或轴向移动的直线位移进行测量；现有的电液伺服阀在运行的过程中，阀芯会产生频繁的轴向运动，为此，需要对这一轴向运动进行缓冲。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀，能够结合外转子电机使用的插装阀结构，具备了外转子电机结构简单、扭矩大、散热好、装配简单等优点；通过轴向的双弹簧结构实现轴向运动的缓冲；通过角位移传感检测或直线位移传感检测实现角位移检测或直线位移检测，完成伺服控制；通过阀套上的外螺纹实现插装装配，与集成阀块快速配合后，即可实现二维电液伺服控制。

为实现上述目的，本发明提出了面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀，包括阀套、螺纹配合于阀套左部内腔的左螺堵、嵌装于阀套内腔的阀芯、与阀芯右端直联且安装于阀套右端的电机、与电机的电机外转子相连的径向调零组件、安装于电机右端的LVDT检测模块或者角位移检测模块；所述阀套左部螺纹配合进阀体内；

所述电机包括固定于阀套上的电机罩、嵌装于阀套右部外周的定子绕组、套装于定子绕组外周的电机外转子磁钢、与电机外转子磁钢相配合的电机外转子、套装于电机外转子和外转子磁钢外周的外转子套筒；

所述阀套右部内腔螺纹配合有右端盖，右端盖内腔凸起有环形的限位台肩，限位台肩两侧对称配合有轴向复位弹簧，左侧的所述轴向复位弹簧左端、右侧的所述轴向复位弹簧右端分别配合有轴向弹簧座，左侧的所述轴向弹簧座左端、右侧的所述轴向弹簧座右端分别配合有止推轴承，左端的所述止推轴承左侧面与阀芯上的台肩相抵，右端的所述止推轴承右侧面与电机外转子内底面相抵，止推轴承、轴向弹簧座、轴向复位弹簧均套装于阀芯右端外周上，限位台肩两侧的右端盖内腔壁面上嵌装有黄铜套，黄铜套内壁面与轴向弹簧座外周面相配合。

作为优选，所述左螺堵左端内部具有内六角槽，左螺堵外周面上设有外螺纹，阀套左部内腔壁面上设有内螺纹，左螺堵螺纹配合于阀套左部内腔。

作为优选，所述阀套中部外周面上设有外螺纹，阀套通过外螺纹配合进阀体内；所述阀套右部外周设有固定板，固定板边缘设有凸耳，阀套通过凸耳固定电机罩；所述阀套右部内腔壁面上设有内螺纹，右端盖左部外周面上设有外螺纹，阀套右部螺纹配合有右端盖。

作为优选，所述阀芯左端内腔嵌装有阀芯左堵紧件，阀芯为全桥型或半桥型，全桥型的所述阀芯左右的外周面上分别套装有同心环，右侧的同心环右部的阀芯外周上套装有右盖板，左螺堵内腔壁面与右盖板内腔壁面均设有环形槽，且环形槽内配合有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周；半桥型所述阀芯右部外周面上分别套装有同心环，阀芯外周上套装有右盖板，右盖板内腔壁面上设有环形槽，且环形槽内配合有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周。

作为优选，所述电机外转子右端中部外凸起的环形套3上配合有径向调零组件；所述外转子左侧周向均布有磁钢槽3，磁钢槽3内配合有电机外转子磁钢。

作为优选，所述LVDT检测模块包括LVDT感应芯接头、LVDT感应芯和LVDT主体，LVDT感应芯接头嵌装于阀芯右端内部，LVDT感应芯接头右端内腔螺纹配合有LVDT感应芯，LVDT感应芯嵌装于LVDT主体左部内腔，LVDT主体通过螺栓固定于电机罩右部。

作为优选，所述径向调零组件包括角位移传递拨叉、径向调零螺钉、旋转复位弹簧，所述角位移传递拨叉固定于电机外转子右端中部外凸起的环形套3上，角位移传递拨叉上部两侧设有盲孔且盲孔内配合有旋转复位弹簧；所述右端盖右侧面上设有径向调零座，径向调零座上纵向设有径向调零螺纹孔，且径向调零螺纹孔内螺纹配合有径向调零螺钉，径向调零螺钉末端与旋转复位弹簧相配合。

作为优选，所述角位移检测模块包括红宝石球头、红宝石球头杆、红宝石球头轴、滚针轴承、角位移传感器磁钢、磁钢窗口端盖、角位移传感器主体，所述电机罩右端通过螺栓依次固定有磁钢窗口端盖、角位移传感器主体，电机罩右端内部横向固定有滚针轴承，滚针轴承内嵌装有红宝石球头轴，红宝石球头轴下部右端内部嵌装有角位移传感器磁钢，红宝石球头轴上部横向嵌装有红宝石球头杆，红宝石球头杆左端套装有红宝石球头，红宝石球头配合于角位移传递拨叉上方的槽口内，角位移传递拨叉固定于电机外转子右端中部；所述阀芯右部内腔内嵌装有阀芯右堵紧件。

本发明的有益效果：本发明通过角位移传递拨叉实现角度传递或者阀芯直连LVDT感应芯头实现直线位移检测；通过双弹簧的结构，能够对阀芯的轴向运动起到缓冲作用；通过外螺纹阀套的设计，实现插装安装，应用场景更为广泛；通过右端盖上的径向调节座，利用径向调节螺钉实现径向调零。本发明同时具备外转子电机的优点。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀的实施例一立体图；

图2是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀的实施例一主视剖面图；

图3是本发明图2中的A-A剖面图；

图4是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的左螺堵立体图；

图5是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的阀套立体图；

图6是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的阀芯立体图；

图7是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的右端盖立体图；

图8是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的同心环立体图；

图9是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的右盖板立体图；

图10是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的电机罩立体图；

图11是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的电机外转子立体图；

图12是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的LVDT主体立体图；

图13是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例一的角位移传递拨叉立体图；

图14是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例二的立体图；

图15是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例二的主视剖面图；

图16是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例二的阀套立体图；

图17是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例二的阀芯立体图；

图18是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的立体图；

图19是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的主视剖面图；

图20是本发明图19中的B-B剖面图；

图21是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的电机罩立体图；

图22是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的角位移传递拨叉立体图；

图23是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的红宝石球头轴立体图；

图24是本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀实施例三的磁钢窗口端盖立体图。

图中：1-左螺堵、2-阀套、201-固定板、202-凸耳、21-右端盖、2101-限位台肩、2102-径向调零座、2103-径向调零螺纹孔、22-止推轴承、23-轴向弹簧座、24-轴向复位弹簧、25-黄铜套、3-阀芯、31-阀芯左堵紧件、32-同心环、33-右盖板、34-阀芯右堵紧件、4-电机、41-电机罩、42-外转子套筒、43-电机外转子、44-电机外转子磁钢、45-定子绕组、5-LVDT检测模块、51-LVDT感应芯接头、52-LVDT感应芯、53-LVDT主体、6-径向调零组件、61-角位移传递拨叉、6101-盲孔、62-径向调零螺钉、63-旋转复位弹簧、7-角位移检测模块、71-红宝石球头、72-红宝石球头杆、73-红宝石球头轴、74-滚针轴承、75-角位移传感器磁钢、76-磁钢窗口端盖、77-角位移传感器主体、8-航空插头。

【具体实施方式】

参阅图1-图24，本发明，包括阀套2、螺纹配合于阀套2左部内腔的左螺堵 1、嵌装于阀套2内腔的阀芯 3、与阀芯3右端直联且安装于阀套2右端的电机 4、与电机4的电机外转子43相连的径向调零组件 6、安装于电机4右端的LVDT检测模块5或者角位移检测模块7；所述阀套2左部螺纹配合进阀体内；

所述电机4包括固定于阀套2上的电机罩41、嵌装于阀套2右部外周的定子绕组45、套装于定子绕组45外周的电机外转子磁钢44、与电机外转子磁钢44相配合的电机外转子43、套装于电机外转子43和外转子磁钢44外周的外转子套筒42；

所述阀套2右部内腔螺纹配合有右端盖21，右端盖21内腔凸起有环形的限位台肩2101，限位台肩2101两侧对称配合有轴向复位弹簧24，左侧的所述轴向复位弹簧24左端、右侧的所述轴向复位弹簧24右端分别配合有轴向弹簧座23，左侧的所述轴向弹簧座23左端、右侧的所述轴向弹簧座23右端分别配合有止推轴承22，左端的所述止推轴承22左侧面与阀芯3上的台肩相抵，右端的所述止推轴承22右侧面与电机外转子43内底面相抵，止推轴承22、轴向弹簧座23、轴向复位弹簧24均套装于阀芯3右端外周上，限位台肩2101两侧的右端盖21内腔壁面上嵌装有黄铜套25，黄铜套25内壁面与轴向弹簧座23外周面相配合。

具体的，所述左螺堵1左端内部具有内六角槽，左螺堵1外周面上设有外螺纹，阀套2左部内腔壁面上设有内螺纹，左螺堵1螺纹配合于阀套2左部内腔。

具体的，所述阀套2中部外周面上设有外螺纹，阀套2通过外螺纹配合进阀体内；所述阀套2右部外周设有固定板201，固定板201边缘设有凸耳202，阀套2通过凸耳202固定电机罩41；所述阀套2右部内腔壁面上设有内螺纹，右端盖21左部外周面上设有外螺纹，阀套2右部螺纹配合有右端盖21。

具体的，所述阀芯3左端内腔嵌装有阀芯左堵紧件31，阀芯3为全桥型或半桥型，全桥型的所述阀芯3左右的外周面上分别套装有同心环32，右侧的同心环32右部的阀芯3外周上套装有右盖板33，左螺堵1内腔壁面与右盖板33内腔壁面均设有环形槽，且环形槽内配合有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周；半桥型所述阀芯3右部外周面上分别套装有同心环32，阀芯3外周上套装有右盖板33，右盖板33内腔壁面上设有环形槽，且环形槽内配合有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周。

具体的，所述电机外转子43右端中部外凸起的环形套4301上配合有径向调零组件6；所述外转子43左侧周向均布有磁钢槽4302，磁钢槽4302内配合有电机外转子磁钢44。

具体的，所述LVDT检测模块5包括LVDT感应芯接头51、LVDT感应芯52和LVDT主体53，LVDT感应芯接头51嵌装于阀芯3右端内部，LVDT感应芯接头51右端内腔螺纹配合有LVDT感应芯52，LVDT感应芯52嵌装于LVDT主体53左部内腔，LVDT主体53通过螺栓固定于电机罩41右部。

具体的，所述径向调零组件6包括角位移传递拨叉61、径向调零螺钉62、旋转复位弹簧63，所述角位移传递拨叉61固定于电机外转子43右端中部外凸起的环形套4301上，角位移传递拨叉61上部两侧设有盲孔6101且盲孔6101内配合有旋转复位弹簧63；所述右端盖21右侧面上设有径向调零座2102，径向调零座2102上纵向设有径向调零螺纹孔2103，且径向调零螺纹孔2103内螺纹配合有径向调零螺钉62，径向调零螺钉62末端与旋转复位弹簧63相配合。

具体的，所述角位移检测模块7包括红宝石球头 71、红宝石球头杆 72、红宝石球头轴 73、滚针轴承 74、角位移传感器磁钢 75、磁钢窗口端盖 76、角位移传感器主体77，所述电机罩41右端通过螺栓依次固定有磁钢窗口端盖76、角位移传感器主体77，电机罩41右端内部横向固定有滚针轴承74，滚针轴承74内嵌装有红宝石球头轴73，红宝石球头轴73下部右端内部嵌装有角位移传感器磁钢75，红宝石球头轴73上部横向嵌装有红宝石球头杆72，红宝石球头杆72左端套装有红宝石球头71，红宝石球头71配合于角位移传递拨叉61上方的槽口内，角位移传递拨叉61固定于电机外转子43右端中部；所述阀芯3右部内腔内嵌装有阀芯右堵紧件34。

本发明工作过程：

本发明面向橡胶开炼机调距系统的螺纹插装式二维电液比例阀在工作过程中，结合附图进行说明。

二维伺服阀的结构，本申请团队先前专利中已涉及，不同之处在于，本申请中的二维伺服阀的阀芯3右端固连有电机4的电机外转子43，阀芯3和电机外转子43做成一体式，相当于是二维转子，阀芯3轴向位移、角位移就是电机的直线位移、角位移；本发明中的阀体可以是具有先前技术中阀体油路结构的集成阀块，通过螺纹插装的形式完成配合。

本发明中的阀芯3可以是全桥、半桥不同的形式，可以通过直线位移传感器检测直线位移，也可以通过角位移传感器检测角位移。

将阀套2旋入适配的集成阀块中，结合集成阀块上现有的阀体内油路结构，形成完整的阀。根据阀芯3的形式不同、检测方式的不同，分以下三种情况进行说明。

实施例一：全桥-LVDT检测方案，如附图1-13。

在这一方案下，外转子电机的扭矩比较大，直接通过电机外转子43与阀芯3固连，电机外转子43转动，则阀芯3转动。阀芯3设计有高低压孔，呈现对角线分布，当压力改变，就会带动运动。阀芯3上左右两侧均设有同心环32和斯特封+O型密封圈的结构，以确保油液不外泄。直线位移的检测通过连接于阀芯3上的LVDT感应芯接头51的直线位移检测来获得，检测相对于角位移传感器而言，不存在死区，精度高。通过径向调节径向调零螺钉62完成角位移传递拨叉61的径向调整，从而实现阀芯3的零位调整。在阀芯3运动过程中，会出现轴向移动，在这一过程中，左、右的轴向复位弹簧24起到了缓冲的作用，黄铜套25用于限制轴向复位弹簧24。结构中的止推轴承22能解决旋转和轴向运动带来的摩擦问题。

实施例二：半桥-LVDT检测方案，如附图14-17。

半桥方案与实施例一的全桥方案相比，区别在于左边的部分。半桥方案下，左侧的同心环32取消，左螺堵1不需要安装斯特封。

实施例三：全桥-角位移检测方案，如附图18-24。

角位移检测与实施例一的直线位移检测方案相比，区别在于右边的部分。角位移检测方案中，不在具备直线位移检测相关零部件，用的是角位移检测相关零部件。阀芯3内腔右端需要用阀芯右堵紧件34堵住，同时阀芯3转动的角度与角位移传递拨叉61转动的一致，阀芯3转动的角度通过角位移传递拨叉61传递给红宝石球头 71，通过红宝石球头杆72传递至红宝石球头轴 73，磁吸在红宝石球头轴73上的角度传感器磁钢75转动，角度传感器主体77检测到的角度就是阀芯3转动的角度。

红宝石球头71位于角位移传递拨叉61上方的槽口内，红宝石头耐磨。阀芯3的轴向移动会产生干式磨损。红宝石球头71只受到测试的一个转动惯量，没有传递扭矩。整个大扭矩是通过电机外转子43传递给阀芯3。

红宝石精度高，可以进行配磨，目前的科研院所可以配磨到2微米，精度高，在百分之一内，应用于本申请中的实物制作，可以延长使用寿命。因此，本申请结构符合实际情况，能解决现有技术问题，提高检测精度。

红宝石球头轴73下部中间横向的孔与阀芯3的孔同轴的设计目的是在安装过程中，通过增加一个定位销，能够确保安装的同轴度，在红宝石球头轴73固定后，再把定位销取掉。通过一个定位销，实现安装定位；在定位销定位好之后，就可以通过螺栓安装锁死，锁死后拔出定位销。角位移传递拨叉61底下的固定孔是膨胀孔，大口径，可以适度微调。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。