CN101010519B - 用于伺服阀的控制阀 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于伺服阀的控制阀，其包括伺服马达(6)和液压前置放大器，通过它们，可以建立起作用于主级(4)的主阀芯(32)上的控制压力差。根据本发明，在控制油的流动路径上包括闭锁装置(26)。通过手动地致动该闭锁装置，能够堵住直接连接于或者通过支管连接于主级的控制腔中的控制流道，同时另一流道保持打开。通过沿相反方向致动闭锁装置，另一流道能够被堵住，而第一控制流道保持打开。通过致动该闭锁装置，能够手动地建立起控制压力差，该控制压力差能够使主阀芯移动到预定的位置。

Description

用于伺服阀的控制阀

技术领域

本发明涉及一种用于伺服阀的控制阀。

背景技术

在电动液压伺服阀中，液压输出(流体流或流体压力)与电子输入信号成比例。在较大压力的流体量流的情况下，通常采用两级伺服阀，其中主级通过液压控制级调节。这种两级伺服阀由申请人销售，例如，产品名称4WS.2DM。控制级大致包括控制马达，通过它，挡板的位置可以在两个调节喷嘴之间变化。通过使挡板接近调节喷嘴中的一个，调节喷嘴减小了控制油流，而另一个调节喷嘴增加了控制油流。在控制油通向每个管嘴的流动路径中，布置了相应的隔膜，以便通过改变控制油量流，借助于相应的隔膜，还适当地减小或增加了压降。

隔膜的压力调节下游通过控制流道流出，并被引导至控制表面，在前侧压迫主级的主阀芯，使得主阀芯响应所产生的压差而移动到控制位置。从而，挡板和调节喷嘴起到了液压推进器的作用，借助它，由伺服马达的控制所导致的位置移动被转换成压力差。

在一些应用中，压力差是必要的，例如当在意外(紧急停止)或故障时将***投入运行时，为了将伺服阀手动地放到预定位置，使得主阀芯被合适地调节，并且将***转换到无压状态。

伺服调节***由Moog提供，产品名称为D062-900，在该***中，机械紧急致动由设置在伺服阀的、将伺服马达包围的顶盖处并直接作用于伺服马达上的推杆实现。

上述解决方案的缺点是，在所述推杆的激烈操作的情况下，伺服马达可能会受到损害，而且所述推杆还对***的污染和震动相对敏感。

发明内容

与此相比，本发明的目的是提供一种控制阀，尤其是用于伺服阀的控制阀，它具有简单的设计，同时允许可靠的手动操作。

这个目的通过这样一种用于伺服阀的控制阀而实现，该控制阀包括伺服马达和液压前置放大器，该液压前置放大器包括设置于两个调节喷嘴之间且能由伺服马达移动的挡板，其中通过改变挡板与调节喷嘴的距离，经由相应的喷嘴流道和入口隔膜引导至相应的调节喷嘴的控制油量流能够变化，并且两个喷嘴流道从引导主级的供应压力的压力接头分叉出来，且在每个入口隔膜的下游从相应的喷嘴流道分叉出来的控制流道连接于相应的控制接头，上述控制接头分别连接于主级的控制腔，而且控制阀包括配给入口隔膜的手动致动的闭锁装置，通过手动致动的闭锁装置，能够独立于伺服马达的控制向控制接头施加一控制压力差，其特征在于，手动致动的闭锁装置包括活塞，在致动活塞时，能够关闭喷嘴流道中的一个，而另一喷嘴流道保持打开。

根据本发明，控制阀被设计成具有手动操作的闭锁装置，通过它，通过控制能够关闭喷嘴流道中的至少一个，通过喷嘴流道，控制油被引导至调节喷嘴，在调节喷嘴之间设置有控制阀的挡板等。通过操作所述封闭机构，通向调节喷嘴的控制油量流被堵住，并且因此产生了压降，在压降的作用下，换向控制阀进入它在“紧急停止”或用于维修目的的情况下所采取的期望位置。

这种集成于控制阀的液压前置放大器中的致动装置要求不与伺服马达直接接触，以便保护所述感应部件不受损害。而且，这种闭锁装置可以在对设备花费最小的情况下集成于伺服阀中，使得伺服阀可以具有非常紧凑的设计，而没有任何突出的组件，诸如例如现有技术中的推杆。

在特别优选的实施例中，闭锁装置包括双向作动活塞，在致动后，能够关闭通向调节喷嘴的喷嘴流道，同时通向另一调节喷嘴的喷嘴流道保持打开。即，根据致动的方向，可以切断通向一个调节喷嘴或通向另一个调节喷嘴的控制油量流，以便于沿一个方向或沿另一方向调节主级。

尤其优选的是，当活塞为旋转活塞时，它被可转动地设置在控制阀的壳体内。

活塞优选地在它的外周包括两个凹槽，在活塞的初始位置，它们开启喷嘴流道流动截面，而在旋转活塞的锁定位置，它们在由凹槽限定的控制边缘而封闭喷嘴流道的截面，同时另一个喷嘴流道的流动截面保持大致不变。当使活塞沿着相反方向转动时，另一个喷嘴流道被相应地关闭，而上述第一喷嘴流道保持处于打开位置。

伺服阀具有尤其紧凑的设计，当活塞和活塞孔接纳同样形状的控制油流动路径时，使得能够省去复杂的额外导管孔。

活塞优选地在一个或多个复位弹簧的作用下被偏压到它的初始位置，在初始位置，两个控制油截面均开放。在特别优选的实施例中，有弹簧偏压的复位螺栓***旋转活塞的径向凹槽中，使得旋转活塞能够克服复位弹簧的作用力转动，并且在解除后，再次返回到它原来的位置。

根据本发明的控制阀优选地包括挡板的电反馈，它设置用于挡板，在达到预定的控制位置时，挡板返回到位于两个调节喷嘴之间的中央位置。

当活塞和形成调节喷嘴的喷管体被布置成轴向彼此平行时，控制阀的壳体可以具有特别紧凑的设计。

附图说明

下面将通过附图描述本发明的优选实施例，在附图中，

图1显示了带有根据本发明的伺服控制阀的伺服阀的原理图；

图2显示了伺服控制阀的具体实施例的三维视图；

图3为图2中的伺服控制阀剖开的正视图；

图4为图2中的伺服阀剖开的侧视图；

图5为图2中的伺服阀剖开的俯视图；

图6为图2中的伺服阀的旋转活塞的三维视图。

具体实施方式

图1显示了两级伺服阀1的示意性结构，它大致包括控制级2和主级4。

控制级包括伺服马达6，通过它能使液压前置放大器的挡板8移动。挡板8布置在两个调节喷嘴10、12之间，它们由各自的喷嘴流道14和16连接于控制级2的压力接头P’。所述压力接头P’被连接于压力管线18，通过泵20向该压力管线18供应压力介质。在两个喷嘴流道14、16的每一个中，设置了相应的入口隔膜22、24，它们配有闭锁装置26。闭锁装置26被设计成使得在所显示的其初始位置上，它被布置在贯通位置，在此位置上，从压力管线18分流的控制油能够流动通过喷嘴流道14、16。通过手动致动闭锁装置26，喷嘴流道14或者喷嘴流道16能够被堵住，而相应的另一喷嘴流道16或14则保持打开。也就是说，根据致动方向，堵住喷嘴流道14、16中的一个，而控制油能够流动通过另一个喷嘴流道。

有相应的控制管线28或30从两个喷嘴流道14、16上分叉出来，其中上述控制管线通向控制级2的接头A’和B’，并且从所述接头通向主级4的阀芯32的控制腔。于是，阀芯32响应两个控制管线28、30中的控制压力差而被移动到控制位置。

在闭锁装置26的初始位置，控制油从控制级2的压力接头P’经由两个喷嘴流道14、16和打开的闭锁装置26而流到两个调节喷嘴10、12，并且从这两个调节喷嘴处相对挡板8流动并流回到油箱T。只要挡板8处于它的中央位置，则借助于两个调节喷嘴10、12，控制油量流是相同的，而且相应地，两个入口隔膜22、24之上的压降是相同的，使得在主级4的阀芯32的控制腔处有相同的控制压力，而阀芯32保持处于它的初始位置。

为了调节控制位置，伺服马达6由一未示出的控制设备控制，使得挡板8旋转，并接近调节喷嘴10、12中的一个。在此方式下，控制油量流经由相应的管嘴(例如调节喷嘴10)而被减小，使得所配的控制隔膜22之上的压力差被降低。与此同时，控制油流量经由另一个调节喷嘴12增加，使得所配的入口隔膜24之上的压降增加，借助于控制流道28、30流出的控制压力差变化，使得阀芯32移动到合适的控制位置。借助于电反馈，检测由此导致的阀芯32的轴向移动，并且在轴向移动达到预定的期望值后，通过伺服马达6的适当控制，使挡板返回到它的中央位置，使得阀芯32保持在所期望的控制位置上。

可手动操作的闭锁装置26允许在紧急或者处于维修目的的情况下操作闭锁装置26，使得喷嘴流道14、16中的一个被堵住，以便产生控制压力差，使阀芯32移动到预定的终点位置。挡板8未保持在它的中央位置，这是因为它只在一侧接近，并且相应地沿着被堵住的调节喷嘴12的方向旋转(当伺服马达6未运行时)。因此，控制油量流经由另一个调节喷嘴10增加，并且因此所配的入口隔膜22之上的压降增加，使得作用在阀芯32上的压差被稍微降低，但是，阀芯仍然移动到了为维修或为了紧急关机而设的预定的终点位置。

图2-6显示了控制级2的具体实施例的细节，它适用于根据图1的伺服阀。图2显示了控制级2的上述具体实施例的三维示例。控制级2具有近似矩形的壳体34，伺服马达6(例如，扭矩马达)借助于安装法兰36而旋在壳体34上。特别从根据图3的剖开的侧视图可以看到，扭矩马达6被马达壳体38包围，在马达壳体38上形成有电源和信号接头40。根据图3，安装法兰36***挡板孔42中，其具有轮毂式凸起。挡板8被安装于伺服马达6的电枢44上，它延伸通过上述的轮毂式突起。包括轮毂式凸起的安装法兰36形成了弹性管，它容许挡板8相对于图3中凸起的平面横向地偏斜。图3中的挡板8的下端部分穿过安装法兰36的轮毂式凸起***呈盲孔形式的挡板孔42中。在横向布置于挡板孔42的喷嘴孔56中，容纳有两个喷管体48、50，它们能够更换。所述喷管体48、50经由固定螺钉52而被偏压在相应的喷嘴孔46的径向台肩上。所述调节喷嘴10、12中相应的一个形成在分配给挡板8的喷管体48、50的相应端部。

所述调节喷嘴10、12通过下面详细描述的控制通道而连接到压力接头P’，压力接头P’形成于壳体34远离伺服马达6的较大表面上。挡板孔42的封闭端部通过油箱流道56和封闭的横向孔58而连接到油箱接头T上，油箱流道56显示于根据图4的剖开侧视图和图2中。在根据图2的视图中，横向孔58仅通过破折线表示出，可见的是***该横向孔58中的堵头54。

根据图2和图3，在喷管体48、50中的每一个的外圆周，形成有相应的周槽60、62，在周槽60、62中，喷管体48和50的喷嘴孔68、70的横向孔64、66相应地开放。由周槽60、62构成的环形腔和横向孔58的周壁通过喷嘴流道14、16而连接于活塞孔72，喷嘴流道14、16仅显示于图2和3中，旋转活塞74以可转动方式支撑在该活塞孔72中。活塞孔72为盲孔，并且位于图3和5中的左侧的旋转活塞74的端部终止于壳体34的左前壁。在所述端部之内或之上，形成有内六角形插座76或把手，通过它，能够手动地使旋转活塞74转动。显示于图3中的截面A-A随着图4的剖面线以阶梯方式伸展，因此旋转活塞74被布置成相对于两个同轴设置的喷管体48、50横向偏移。

图5显示了沿着图3中的线D-D的截面。旋转活塞74自身被以三维方式显示于图6中。因此，旋转活塞74具有两个轴向相对延伸的环形槽78、80以及相对较窄但是较深的坑道82、84，其中一个坑道被布置在环形槽78的左侧，而另一个被布置在两个环形槽78、80之间。根据图3和5，在所述坑道82、84中***了密封环85、87。另一方面，在环形槽78和坑道84与环形槽80和坑道82之间，在旋转活塞74的外周形成了两个扁平部分86、88，在所示的实施例中，它们相对于彼此偏移75度角。所述扁平部分86、88在径向上比环形槽78、80稍微深一些，并且在轴向上延伸进入各自邻近的一个中。然而，在扁平部分86、88以及坑道84之间，保持有密封连接区，以使没有通到中心坑道84的液压连接。在旋转活塞74的两个端部，设置有相应的环形轴环90、92，它们邻近活塞孔72的内周壁。

旋转活塞74的两个扁平部分86、88中的每一个形成了一控制边缘110、112，其中通过旋转活塞74沿箭头方向R的转动，扁平部分86的控制边缘110封闭连接腔102，而通过旋转活塞74沿相反方向的转动，扁平部分88控制边缘112封闭连接腔104。所述转动克服复位力矩进行，其中复位力矩从弹簧偏压的复位螺栓96传递到旋转活塞74。复位螺栓96的弹性偏转和弹簧98的作用力被选择成使得旋转活塞74只能够沿着转动方向R或相反方向转动一个预定角度。所述转动角度被选择成使得安全地防止两个连接腔102、104都被堵住。复位螺栓96还起到了旋转活塞74的轴向保护作用。

在环形槽80的区域中形成有径向槽94，它从旋转活塞74的外周延伸至轴线，使得径向槽94由一底部平面定界，它的宽度与由环形槽80向后退的活塞连接区的横断面对应。侧壁是半圆形的，而且高度与所述活塞连接区的半径对应。当然，也可以选择其他的尺寸。

如从图2和5尤其能够看到的，有复位螺栓96在弹簧98的作用下被偏压到径向槽94内，处于它的接合位置，复位螺栓96***该径向槽94中。弹簧98被支撑在位于旋入壳体34中的闭锁螺栓100的后侧。复位螺栓96具有圆形截面，其直径与径向槽94的轴向长度对应。借助于复位螺栓96，旋转活塞94被偏压到它的初始位置，如图2-6所示，在初始位置上，两个扁平部分86、88与活塞孔72、各自的连接腔102、104(例如，图2、3)共同地形成，这些连接腔102、104经由两个喷嘴流道孔段106、108而被连接于压力接头P’(图2和5)。

根据图2，借助于形成控制流道28、30的孔(例如图2)，由两个环形槽78、80和活塞孔72定界的环形腔被连接于控制级2的接头A’和B’。

在正常操作期间，即当旋转活塞74未转动离开它的初始位置时，如图2-5所示，控制油经由压力接头P’流出，并经由两个喷嘴流道孔段106、108以及开放的连接腔102、104而被引导到环形槽78、80定界的环形腔中。喷嘴流道孔段106、108形成了根据图1的入口隔膜22、24。从所述环形腔处，控制油经由呈壳体孔(例如图3)形式的喷嘴流道14、16流到喷嘴孔46的周向槽60、62所形成的环形腔中，并从该处经由横向孔64、66流到调节喷嘴10、12。然后，控制油从彼此相对的所述两个管嘴10、12离开，撞击挡板8的两侧，然后流动通过挡板孔42、横向孔54(图4)和油箱流道56到达油箱接头T，并且从该油箱接头T流回到油箱中。由于两个控制油流动路径中的控制油流是相同的，因此在两个控制管线28、30中也有相同的控制压力，并且因此在主级4的控制腔中，阀芯32保持在它的初始位置。

然后，根据图1中的标记调节控制位置。

在紧急停止的情况下，为了维修目的或者当启动***时，旋转活塞74转动，例如，沿着箭头方向R转动(图6)，使得控制边缘110关闭所分配的连接腔102，以致于控制油流动路径从喷嘴流道孔段106到调节喷嘴10被切断。因此，调节了接头A’、B’处的控制压力差，使阀芯32移动到预定的紧急停止或维修位置。根据旋转活塞74的转动方向，可以调节两个不同的位置。

根据本发明的控制级2的使用并不限定于伺服阀，所述控制级基本上还可以用在其他的应用中，例如用在控制操作的阀等中。原理上，根据本发明的包括用于堵住控制流道的闭锁装置的技术方案还可以安装于位于控制级和主级的中间板上，使得能够手动地操作相关的阀。以此方式，在某些情况下，控制阀的磁体处的紧急致动可以省去。申请人保留涉及一单独的独立权利要求(不带挡板等)的权利，它涉及通过控制级的闭锁装置堵住控制流道。代替电反馈的是，还可以设置机械式的或气压式的挡板8的返回。

这里公开了一种控制阀，尤其是用于伺服阀的控制阀，包括伺服马达和液压前置放大器，通过它，可以建立起作用在主级的主阀芯上的控制压力差。根据本发明，在控制油的流动路径上设有闭锁装置。通过手动地致动所述闭锁装置，可以堵住直接或经由支管而连接于主级的控制腔的控制流道，同时另一控制流道保持打开。另一控制流道可以借助于沿相反方向致动闭锁装置而被堵住，而第一个控制流道保持打开。通过致动所述闭锁装置，可以建立起一个压力控制差，通过它能使主阀芯移动到预定的位置。

附图标记列表：

1伺服阀

2控制级

4主级

6伺服马达

8挡板

10调节喷嘴

12调节喷嘴

14喷嘴流道

16喷嘴流道

18压力管线

20泵

22入口隔膜

24入口隔膜

26闭锁装置

28控制流道

30控制流道

32阀芯

34壳体

36安装法兰

38马达壳体

40接头

42挡板孔

44电枢

46喷嘴孔

48喷管体

50喷管体

52固定螺钉

54堵头

56油箱流道

58横向孔

60周向槽

62周向槽

64横向孔

66横向孔

68喷嘴孔

70喷嘴孔

72活塞孔

74旋转活塞

76内六角形插座

78环形槽

80环形槽

82坑道

84坑道

85密封环

86扁平部分

87密封环

88扁平部分

90环形轴环

92环形轴环

94径向槽

96复位孔

98弹簧

100闭锁螺栓

102连接腔

104连接腔

106喷嘴流道孔段

108喷嘴流道孔段

110控制边沿

112控制边沿

Claims (8)

1.一种用于伺服阀的控制阀，该控制阀包括伺服马达(6)和液压前置放大器，该液压前置放大器包括设置于两个调节喷嘴(10、12)之间且能由伺服马达(6)移动的挡板(8)，其中通过改变挡板(8)与调节喷嘴(10、12)的距离，经由相应的喷嘴流道(14、16)和入口隔膜(22、24)引导至相应的调节喷嘴(10、12)的控制油量流能够变化，并且两个喷嘴流道(14、16)从引导所述伺服阀的主级(4)的供应压力的压力接头(P’)分叉出来，且在每个入口隔膜(22、24)的下游从相应的喷嘴流道(14、16)分叉出来的控制流道(28、30)连接于相应的控制接头(A’、B’)，上述控制接头分别连接于主级(4)的控制腔，而且控制阀包括配给入口隔膜(22、24)的手动致动的闭锁装置(26)，通过手动致动的闭锁装置(26)，能够独立于伺服马达(6)的控制向控制接头(A’、B’)施加一控制压力差，其特征在于，手动致动的闭锁装置(26)包括活塞(74)，在致动活塞(74)时，能够关闭喷嘴流道(14、16)中的一个，而另一喷嘴流道(16、14)保持打开。

2.根据权利要求1的控制阀，其中活塞为旋转活塞(74)。

3.根据权利要求2的控制阀，其中旋转活塞(74)在控制阀的外圆周包括两个凹槽(86、88)，在旋转活塞的初始位置，开启喷嘴流道流动截面，并且在旋转活塞(74)的闭锁位置，一个喷嘴流道(14、16)的流动截面能够被由凹槽(86、88)定界的控制边缘(110、112)封闭，而另一喷嘴流道(16、14)的控制油流动截面保持大致不变。

4.根据权利要求3的控制阀，其中凹槽为扁平部分(86、88)，所述扁平部分在一侧通入到环形腔内，所述环形腔由旋转活塞(74)的相应环形槽(78、80)定界。

5.根据权利要求2的控制阀，其中旋转活塞(74)具有一径向槽(94)，有弹簧偏压的复位螺栓(96)***该径向槽(94)中。

6.根据权利要求5的控制阀，其中径向槽(94)沿径向延伸至旋转活塞(74)的轴线。

7.根据权利要求1-6中的一项的控制阀，其中所述控制阀包括挡板(8)的电反馈，它设置用于挡板(8)，在所述主级(4)的阀芯(32)达到预定的控制位置时，挡板(8)返回到位于两个调节喷嘴之间的中央位置。

8.根据权利要求2-6中的一项的控制阀，其中调节喷嘴(10、12)的喷管体(48、50)和旋转活塞(74)彼此平行设置。

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