CN103591071B - 一种直线电机驱动式气动比例压力阀 - Google Patents

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Abstract

一种直线电机驱动式气动比例压力阀，包括直线电机，直线电机的动子与阀杆固定，驱动阀杆上下往复运动，控制上阀芯和下阀芯的位置，阀芯通过密封圈与阀体形成滑动密封配合，阀杆为一个阶梯轴，通过密封圈与上端盖形成滑动密封配合，通过台肩推动上阀芯向上运动或者推动下阀芯向下运动，本发明利用直线电机驱动阀杆和阀芯直接运动，结构简单、传动效率高、工作范围宽；能够对气缸端实现压力保持、进气和排气的切换，从而实现输出压力的比例调节；易于监测阀芯实时位置，构建电控伺服***，调节阀的进排气流量，改善阀的动态性能。

Description

一种直线电机驱动式气动比例压力阀
技术领域
本发明属于气压传动与控制技术领域，特别涉及一种直线电机驱动式气动比例压力阀。
背景技术
在工业领域，特别是气压传动与控制领域，气动比例压力阀作为一种压力调节元件被广泛应用于储气罐压力控制、气缸推力控制、流量控制等。国内外常见的气动比例压力阀或电气比例阀采用调节膜片，通过反馈阀输出端的压力值，利用电信号控制电磁先导阀进而调节膜片腔室内的压力与阀输出压力达到平衡，来实现气动阀压力输出的比例调节。该传统的气动比例压力阀由于受到气源压力波动的影响，在换向过程中的动态性能差异较大，在进行压力控制时无法主动调节气动阀的流通面积，即实现流量控制，且当气动阀输出压力达到稳定后仍会产生小的波动，并消耗一定量的压缩空气。传统的气动比例压力阀的控制精度主要依赖于专门设计的电磁先导阀，造价高、动作灵敏性低，且主要依赖进口，另外由于采用膜片式结构使得阀的整体结构复杂、抗压缩空气中油和水的污染能力差、抵抗机床使用中振动冲击性能较低，特别是在大通径或者恶劣工况条件下使用故障率高、可靠性差。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种直线电机驱动式气动比例压力阀，能够通过直线电机驱动阀芯运动，控制阀芯的位置，从而实现对阀的输出压力的比例调节和进排气流量控制。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种直线电机驱动式气动比例压力阀，包括直线电机1，直线电机1固定在上端盖3的上端面，上端盖3与下端盖9分别与阀体5固定连接，并通过密封圈密封，直线电机1包括定子2和动子17，动子17与阀杆12的上端连接，阀体5设有进气口6、气缸输出口11和排气口13，上阀芯4和下阀芯7外侧通过第一密封圈15和第二密封圈8与阀体5形成滑动密封配合，上阀芯4和下阀芯7为中空的结构，阀杆12从中间***且具有间隙，从而平衡阀芯上下侧的压力，
阀杆12为一个阶梯轴，通过第三密封圈16与上端盖3形成滑动密封配合，通过台肩推动上阀芯4向上运动或者推动下阀芯7向下运动；
当直线电机1保持零位没有输出时，上阀芯4和下阀芯7通过第一复位弹簧14和第二复位弹簧10与阀体5形成接触密封，气缸输出口11与进气口6、排气口13均闭合；当直线电机1驱动阀杆12向下运动时，上阀芯4在第一复位弹簧14的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与排气口13封闭，下阀芯7在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与进气口6连通；当直线电机1驱动阀杆12向上运动时，下阀芯7在第二复位弹簧10的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与进气口6封闭，上阀芯4在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与排气口13连通。
所述的气缸输出口11处设置压力传感器，反馈气缸端压力，进而驱动直线电机1运动，实现气缸端压力保持、进气和排气操作，以实现阀输出压力的比例调节。
所述的直线电机1内配置有直线位移传感器，通过直线位移传感器反馈动子17或阀杆12的位置信号，从而对阀芯位置和运动速度进行闭环的可调节控制，以实现阀的进排气流量控制。
本发明的技术方案本质是利用直线电机直接驱动阀杆和阀芯进行直线运动，从而实现阀芯位置和运动速度的精确控制并达到控制阀的换向、气缸端压力比例调节和进排气流量控制的目的。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：利用直线电机驱动阀杆和阀芯直接运动，结构简单、传动效率高、工作范围宽；能够对气缸端实现压力保持、进气和排气的切换，从而实现输出压力的比例调节；易于监测阀芯实时位置，构建电控伺服***，调节阀的进排气流量，改善阀的动态性能。
附图说明
附图是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如附图所示，一种直线电机驱动式气动比例压力阀，包括直线电机1，直线电机1固定在上端盖3的上端面，上端盖3与下端盖9分别与阀体5固定连接，并通过密封圈密封，直线电机1包括定子2和动子17，动子17与阀杆12的上端连接，驱动阀杆12上下往复运动，阀体5设有进气口6、气缸输出口11和排气口13，上阀芯4和下阀芯7外侧通过第一密封圈15和第二密封圈8与阀体5形成滑动密封配合，上阀芯4和下阀芯7为中空的结构，阀杆12从中间***且具有间隙，从而平衡阀芯上下侧的压力，
阀杆12为一个阶梯轴，通过第三密封圈16与上端盖3形成滑动密封配合，通过台肩推动上阀芯4向上运动或者推动下阀芯7向下运动；
当直线电机1保持零位没有输出时，上阀芯4和下阀芯7通过第一复位弹簧14和第二复位弹簧10与阀体5形成接触密封，气缸输出口11与进气口6、排气口13均闭合；当直线电机1驱动阀杆12向下运动时，上阀芯4在第一复位弹簧14的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与排气口13封闭，下阀芯7在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与进气口6连通；当直线电机1驱动阀杆12向上运动时，下阀芯7在第二复位弹簧10的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与进气口6封闭，上阀芯4在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与排气口13连通。
所述的气缸输出口11处设置压力传感器，反馈气缸端压力，进而驱动直线电机1运动，实现气缸端压力保持、进气和排气操作，以实现阀输出压力的比例调节。
所述的直线电机1内配置有直线位移传感器，通过直线位移传感器反馈动子17或阀杆12的位置信号，从而对阀芯位置和运动速度进行闭环的可调节控制，以实现阀的进排气流量控制。
本发明的工作原理为：
气缸输出口11处可设置压力传感器，反馈气缸端压力，驱动直线电机1运动，实现气缸端压力保持、进气和排气等操作，以实现阀输出压力的比例调节。当气缸输出口11压力等于设定压力值时，直线电机1保持零位没有输出，上阀芯4和下阀芯7通过第一复位弹簧14和第二复位弹簧10与阀体5形成接触密封，气缸输出口11与进气口6、排气口13均闭合，气缸输出口11压力保持不变；当气缸输出口11压力低于设定压力值时，直线电机1驱动阀杆12向下运动时，上阀芯4在第一复位弹簧13的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与排气口13封闭，下阀芯7在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与进气口6连通，气缸输出口11压力升高；当气缸输出口11压力高于设定压力值时，直线电机1驱动阀杆12向上运动时，下阀芯7在第二复位弹簧10的作用下与阀体5闭合，气缸输出口11与进气口6封闭，上阀芯4在阀杆12的推动下与阀体5分开，气缸输出口11与排气口13连通，气缸输出口11压力降低。在进、排气控制时，直线电机1通过阀杆12可以改变上阀芯4或下阀芯7的位置和运动速度，实现阀的进排气流量控制。

Claims (3)

1.一种直线电机驱动式气动比例压力阀，包括直线电机(1)，其特征在于：直线电机(1)固定在上端盖(3)的上端面，上端盖(3)与下端盖(9)分别与阀体(5)固定连接，并通过密封圈密封，直线电机(1)包括定子(2)和动子(17)，动子(17)与阀杆(12)的上端连接，阀体(5)设有进气口(6)、气缸输出口(11)和排气口(13)，上阀芯(4)外侧通过第一密封圈(15)与阀体(5)形成滑动密封配合，下阀芯(7)外侧通过第二密封圈(8)与阀体(5)形成滑动密封配合，上阀芯(4)和下阀芯(7)为中空的结构，阀杆(12)从中间***且具有间隙，从而平衡阀芯上下侧的压力，
阀杆(12)为一个阶梯轴，通过第三密封圈(16)与上端盖(3)形成滑动密封配合，通过台肩推动上阀芯(4)向上运动或者推动下阀芯(7)向下运动；
当直线电机(1)保持零位没有输出时，上阀芯(4)和下阀芯(7)通过第一复位弹簧(14)和第二复位弹簧(10)与阀体(5)形成接触密封，气缸输出口(11)与进气口(6)、排气口(13)均闭合；当直线电机(1)驱动阀杆(12)向下运动时，上阀芯(4)在第一复位弹簧(14)的作用下与阀体(5)闭合，气缸输出口(11)与排气口(13)封闭，下阀芯(7)在阀杆(12)的推动下与阀体(5)分开，气缸输出口(11)与进气口(6)连通；当直线电机(1)驱动阀杆(12)向上运动时，下阀芯(7)在第二复位弹簧(10)的作用下与阀体(5)闭合，气缸输出口(11)与进气口(6)封闭，上阀芯(4)在阀杆(12)的推动下与阀体(5)分开，气缸输出口(11)与排气口(13)连通。
2.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动式气动比例压力阀，其特征在于：所述的气缸输出口(11)处设置压力传感器，反馈气缸端压力，进而驱动直线电机(1)运动，实现气缸端压力保持、进气和排气操作，以实现阀输出压力的比例调节。
3.根据权利要求1所述的一种直线电机驱动式气动比例压力阀，其特征在于：所述的直线电机(1)内配置有直线位移传感器，通过直线位移传感器反馈动子(17)或阀杆(12)的位置信号，从而对阀芯位置和运动速度进行闭环的可调节控制，以实现阀的进排气流量控制。
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