CN203189409U - 双自由度调压机构 - Google Patents

Abstract

双自由度调压机构，包括流体层流实现机构、若干个连接不同调压机构的取压点和双自由度调节机构；流体层流实现机构包括阀芯和阀套；阀芯的侧壁轴向设置若干条贯穿阀芯首尾的通槽，且所述的通槽和阀套形成的间隙连通进油口和出油口，在间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口的压力分布呈现稳定的线性分布；取压点是贯穿阀套的取压孔，取压孔连通间隙；取压点位置调节机构包括阀芯和推动阀芯在阀套内作直线和旋转双自由度运动的推动部件。本实用新型的有益效果是：阀芯具有直线运动和旋转运动的双自由度运动，多个取压点可以连接不同的调压机构，而多条通槽可以调整调压的范围，使得调压机构的适用范围宽，多点控制、并且调压稳定，使用方便。

Description

双自由度调压机构

技术领域

本实用新型涉及一种双自由度调压机构。

背景技术

流体控制元件阀一般由阀芯和阀体构成，阀芯台肩轴在阀体孔内有相对的滑动和转动双运动自由度。一般的压力控制元件如溢流阀、减压阀、顺序阀等，它们都是采用流体在阻力小孔中的局部压力损失实现对压力控制，它们都只是用到阀芯台肩轴在阀体孔内的一个运动自由度——滑动或转动，实现对压力的控制。传统的调压机构只具有一种运动模式，使得调压机构的适用范围窄、调压范围受到限制。

发明内容

为了解决目前的调压机构只具有一种运动模式导致调压范围受到限制的问题，本实用新型提出了一种利用了阀芯台肩轴在阀体孔内的双运动自由度——滑动和转动，将使压力调节更加精确和方便的双自由度调压机构。

本实用新型所述的双自由度调压机构采用层流比例调压以及阀芯在阀体内的滑动和转动双运动自由度原理设计，实现对压力的调节控制。以流体在圆管中层流的流动为例（见图1），当圆管的长度和直径之比l/d>4时，称为细长孔，流经细长孔的流动一般呈现层流流动，根据流体在管道中的受力及圆管中层流流量公式为:

$Q=\frac{{\mathrm{\πd}}^4}{128\mathrm{\μl}}(P_s-P_o)---\left(1\right)$

其中，Q为通过小孔的流量；d为圆管直径；μ为油液粘度系数；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；l为圆管长度。

本实用新型所述的双自由度调压机构，其特征在于：包括流体层流实现机构、若干个连接不同调压机构的取压点和双自由度调节机构；

流体层流实现机构包括阀芯和阀套；所述的阀芯的侧壁轴向设置若干条贯穿阀芯首尾的通槽，且所述的通槽和阀套形成的间隙连通进油口和出油口，所述的间隙为层流层流道，在所述的间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的取压点个数为一个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置多条通槽；所述的取压点时个数大于等于2个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置一条通槽；

取压点是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的取压点设置在所述的进油口和所述的出油口之间，取压点处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}(P_s-P_o)+P_o---\left(2\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为取压点与出油口之间的距离；L为层流层流道的长度；且L₁的取值范围均为0～L；P_a的取值范围均为P_o～P_s；

双自由度调节机构包括所述的阀芯和推动阀芯在所述的阀套内作直线和旋转双自由度运动的推动部件，阀芯的移动使L₁在0-L之间变化。

所述的阀芯沿阀套的轴线方向移动，所述的间隙呈直线方向分布，所述的进油口和所述的出油口设置在所述的阀芯的两端之外。

所述的取压点个数大于等于2个时，所述的取压点沿阀套的同一横截面周向分布。

所述的阀芯上设置通槽的个数大于等于2时，所述的通槽的长度不等。

所述的取压点个数为一个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置3条长度不同的通槽，所述的通槽为第一通槽、第二通槽和第三通槽，且所述的第一通槽、第二通槽和第三通槽的长度不同。

所述的阀芯的侧壁轴向设置一条通槽，对应的所述的取压点时个数为6个，分别为第一取压点、第二取压点、第三取压点、第四取压点、第五取压点和第六取压点，且所述的取压点连接不同的调压机构。

本实用新型的工作原理是：对于阀套上设置多个取压点的情况，以第一取压点向第二取压点之间的转换为例，对应的阀芯仅设置一条通槽，将阀芯的通槽对在第一取压点处，此时当阀芯沿阀套滑动过程中，阀芯与阀套形成的间隙长度不变，第一取压点距离出油口的距离随着阀芯的运动同步改变，使得第一取压点处的压力改变，根据取压点处的压力计算公式可知：取压点处的压力跟取压点和出油口之间的距离呈线性关系，当需要对第二取压点进行压力调整时，只需将阀芯旋转适当的角度，使得通槽对在需调整的第二取压点处即可，其余的取压点的调节同理；针对阀套上只设置一个取压点的情况，对应的阀芯上设置多条通槽，将第一通槽调整到与取压点相应的位置，此时当阀芯沿阀套滑动过程中，阀芯与阀套形成的间隙长度不变，取压点距离出油口的距离随着阀芯的运动同步改变，使得取压点处的压力改变，根据取压点处的压力计算公式可知：取压点处的压力跟取压点和出油口之间的距离呈线性关系，当需要改变压力的范围时，将阀芯旋转合适的角度，使得第二通槽或第三通槽调整到与取压点连通即可实现双自由度调压机构的稳步调压功能。

本实用新型的有益效果表现在：阀芯同时具有直线运动和旋转运动的双自由度运动，多个取压点可以连接不同的调压机构，而多条通槽可以调整调压的范围，使得调压机构的适用范围宽，多点控制、并且调压稳定，使用方便。

附图说明

图1是流体层流压力分布原理图（其中，P为取压口处的压力；l₀为取压口与出油口之间的距离）。

图2是本实用新型的结构图（阀套上设置多个取压点）。

图3是本实用新型的横剖图。

图4是本实用新型的工作过程图。

图5是本实用新型的结构图（阀套上设置1个取压点）。

图6是本实用新型的横剖图。

图7是本实用新型的带有多条通槽的阀芯结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型

参照附图：

实施例1本实用新型所述的双自由度调压机构，包括流体层流实现机构1、若干个取压点2和双自由度调节机构3；

流体层流实现机构1包括阀芯11和阀套12；所述的阀芯11的侧壁轴向设置若干条贯穿阀芯首尾的通槽111，且所述的通槽111和阀套12形成的间隙13连通进油口121和出油口122，所述的间隙13为层流层流道，在所述的间隙13中流体流动呈现层流流态，进油口121和出油口122的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的取压点2个数为一个时，所述的阀芯11的侧壁轴向设置多条通槽111；所述的取压点2时个数大于等于2个时，所述的阀芯11的侧壁轴向设置一条通槽111；

取压点2是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的取压点2设置在所述的进油口121和所述的出油口122之间的调压层流层任意点上，取压点处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}(P_s-P_o)+P_o---\left(2\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为取压点与出油口之间的距离；L为层流层流道的长度；且L₁的取值范围均为0～L；P_a的取值范围均为P_o～P_s；

双自由度调节机构3包括所述的阀芯11和推动阀芯在所述的阀套内作直线和旋转双自由度运动的推动部件，阀芯11的移动使L₁在0-L之间变化。

所述的阀芯11沿阀套12的轴线方向移动，所述的间隙13呈直线方向分布，所述的进油口121和所述的出油口122设置在所述的阀芯11的两端之外。

所述的取压点2个数大于等于2个时，所述的取压点2沿阀套12的同一横截面周向分布。

所述的阀芯11上设置通槽111的个数大于等于2时，所述的通槽111的长度不等。

所述的取压点2个数为一个时，所述的阀芯11的侧壁轴向设置3条长度不同的通槽111，所述的通槽为第一通槽1111、第二通槽1112和第三通槽1113，且所述的第一通槽1111、第二通槽1112和第三通槽1113的长度不同。

所述的阀芯11的侧壁轴向设置一条通槽111，对应的所述的取压点2时个数为6个，分别为第一取压点21、第二取压点22、第三取压点23、第四取压点24、第五取压点25和第六取压点26，且所述的取压点2连接不同的调压机构。

本实用新型的工作原理是：对于阀套12上设置多个取压点2的情况，以第一取压点向第二取压点之间的转换为例，对应的阀芯11仅设置一条通槽111，将阀芯11的通槽111对在第一取压点21处，此时当阀芯11沿阀套12滑动过程中，阀芯11与阀套12形成的间隙13长度不变，第一取压点21距离出油口122的距离随着阀芯11的运动同步改变，使得第一取压点21处的压力改变，根据取压点2处的压力计算公式可知：取压点2处的压力跟取压点2和出油口122之间的距离呈线性关系，当需要对第二取压点22进行压力调整时，只需将阀芯11旋转适当的角度，使得通槽111对在需调整的第二取压点22处即可，其余的取压点的调节同理；针对阀套12上只设置一个取压点2的情况，对应的阀芯11上设置多条通槽111，将第一通槽1111调整到与取压点2相应的位置，此时当阀芯11沿阀套12滑动过程中，阀芯11与阀套12形成的间隙13长度不变，取压点2距离出油口122的距离随着阀芯11的运动同步改变，使得取压点2处的压力改变，根据取压点2处的压力计算公式可知：取压点2处的压力跟取压点2和出油口122之间的距离呈线性关系，当需要改变压力的范围时，将阀芯11旋转合适的角度，使得第二通槽1112或者第三通槽1113调整到与取压点2连通即可实现双自由度调压机构的稳步调压功能。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.双自由度调压机构，其特征在于：包括流体层流实现机构、若干个连接不同调压机构的取压点和双自由度调节机构；

流体层流实现机构包括阀芯和阀套；所述的阀芯的侧壁轴向设置若干条贯穿阀芯首尾的通槽，且所述的通槽和阀套形成的间隙连通进油口和出油口，所述的间隙为层流层流道，在所述的间隙中流体流动呈现层流流态，进油口和出油口的压力分布呈现稳定的线性分布；所述的取压点个数为一个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置多条通槽；所述的取压点时个数大于等于2个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置一条通槽；

取压点是贯穿阀套的取压孔，所述的取压孔连通所述的间隙，所述的取压点设置在所述的进油口和所述的出油口之间，取压点处的压力满足以下公式：

$P_a=\frac{L_1}{L}(P_s-P_o)+P_o---\left(2\right)$

其中，P_a为取压点处的压力；P_s为进油口的压力；P_o为出油口的压力；L₁为取压点与出油口之间的距离；L为层流层流道的长度；且L₁的取值范围均为0～L；P_a的取值范围均为P_o～P_s；

双自由度调节机构包括所述的阀芯和推动阀芯在所述的阀套内作直线和旋转双自由度运动的推动部件，阀芯的移动使L₁在0-L之间变化。

2.如权利要求1所述的双自由度调压机构，其特征在于：所述的阀芯沿阀套的轴线方向移动，所述的间隙呈直线方向分布，所述的进油口和所述的出油口设置在所述的阀芯的两端之外。

3.如权利要求2所述的双自由度调压机构，其特征在于：所述的取压点个数大于等于2个时，所述的取压点沿阀套的同一横截面周向分布。

4.如权利要求2所述的双自由度调压机构，其特征在于：所述的阀芯上设置通槽的个数大于等于2时，所述的通槽的长度不等。

5.如权利要求4所述的双自由度调压机构，其特征在于：所述的取压点个数为一个时，所述的阀芯的侧壁轴向设置3条长度不同的通槽，所述的通槽为第一通槽、第二通槽和第三通槽，且所述的第一通槽、第二通槽和第三通槽的长度不同。

6.如权利要求3所述的双自由度调压机构，其特征在于：所述的阀芯的侧壁轴向设置一条通槽，对应的所述的取压点时个数为6个，分别为第一取压点、第二取压点、第三取压点、第四取压点、第五取压点和第六取压点，且所述的取压点连接不同的调压机构。

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