液压阀的阀芯控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种液压阀的阀芯控制系统，液压阀包括阀体以及位于阀体两端的第一控制端和第二控制端，阀芯控制系统包括相互独立的第一液压源和第二液压源、设置于第一液压源与油箱之间的第一回油路上的第一压力调节阀及设置于第二液压源与油箱之间的第二回油路上的第二压力调节阀，第一控制端与第一压力调节阀和第一液压源之间的液压管路连接，第二控制端与第二压力调节阀和第二液压源之间的液压管路连接。本实用新型能够在确保阀芯快速响应的同时降低控制难度以及使用成本。
【专利说明】液压阀的阀芯控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及液压控制【技术领域】，特别是涉及一种液压阀的阀芯控制系统。
【背景技术】
[0002]现有技术中液压阀的先导控制通常采用三通减压阀作为先导阀。具体如图1所示，先导液压泵10为三通减压阀11和12提供压力油，当收到控制液压阀13的主阀芯131运动的外部控制信号时，三通减压阀11和三通减压阀12选择接通的位置，通过外部控制信号调节三通减压阀11和12的调定压力值，实现主阀芯131左右两端的压力差以实现主阀芯131的运动。进一步的，在主阀芯131两端的阀口处有小的节流口 14，这使得主阀芯131运动时有回油背压，降低主阀芯131的运动速度。另外，在液压泵10的出口处接通一个旁路溢流阀来保护回路，导致成本高。
[0003]现有技术采用了另一种方案，其理论上能够克服主阀芯131的运动速度慢的问题，即采用四个二位二通高速开关阀作为先导全桥控制的液阻，通过设置脉冲宽度调制信号(Pulse Width Modulation,PWM)不同的占空比，实现四个二位二通高速开关阀的阀口开度变化，使桥路的四个液阻可变，从而来控制主阀芯两端压力差连续变化，这在一定程度上可以实现阀芯快速、稳定运动。但实际使用过程中，桥路中的四个液阻由四个二位二通高速开关阀分别控制，导致控制难度高，由此造成主阀芯响应速度不能得到有效地提升，同时该种方案的使用成本较高。
实用新型内容
[0004]本实用新型主要解决的技术问题是提供一种液压阀的阀芯控制系统，能够在确保阀芯快速响应的同时降低控制难度。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种液压阀的阀芯控制系统，液压阀包括设置有液压腔的阀体、设置在液压腔内的阀芯、位于阀体一端的第一控制端以及位于阀体另一端的第二控制端，阀芯控制系统包括相互独立的第一液压源和第二液压源、设置于第一液压源与油箱之间的第一回油路上的第一压力调节阀及设置于第二液压源与油箱之间的第二回油路上的第二压力调节阀，第一控制端与第一压力调节阀和第一液压源之间的液压管路连接，第二控制端与第二压力调节阀和第二液压源之间的液压管路连接。
[0006]其中，液压阀为三位换向阀，在阀芯处于液压腔的中位时，第一压力调节阀和第二压力调节阀处于打开状态。
[0007]其中，第一压力调节阀和第二压力调节阀分别为常开型压力调节阀。
[0008]其中，阀芯控制系统进一步包括控制第一压力调节阀和第二压力调节阀的开度，进而利用第一子腔和第二子腔之间的压差推动阀芯运动的控制器。
[0009]其中，控制器为PWM控制器。
[0010]其中，阀芯控制系统进一步包括与控制器连接的闭环反馈电路。[0011]其中，闭环反馈电路包括用于检测阀芯的实际位移量的位移传感器、用于将位移传感器所检测的实际位移量进行模数转换的A/D转换器以及用于将A/D转换器转换后的实际位移量与阀芯的预位移量进行差值运算并将运算结果输出至控制器的差分电路。
[0012]其中，第一压力调节阀和第二压力调节阀分别为二位换向阀。
[0013]其中，第一压力调节阀和第二压力调节阀分别为可调节流阀。
[0014]其中，第一压力调节阀和第二压力调节阀分别为可调溢流阀。
[0015]本实用新型的有益效果是:区别于现有技术的情况，本实用新型的阀芯控制系统设置相互独立的第一液压源、第二液压源以及分别位于第一液压源与油箱之间的第一回油路上以及第二液压源与油箱之间的第二回油路上的第一压力调节阀和第二压力调节阀，并且将液压阀的两个控制端分别连接至相应的液压源与压力调节阀之间的液压管路上。因此，在有效降低阀芯的回油背压进而确保阀芯能够快速响应的同时，减少了压力调节阀的数量和控制压力调节阀的信号数量，有效降低控制难度和成本。此外，设置的是两个相互独立的第一液压源和第二液压源，使得阀芯两端的液压源之间没有干扰，因此，阀芯的移动更平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有技术的液压阀的阀芯控制系统的结构示意图；
[0017]图2是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的结构示意图；
[0018]图3是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的另一结构示意图；
[0019]图4是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的又一结构示意图；
[0020]图5是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的又一结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的说明。
[0022]请参阅图2，图2是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的结构示意图。如图2所示，本实施例的液压阀的阀芯控制系统20用于控制液压阀21的阀芯移动。
[0023]液压阀21包括设置有液压腔211的阀体212、设置在液压腔211内的阀芯215、位于阀体(212) —端的第一控制端(216)以及位于阀体(212)另一端的第二控制端(217)。
[0024]液压阀的阀芯控制系统20包括相互独立的第一液压源22和第二液压源23、设置于第一液压源22与油箱100之间的第一回油路a上的第一压力调节阀24及设置于第二液压源23与油箱100之间的第二回油路b上的第二压力调节阀25。第一控制端216与第一压力调节阀24和第一液压源22之间的液压管路c连接，第二控制端217与第二压力调节阀25和第二液压源23之间的液压管路d连接。
[0025]在本实施例中，液压阀的阀芯控制系统20设置相互独立的第一液压源22、第二液压源23以及分别位于第一液压源22与油箱100之间的第一回油路a上以及第二液压源23与油箱100之间的第二回油路b上的第一压力调节阀24和第二压力调节阀25，并且将液压阀21的两个控制端216和217分别连接至相应的液压源与压力调节阀之间的液压管路c和d上。即通过设置独立液压源，并且仅在液压阀21两侧的控制端(即两个流口)的回油路上分别设置一个压力调节阀，就可以对液压阀21两端的控制油进行独立调节，使控制难度和成本均得到有效降低，同时也能够对液压阀21两端的回油背压进行连续调节，确保阀芯215的快速运动。因此，相对现有技术，本实用新型在有效降低阀芯215的回油背压进而确保阀芯215能够快速响应的同时，减少了压力调节阀的数量和控制压力调节阀的信号数量，有效降低控制难度和使用成本。此外，通过设置相互独立的第一液压源22和第二液压源23使得阀芯215两端的液压源之间没有干扰，从而使阀芯215的移动更平稳。
[0026]可选的,液压阀21为三位换向阀。在阀芯215处于液压腔211的中位时,第一压力调节阀24和第二压力调节阀25处于打开状态。本实施例中，第一压力调节阀24和第二压力调节阀25分别为二位换向阀，且为常开型，如开关阀，优选为常开型开关阀。通过将两个压力调节阀设置为常开的状态，可以使第一回油路a和第二回油路b中的液压油处于流动状态，当两个压力调节阀接收到控制信号时，上述两个回油路a和b均只需要克服第一压力调节阀24和第二压力调节阀25分别到液压阀21的相应的第一控制端216和第二控制端217之间的很短一部分液压管路c和d的油液惯性力，以实现液压油快速运动到阀芯215的两侧的控制端，可以确保阀芯215的快速响应。
[0027]可选的，液压阀的阀芯控制系统20进一步包括控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25的开度进而利用第一控制端216和第二控制端217之间的压差推动阀芯215运动的控制器26。本实施例的控制器26为PWM控制器。在其他实施例中，也可以采用其他的控制器，如脉冲频率调制(Pulse frequency modulation, PFM)控制器、脉冲密度调制(pulse number modulation, PNM)控制器等。
[0028]以下将详细介绍本实施例的液压阀的阀芯控制系统20的原理:
[0029]初始状态时，阀芯215处于液压腔211的中间位置，如上述可知，第一压力调节阀24和第二压力调节阀25处于完全打开的状态，第一液压源22和第二液压源23输出的液压介质，例如液压油处于流动状态，通过第一回油路a和第二回油路b直接流入油箱100，实现卸油。此状态的阀芯215两侧的压力差为0，使得阀芯215处于液压腔211的中间位置。
[0030]当控制阀芯215运动时，控制器26输出控制信号，转换成PWM信号，通过调节PWM的占空比分别调节第一压力调节阀24和第二压力调节阀25的有效控制信号来分别控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25的阀口开度，以控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25的阀口流量，进而控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25的阀口压力，使得阀芯215两端的产生压差，从而推动阀芯215移动。
[0031]具体而言，当控制阀芯215向如图2所示的右边移动时，控制器26输出两个不同占空比的PWM控制信号，第一 PWM控制信号的占空比比第二 PWM控制信号的占空比小，例如，第一PWM控制信号的占空比为O或者很小，第二PWM控制信号的占空比为100或者很大。第一 PWM控制信号和第二PWM控制信号分别控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25，使得第一压力调节阀24的阀口关闭或者阀口开度很小，实现很大的节流作用，第二压力调节阀25的阀口全开或者阀口开度很大，实现很小的节流作用。由此，在阀芯215的两端产生很高的压差，并且左端的压力比右端的大，使阀芯215快速向右移动。
[0032]同理，当控制阀芯215向如图2所示的左边运动时，控制器26输出两个不同占空比的PWM控制信号，第一 PWM控制信号的占空比比第二 PWM控制信号的占空比大，例如，第一 PWM控制信号的占空比为100或者很大，第二 PWM控制信号的占空比为O或者很小。第一 PWM控制信号和第二 PWM控制信号分别控制第一压力调节阀24和第二压力调节阀25，使得第一压力调节阀24的阀口全开或者阀口开度很大，实现很小的节流作用，第二压力调节阀25的阀口关闭或者阀口开度很小，实现很大的节流作用。由此，在阀芯215的两端产生很高的压差，并且右端的压力比左端的大，使阀芯215快速向左移动。
[0033]本实施例中，如上述可知，由于初始状态时，第一压力调节阀24和第二压力调节阀25处于完全打开的状态，第一液压源22和第二液压源23输出的液压介质通过第一回油路a和第二回油路b直接流入油箱100，因此，当阀芯215移动时，上述两个回油路a和b均只需要克服第一压力调节阀24和第二压力调节阀25分别到液压阀21的相应的第一控制端216和第二控制端217之间的很短一部分液压管路c和d的油液惯性力，就可实现液压油快速运动到阀芯215的两侧的控制端，可以确保阀芯215的快速响应。
[0034]本实用新型实施例还提供另一种液压阀的阀芯控制系统的结构示意图，其实在图2所示的液压阀的阀芯控制系统的基础上再详细描述，具体请参阅图3。
[0035]如图3所示，本实施例的液压阀的阀芯控制系统20还包括与控制器26连接的闭环反馈电路27。
[0036]闭环反馈电路27包括用于检测阀芯215的实际位移量的位移传感器271、用于将位移传感器271所检测的实际位移量进行模数转换的A/D转换器272以及用于将A/D转换器272转换后的实际位移量与阀芯215的预位移量进行差值运算并将运算结果输出至控制器26的差分电路273。
[0037]由此，本实施例的液压阀的阀芯控制系统在图2所示的液压阀的阀芯控制系统的工作中还会进一步通过位移传感器271检测阀芯215的实际位移量，并将该位移信号经过A/D转换器272转换后反馈到系统中，形成闭环反馈控制。具体的，差分电路273将外部输入的阀芯215的预位移量Y0与A/D转换器272反馈的信号进行差值运算，并将差值运算结果输送到控制器26中，控制器26根据该差值运算结果输出控制信号。例如，当差值运算结果为O时，控制器26输出停止移动的控制信号，使阀芯215停止位移的移动。
[0038]在其他实施例中，还可采用开环反馈电路。
[0039]请参阅图4，图4是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的另一结构不意图。如图4所不,本实施例的液压阀的阀芯控制系统30同样用于控制液压阀31的阀芯的运动。
[0040]液压阀的阀芯控制系统30同样包括第一液压源32、第二液压源33、第一压力调节阀34、第二压力调节阀35、控制器36以及闭环反馈电路37。并且第一液压源32、第二液压源33、第一压力调节阀34、第二压力调节阀35、控制器36以及闭环反馈电路37的功能和连接关系分别与图3所示的第一液压源22和第二液压源23、第一压力调节阀24、第二压力调节阀25、控制器26以及闭环反馈电路27的功能和连接关系相同。
[0041]其中，本实施例所示的液压阀的阀芯控制系统30与图3所示的液压阀的阀芯控制系统20的区别在于:本实施例的第一压力调节阀34和第二压力调节阀35为可调节流阀。其中，第一压力调节阀34和第二压力调节阀35可以是电控式、液控式或机械式等。
[0042]应理解，本实施例的工作原理与图3所示的相同，同样是通过调节第一压力调节阀34和第二压力调节阀35的有效控制信号来分别控制第一压力调节阀34和第二压力调节阀35的阀口开度，以控制第一压力调节阀34和第二压力调节阀35的阀口流量，进而控制第一压力调节阀34和第二压力调节阀35的阀口压力，使得阀芯315两端的压差变化，从而推动阀芯315移动。并进一步运用闭环反馈电路37进行反馈控制。
[0043]请参阅图5，图5是本实用新型实施例的一种液压阀的阀芯控制系统的又一结构不意图。如图5所不,本实施例的液压阀的阀芯控制系统40同样用于控制液压阀41的阀芯的运动。
[0044]液压阀的阀芯控制系统40同样包括第一液压源42、第二液压源43、第一压力调节阀44、第二压力调节阀45、控制器46以及闭环反馈电路47。并且第一液压源42、第二液压源43、第一压力调节阀44、第二压力调节阀45、控制器46以及闭环反馈电路47的功能和连接关系分别与图4所示的第一液压源32和第二液压源33、第一压力调节阀34、第二压力调节阀35、控制器36以及闭环反馈电路37的功能和连接关系相同。
[0045]其中，本实施例所示的液压阀的阀芯控制系统40与图4所示的液压阀的阀芯控制系统30的区别在于:本实施例中，第一压力调节阀44和第二压力调节阀45为可调溢流阀。其中，第一压力调节阀44和第二压力调节阀45可以是电控式、液控式或机械式等。
[0046]应理解，本实施例的工作原理与图4所示的相同，同样是通过调节第一压力调节阀44和第二压力调节阀45的有效控制信号来控制第一压力调节阀44和第二压力调节阀45的阀口开度，以控制第一压力调节阀44和第二压力调节阀45的阀口流量，进而控制第一压力调节阀44和第二压力调节阀45的阀口压力，使得阀芯415两端的产生压差，从而推动阀芯415移动。并进一步运用闭环反馈电路47进行反馈控制。
[0047]综上所述，本实用新型设置第一压力调节阀和第二压力调节阀两个压力调节阀来调节液压介质，相对于现有技术设置四个调节阀的方案，本实用新型减少了压力调节阀的数量和控制压力调节阀的信号数量，有效降低控制难度和成本。
[0048]另外，本实用新型设置的是两个相互独立的第一液压源和第二液压源，使得阀芯两端的液压源之间没有干扰，因此，阀芯的移动更平稳。
[0049]再者，本实用新型将液压阀的两个控制端分别连接至相应的液压源与压力调节阀之间的回油路上，使得在控制阀芯运动时，两个回油路均只需要克服第一压力调节阀和第二压力调节阀分别到液压阀的相应的第一控制端和第二控制端之间的很短一部分液压管路的油液惯性力，就可实现液压油快速运动到阀芯的两侧的控制端，可以确保阀芯的快速响应。
[0050]以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的【技术领域】，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【权利要求】
1.一种液压阀的阀芯控制系统，所述液压阀(21，31，41)包括设置有液压腔(211)的阀体(212)、设置在所述液压腔(211)内的阀芯(215，315，415)、位于所述阀体(212) —端的第一控制端(216)以及位于所述阀体(212)另一端的第二控制端(217)，其特征在于，所述阀芯控制系统包括相互独立的第一液压源(22，32，42)和第二液压源(23，33，43)、设置于所述第一液压源(22，32，42)与油箱(100)之间的第一回油路(a)上的第一压力调节阀(24，34，44)及设置于所述第二液压源(23，33，43)与油箱(100)之间的第二回油路(b)上的第二压力调节阀(25，35，45)，所述第一控制端(216)与所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第一液压源(22，32，42)之间的液压管路(c)连接，所述第二控制端(217)与所述第二压力调节阀(25，35，45)和所述第二液压源(23，33，43)之间的液压管路(d)连接。
2.根据权利要求1所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述液压阀(21，31，41)为三位换向阀，在所述阀芯(215，315，415)处于所述液压腔(211)的中位时，所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35，45)处于打开状态。
3.根据权利要求2所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35，45)分别为常开型压力调节阀。
4.根据权利要求1所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述阀芯控制系统进一步包括用于控制所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35,45)的开度，进而利用所述第一控制端(216)和所述第二控制端(217)之间的压差推动所述阀芯(215，315，415)运动的控制器(26，36，46)。
5.根据权利要求4所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述控制器(26，36，46)为PWM控制器。
6.根据权利要求4所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述阀芯控制系统进一步包括与所述控制器(26，36，46)连接的闭环反馈电路(27，37，47)。
7.根据权利要求6所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述闭环反馈电路(27，37，47)包括用于检测所述阀芯(215，315，415)的实际位移量的位移传感器(271)、用于将所述位移传感器(271)所检测的实际位移量进行模数转换的A/D转换器(272 )以及用于将所述A/D转换器(272)转换后的所述实际位移量与所述阀芯(215，315，415)的预位移量进行差值运算并将运算结果输出至所述控制器(26，36，46)的差分电路(273)。
8.根据权利要求1所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35，45)分别为二位换向阀。
9.根据权利要求1所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35，45)分别为可调节流阀。
10.根据权利要求1所述的阀芯控制系统，其特征在于，所述第一压力调节阀(24，34，44)和所述第二压力调节阀(25，35，45)分别为可调溢流阀。
【文档编号】F15B13/02GK203670325SQ201320824790
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】邓东, 周启迪, 杨阳, 魏星, 王佩, 袁野 申请人:中联重科股份有限公司