[发明专利]手自一体控制的高水基高压大流量数字比例方向阀

说明书

本发明公开了一种手自一体控制的高水基高压大流量数字比例方向阀，包含ECU控制单元、压力感知元件、先导阀与主阀，可实现进液比例控制，回液开关控制并兼有手动进/回液开关控制功能，所述先导级由两位三通开关阀和两位两通高速开关阀构成。所发明的比例方向阀具有内置位移感知功能、阀口流量计算功能，通过压力感知元件监测进液、回液、工作口压力，再经过电子控制单元ECU计算即可推断阀芯位移、阀口流量，整体采用插装式结构可方便集成为阀组形式，具有结构简单、紧凑、耐污染且可完成智能感知与控制的特点。

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，更具体地说，涉及一种手自一体控制的高水基高压大流量数字比例方向阀。

背景技术

煤炭是我国的最主要能源，当前智能化开采是国际煤炭开采领域的发展方向，也是我国煤矿实现安全、高效、绿色目标和煤炭生产转型升级的必由之路。液压支架的智能化是煤炭开采智能化的重要组成部分，换向阀是液压支架液压控制部分的核心元件。当前煤矿使用的换向阀是两位三通结构的开关阀，突出体现为以下问题：一，液压支架系统供液压力高(31.5MPa)、流量大(目前多为400L/min)，换向阀在高速开关换向的同时，带来了巨大的液压冲击，这种液压冲击会造成设备和管路振动，产生噪声，破坏密封，甚至产生误动作，是大多数液压系统和液压元件产生故障的根源；二，液压支架的智能化要求液压支架姿态能够进行精准定位调节，但是开关式换向阀无法调节阀口流量，是限制液压支架姿态精准控制的主要因数之一；三，现有的开关式电液换向阀适应性差，其一般只有两种通径，无法匹配液压支架十几种控制功能的流量需求。

由于安全及工况条件限制，煤矿支架液压系统采用高水基工作介质(95％～97％的水，3％～5％的乳化油)，其粘度低、易泄漏；系统压力高、流量大、执行元件多、负载工况复杂；系统复杂、分散度大，易污染；在前期安装铺设或者采煤过程中的特殊情况下，要求能够手动对换向阀进行操作。因此，其比例控制阀研制难度大，迄今为止，尚无在煤矿使用先例。

授权公告号CN 102121487 B，先导型水液压数字比例方向阀，可用于高水基溶液，主阀部分采用三位四通滑阀结构，这种结构存在的缺点是：由于介质粘度低，因此想要保证阀的泄漏量在允许范围内，势必要减小阀芯和阀套的配合间隙，在换向时会带来摩擦力增大，阀芯与阀套磨损严重以及增大了阀芯蹩卡的风险；其先导级共有两组锥阀，共8个锥阀与8个固定阻尼孔，结构相对复杂，固定阻尼孔增大了阻塞风险；主阀阀芯的移动方向和位移量是由左右两侧先导阀控制口的压力差控制，没有反馈纠正环节，阀芯抗负载能力差；最大流量仅为87L/min。Hauhinco公司推出有C3系列水压比例阀产品，产品规格从DN25～DN100，最高控制压力为32MPa，额定流量为250L/min～4000L/min(Δp＝0.5MPa)，虽然其压力和流量满足要求，但是采用的结构为两位两通式，无法应用于液压支架系统。

目前还没有能够应用于煤矿井下液压支架系统的比例换向阀产品，本发明针对液压支架特殊工况及需求提出了一种手自一体控制的高水基高压大流量数字比例方向阀，其功能要求是在断电情况下可以进行手动开关控制；在通电情况下，能够对进液阀口进行比例调节、可以进行手动干预开关控制；通过阀口压力感知和智能控制可以得到较为精确的阀芯位移和阀口流量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有开关换向阀对阀口开度及阀口流量不能连续比例控制以及现有高水基比例阀结构与功能上的不足，设计提供一种新型的高水基高压大流量数字比例方向阀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种手自一体控制的高水基高压大流量数字比例方向阀，包括：主阀、先导阀和电子控制单元；