一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀，包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体。还包括智能控制器、多个超声换能器和阀芯磁化装置，阀体包括特制阀壁，智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁、阀芯磁化装置和特制阀壁电连接。超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交。特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、四条隔磁带和四组带导磁框架的螺线管线圈。采用本技术方案，可方便、准确、实时的预报、检测滑阀阀芯卡紧故障、判断卡紧位置，并可便捷的利用电磁力修复由污染和径向力不平衡造成的卡紧故障，操作简便，使用效果好。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种液压阀，特别是一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀。
技术介绍
滑阀类阀芯机构是各类液压阀中采用最多的一种结构形式。滑阀一般包括阀芯和阀体，阀体包括阀壁和阀腔。通过改变阀芯在阀体的阀腔里的位置，滑阀可以实现流体流向的改变及通断。滑阀卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一，一般可分为液压卡紧和机械卡紧两大类。液压卡紧是因机加工造成阀芯几何性状误差和同轴度误差产生径向不平衡压力引起的；而机械卡紧则由运行现场的颗粒污染物在滑阀间隙逐渐淤积而引起的。卡紧故障有轻度和重度的区分。滑阀卡紧故障是液压系统中最为常见的故障和失效形式之一。液压系统作为大功 率执行机构，一旦出现卡紧故障，轻者系统失效，重者还会危及设备甚至人身安全。因此，首先，及时发现卡紧故障对液压系统的安全运行至关重要；其次，对卡紧故障的预报更能将故障扼杀在萌芽状态，对提高整个系统的可靠性意义重大；第三，如果卡紧故障已发生，判断阀芯卡紧在阀腔内的那个侧面位置对于卡紧故障的排除也很关键。现有滑阀卡紧信息的获取，主要是通过对液压系统压力、流量、位移等量的检测来实现，属于间接检测诊断的方法，无法直接获取阀芯工作状态。特别的，影响压力、流量、位移等参量的因素很多，而卡紧只是其中之一，因此卡紧检测的准确性有待推敲。也有的学者提出利用叠加在阀芯上的颤振信号的变化来检测卡紧卡涩故障，这种方法可以在一定程度上实现卡紧故障的检测和预报，但由于其也是通过电磁场变化间接检测阀芯机械运动状态，存在判断影响因素多，判断阈值难以统一标定等问题。另外，对于卡紧后阀芯卡紧位置的检测，则较少见诸报道。现有技术中，排除故障的方法主要有两种一是在加工和现场运行过程中采取措施，减少发生故障的几率。比如在系统中安装精过滤器、阀芯上合理开设均压槽、严格加工装配质量等；另一种方法就是在线实时故障诊断和故障排除。HERION公司设计制造的一种电磁换向阀，除了它的工作阀芯外，还有一个“击锤”阀芯。正常工作时，“击锤”阀芯不动作，当阀芯因卡紧无法归位时，“击锤”阀芯在弹簧力作用下敲击工作阀芯，使其回位。这一方案的局限性在于，由于是靠上电时压缩机械弹簧来获得敲击能量，“击锤”阀芯只有一次敲击动作，而且是单向的，无法确保故障排除，也无法应用于伺服、比例阀控制系统。有鉴于此，本专利技术人结合从事液压阀领域研究工作多年的经验，对上述
的缺陷进行长期研究，本案由此产生。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种结构简单、成本低廉的可检测并修复卡紧故障的智能液压阀，可方便、准确、实时的预报、检测滑阀阀芯卡紧故障、判断卡紧位置，并可便捷的利用电磁力修复由污染和径向力不平衡造成的卡紧故障，操作简便，使用效果好。为了实现上述目的，本技术的技术方案如下一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀，包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体。还包括智能控制器、多个超声换能器和阀芯磁化装置，阀体包括特制阀壁，智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁、阀芯磁化装置和特制阀壁电连接。所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块和磁化控制模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块。其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、磁化控制模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、 稳压电源模块、磁化控制模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；磁化控制模块和中央处理器模块以及阀芯磁化装置上的螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块23和中央处理器模块20以及多个超声波换能器50相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，高速A/D转换模块和回波信号滤波放大模块相连，回波信号滤波放大模块和多路切换模块相连，多路切换模块和多个超声换能器相连。所述超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；超声换能器和阀体外侧面直接涂有声耦合介质。所述特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、将阀壁主壁分隔并分设于阀壁四个顶角的四条隔磁带和四组带导磁框架并分别套在四块阀壁主壁上的螺线管线圈；阀芯和阀壁主壁由导磁体合金制成，隔磁带由不导磁体合金制成。所述阀芯磁化装置置于阀芯与比例电磁铁之间，包括带导磁框架的螺线管线圈和圆柱状轴芯，轴芯和阀芯制成一体，轴芯由导磁体合金制。进一步，所述多个超声换能器为六个以上的偶数，分成两排、平行于阀体内阀腔中轴线的安装在阀体的相邻两外侧面上，每一侧面上的各超声换能器等间隔排列。从而更加方便、准确、实时的预报、检测滑阀阀芯卡紧故障、判断卡紧位置，且成本更加低廉，结构更加简单。进一步，所述超声换能器的频率在IOMHz以上。该设计是考虑到阀芯和阀壁间隙较小，从而更经济的实现上述技术效果。进一步，所述智能控制器中高速A/D转换模块中的A/D转换器选用ADS5485或同等性能的A/D芯片，所述超声换能器选用直探头，所述声耦合介质为机油。从而更经济的实现上述技术效果。进一步，所述阀芯由高磁导合金1J87制成，所述阀壁主壁和圆柱状轴芯由高磁导合金1J89制成，所述隔磁带由YG8不导磁进口钨钢制成。从而进一步提高本技术方案中电磁力的修复效果，且使用效果更佳。采用本技术方案检测卡紧故障的工作原理如下(图5参见附图说明部分)超声波是频率高于20千赫的机械波，这种机械波在材料中能以一定的速度和方向传播，遇到声阻抗不同的异质界面(如缺陷或被测物件的底面等)就会产生反射。这种反射现象可被用来进行超声波探伤，最常用的是脉冲回波探伤法。探伤时，脉冲振荡器发出的电压加在超声换能器(或者说超声探头，是用压电陶瓷或石英晶片制成的探测元件)上，超声换能器发出的超声波脉冲通过声耦合介质(如机油或水等)进入材料并在其中传播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途径返回超声换能器，超声换能器又将其转变为电脉冲。根据缺陷反射波电脉冲的位置和幅度(与参考试块中人工缺陷的反射波幅度作比较)，即可测定缺陷的位置和大致尺寸。本技术借鉴上述超声探伤的机理，利用超声波在异质界面反射现象来实现阀 芯卡紧的预报、检测和定位。如图5所示的液压阀在正常工作时，阀芯41和阀体40中阀腔的中轴线重合，超声发射模块发出的电信号加在超声换能器50上，然后产生的超声波脉冲通过声耦合介质(机油)进入阀壁并在其中传播，在阀壁和阀芯之间的间隙处，由于间隙内的液压油和阀壁的声阻抗不同，超声波在间隙处产生发射。部分反射能量沿原入射途径返回超声换能器，超声换能器又将其转变为电脉冲，中央处理器模块根据采集的反射波电脉冲的位置tl和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀，包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体，其特征在于：还包括智能控制器、多个超声换能器和阀芯磁化装置，阀体包括特制阀壁，智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁、阀芯磁化装置和特制阀壁电连接；所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块和磁化控制模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块；其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、磁化控制模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块、磁化控制模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；磁化控制模块和中央处理器模块以及阀芯磁化装置上的螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块23和中央处理器模块20以及多个超声波换能器50相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，高速A/D转换模块和回波信号滤波放大模块相连，回波信号滤波放大模块和多路切换模块相连，多路切换模块和多个超声换能器相连；所述超声换能器固定安装于液压阀阀体的外侧面，超声换能器的轴心线和阀体内阀腔的中轴线垂直相交；超声换能器和阀体外侧面直接涂有声耦合介质；所述特制阀壁包括上下左右四块阀壁主壁、将阀壁主壁分隔并分设于阀壁四个顶角的四条隔磁带和四组带导磁框架并分别套在四块阀壁主壁上的螺线管线圈；阀芯和阀壁主壁由导磁体合金制成，隔磁带由不导磁体合金制成；所述阀芯磁化装置置于阀芯与比例电磁铁之间，包括带导磁框架的螺线管线圈和圆柱状轴芯，轴芯和阀芯制成一体，轴芯由导磁体合金制。...

【技术特征摘要】
1.一种可检测并修复卡紧故障的智能液压阀，包括比例电磁铁、阀芯和带阀腔的阀体，其特征在于还包括智能控制器、多个超声换能器和阀芯磁化装置，阀体包括特制阀壁，智能控制器分别和超声换能器、比例电磁铁、阀芯磁化装置和特制阀壁电连接； 所述智能控制器包括中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块和磁化控制模块；超声卡紧故障预报检测定位模块包括高速A/D转换模块、回波信号滤波放大模块、超声发射模块和多路切换模块； 其中，稳压电源模块和中央处理器模块、电磁力卡紧排除模块、通用比例放大器模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、磁化控制模块相连并提供所需电压；中央处理器模块和电磁力卡紧排除模块、超声卡紧故障预报检测定位模块、无线通讯模块、稳压电源模块、磁化控制模块相连并控制整个电路的工作；无线通讯模块和中央处理器模块相连；通用比例放大器模块和中央处理器模块以及比例电磁铁相连；电磁力卡紧排除模块和中央处理器模块以及四块阀壁主壁上的四个螺线管线圈相连；磁化控制模块和中央处理器模块以及阀芯磁化装置上的螺线管线圈相连；超声卡紧故障预报检测定位模块23和中央处理器模块20以及多个超声波换能器50相连，具体为中央处理器模块和高速A/D转换模块相连可处理采集的回波信号，中央处理器模块和超声发射模块相连可控制超声脉冲产生，中央处理器模块和多路切换模块相连可用于在多个超声换能器之间切换超声发射、接收对象，超声发射模块和多路切换模块相连，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟波，张华芳，
申请(专利权)人：绍兴文理学院，
类型：实用新型
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