转阀的难点探讨

一直想写篇关于转阀的文章，又怕引起公愤。今天鼓起勇气，简略探讨一下转阀。

转阀是现在流行的话题，是用伺服电机直接驱动阀芯，省去复杂的先导级结构。记得多年前，刚接触伺服阀时，问过老专家一个问题：射流管的结构和工艺这么复杂(当时主要是干射流管阀），能不能用伺服电机+精密滚珠丝杆直接驱动阀芯？当时在我的脑海中，阀芯和阀套还只能是轴向移动，我还没敢想阀芯旋转运动来控制流体。只记得当时老专家问了我两个问题：第一：滞环怎么保证？第二:动态怎么保证？

在讨论转阀之前，先定义一下转阀的概念：我的理解是，伺服电机直接带动阀芯在阀套中旋转运动。将旋转运动转换为直线运动，不是严格意义上的转阀。比如Domin的阀。

目前的伺服阀，主要有三大经典结构：喷嘴挡板式、射流管式（包括射流偏转板）以及力马达式(MOOG D633结构）。这些都是动铁式结构。日本还有少部分动圈式结构，没有在市场上形成主流。总体来说，这些传统伺服阀先导级结构，加工精度高，装调复杂。由于是先导级，性能很大程度上影响整阀的性能，高精加工和复杂工艺决定了成本居高不下。因此，长久以来，总有很多科技工作者想要取代这些复杂的结构。

不可否认，用伺服电机直接驱动阀芯，有许多优点：泄漏小，抗污染能力强，动态高(理论上）。但是也有许多难点，在此抛砖引玉，简略探讨一下。

第一：伺服电机和阀芯同轴度的问题。阀芯和阀套的间隙在2μ-4μ左右，即使是转阀，也不能超出这个范围。伺服阀在工作时，阀芯和阀套的间隙会形成油膜。也就是说，伺服电机和阀芯的同轴度要在2μ-4μ的范围内，否则电机旋转时，阀芯和阀套直接硬摩擦，动几下，阀芯和阀套就废掉了。轻则内泄变大，重则伺服电机烧掉或者轴断裂。即使加弹性联轴器，也只能减轻这种硬挤压。同时，加入联轴器后，滞环必然增加。整个阀的体积也会变大很多。

第二:阀芯和阀套配磨的问题。伺服阀的遮盖要求很严格，这也影响着其控制精度。在传统滑阀中，阀芯节流边相对于阀套窗口，可以通过磨削来保证。在转阀中，阀芯和阀套的遮盖怎么保证？

第三：在转阀中，阀芯一端和伺服电机连接，另一端是自由端。高速旋转时，由于质心的问题，远离电机的一端，必然会有跳动。这时不可避免的会和阀套挤压摩擦，不仅影响动态，也影响使用寿命。

第四：控制的问题。伺服电机的精确控制，也是一个难题。在一般工业系统，用驱动器直接对其驱动，进行速度、转矩和位置进行控制。这种控制在工业应用中没问题，但是伺服阀属于高精密器件，动态要求远高于一般工业应用，怎么快速精确的启停、正反转控制，也是个不小的难题。

最后，问一个问题，伺服阀是欧美发明的，伺服电机也是欧美发明的，为什么欧美企业不用伺服电机去驱动阀芯，做成所谓的“转阀”？！