專利名稱：防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體壓力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，尤其是涉及一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在水利、核電、介質(zhì)輸送等工業(yè)領(lǐng)域中，大流量工況下流量控制閥的切換 容易產(chǎn)生具有嚴(yán)重危害的水擊現(xiàn)象。控制大流量控制閥的閥芯切換速度是防治 水擊危害的重要措施，特別是閥芯切換的慢速控制以及保持壓差的調(diào)速控制都 是高性能大流量控制閥的關(guān)鍵。近幾年隨著工業(yè)發(fā)展對(duì)核電和水利機(jī)械中水擊 控制的要求越來越高，而相關(guān)的傳統(tǒng)慢速控制閥芯技術(shù)無法滿足實(shí)際需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)，用于大流量工況 下的流量控制，作為防水擊閥芯操縱的控制系統(tǒng)，控制閥芯切換的慢速控制以 及保持節(jié)流閥芯進(jìn)出口壓差的調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)防治水擊危害和大流量管道系統(tǒng) 的調(diào)速，適用于水擊危害嚴(yán)重的流體系統(tǒng)的高性能流量控制。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
包括油箱或水箱、過濾器、電機(jī)、泵、安全閥、比例溢流閥、單向閥、減 壓閥、伺服閥、彈簧缸、液壓缸、壓差傳感器、壓差控制器；電機(jī)拖動(dòng)的泵的
入口通過過濾器與油箱或水箱連接，泵的出口連接安全閥入口和單向閥后分為 兩路， 一路接比例溢流閥入口和彈簧缸的一腔，另一路連接減壓閥的入口，減
壓閥的出口連接伺服閥的P 口，伺服閥的A、 B、 T 口分別連接液壓缸的兩腔和 油箱或水箱，安全閥和比例溢流閥的出口以及彈簧缸的彈簧腔均接油箱或水箱; 彈簧缸與液壓缸的輸出活塞桿分別連接節(jié)流閥芯和調(diào)壓閥芯。
壓差控制器包括壓差設(shè)定信號(hào)和相加單元，壓差傳感器的兩個(gè)測(cè)壓點(diǎn)連接 節(jié)流閥芯的入口和出口，測(cè)得的壓差信號(hào)輸出連接到壓差控制器的相加單元， 相加單元與壓差設(shè)定信號(hào)連接，并將獲得的偏差信號(hào)輸出連接到伺服閥形成閉
環(huán)反饋控制。
所述的彈簧缸的彈簧腔內(nèi)裝有彈簧，被比例溢流閥入口調(diào)定壓力推動(dòng)的活 塞桿壓在彈簧上，活塞桿伸出彈簧缸外的部分連接節(jié)流閥芯，另一端連接位移 傳感器。
3所述的彈簧缸的彈簧或者置于彈簧缸的缸體之外，彈簧的一端與缸體固接， 另一端被活塞桿推壓或者拉伸，活塞桿穿過彈簧與節(jié)流閥芯連接，活塞桿的另 一端連接位移傳感器。
本發(fā)明具有的有益效果是
(1) 采用比例溢流閥控制壓力，通過彈簧轉(zhuǎn)換為位移，可以實(shí)現(xiàn)慢速閥芯控 制，壓力變化對(duì)應(yīng)節(jié)流閥芯位移變化，可以根據(jù)閥芯控制速度要求設(shè)定壓力變 化率，靈活方便，且容易實(shí)現(xiàn)閥芯切換的慢速控制。
(2) 利用閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)壓差穩(wěn)定控制，具有控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)的特 點(diǎn)，特別適用于水擊壓力波動(dòng)產(chǎn)生時(shí)的壓差穩(wěn)定。
(3) 液壓驅(qū)動(dòng)部分應(yīng)設(shè)計(jì)有超壓保護(hù)裝置，防止超過負(fù)載損傷闊桿；比例溢 流閥一方面用于節(jié)流閥芯位移的控制，另一方面可以防止系統(tǒng)過載損傷閥桿， 具有超壓超載保護(hù)的功能
(4) 減壓閥用于調(diào)節(jié)伺服閥P 口的壓力，對(duì)于調(diào)節(jié)伺服閥工作壓力，保持工 作點(diǎn)穩(wěn)定具有較好的效果。
(5) 該閥芯控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作范圍大、性能高的優(yōu)點(diǎn)，適合于系 列化和模塊化生產(chǎn)。
(6) 操縱節(jié)流閥芯的彈簧缸帶有位移傳感器，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)節(jié)流閥芯的開度，
具有直觀可靠的特點(diǎn)。
(7) 本閥芯控制系統(tǒng)還可通過將泵、閥、液壓缸、管路等更換為水液壓元件
和防銹材料，適應(yīng)特殊場(chǎng)合如核電系統(tǒng)等的應(yīng)用。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖中l(wèi).油箱或水箱，2.過濾器，3.電機(jī)，4.泵，5.安全閥，6.比例溢流闊， 7.單向閥，8.減壓閥，9.伺服閥，IO.位移傳感器，ll.彈簧缸，11-1.活塞桿，11-2. 彈簧，11-3.缸體，12.液壓缸，13.節(jié)流閥芯，14.調(diào)壓閥芯，15.壓差傳感器，16. 壓差設(shè)定信號(hào)，17.相加點(diǎn)，18.壓差控制器。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如附圖所示，本發(fā)明防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)包括包括油箱或水箱l、
過濾器2、電機(jī)3、泵4、安全閥5、比例溢流閥6、單向閥7、減壓閥8、伺服 閥9、彈簧缸11、液壓缸12、壓差傳感器15及壓差控制器18;電機(jī)3拖動(dòng)的 泵4的入口通過過濾器2與油箱或水箱1連接，泵4的出口連接安全閥5入口和單向閥7后分為兩路， 一路接比例溢流閥6入口和彈簧缸11的一腔，另一路 連接減壓閥8的入口，減壓閥8的出口連接伺服閥9的P 口，伺服閥9的A、B、 T 口分別連接液壓缸12的兩腔和油箱/水箱1，安全閥5和比例溢流閥6的出口 以及彈簧缸11的彈簧腔均接回油箱/水箱1;彈簧缸11與液壓缸12的輸出活塞 桿分別連接節(jié)流閥芯13和調(diào)壓闊芯14，推動(dòng)節(jié)流閥芯13和調(diào)壓閥芯14分別動(dòng) 作改變主通路上的各自的通流面積。泵4的出口處的安全閥5用于保護(hù)泵4，比 例溢流閥6 —方面調(diào)節(jié)彈簧缸11 一腔的壓力，另一方面可以防止系統(tǒng)過載損傷 閥桿，減壓閥8用于調(diào)節(jié)伺服閥9的P口壓力。
壓差控制器18包括壓差設(shè)定信號(hào)16和相加單元17，壓差傳感器15的兩個(gè) 測(cè)壓點(diǎn)連接節(jié)流閥芯13的入口和出口，測(cè)得的壓差信號(hào)輸出反饋到壓差控制器 18的相加單元17，相加單元17與壓差設(shè)定信號(hào)16連接，在相加單元17壓差 設(shè)定信號(hào)18減去壓差測(cè)量信號(hào)獲得偏差控制信號(hào)并輸出連接到伺服閥9，由此 形成節(jié)流閥芯13兩端壓差的閉環(huán)反饋控制。當(dāng)來流壓力發(fā)生變化，或者由于節(jié) 流閥芯13流通面積發(fā)生變化，造成管路系統(tǒng)流阻分布變化時(shí)，節(jié)流閥芯13的 進(jìn)出口壓差與壓差設(shè)定信號(hào)16產(chǎn)生偏差，伺服閥9便按該偏差信號(hào)自動(dòng)調(diào)整， 對(duì)調(diào)壓閥芯14的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，重新使節(jié)流閥芯13進(jìn)出口壓差達(dá)到設(shè)定值， 以維持其前后壓差恒定。其具體工作過程是，當(dāng)壓差傳感器15檢測(cè)到的壓差增 大時(shí)，反饋到壓差控制器18，在相加單元17比較之后得到負(fù)的偏差信號(hào)，使伺 服閥9切換到左位，液壓缸12就推動(dòng)調(diào)壓閥芯14減小閥口通流面積，進(jìn)而減 小節(jié)流閥芯13兩端的壓差，直到回到壓差設(shè)定信號(hào)16的設(shè)定值，偏差信號(hào)變 為零，伺服閥9回到零位；反之亦然。對(duì)節(jié)流閥芯13進(jìn)出口壓差的閉環(huán)控制具 有控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于水擊壓力波動(dòng)的工作環(huán)境。
彈簧缸ll的彈簧腔內(nèi)裝有彈簧ll-2，如附圖所示，被比例溢流閥6入口調(diào) 定壓力推動(dòng)的活塞桿11-1通過壓縮彈簧11-2，將比例溢流閥6控制的壓力轉(zhuǎn)換 為位移并由彈簧缸11的活塞桿11-1輸出并推動(dòng)節(jié)流閥芯13動(dòng)作，以改變操縱 閥的節(jié)流閥口通流面積。彈簧缸11的活塞桿11-1的另一端連接有位移傳感器 10，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)節(jié)流閥芯13的位移。
彈簧缸11的彈簧11-2或者置于缸體11-3外部，彈簧11-2 —端與缸體11-3 固接，另一端被活塞桿11-1推壓或者拉伸，活塞桿11-1仍然穿過彈簧11-2與節(jié) 流閥芯B連接。
增大比例溢流閥6的控制信號(hào)，比例溢流閥6入口以及與之相連的彈簧缸 11的一腔的壓力上升，彈簧缸11的活塞桿11-1壓縮彈簧11-2的壓縮量增大并推動(dòng)節(jié)流閥芯13，進(jìn)而減小節(jié)流閥口通流面積；反之，當(dāng)減小比例溢流閥6的 輸入信號(hào)，比例溢流閥6入口以及與之相連的彈簧缸11的一腔的壓力下降，彈 簧缸11的活塞桿11-1壓縮彈簧11-2的壓縮量減小并拉動(dòng)節(jié)流閥芯13，進(jìn)而增 大節(jié)流閥口通流面積。這樣，通過改變比例溢流閥6的控制信號(hào)可以控制節(jié)流 閥芯13的閥口通流面積，節(jié)流閥芯13的閥口通流面積的調(diào)節(jié)大小和調(diào)節(jié)速度 都可以由比例溢流閥6的控制信號(hào)控制，并且，由彈簧ll-2將比例溢流閥6的 控制壓力轉(zhuǎn)換為位移，可以實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥芯13的慢速切換控制，達(dá)到防水擊的目 的。節(jié)流閥芯13的切換速度由比例溢流閥6的控制信號(hào)的變化速率調(diào)控，其工 作范圍大，控制性能高。
比例溢流閥6的入口連接泵出口的單向閥7、減壓閥8的入口和彈簧缸11 的一腔， 一方面用于節(jié)流閥芯13位移的控制，另一方面可以防止系統(tǒng)過載損傷 閥桿，具有超壓超載保護(hù)的功能。減壓閥8用于調(diào)節(jié)伺服閥9的P 口壓力，可 以調(diào)節(jié)伺服閥9工作壓力，保持其工作點(diǎn)穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1、一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)，其特征在于包括油箱或水箱(1)、過濾器(2)、電機(jī)(3)、泵(4)、安全閥(5)、比例溢流閥(6)、單向閥(7)、減壓閥(8)、伺服閥(9)、彈簧缸(11)、液壓缸(12)、壓差傳感器(15)、壓差控制器(18)；電機(jī)(3)拖動(dòng)的泵(4)的入口通過過濾器(2)與油箱或水箱(1)連接，泵(4)的出口連接安全閥(5)入口和單向閥(7)后分為兩路，一路接比例溢流閥(6)入口和彈簧缸(11)的一腔，另一路連接減壓閥(8)的入口，減壓閥(8)的出口連接伺服閥(9)的P口，伺服閥(9)的A、B、T口分別連接液壓缸(12)的兩腔和油箱或水箱(1)，安全閥(5)和比例溢流閥(6)的出口以及彈簧缸(11)的彈簧腔均接油箱或水箱(1)；彈簧缸(11)與液壓缸(12)的輸出活塞桿分別連接節(jié)流閥芯(13)和調(diào)壓閥芯(14)，所述壓差控制器(18)，包括壓差設(shè)定信號(hào)(16)和相加單元(17)，壓差傳感器(15)的兩個(gè)測(cè)壓點(diǎn)連接節(jié)流閥芯(13)的入口和出口，測(cè)得的壓差信號(hào)輸出連接到壓差控制器(18)的相加單元(17)，相加單元(17)與壓差設(shè)定信號(hào)(16)連接，并將獲得的偏差信號(hào)輸出連接到伺服閥(9)形成閉環(huán)反饋控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的彈簧缸(ll)的彈簧腔內(nèi)裝有彈簧(ll-2)，被比例溢流閥(6)入口調(diào)定壓力推 動(dòng)的活塞桿(ll-l)壓在彈簧(ll-2)上，活塞桿(ll-l)伸出彈簧缸(ll)外的部分連接 節(jié)流閥芯(13)，另一端連接位移傳感器(IO)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)，其特征在于 所述的彈簧缸(ll)的彈簧(l 1-2)或者置于彈簧缸(1 l)的缸體(ll-3)之外，彈簧(l 1-2) 的一端與缸體(ll-3)固接，另一端被活塞桿(ll-l)推壓或者拉伸，活塞桿(ll-l)穿 過彈簧(11-2)與節(jié)流閥芯(13)連接，活塞桿(11-1)的另一端連接位移傳感器(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種防水擊操縱閥閥芯控制系統(tǒng)。它包括電機(jī)、泵、油箱/水箱、過濾器、安全閥、單向閥、減壓閥、比例溢流閥、伺服閥、液壓缸、壓差傳感器、壓差控制器。比例溢流閥的入口連接彈簧缸的一腔，通過活塞桿壓縮彈簧腔的彈簧，把比例溢流閥的控制壓力轉(zhuǎn)化為控制節(jié)流閥芯的位移，實(shí)現(xiàn)防水擊操縱閥閥芯切換速度可控。壓差傳感器的兩個(gè)測(cè)壓點(diǎn)連接節(jié)流閥芯的入口和出口，將壓差反饋到壓差控制器，通過伺服閥控制的液壓缸調(diào)節(jié)調(diào)壓閥芯的開度，閉環(huán)控制節(jié)流閥芯前后的壓差，實(shí)現(xiàn)主液體通路上的調(diào)速。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)節(jié)流閥芯的慢速可控切換，有效抑制和削弱水擊。
文檔編號(hào)F16K37/00GK101307840SQ20081006263
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月27日
發(fā)明者華 周, 張?jiān)雒? 謝安桓 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)