專利名稱：一種機(jī)電一體化數(shù)控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的制作方法
一種機(jī)電一體化數(shù)控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，它適用于在各種大型輸氣、液管路中，調(diào)節(jié)所輸送的流量。如用于油田的石油、天燃?xì)忾_(kāi)采輸送管路中。
現(xiàn)在的各種石油及天燃?xì)廨斔凸苈分校褂么笮偷臍鈩?dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行流量控制。在氣室中通入一定壓力的氣體時(shí)，由于薄膜的壓力變形，引起閥門(mén)的開(kāi)度變化，起到放大調(diào)節(jié)力的作用。而氣室壓力的調(diào)節(jié)，又是通過(guò)在控制氣路中，用一個(gè)調(diào)壓閥來(lái)控制氣室壓力。調(diào)壓閥通常是彈簧式的。用一個(gè)壓縮彈簧頂住一個(gè)可動(dòng)調(diào)壓閥芯，在氣體壓力的平衡作用下，閥芯有一定的開(kāi)口量，通過(guò)開(kāi)口量的節(jié)流減壓，保持氣室壓力值的恒定，而氣室壓力值的設(shè)定，是通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮彈簧的預(yù)緊力來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于彈簧預(yù)緊力是由手工調(diào)節(jié)的，每次改變閥門(mén)開(kāi)度都必須重新調(diào)整，因此，在需要經(jīng)常調(diào)節(jié)時(shí)，有較大的工作量，也不適應(yīng)自動(dòng)化操作，而且調(diào)整量與開(kāi)度的改變值也不是線性關(guān)系，需要一定的調(diào)節(jié)技巧。
本發(fā)明的目的是發(fā)明一種機(jī)電一體化的數(shù)控氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥，它仍然使用氣膜放大的形式，通過(guò)氣室壓力調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度。通過(guò)采用機(jī)電一體化技術(shù)，從而可以通過(guò)數(shù)字控制改變閥芯的開(kāi)度值，操作方便。
本發(fā)明如附

圖1所示，它有閥體1、閥芯2、連桿3、氣膜4、氣室5、氣源6、調(diào)壓閥芯7、壓縮彈簧8和滑塊9，其特征在于在滑塊9軸線上有螺紋，有螺桿13與該螺紋相配，螺桿13上端有大速比減速器14和數(shù)控電機(jī)15，在閥體1近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11，在氣室5上裝有壓力傳感器12和可控泄漏閥19，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11中插有對(duì)數(shù)控電機(jī)15進(jìn)行控制的適配模塊16，對(duì)可控泄漏閥19進(jìn)行控制的適配模塊17以及連接于壓力傳感器12的測(cè)量適配模塊18，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行接口與可為其它測(cè)量控制系統(tǒng)所共有的中央控制計(jì)算機(jī)10相連。
本發(fā)明仍然使用氣室5中氣體壓力對(duì)閥芯2的位置進(jìn)行控制，以此控制閥門(mén)的開(kāi)度。當(dāng)氣室5壓力保持一定值時(shí)，閥芯2位置不變，保持一定的閥門(mén)開(kāi)度值，從而保證一定的輸出流量。本發(fā)明保持氣室5壓力的方法是當(dāng)壓力降低時(shí)，調(diào)壓閥芯7底面所受壓力減小，與壓縮彈簧8的壓力不平衡，在壓縮彈簧8的作用下，調(diào)壓閥芯7下移使其進(jìn)口開(kāi)度增加，節(jié)流壓差減小，氣室5的壓力恢復(fù)，重新保持與壓縮彈簧8的平衡。反之，當(dāng)氣室5壓力升高時(shí)，調(diào)壓閥芯7底面所受壓力增大，大于壓縮彈簧8的壓力，使調(diào)壓閥芯7上移，從而使進(jìn)口開(kāi)度減小，節(jié)流壓差增大，輸出壓力得以減小，重新保持與彈簧彈性力平衡。氣源6的壓力保持一定，通過(guò)調(diào)壓閥芯7對(duì)氣室5供氣。在氣室5上有可控泄漏閥19，工作時(shí)處于關(guān)狀態(tài)，但有一定的泄漏節(jié)流小口，以保證調(diào)壓閥芯7有一定的調(diào)壓開(kāi)度。在遇到特殊情況時(shí)，泄漏閥19大打開(kāi)，氣室5壓力下降基本為零，使閥門(mén)開(kāi)口迅速關(guān)閉(對(duì)于正開(kāi)口調(diào)節(jié))或迅速達(dá)到最大開(kāi)度(對(duì)于反開(kāi)口調(diào)節(jié))。在需要調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)10通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口發(fā)出地址選通信號(hào)，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11收到地址選通信號(hào)后，選通相應(yīng)的控制電機(jī)的適配模塊16，在需要增加閥門(mén)開(kāi)度值時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)10發(fā)出電機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)，由適配模塊16鎖存并控制數(shù)控電機(jī)15正轉(zhuǎn)。在適配模塊16鎖存后，中央控制計(jì)算機(jī)10發(fā)出新的地址選通信號(hào)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11選通測(cè)量適配模塊18，測(cè)量適配模塊18不斷把壓力傳感器12測(cè)得的輸出壓力值經(jīng)A/D變換后送回中央控制計(jì)算機(jī)10，通過(guò)中央控制計(jì)算機(jī)10的處理與要求的調(diào)整值比較，在滿足要求后，重新發(fā)出選通適配模塊16的地址選通信號(hào)，選通適配模塊16，給出數(shù)控電機(jī)15停轉(zhuǎn)信號(hào)，通過(guò)適配模塊16控制電機(jī)停轉(zhuǎn)。由于在調(diào)節(jié)過(guò)程中，數(shù)控電機(jī)15正轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)減速器14帶動(dòng)螺桿13正向轉(zhuǎn)動(dòng)，使滑塊9向下移動(dòng)，增加了壓縮彈簧8的預(yù)壓力，從而增大了本發(fā)明閥芯2的開(kāi)度值。反之，在需要降低本發(fā)明閥芯2的開(kāi)度值時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)10與控制增加開(kāi)度值過(guò)程相仿，只是把控制數(shù)控電機(jī)15正轉(zhuǎn)變?yōu)榭刂破浞崔D(zhuǎn)，螺桿13帶動(dòng)滑塊9向上移動(dòng)，減小了壓縮彈簧8的預(yù)緊壓力，使閥芯2開(kāi)度值減小。
本發(fā)明采用中央控制計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面加測(cè)控元件這種機(jī)電一體化的方法，可以通過(guò)數(shù)字化技術(shù)對(duì)氣室壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，從而調(diào)整閥門(mén)的開(kāi)度，解決了人工調(diào)節(jié)時(shí)的操作困難問(wèn)題。在調(diào)節(jié)過(guò)程中，通過(guò)直接測(cè)量氣室的壓力值進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，也解決了閥門(mén)開(kāi)度與滑塊位移的非線性問(wèn)題。由于壓力傳感器的測(cè)量精度很高。因此本發(fā)明有較高的設(shè)定精度。
在本發(fā)明中，由閥體1、閥芯2、連桿3、氣膜4和氣室5組成的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥與普通氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥一樣，可以直接選用。用于調(diào)節(jié)氣室壓力的調(diào)壓閥芯7與普通彈簧式壓力調(diào)節(jié)閥一樣，可以使用現(xiàn)有調(diào)節(jié)閥進(jìn)行改型設(shè)計(jì)或直接改造。可以使用如本發(fā)明附圖1所給出的移動(dòng)閥芯的形式，其閥芯也可以是變形薄膜形式?？煽匦孤╅y19可以使用普通的通止閥，只是在閥門(mén)上并連一個(gè)節(jié)流小孔，使其在截止時(shí)，還有一個(gè)小的節(jié)流通路。節(jié)流小孔可以做在閥芯上，也可以是單獨(dú)的支路。
在本發(fā)明中，減速器14可以使用多級(jí)普通減速器，也可以使用諧波齒輪減速器，有較大的減速比。還可以使用專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N91103847的“一種大速經(jīng)差動(dòng)減速器”，有很高的減速比和很小的體積。在本發(fā)明中的數(shù)控電機(jī)15，可以使用普通的步進(jìn)電機(jī)，但為簡(jiǎn)化電機(jī)控制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，也可以采用用稀土永磁材料做轉(zhuǎn)子的交流同步電動(dòng)機(jī)。如使用變頻電源進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可以通過(guò)調(diào)整變頻電源的頻率來(lái)調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，例如專利號(hào)為CN89209067的專利?；蚴褂靡曰魻栐闊o(wú)機(jī)械接觸同步換向控制器的檢測(cè)元件的隨機(jī)同軸換向電動(dòng)機(jī)，例如專利號(hào)為CN89215098的專利。和普通直流電機(jī)一樣，可以通過(guò)輸入電壓控制電機(jī)工業(yè)工況，也可以用數(shù)控方法對(duì)其控制。采用稀土材料的永磁轉(zhuǎn)子，可以比感應(yīng)電機(jī)有更大的起動(dòng)力矩，制造簡(jiǎn)單。本發(fā)明還可以把電機(jī)與減速器做成一個(gè)整體，例如專利申請(qǐng)?zhí)枮镃N91103795的“一種差動(dòng)減速電動(dòng)伺服單元”的專利，有更小的組合結(jié)構(gòu)尺寸。
在本發(fā)明中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11可以選用美國(guó)ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I/OK32，或是美國(guó)OPTO22公司的PB16AH。插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)介面11中的適配模塊16、17和18可以分別是美國(guó)OPTO22公司的OAC5和AD3模塊。中央控制計(jì)算機(jī)10可以選用美國(guó)OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用美國(guó)ME公司PCS-1工業(yè)過(guò)程控制工作站。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)電一體化數(shù)控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，它有閥體1、閥芯2、連桿3、氣膜4、氣室5、氣源6、調(diào)壓閥芯7、壓縮彈簧8和滑塊9，其特征在于在滑塊9軸線上有螺紋，有螺桿13與該螺紋相配，螺桿13上端有大速比減速器14和數(shù)控電機(jī)15，在閥體1近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11，在氣室5上裝有壓力傳感器12和可控泄漏閥19，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11中插有對(duì)數(shù)控電機(jī)15進(jìn)行控制的適配模塊16，對(duì)可控泄漏閥19進(jìn)行控制的適配模塊17以及連接于壓力傳感器12的測(cè)量適配模塊18，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面11通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行接口與可為其它測(cè)量控制系統(tǒng)所共有的中央控制計(jì)算機(jī)10相連。
全文摘要
一種機(jī)電一體化數(shù)控氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，它適用于各種大型輸氣、液管路中的流量調(diào)節(jié)。它包括普通氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣源、調(diào)壓閥芯、滑塊等，其特征在于有螺桿與滑塊相配，其上端接有大速比減速器和數(shù)控電機(jī)，在氣動(dòng)閥氣室上裝有壓力傳感器和可控泄漏閥，有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面和插于其內(nèi)的適配模塊，控制介面通過(guò)串行接口與可共有的中央控制計(jì)算機(jī)相連。采用計(jì)算機(jī)和控制介面加測(cè)控元件的機(jī)電一體化形式，可以數(shù)字控制閥門(mén)的開(kāi)度值，操作方便。
文檔編號(hào)G05D7/00GK1073781SQ9110828
公開(kāi)日1993年6月30日 申請(qǐng)日期1991年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月20日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠