CN101659131A - 断电保护式压力机用安全控制双联阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制阀，具体地说是一种断电保护式压力机用安全控制双联阀。按照本发明提供的技术方案：所述断电保护式压力机用安全控制双联阀，包括并联型双联阀或交叉流双联阀及安全阀，在安全阀的下阀口至压缩空气输出口的气路流道上设置至少一个的气电信号转换器，其特征是：并联型双联阀或交叉流双联阀的输出口和位于安全阀一端的输入口相连；安全阀的另一端与排气阀口相连，排气阀口与安全阀排气口相连；在下阀口至压缩空气输出口的气路流道上设置至少一个气电信号转换器。本发明可提高所述阀的安全可靠性。

Description

断电保护式压力机用安全控制双联阀

技术领域

本发明涉及一种控制阀，具体地说是一种断电保护式压力机用安全控制双联阀。

背景技术

目前国内、外均用双联阀来控制气动摩擦离合器式压力机的摩擦离合器动作，这类双联阀均将两组单式电磁阀的进气口、出气口和排气口直接并联或交叉镜像并联而成；在本文中，将两组单式电磁阀的进气口、出气口和排气口直接并联而成的双联阀简称并联型双联阀，将两组单式电磁阀的进气口、出气口和排气口交叉镜像并联而成的双联阀简称交叉流双联阀，下同。当两组单式电磁阀的线圈同时通电时，两组单式电磁阀同时换向，这样当并联型或交叉流双联阀正常工作时，如同一个二位三通常闭电磁阀；如果并联型或交叉流双联阀中的一组阀芯不能正常工作不能开启或关闭，并联型或交叉流双联阀将保证使输出的压力迅速衰减到进气口压力的0.04MPa以下，这就是并联型或交叉流双联阀的主要的安全措施。其设计原理是：在一个工作循环中，两组阀芯同时出现故障的概率较小，使并联型或交叉流双联阀在工作时的安全性能有一个很大的提高。由此可得：目前国内、外并联型或交叉流双联阀包括ZL；200410085513、3提及的由单式阀构成的双联阀均存在着设计缺陷，即当并联型或交叉流双联阀的两个单式电磁阀同时出故障如双联阀两个单式电磁阀的阀芯同时被轧住时，由并联型或交叉流双联阀控制的离合器的压力无法衰减到启动压力以下，使压力机产生连冲。

本申请人在申请号为200910181314.5的专利申请中提及的“压力机用安全控制双联阀”，当安全控制双联阀的两个单式电磁阀同时出故障后，能将由“压力机用安全控制双联阀”控制离合器内的压力衰减到启动压力以下。为达到这一目的，“压力机用安全控制双联阀”在双联阀的输出端串联安全阀所述安全阀是一个二位三通常开电磁阀，使“压力机用安全控制双联阀”输出口至排气口的流道的流量明显减少。经试验在相同条件下同一流量规格的“压力机用安全控制双联阀”和普通双联阀输出口至排气口的流道的流量要小1/3。另外“压力机用安全控制双联阀”的安全阀是在得电状态下切换排空，由“压力机用安全控制双联阀”控制的离合器的压力衰减到启动压力以下。如果压力机失电，则“压力机用安全控制双联阀”中的安全阀排气口关闭，由“压力机用安全控制双联阀”控制的离合器的压力无法从安全阀排气口中排出，此时安全阀失去安全功能，出现功能性缺陷。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新的断电保护式压力机用安全控制双联阀简称安全控制双联阀，利用给双联阀中单式电磁阀的两组控制电信号和双联阀输出口输出相对应的气信号经转换成电信号构成与或逻辑关系，来监控双联阀的控制原理，在双联阀的输出端傍置增设安全阀简称安全阀，而安全阀的一端和双联阀的输出口相连，安全阀的另一端和外排大气口相连，同时在双联阀的下阀口至压缩空气输出口的气路流道上设置气电信号转换器及在其安全控制双联阀内部、也可在与其对应的受控压力机内部电路中设置检测控制驱动电路，来提高所述阀的安全可靠性。

按照本发明提供的技术方案：所述断电保护式压力机用安全控制双联阀，包括由两个单式电磁阀的进气口、出气口和排气口直接并联而成的并联型双联阀或交叉镜像并联而成交叉流双联阀，在并联型双联阀或交叉流双联阀的输出口增设安全阀，在安全阀的下阀口至压缩空气输出口的气路流道上设置至少一个的气电信号转换器，在其安全控制双联阀内部、也可在与其对应的受控压力机内部电路中设置的检测控制驱动电路；其特征是：并联型双联阀或交叉流双联阀的输出口和位于安全阀一端的输入口相连；安全阀的另一端与排气阀口相连，排气阀口与安全阀排气口相连；所述安全阀是一个二位二通常开电磁阀；在所述并联型双联阀或交叉流双联阀的下阀口至压缩空气输出口的气路流道上设置至少一个气电信号转换器，所述气电信号转换器与检测控制驱动电路电连接；所述单式电磁阀与安全阀均包括位于先导阀座上面的先导阀及位于先导阀座下面的主阀；所述安全控制双联阀的压缩空气出口位于安全阀的一侧，安全控制双联阀的压缩空气进口位于安全控制双联阀上相对于压缩空气出口的另一侧。

所述检测控制驱动电路的信号输入端分别与气电信号转换器的电信号输出端及并联型双联阀或交叉流双联阀的两个线圈电连接；并联型双联阀或交叉流双联阀的两个线圈输出的电信号为第一电信号与第二电信号，气电信号转换器输出的电信号为第三或第四电信号；所述第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号送入检测控制驱动电路中的采样、分析、比较控制驱动电路进行分析比较，如果第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号同时为高电平或同时为低电平时，说明安全控制双联阀工作正常；如果第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号中任意一个信号的电平与其余两个信号的电平不同，则说明安全控制双联阀有故障，采样、分析、比较控制驱动电路立即驱动安全阀断电动作，释放安全控制双联阀的压缩空气出口的压力，并将所述释放的状态锁定，输出故障信号。

在所述检测控制驱动电路中设置外接监控电源的接口；只有检测控制驱动电路判断得出具有外接监控电源同时给安全阀的第三线圈通电，关闭安全阀的安全排气口，安全控制双联阀才能正常工作，实现安全控制双联阀对外接监控电源的有效监控，同时完成安全控制双联阀工作前安全性能的自检。

并联型双联阀或交叉流双联阀的上阀口至双联阀排气口构成的排气腔与安全阀的排气阀口至安全阀排气口构成的排气腔相互独立；当安全阀断电，打开安全阀的安全排气口，压力机突然失电后，控制离合器的安全控制双联阀中的并联型双联阀或交叉流双联阀和安全阀均处在安全状态，即安全控制双联阀的压缩空气出口同时与并联型双联阀或交叉流双联阀的双联阀排气口和安全阀排气口连通，实现安全控制双联阀安全特性的冗余控制。

所述气电信号转换器为包含有微动开关的气电信号转换器；在所述包含有微动开关的气电信号转换器中，在缸体内滑动连接信号活塞，信号活塞的活塞杆伸出所述缸体的一端，活塞杆的外伸端能够与安装于监控单元阀座上的微动开关接触，在缸体的另一端有信号后盖，在活塞杆的外面有信号复位弹簧；所述监控单元阀座位于阀体的侧面，所述缸体位于所述监控单元阀座上；所述微动开关与检测控制驱动电路电连接。

所述气电信号转换器为包含有接近开关的气电信号转换器；在所述包含有接近开关的气电信号转换器中，在缸体内滑动连接信号活塞，信号活塞的活塞杆伸出所述缸体的一端，活塞杆的外伸端能够靠近安装于监控单元阀座上的接近开关的感应面，在缸体的另一端有信号后盖，在活塞杆的外面有信号复位弹簧；所述监控单元阀座位于阀体的侧面，所述缸体位于所述监控单元阀座上；所述接近开关与检测控制驱动电路电连接。

所述气电信号转换器为包含有传感器的气电信号转换器；在所述包含有传感器的气电信号转换器中，在阀体的侧面有监控单元阀座，在监控单元阀座内设置空腔，在所述空腔内有压力传感器，在空腔的开口端设置用于定位及密封压力传感器的信号后盖；所述压力传感器与检测控制驱动电路电连接。

本发明的特点是：

1，在安全控制双联阀中的双联阀的输出端增设傍置安全阀为二位二通常开电磁阀，安全阀的一端和双联阀的输出口相连通，另一端和排气口相连通，使安全控制双联阀的压缩空气出口至安全阀排气口流道的流量不受增设安全阀的影响。解决了200910181314.5中提及的“压力机用安全控制双联阀”输出口至排气口的流道的流量明显减少的问题，满足安全控制双联阀对压力机气动摩擦离合器的操控性。另外增设傍置安全阀实现了在安全控制双联阀中的双联阀正常工作前必须给安全阀通电关闭安全阀排气口，当安全控制双联阀中的双联阀正常工作时安全阀不动作，当安全控制双联阀中的双联阀出现故障后安全阀必须动作，打开安全阀排气口，将由安全控制双联阀控制的离合器内的压力衰减到启动压力以下。

2，在安全控制双联阀的内部也可在与其对应的受控压力机内部电路中设置检测控制驱动电路。在检测控制驱动电路中除设置双联阀和安全阀的线圈输出接口、双联阀控制接口、气电信号转换器输入接口、安全控制双联阀出故障后故障信号输出接口及“采样、分析、比较控制驱动电路”外，还应设置专用的监控电源接口。安全阀的工作电源只能来自于监控电源，当双联阀正常工作前必须接通监控电源，同时给安全阀的第三线圈通电，使安全阀动作，关闭安全阀排气口，完成安全控制双联阀的安全功能自检。安全控制双联阀的两个线圈上采集到的两个电信号与气电信号转换器的一个电信号(也可采集ZL200410085513.3提及的由单式阀构成的双联阀(见图9)中压力开关110、111发出的两个电信号由气信号转换而来的电信号)同时送入安全控制双联阀中的检测控制驱动电路进行分析比较，如果上述三个电信号(ZL200410085513.3提及的由单式阀构成的双联阀为第四个电信号)同时为高电平或同时为低电平时，说明安全控制双联阀工作正常；如果上述电信号中任意一个电信号的电平与其余电信号的电平不同，则说明安全控制双联阀有故障，检测控制驱动电路立即驱动安全阀动作，使安全阀的第三线圈断电，打开安全阀的安全排气口，释放安全控制双联阀的压缩空气输出口OUT的压力，并将所述释放的状态锁定，输出故障信号。达到安全控制双联阀运用上述“异、或”逻辑监控的手段，使安全控制双联阀在任何故障状态下，包括双联阀的两个单式电磁阀同时出故障时均能安全控制的目的。

3、安全控制双联阀中的安全阀排气口和双联阀排气口互相独立。安全控制双联阀正常工作时，安全阀排气口不排气，安全控制双联阀输出口的压缩空气通过装在双联阀排气口的消音器排向大气，因此装在安全阀排气口的消音器工作频率远小于双联阀排气口消音器的工作频率，装在安全阀排气口的消音器与装在双联阀排气口消音器相比不易阻塞，当安装在双联阀排气口的消音器阻塞后，安全控制双联阀的检测控制驱动电路完全能检测得到其结果，并驱动安全阀动作，使安全阀的第三线圈断电，打开安全阀排气口，将由安全控制双联阀控制的离合器内的压力衰减到启动压力以下，并将上述释放的状态锁定，输出故障信号。达到双联阀安全控制的目的。

本发明的优点是：

1、由于这一类安全控制双联阀采用技术原理为：“异、或”逻辑监控，即当双阀发生故障时，一类安全控制双联阀实现自身的闭环控制，只要双联阀出故障包括双联阀的两个阀芯同时被轧住安全控制双联阀的检测控制驱动电路立即驱动安全阀动作，使安全阀的第三线圈断电，打开安全阀排气口，释放与安全控制双联阀的压缩空气出口相连的离合器内的压缩空气，并使其压力小于0.04MPa。而ZL200410085513.3提及的由单式阀构成的双联阀根本不能实现这一功能。经安全可靠性理论计算在相同条件下，利用“异、或”逻辑监控原理制成的安全控制双联阀的安全可靠性是原双联阀可靠性的400倍。

2、按本方案1，在安全控制双联阀中的双联阀的输出端增设傍置安全阀为二位二通常开电磁阀，安全阀的一端和双联阀的输出口相连通，另一端和双联阀的排气口相连通，使安全控制双联阀的压缩空气出口至安全阀排气口流道的流量不受增设安全阀的影响。解决了200910181314.5专利申请中提及的“压力机用安全控制双联阀”输出口至排气口的流道的流量明显减少的问题，满足安全控制双联阀对压力机气动摩擦离合器的操控性。另外与200910181314.5专利申请中提及的在“压力机用安全控制双联阀”输出口串联一个二位三通常开电磁阀作为安全阀相比，具有结构更简单的特点，从而使安全控制双联阀的可靠性有一个很大的提高。

由于本方案中的安全阀设置为断电时打开安全阀排气口，这样确保当压力机突然失电后，按本方案设置的安全控制双联阀中的双联阀和安全阀均处在安全状态，即安全控制双联阀的输出口同时与双联阀排气口和安全阀排气口连通，实现安全控制双联阀安全特性的冗余控制。而200910181314.5专利申请中提及的“压力机用安全控制双联阀”无法满足这一功能。

由于本方案中的安全阀设置为断电打开安全阀排气口。因此按本方案设计的安全控制双联阀中的双联阀正常工作前，必须给安全阀通电，关闭安全阀排气口；当安全控制双联阀中的双联阀正常工作时，安全阀不动作；当安全控制双联阀中的双联阀出现故障后，安全阀必须动作，打开安全阀排气口，将由安全控制双联阀控制的离合器内的压力衰减到启动压力以下。为实现这一功能，在对应的安全控制双联阀控制检测控制驱动电路上设置了专用的监控电源接口，双联阀正常工作前必须接通监控电源，同时给安全控制双联阀中的安全阀的第三线圈通电，关闭安全阀排气口，完成安全控制双联阀工作前安全性能的自检。同时还提高了安全阀的动作频度，从而有效避免了如200910181314.5专利申请中提及的“压力机用安全控制双联阀”中的安全阀长期不动作，动作频度过低，使安全阀的安全功能可能失效产生的缺陷。

3、按本发明设计的安全控制双联阀的安全阀排气口和双联阀排气口互相独立，当安全控制双联阀的检测控制驱动电路检测到安装在双联阀排气口的消音器阻塞后，立刻驱动安全阀动作，打开安全阀排气口，将安全控制双联阀的压缩空气输出口OUT的压缩空气从双联阀排气口排出，同时从安全阀排气口迅速排出，并将所述释放的状态锁定，输出故障信号。从而有效地避免了由于双联阀消音器阻塞后产生的危险故障。

4、按本发明设计的安全控制双联阀，在原有双联阀的输出端增设傍置安全阀和在其输出口增设气-电信号转换装置，在其内部设置微小型电器分析控制装置，即“检测控制驱动电路”，并将其集成为一体。为产品的小型化、高可靠性和未来产品上市后的推广应用奠定了基础。

因此本发明主要解决了在确保双联阀输出口至排气口的流道的流量特性和其它特性的条件下，当双联阀中的两组单式电磁阀同时出故障后，由其控制的离合器的压力无法衰减到启动压力以下，使压力机产生连冲的问题，同时还解决了压力机突然断电，安全阀失去安全功能的问题。

附图说明

图1a是在双联阀输出口设气-电信号转换装置的并联型安全控制双联阀原理图。

图1b是在双联阀输出口设气-电信号转换装置的交叉流安全控制双联阀原理图。

图1c是不在双联阀输出口设气-电信号转换装置的并联型安全控制双联阀原理图。

图1d是不在双联阀输出口设气-电信号转换装置交叉流安全控制双联阀原理图。

图2a并联型是安全控制双联阀的结构图。

图2b是图2a的A-A视图。                图2c是图2a的B-B视图。

图3a是交叉流安全控制双联阀的结构图。

图3b是图3a的A-A视图。                图3c是图3a的B-B视图。

图3d是图3a的C-C视图。                图3e是图3a的D-D视图。

图3f是图3a的E-E视图。

图4a是所述并联型双联阀中的双联阀的两线圈不通电时的工作状态图。

图4b是所述并联型双联阀中的双联阀的两线圈通电时的工作状态图。

图4c是所述并联型双联阀中双联阀的一个单式阀处于故障状态的示意图。

图4d是所述并联型双联阀中的双联阀处于危险故障状态的示意图。

图5a是所述交叉流双联阀中的双联阀两线圈不通电时的工作状态图。

图5b是所述交叉流双联阀中的双联阀两线圈通电时的工作状态图。

图5c是所述交叉流双联阀中双联阀的一个单式阀处于故障状态的示意图。

图5d是所述交叉流双联阀中的双联阀处于危险故障状态的示意图。

图6是安全控制双联阀检测控制驱动电路的结构图。

图7a是并联型安全控制双联阀监控单元接近开关式气电信号转换器的结构图。

图7b是图7a的左视图。

图7c是图7b的K向视图。

图8a是交叉流安全控制双联阀监控单元接近开关式气电信号转换器的结构图。

图8b是图8a的左视图。                图8c是图8b的K向视图。

图9是由传感器构成气电信号转换器的监控单元示意图。

图10是由微动开关构成气电信号转换器的监控单元示意图。

图11是不在双联阀输出口OUT实现监控的交叉流安全控制双联阀的监控单元结构图。

具体实施方式

安全控制双联阀包括双联阀与安全阀，所述双联阀包括并联型双联阀和交叉流双联阀，由并联型双联阀与安全阀构成并联型安全控制双联阀，由交叉流双联阀与安全阀构成交叉流安全控制双联阀。

设计原理是：利用图1a、b、c、d中的并联型双联阀56或交叉流双联阀96中两个先导电磁阀的线圈1中的第一线圈1DT、第二线圈2DT同时得电，安全控制双联阀的下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道为高气压，则在下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道上设置的气电信号转换器57发出高气压信号。如果双联阀的第一线圈1DT、第二线圈2DT同时失电，下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道的表压为0，则在下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道上设置的气电信号转换器57发出0气压信号，即安全控制双联阀处在正常工作状态。如果违反这一原则，说明安全控制双联阀处在不正常工作状态。这样双联阀的两个受控电信号和下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道上设置的气电信号转换器57的气压信号应构成“异-或”逻辑关系。根据这一逻辑关系设计安全控制双联阀的检测控制驱动电路9，是通过采集双联阀中的两个电磁阀得电信号，和下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道上设置的气电信号转换器57发出的气压信号，进行比较、分析，如果安全控制双联阀出故障，安全控制双联阀立刻发出故障信号，同时给安全阀55驱动信号并自锁。如上所述，双联阀的两个线圈1分别为第一线圈1DT与第二线圈2DT，而安全阀55的线圈为第三线圈3DT，所述第三线圈3DT得电为“+”，失电为“-”，安全控制双联阀的输出口60的气电信号转换器57发出的气压信号为K高气压信号为+，低、0气压信号为-，此时安全阀的第三线圈3DT相对与第一线圈1DT、第二线圈2DT和气压信号K的相互逻辑关系则为“异-或-非”关系、所处的状态可见表1。

表1

由本方案设计的并联型双联阀的结构见图2a、b、c。

图2a、图2b、图2c中：1、线圈，2、动铁芯，3、静铁芯组件，4、先导复位弹簧，5、先导阀体，6、先导进气O形圈，7、先导出气O形圈，8、先导阀座，9、检测控制驱动电路，10、并联型双联阀监控单元阀座，11、活塞，12、V形圈，13、阀杆，14、V形封塞，15、并联型双联阀隔套，16、并联型双联阀阀体，17、下封塞，18、双联阀复位弹簧，19、下端盖，20、下端盖O形圈，21、下端盖孔用挡圈，22、信号复位弹簧，23、信号活塞，24、信号V形圈，25、信号后盖，26、O形密封圈，28、安全阀复位弹簧，29、安全阀杆，34、快排封塞。图2a、b、c中的55是安全阀，56、并联型双联阀，57、气电信号转换器58是安全阀排气阀口，59是安全阀的输入口，60为双联阀输出口，61为安全阀和双联阀的控制室，62为双联阀下阀口，63为双联阀上阀口，65为先导阀，70为气电信号转换器气压取样口。EXT1为安全阀排气口，与安全阀的排气腔30相连。EXT2为双联阀排气口，并与双联阀的排气腔31相连。

由本方案设计的交叉流双联阀的结构见图3a、b、c、d、e、f。

在图3a、b、c、d、e、f中，除96是交叉流双联阀，27、交叉流双联阀排气阀座、交叉异形圈93、交叉流双联阀监控单元阀座80、交叉流双联阀隔套81及交叉流双联阀阀体82不同外，其余零部件的结构和安全控制双联阀并联型双联阀覆盖相同，而且还在交叉流双联阀阀体82设置第一镜像端口32、74，第二镜像端口86、73分别用两个互不连通的气流槽33、72将第一、二镜像端口交叉、镜像连在一起，气流槽33连接第一镜像端口32和第二镜像端口73，气流槽72连接第一镜像端口74和第二镜像端口86，见图3d、e；交叉流双联阀96的两个隔套81上同时设置第一节流柱85、75，第二节流柱78、79，其中第一节流柱75、85分别对应第一镜像端口74、32，第二节流柱78、79分别对应设置在交叉流双联阀阀体82的节流孔87、88。

图6中，检测控制驱动电路9中的双联阀的线圈输出接口分别为P、O、Q，安全阀的线圈输出接口M、H，气电信号转换器输入接口K、J、I组成八芯引线插座40，采样、分析、比较控制驱动电路41，双联阀控制接口桩头42、43、44，故障监控输出桩头45、46、47，监控电源接口桩头48，49。

由图2a、b、c和3a、b、c可得，无论是并联型安全控制双联阀，还是交叉流安全控制双联阀均有三组相同的先导阀的线圈1、动铁芯2、静铁芯组件3、先导复位弹簧4、先导阀体5、先导进出气O形圈6、7构成三个相同的二位三通先导电磁阀，并安装在先导阀座8上，先导阀座8内装入快排封塞34，先导阀座8可装在并联型双联阀阀体16上，也可装在交叉流双联阀阀体82上。而三组相同的活塞11、V形圈12、V形封塞14和两组相同的阀杆13、并联型双联阀隔套15或交叉流双联阀隔套81、下封塞17、双联阀复位弹簧18、下端盖19、下端盖O形圈20、下端盖孔用挡圈21、一个并联型双联阀阀体16或交叉流双联阀阀体82、安全阀复位弹簧28、安全阀杆29构成主阀组件。其中并联型双联阀56的主阀的活塞11、套在活塞11上的V形圈12与压入活塞中央孔中的阀杆13构成主阀的阀芯组件。在阀芯组件中央套入V形封塞14后套入并联型双联阀隔套15或交叉流双联阀隔套81构成并联型或交叉流双联阀的阀芯组件，同时在活塞11、和套在活塞11上的V形圈12，压入活塞中央孔中的安全阀杆29后套入V形封塞14、安全阀复位弹簧28、构成了安全阀芯。将并联型双联阀阀芯组件或交叉流双联阀阀芯组件放入相对应的并联型双联阀阀体16或交叉流双联阀阀体82各自的控制室61内，分别从并联型双联阀或交叉流双联阀下方的下阀腔内套入两组下封塞17和双联阀复位弹簧22后，再将套有下端盖O形圈20的下端盖19，并用下端盖孔用挡圈卡住；并联型双联阀或交叉流双联阀的主阀的结构特点是并联型双联阀阀体16或交叉流双联阀阀体82的内腔、并联型双联阀阀芯或交叉流双联阀的阀芯、安全阀芯、下封塞17、双联阀复位弹簧22，在各自的阀腔内处在同一条中心线上。另外检测控制驱动电路9、并联型双联阀监控单元阀座10或交叉流双联阀监控单元阀座80、信号复位弹簧22、信号活塞23、信号V形圈24、信号后盖25、O形密封圈26构成并联型安全控制双联阀的监控单元或交叉流安全控制双联阀的监控单元。无论并联型还是交叉流安全控制双联阀的检测控制驱动电路9，均从双联阀的下阀口62至压缩空气输出口OUT的气路流道上设置的气电信号转换器57采集电信号，对双联阀的故障和危险故障进行监控。

当双联阀正常工作前必须通过监控电源接口桩头48、49接通监控电源，同时给安全阀55的第三线圈3DT通电，关闭安全阀排气阀口58。

由图4a、5a得；当线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT同时失电，先导电磁阀复位后，见图4a、5a，先导阀座8内的快排封塞34失去控制压力，打开快排封口64，双联阀控制室61内的压缩空气分别从各自的先导阀座8的快排封口64内排出，双联阀的两个复位弹簧18推动各自的下封塞17上移，并关闭双联阀的下阀口62，上移的下封塞17同时推动各自的阀芯向上运动，打开相对应的上阀口63，使被该安全控制双联阀控制的离合器内的压缩空气从双联阀的阀芯和上阀口63处的环形槽内，经双联阀排气口EXT2排出大气。

由图4b得；当双联阀为并联型双联阀56时，两个先导阀的线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT同时得电后，压缩空气分别从各自的先导电磁阀经先导阀座8进入各自的控制室61内，并联型双联阀56的两个阀芯同时在压缩空气的推动下克服弹簧18的力下移，由并联型双联阀隔套15推动各自的下封塞17，打开并联型双联阀56的下阀口62，关闭并联型双联阀56的上阀口63，压缩空气从并联型安全控制双联阀的压缩空气进口IN，由并联型双联阀隔套15和并联型双联阀阀体的下阀口62处的环形槽内流入并联型双联阀56的输出口60，经并联型安全控制双联阀的压缩空气输出口OUT后，送入被该安全控制双联阀所控制的离合器内。

由图5b得；当双联阀为交叉流双联阀96时，两个先导阀的线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT同时得电后，压缩空气分别从各自的先导电磁阀经先导阀座8进入各自的控制室61内，交叉流双联阀96的两个阀芯同时在压缩空气的推动下克服弹簧18的力下移，由交叉流双联阀隔套81推动各自的下封塞17，打开交叉流双联阀96的下阀口62，关闭交叉流双联阀96的上阀口63，压缩空气从交叉流安全控制双联阀的压缩空气进口IN同时经第二节流柱78、79和其对应的节流孔87、88构成的环形节流槽流入第二镜像端口86、73，流入第二镜像端口86、73的压缩空气顺着和其对应相连的气流槽72、33经与气流槽72、33另一端对应相连的第一镜像端口74、32后，流入与交叉流双联阀96的输出口60相连的交叉流安全控制双联阀压缩空气输出口OUT后，送入被该安全控制双联阀所控制的离合器内。

当并联型安全控制双联阀中的并联型双联阀56处在故障状态时，如图4c中，第一线圈1DT和第二线圈2DT中只有一个得电，另一个不得电，和得电的一个线圈相对应的一个阀芯在压缩空气的推动下克服弹簧18的力下移，由并联型双联阀隔套15推动下封塞17，打开下阀口62，压缩空气从并联型安全控制双联阀的压缩空气进口IN由并联型双联阀隔套15和下阀口62处的环形槽内流入并联型双联阀56的输出口；另一个不得电的一个线圈所对应的阀芯关闭下阀口62，打开上阀口63，并联型双联阀56的输入口至输出口60的有效截面积只有输出口60至双联阀排气口EXT2有效截面积的1/4，因此由流进并联型安全控制双联阀的压缩空气进口IN的压缩空气大部分经不得电的线圈所对应的阀芯打开的上阀口63经双联阀排气口EXT2排出大气，在并联型双联阀的压缩空气输出口OUT傍置增设安全阀55的输入口59的压力只有进气口压力的5～10％(25～50KPa)，气电信号转换器57的气压信号采样口70气压力也只有25～50KPa，此时气电信号转换器57发出的低气压电信号送入该并联型安全控制双联阀的检测控制驱动电路9进行分析、比较，得到并联型双联阀56处在故障状态的结果后，立刻通过故障监控输出接口桩头45、46、47发出故障信号，并驱动安全阀55，使安全阀中的第三线圈3DT断电、换向，打开安全阀55的上阀口58，将与并联型安全控制双联阀和离合器相连的压缩空气输出口OUT的残余压缩空气经安全阀排气口EXT1再次排出大气，并联型安全控制双联阀压缩空气输出口OUT的压力降得更低(10～25KPa)，并自锁保持这一状态直至监控电源被切断而恢复。

当交叉流安全控制双联阀中的交叉流双联阀96处在故障状态时，如图5c中，第一线圈1DT和第二线圈2DT中只有一个得电，另一个不得电，和得电的线圈相对应一个阀芯在压缩空气的推动下克服弹簧18的力下移，由交叉流双联阀隔套81推动下封塞17，打开下阀口62，压缩空气从交叉流安全控制双联阀的压缩空气进口IN经打开第二节流柱和其对应的节流孔构成的环形节流槽流入第二镜像端口，流入第二镜像端口的压缩空气顺着和其对应相连的气流槽进入另一个下阀口未被打开的阀芯对应的第一镜像端口，经过该第一镜像端口相对应的第一节流柱节流后，流入交叉流双联阀96的输出口60，而交叉流双联阀96在单个阀故障状态下，压缩空气进口IN至输出口60的有效截面积远小于输出口60至双联阀排气口EXT2的有效截面积，因此由流进交叉流安全控制双联阀的压缩空气进口IN的压缩空气大部分经不得电的线圈所对应的阀芯打开的上阀口63经双联阀排气口EXT2排出大气，在经交叉流双联阀的压缩空气输出口OUT傍置增设安全阀55的输入口59的压力只有进气口压力的5％(25KPa)，气电信号转换器57的气压信号采样口70的气压力也只有25KPa，此时气电信号转换器57发出的低气压电信号送入该交叉流安全控制双联阀的检测控制驱动电路9进行分析、比较，得到交叉流双联阀96处在故障状态的结果后，立刻通过故障监控输出接口桩头45、46、47发出故障信号，并驱动安全阀55使第三线圈3DT断电、换向，打开安全阀55的上阀口58，将与交叉流安全控制双联阀和离合器相连的压缩空气输出口OUT的残余压缩空气经安全阀排气口EXT1再次排出大气，交叉流安全控制双联阀压缩空气输出口OUT的压力降得更低(10KPa)，并自锁保持这一状态，直至监控电源被切断而恢复。

当安全控制双联阀中的并联型双联阀56处在危险故障状态时，见图4d，第一线圈1DT和第二线圈2DT均处在失电状态，但两个先导阀或主阀阀芯同时被轧死，此时气电信号转换器57发出的高气压信号送入该安全控制双联阀检测控制驱动电路9进行分析、比较，得到“当并联型双联阀56的第一线圈1DT与第二线圈2DT失电，但其输出口60仍然为高气压时，说明安全控制双联阀已处在危险故障状态”的结果后，立刻通过故障监控输出桩头45、46、47给压力机发出故障信号，并驱动安全阀55，打开安全阀的排气阀口58。并联型双联阀56的输入口至输出口60的有效截面积只有输出口60至安全阀排气口EXT1有效截面积的1/4，因此流进并联型安全控制双联阀的压缩空气进口IN的压缩空气大部分经安全阀排气口EXT1排出大气；同时并联型安全控制双联阀和离合器相连的压缩空气输出口OUT的压缩空气也经安全阀排气口EXT1排出大气，使压缩空气输出口OUT的压力小于40KPa，并自锁保持这一状态，直至监控电源被切断而恢复。实现了当由两个单式阀构成的并联型双联阀中同时故障后能够安全控制的目标。

当安全控制双联阀中的交叉流双联阀96处在危险故障状态时，见图5d，第一线圈1DT和第二线圈2DT均处在失电状态，但两个先导阀或主阀阀芯同时被轧死，此时气电信号转换器57发出的高气压信号送入该安全控制双联阀检测控制驱动电路9进行分析、比较，得到：“当交叉流双联阀96的两个线圈1失电，但其输出口60仍然为高气压，说明交叉流安全控制双联阀已处在危险故障状态”的结果后，立刻通过故障监控输出桩头45、46、47给压力机发出故障信号，并驱动安全阀55，打开安全阀的排气阀口58。交叉流双联阀96的输入口至输出口60的有效截面积只有输出口60至安全阀排气口EXT1有效截面积的1/4，因此流进交叉流安全控制双联阀的压缩空气进口IN的压缩空气大部分将经安全阀排气口EXT1排出大气；同时交叉流安全控制双联阀和离合器相连的压缩空气输出口OUT的压缩空气经安全阀排气口EXT1排出大气，使压缩空气输出口OUT的压力小于40KPa，并自锁保持这一状态直至监控电源被切断而恢复。实现了当由两个单式阀构成的交叉流双联阀中同时出现故障后，能够安全控制的目的。

安全控制双联阀检测控制驱动电路9的结构见图6。检测控制驱动电路9中的采样、分析、比较控制驱动电路41可以用微型继电器、模拟开关电子电路和单片机电子电路等方案构成。

为提高并联型或交叉流安全控制双联阀工作的安全可靠性，实现对双联阀安全性能的冗余控制，这一类并联型或交叉流安全控制双联阀中的安全阀55及检测控制驱动电路9的工作电源均增设另一路与双联阀等电压、同相位的监控电源。该安全控制双联阀中的检测控制驱动电路9除了设置压力机正常控制双联阀用的控制接口桩头42、43、44，采样、分析、比较控制驱动电路41和当双联阀工作时出故障后给压力机发出故障监控信号用的故障监控输出桩头45、46、47外，还需设置另一路加给检测控制驱动电路9用的监控电源接口桩头48、49。为保证监控电源正确、可靠地给检测控制驱动电路9供电，该安全控制双联阀检测控制驱动电路9中的采样、分析、比较控制驱动电路41实现了当并联型或交叉流安全控制双联阀的监控电源不正常时，使安全阀的第三线圈3DT断电，打开安全阀55的上阀口58，并联型或交叉流安全控制双联阀的压缩空气输出口OUT和安全阀排气口EXT1接通，无论并联型或交叉流安全控制双联阀中的双联阀的线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT通电还是断电，该并联型或交叉流安全控制双联阀的压缩空气输出口OUT的压力总是小于40KPa，实现并联型或交叉流安全控制双联阀对监控电源的有效监控功能。

并联型安全控制双联阀监控单元的结构见图7a、b、c，并联型安全控制双联阀的监控单元包括三个电缆端接头35、监控单元阀座10、金属软管接头36、腰形密封圈37、接近开关38、异形密封圈39、信号复位弹簧22、信号活塞23、信号V形圈24、信号后盖25、O形密封圈26。将三个电缆端接头35和金属软管接头分别装在监控单元阀座10上，以固定和轧紧安全阀55与并联型双联阀56的引线电缆和进线电缆，从压缩空气进口IN来的压缩空气经腰形槽送入阀体16，用于控制先导气源，用腰形密封圈37作为先导气源在阀体16与监控单元阀座10间的密封圈，用异形密封圈39作为并联型双联阀56的主进气流道、输出气道和其它流道的阀体16与监控单元阀座10间的密封圈。气电信号转换器57的气压信号取样口70在并联型双联阀56的输出口的下游。

当压缩空气推动信号活塞23上移，靠近接近开关38或推动图10中的微动开关71，由接近开关38或图10中的微动开关53发出高气压电信号，并将高气压电信号送入检测控制驱动电路9进行处理。当由气电信号转换器57的气压信号取样口70来的压缩空气的气压力消失，信号活塞13在信号复位弹簧22的作用下复位，使接近开关38或图10中推动微动开关71发出低气压电信号或零气压电信号，同样可将其送入检测控制驱动电路9进行处理。

交叉流安全控制双联阀监控单元的结构见图8a、b、c，交叉流安全控制双联阀的监控单元包括三个电缆端接头35、监控单元阀座80、金属软管接头36、接近开关38、异形密封圈89、信号复位弹簧22、信号活塞23、信号V形圈24、信号后盖25、O形密封圈26。将三个电缆端接头35和金属软管接头分别旋装在监控单元阀座10上，以固定和轧紧安全阀55与交叉流双联阀96的引线电缆和进线电缆，从压缩空气进口IN来的压缩空气经阀体16，用于控制先导气源，用异形密封圈89作为交叉流双联阀96的主进气流道、输出气道和其它流道的阀体82与监控单元阀座80间的密封圈。气电信号转换器57的气压信号取样口70在交叉流双联阀96的输出口的下游。当经引流槽84至气压信号取样口70的压缩空气推动信号活塞23上移，靠近接近开关38或推动图10中微动开关71，由接近开关38或图10中的微动开关53发出高气压电信号，并将高气压电信号送入检测控制驱动电路9进行处理。当由气电信号转换器57的气压信号取样口70来的压缩空气的气压力消失，信号活塞13在信号复位弹簧22的作用下复位，使接近开关38或图10中推动微动开关71发出低气压电信号或零气压电信号，同样可将其送入检测控制驱动电路9进行处理，并根据外理的结果控制交叉流安全控制双联阀的安全阀55。

另外见图1d，交叉流安全控制双联阀的监控单元也可在第一镜像端口32-第二镜像口73-气流槽33和第一镜像端口74-第二镜像口86-气流槽72的两个互不相连的交叉流道各设置一个气电信号转换器57的气压信号取样口70，并按图11在两个气压信号取样口70分别设置气电信号转换器57，由这两个气电信号转换器57经气信号转换而来的电信号同样送入检测控制驱动电路9进行处理，并根据外理的结果控制安全阀55。

当用图9中的压力传感器53取代接近开关38时，应去掉监控单元中的信号活塞23、信号复位弹簧22等零件，并按图9改动；经压力传感器转换而来的第一电信号和双联阀的两个线圈1输出的第二电信号与第三电信号，送入检测控制驱动电路9中的采样、分析、比较控制驱动电路41，进行“异-或”逻辑检测、分析和控制。其特点是结构相对简单、可靠、但成本太高。

这一类安全控制双联阀的检测控制驱动电路9除从压力机给该安全控制双联阀中双联阀的两线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT收集信号外，还收集从气电信号转换器57发出的电信号，并将这两组三个信号送入检测控制驱动电路9中的采样、分析、比较控制驱动电路41进行检测、分析、控制。实现这一类安全控制双联阀中并联型双联阀56或交叉流双联阀96的两个受控电信号和安全控制双联阀输出口的气电信号转换器57发出的气压信号构成“异-或”逻辑安全控制。

另外这一类安全控制双联阀的检测控制驱动电路9也可设置在与其对应的受控压力机内部电路中，同样实现从压力机给该安全控制双联阀中双联阀的两线圈1中的第一线圈1DT与第二线圈2DT收集信号外，还收集从气电信号转换器57发出的电信号，并将这两组三个信号送入检测控制驱动电路9进行检测、分析、控制。实现这一类安全控制双联阀中并联型双联阀56或交叉流双联阀96的两个受控电信号和安全控制双联阀输出口的气电信号转换器57发出的气压信号构成“异-或”逻辑安全控制。

Claims (8)

1、断电保护式压力机用安全控制双联阀，包括由两个单式电磁阀的进气口、出气口和排气口直接并联而成的并联型双联阀(56)或交叉镜像并联而成的交叉流双联阀(96)；在并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的输出口(60)增设安全阀(55)；在并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的下阀口(62)至压缩空气输出口(OUT)的气路流道上设置至少一个的气电信号转换器(57)，在所述安全控制双联阀上或者在与安全控制双联阀对应的受控压力机的控制电路中设置的检测控制驱动电路(9)；其特征是：并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的输出口(60)和位于安全阀(55)一端的输入口(59)相连；安全阀(55)的另一端与排气阀口(58)相连，排气阀口(58)与安全阀排气口(EXT1)相连；所述安全阀(55)是一个二位二通常开电磁阀；在所述并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的下阀口(62)至压缩空气出口(OUT)的气路流道上设置至少一个气电信号转换器(57)，所述气电信号转换器(57)与检测控制驱动电路(9)电连接；所述单式电磁阀与安全阀(55)均包括位于先导阀座(8)上面的先导阀(65)及位于先导阀座(8)下面的主阀；所述安全控制双联阀的压缩空气输出口(OUT)位于安全阀(55)的一侧，安全控制双联阀的压缩空气进口(IN)位于安全控制双联阀上相对于压缩空气输出口(OUT)的另一侧。

2、如权利要求1所述的断电保护式压力机用安全控制双联阀，其特征在于，所述检测控制驱动电路(9)的信号输入端分别与气电信号转换器(57)的信号输出端及并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的两个线圈(1)电连接；并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的两个线圈(1)输出的电信号为第一电信号与第二电信号，气电信号转换器(57)输出的电信号为第三或第四电信号；所述第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号送入检测控制驱动电路(9)中的采样、分析、比较控制驱动电路(41)进行分析比较，如果第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号同时为高电平或同时为低电平时，说明安全控制双联阀工作正常；如果第一电信号、第二电信号及第三电信号或第四电信号中任意一个信号的电平与其余两个信号的电平不同，则说明安全控制双联阀有故障，采样、分析、比较控制驱动电路(41)立即驱动安全阀(55)断电动作，释放安全控制双联阀的压缩空气出口(OUT)的压力，并将所述释放的状态锁定，输出故障信号。

3、如权利要求1所述的断电保护式压力机用安全控制双联阀，其特征在于，在所述检测控制驱动电路(9)中设置外接监控电源的接口；只有检测控制驱动电路(9)判断得出具有外接监控电源同时给安全阀(55)的第三线圈(3DT)通电，关闭安全阀(55)的安全排气口(58)，安全控制双联阀才能正常工作，实现安全控制双联阀对外接监控电源的有效监控，同时完成安全控制双联阀工作前安全性能的自检。

4、如权利要求1所述的断电保护式压力机用安全控制双联阀，其特征在于，并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的上阀口(63)至双联阀排气口(EXT2)构成的排气腔(31)与安全阀(55)的排气阀口(58)至安全阀排气口(EXT1)构成的排气腔(30)相互独立；当安全阀(55)断电，打开安全阀(55)的安全排气口(58)，压力机突然失电后，控制离合器的安全控制双联阀中的并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)和安全阀均处在安全状态，即安全控制双联阀的压缩空气出口(OUT)同时与并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的双联阀排气口(EXT2)和安全阀排气口(EXT1)连通，实现安全控制双联阀安全特性的冗余控制。

5、如权利要求1所述的安全控制双联阀，其特征在于，所述气电信号转换器为包含有微动开关的气电信号转换器；在所述包含有微动开关的气电信号转换器中，在缸体内滑动连接信号活塞(23)，信号活塞(23)的活塞杆伸出所述缸体的一端，活塞杆的外伸端能够与安装于监控单元阀座(10)上的微动开关接触，在缸体的另一端有信号后盖(25)，在活塞杆的外面有信号复位弹簧(22)；所述监控单元阀座(10)位于阀体(16)的侧面，所述缸体位于所述监控单元阀座(10)上；所述微动开关与检测控制驱动电路(9)电连接。

6、如权利要求1所述的压力机用安全控制双联阀，其特征在于，所述气电信号转换器为包含有接近开关的气电信号转换器；在所述包含有接近开关的气电信号转换器中，在缸体内滑动连接信号活塞(23)，信号活塞(23)的活塞杆伸出所述缸体的一端，活塞杆的外伸端能够靠近安装于监控单元阀座(10)上的接近开关的感应面，在缸体的另一端有信号后盖(25)，在活塞杆的外面有信号复位弹簧(22)；所述监控单元阀座(10)位于阀体(16)的侧面，所述缸体位于所述监控单元阀座(10)上；所述接近开关与检测控制驱动电路(9)电连接。

7、如权利要求1所述的安全控制双联阀，其特征在于，所述气电信号转换器为包含有传感器的气电信号转换器；在所述包含有传感器的气电信号转换器中，在阀体(16)的侧面有监控单元阀座(10)，在监控单元阀座(10)内设置空腔，在所述空腔内有压力传感器(53)，在空腔的开口端设置用于定位及密封压力传感器(53)的信号后盖(25)；所述压力传感器与检测控制驱动电路(9)电连接。

8、如权利要求1所述的安全控制双联阀，其特征在于，当检测控制驱动电路(9)设置在对应的受控压力机的控制电路中，检测控制驱动电路(9)和被控安全控制双联阀中的气电信号转换器(57)的信号输出端及并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的两个线圈(1)中的第一线圈(1DT)与第二线圈(2DT)、安全阀(55)的第三线圈(3DT)电连接；实现从压力机给该安全控制双联阀中双联阀的第一线圈(1DT)与第二线圈(2DT)收集信号外，还收集从气电信号转换器(57)发出的电信号，并将这三个信号送入检测控制驱动电路(9)进行检测、分析、控制；实现安全控制双联阀中并联型双联阀(56)或交叉流双联阀(96)的两个受控电信号和安全控制双联阀输出口的气电信号转换器(57)发出的气压信号逻辑安全控制。

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