CN102436777A - 一种电子式仿真连续可调手动操作阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于教学教具技术领域，涉及应用在工业生产过程中仿真教学培训装置的流体输送管道上的电子式仿真连续可调手动操作阀。主要包括手动操作阀，其特征在于手动操作阀通过信号线连接数字显示仪表；所述数字显示仪表壳体内有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器。本发明不仅有手动操作阀模拟实际操作阀的功能，还有LED数字显示其开度大小的变化，还能输出一个与其开度大小成比例关系的直流电流信号至控制室控制站。具有操作方便、能远传、实用、显示直观、醒目、视角宽、视线远，结构紧凑合理、使用灵活、安全可靠，无“跑、冒、滴、漏”现象，维护量小，维修费用低、寿命长等优点，是理想的仿真连续可调手动操作阀。

Description

一种电子式仿真连续可调手动操作阀

技术领域

本发明属于教学教具技术领域，涉及一种带数字显示的电子操作器，特别是应用在工业生产过程中仿真教学培训装置的流体输送管道上的电子式仿真连续可调手动操作阀。

背景技术

阀门是在流体输送系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。这类阀门是安装工艺管道中，使配管和设备内的介质流动或停止并能控制其流量大小（阀门的开度）的装置。

阀门是管路流体输送系统中控制部件，它是用来改变介质流通面积和介质流动方向，具有导流、截止、节流、止回、分流或溢流卸压等功能。用于流体控制的阀门，从最简单的截止阀到极为复杂的自控系统中所用的各种阀门，其品种和规格繁多，如手动阀、自动阀、动力驱动阀等。

但是在企业或大专院校的工业生产过程仿真教学实训装置上，需要应用到与实际工业生产过程情况相似的手动操作阀，需要一种安装在工艺仿真教学实训装置的工艺管道上（实际是无物料、无压力的管道）的带数字（开度）显示的电子仿真连续可调的手动操作阀，这种手动操作阀外形结构需要采用类实际操作阀门外形结构，但是安装在实际工艺管道中的手动操作阀是借助手轮、手柄、杠杆、等零部件，由人力来操纵阀门动作，以实现介质流动或停止并能控制其流量的大小，但是，在实际使用时必须有实物介质流过工艺管道，才能控制流过其介质的流量大小（阀门的开度），同时实际手操阀是没有开度显示的，因此在工业生产过程工艺仿真教学实训装置中，需要在工艺设备和管道中有实际流体介质流过才能进行试验和操作训练。

因此，在无物料的工艺生产过程仿真教学实训装置的流体输送管道上需要一种能够由人力根据手轮的动作来改变阀门开度的电子式仿真连续可调手动操作阀门，以实现流体输送管道中介质流动或停止并能控制其流量的大小；同时，为了方便现场工艺操作人员的观察，需要能提供实际开度大小的数值显示，因此种阀门还需要附带数字显示仪表；另外，为了能实现生产工艺流程教学实训装置的仿真运行，该阀门还要为中央控制室的DCS系统提供一个4~20mA 的标准直流电流信号至控制室DCS系统的控制站，为操作站的仿真软件提供现场阀门的开度信号，才能确保工艺仿真软件的运行。因为，如果采用实际的手动操作阀门，那么教学实训装置中必须通以实际物料形成真实的流体流量的变化，同时还要安装有流量监测仪表，这就给教学实训装置造成制作、试验成本高、投入大、维护保养困难，而且也不便于试验，操作复杂，易发生泄漏等状况，维修费时费力，当然也就无法实现借助于现场模拟装置的工艺生产仿真运行训练。

发明内容

本发明的目的是针对现状，而提供一种模仿实际工艺输送管道上的连续可调的能够由人力根据手轮的动作来改变阀门开度的电子式仿真连续可调操作阀门。

本发明是一种在教学实训装置中使用的不仅带数字显示同时还有4~20mA DC的标准电流信号输出的电子式仿真连续可调手动操作阀，用于模仿安装在实际工艺流程管道上的现场手动操作阀功能。

在实际应用时，工艺生产过程仿真教学实训装置的流体输送管道内无需通以实际的流体介质，通过旋动一个阀门的手轮，改变阀芯的上下位移量（流体的流通面积即开度），一方面有位移传感器、信号转换器和驱动电路将阀门的开度（位移量）转换为4~20mA的标准直流电流信号输出；同时，又将4~20mA的直流电流信号转换为LED显示器和能接受的信号，再有四位LED显示器显示出现场手动操作阀开度的大小，即既可以在仿真连续可调操作阀上直接显示阀门开度的读数（参见图2工作原理方框图），又可以为控制室操作站的工艺仿真软件提供一个反应手动操作阀开度的信号，具有操作方便显示直观、醒目、形象、角宽、视线远、能远传等特点。而且仿真连续可调手动操作阀在实际应用时，流体输送管道内无需通以实际的流体介质。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：一种电子式仿真连续可调手动操作阀，包括手动操作阀，其特征在于手动操作阀通过信号线连接数字显示仪表；所述数字显示仪表壳体内有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器。

一般地，所手动操作阀为针形手动操作阀，包括手轮、阀体及连接法兰，阀体内有阀杆、阀芯，手轮连接阀杆。

所述数字显示仪表壳体为中空的长方柱形，壳体的正面开有一长方形显示窗口，窗口上固定透明盖板，透明盖板的上方安装有仪表铭牌；所述数字显示仪表的四位LED显示器正对着透明盖板；数字显示仪表壳体下方还设有用于远传信号的信号线接头。

本发明电子式仿真连续可调手动操作阀是一种针形手动操作阀与数字显示仪表的组合体，手动操作阀的连接法兰是用以将仿真手操阀连接到流体输送管道上，手轮是可调操作的，当转动手轮时其相应的阀杆、阀芯随之上下移动，则将手轮的旋转位移转换为阀芯的上下直线位移。

在数字显示仪表壳体内固定安装有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器，壳体内的位移传感器是将阀芯的直线位移转换为电信号，再由信号转换器及驱动电路变换为4~20mA的直流电流信号输出实现信号的远传,同时送至LED显示器以显示阀门的开度大小。在数字显示仪表外壳下方还设有信号线接头，用以将固定安装在表壳内驱动电路的输出电流信号送至控制室，实现信号的远传。

本发明的有益效果：

本发明的电子式仿真连续可调手动操作阀采用了手动操作阀、外壳与数字显示器结合的方式，不但操作方便实用、读数直观准确、方便、形象、醒目，而且由于实际使用时无需通以实际的被测介质，只需操作阀门的手轮，就可以输出4~20 mA的直流电流信号，以电流信号模拟流过输送管道中流量的大小（即阀门的开度），这样不会产生泄漏现象，降低了成本和投入，不受使用条件的限制，根据输出电流信号（标准的4~20mA）的大小显示出阀门开度的大小来，同时，现场操作人员也能醒目地观察到手动操作阀的开度大小，可以在无实物的仿真教学实训装置中应用，从而实现借助于现场模拟装置及仿真阀门的工艺生产仿真运行训练。

本发明不仅有手动操作阀模拟实际操作阀的功能，而且还有LED数字显示其开度大小的变化，同时还能输出一个与其开度大小成比例关系的直流电流信号至控制室控制站，用以为操作站的工艺仿真运行提供一个现场阀门开度信号，以确保操作站仿真软件的运行，具有操作方便、能远传、实用、显示直观、醒目、视角宽、视线远，结构紧凑合理、使用灵活、安全可靠，无“跑、冒、滴、漏”现象，维护量小，维修费用低、寿命长等优点，是理想的仿真连续可调手动操作阀；同时，四位LED显示器的读数非常精确，具有很好的市场应用价值。

附图说明

图1是本发明实施例的主体结构示意图；图2是本发明的原理方框示意图。

图中，1、信号线，2、信号线电缆外套管，3、信号线电缆接头，4、单位标志，5、LED显示器，6、仪表铭牌，7、显示仪表壳体，8、透明盖板，9、连接法兰，10、阀体，11、阀门连接螺母，12、手轮，13、阀杆。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

实施例：本发明实施例结构如附图1所示，主要包括手动操作阀，其主要特点是手动操作阀通过信号线连接数字显示仪表；所述数字显示仪表壳体7内有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器5。

为了起到仿真效果，外形是由实际针形手动操作阀和长方柱形的数字显示仪表组合而成。手动操作阀包括手轮12、连接有阀芯的阀杆13、阀门连接螺母11、阀体10及连接法兰9（四周有六个螺栓连接孔），，可以将手轮12的旋转角位移转换为阀芯上下的直线位移；手轮12是可调操作的，当转动手轮12时其相应的阀杆（连接有阀芯）13随之上下移动，则将手轮12的旋转位移转换为阀杆（连接有阀芯）13的上下直线位移；在数字显示仪表壳体7内固定安装有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器5，显示仪表壳体7内的位移传感器是将阀芯的直线位移转换为电信号，再有信号转换器及驱动电路变换为4~20mA的直流电流信号输出,同时送至LED显示器5，经数字显示仪表中的电路板的处理，由LED显示器5显示一个相应的开度的数值，以显示阀门的开度大小；数字显示仪表壳体7采用中空的长方柱形，正面的中间设有一个开口，在开口上安装透明盖板8，可以看见显示仪表壳体7内安装的LED显示器5，可以由LED显示器5显示阀门开度的读数，同时有输出信号端输出一个与阀门开度成一一对应关系的4~20mA直流电流信号。在数字显示仪表壳体7正面透明盖板8的一侧安装有单位标志4，单位为百分号（%），以显示的阀门的开度大小，显示的开度数字和单位标志4的单位就构成了一个完整的读数。由于数字LED显示器5的显示窗口正对着透明盖板8，因此可以清晰、方便地读出显示器上的读数。

在数字显示仪表壳体7的外周下方设有信号线电缆接头3，信号线电缆外套管2固定安装在信号线电缆接头3上，信号线电缆外套管2用于送至控制室信号线1的连接，将本实施例仿真连续可调手动操作阀的输出电流信号送至控制室DCS系统的控制站上。

数字显示仪表采用两线制进行信号传输，标准信号为4~20 mA的直流电流信号，供电电压为24V DC,特点是在无介质情况下通过旋动手轮从而达到模仿实际手动调节阀的动作的目的，同时有相应的电信号送至控制室操作站的工艺仿真软件，以确保实现工艺生产过程的仿真运行，简单、直观、便于演示和操作训练。

为了节约成本及加工方便，上述的透明盖板8可以采用有机玻璃、塑胶等材料制成。

如附图1和2所示，在安装时，将阀门的连接法兰9与流体输送管路或设备固定连接，将信号线1与DCS系统连接，在实训时，通过调节手动操作阀的手轮12，当转动手轮12时其相应的阀杆13、阀芯随之上下移动，则将手轮12的旋转位移转换为阀杆（连接有阀芯）13的上下直线位移；再通过数字显示仪表壳体7内的位移传感器、信号转换器、驱动电路及和四位LED显示器5，以显示出仿真操作阀相应的开度数值。位移传感器是将阀芯的直线位移转换为电信号，再有信号转换器及驱动电路变换为4~20mA的直流电流信号输出至仿真操作站（计算机）,实现仿真操作与运行训练，同时送至LED显示器5以显示阀门的开度大小，使得现场操作人员同时能直观地看到阀门开度的大小，则有利于现场操作人员对生产过程的参数控制，从而使得无物料的仿真训练装置更具有真实性。

由于本发明在实训时无需通以实际的介质就可以进行实训，因此对于维护保养非常有利；并且本发明采用的是LED数字显示器，直接显示数值，无需进行换算，读数一目了然，形象生动。实训的成本较低，操作方便，无泄漏顾虑，具有很高的应用价值。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电子式仿真连续可调手动操作阀，包括手动操作阀，其特征在于手动操作阀通过信号线连接数字显示仪表；所述数字显示仪表壳体内有位移传感器、信号转换器、驱动电路及四位LED显示器。

2.如权利要求1所述的电子式仿真连续可调手动操作阀，其特征在于手动操作阀为针形手动操作阀，包括手轮、阀体及连接法兰，阀体内有阀杆、阀芯，手轮连接阀杆。

3.如权利要求1所述的电子式仿真连续可调手动操作阀，其特征在于数字显示仪表壳体为中空的长方柱形，壳体的正面开有一长方形显示窗口，窗口上固定透明盖板，透明盖板的上方安装有仪表铭牌；所述数字显示仪表的四位LED显示器正对着透明盖板；数字显示仪表壳体下方还设有用于远传信号的信号线接头。

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