CN102785396A - 高精度超高压压力曲线控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高精度超高压压力曲线控制系统，包括，电控系统(18)和共路相连超高压容器(7)和压力传感器(17)的压力释放系统及比例增压系统，所述比例增压系统在电控系统的控制下，电控比例变量泵(11)输出液压油，通过驱动阀组(15)，经增压器(16)增压，以动态电控比例流量无级调节增压速度，向超高压容器(7)充入超高压介质；电控系统根据压力传感器(17)所检测的超高压容器内部压力变化情况，与需要的压力曲线控制要求进行对比，使压力释放系统经安装在超高压容器与回油管路之间的多个组合卸压阀(8)和节流组件(9)，对卸压速度进行调整，通过电磁换向阀(6)组合控制选择卸压阀通断，将超高压容器内部压力释放。

Description

高精度超高压压力曲线控制系统

技术领域

本发明涉及一种主要应用于对工件材料进行不小于100MPa超高压处理工艺的高精度压力曲线控制系统，压力控制精度可达±2％F.S的超高压技术领域。

背景技术

目前能够实现高精度压力曲线控制的控制阀件，主要是通过常规的比例溢流阀、比例调速阀或伺服阀等来实现的。粉末制品材料进行超高压处理工艺的压力要求不小于100MPa。然而，上述类型阀件的最高压力一般在31.5MPa，最高不超过70MPa。国内外常用的超高压阀件一般都属于二位二通液控阀件，通过安装在二位二通液控阀件的前部或后部安装节流孔，实现对卸压速度的调节。由于定径节流孔的卸压特性固定，二位二通液控阀件不能实现对卸压速度的连续可调。增压阶段的压力曲线控制，现有技术只能通过手动调节实现，主要是采用调节驱动增压器的液压泵流量来调节增压速度。采用这种方式实现增压阶段的压力曲线控制不足之处在于操作使用不方便，实用性差。对于高精度超高压压力曲线控制目前还未见相关的文献报道。

随着生产工艺需求的发展，航空航天复合材料、陶瓷、高强工程塑料等特种材料不断涌现，各种加工需求的工艺要求越来越高，特种成型工艺的需求越来越多。尤其是在某些复合材料、粉未制品材料的等静压处理过程中，对加压速度和卸压速度比较敏感。若控制不适当，就会导致制品在压制成形过程或后续烧结过程中内部产生裂纹，使制品报废。因此对超高压压力曲线进行控制势在必行。

发明内容

为实现增压阶段和卸压阶段中精确的压力曲线控制，本发明提出一种控制精度高，控制原理简单的高精度超高压压力曲线控制系统。

本发明的上述目的是这样实现的，所述的高精度超高压压力曲线控制系统，包括，电控系统18，共路相连超高压容器7和压力传感器17的压力释放系统及比例增压系统，其特征在于，所述比例增压系统在电控系统的控制下，电控比例变量泵11输出液压油，通过驱动阀组15，经增压器16增压，以动态电控比例流量无级调节的增压速度，向超高压容器7充入超高压介质；电控系统根据压力传感器17所检测的超高压容器7内部压力变化情况，与需要的压力曲线控制要求进行对比，使压力释放系统经安装在超高压容器与回油管路之间的多个组合卸压阀8和安装在卸压阀阀前或阀后不同孔径的节流组件9，对卸压速度进行调整。控制泵组(1)通过传输管路连通的控制油路单向阀2向电磁换向阀6提供控制油，控制电磁换向阀6通电进行选择卸压阀的通断，将超高压容器7内部压力释放。

本发明技术具有如下有益效果：

本发明在增压阶段控制通过电控比例无级调节电控比例变量泵的流量，动态调节增压器的增压速度，达到调节充入超高压容器的排量，实现增压阶段高精度超高压曲线控制；在卸压阶段通过多组超高压卸压阀组合方式，组合出多种卸压特性，控制泵组提供液控动力源，采用多个卸压阀和不同孔径节流组件组合，对卸压速度进行调整，实现卸压阶段的压力曲线控制。所构成的压力曲线控制系统控制原理简单，控制精度高。

本发明采用两种功能共同作用方式，同时完成高精度超高压增压阶段压力曲线和卸压阶段压力曲线的控制。一方面控制电磁换向阀通电，压力油经电磁换向阀控制卸压阀开启，将超高压容器内部压力释放；另一方面电控比例变量泵启动，通过主油路单向阀、驱动阀组，驱动增压器向超高压容器增压，形成边增压、边卸压的方式来实现对高精度超高压增压压力曲线和卸压曲线控制。

附图说明

图1是高精度超高压压力曲线控制系统实施例的原理图。

图中：1.控制泵组，2.控制油路单向阀，3.控制油路溢流阀，4.油箱，5.控制油路压力表，6.电磁换向阀，7.超高压容器，8.卸压阀，9.节流组件，10.主电机，11.电控比例变量泵，12.主油路单向阀，13.主油路溢流阀，14.主油路压力表，15.驱动阀组，16.增压器，17.压力传感器，18.电控系统。

具体实施方式

在图1描述的一种高精度超高压压力曲线控制系统实施例中，所述的高精度超高压压力曲线控制系统，包括，电控系统18，共路相连超高压容器7和压力传感器17的压力释放系统及比例增压系统。压力释放系统和比例增压系统可以共用一个油箱4。

比例增压系统由主电机10、电控比例变量泵11、主油路单向阀12、主油路溢流阀13、主油路压力表14、驱动阀组15、增压器16、压力传感器17和相应管路等组成。通过主电机10驱动电控比例变量泵11输出液压油，液压油通过主油路单向阀12和驱动阀组15驱动增压器16，液压油通过增压器增压后，向超高压容器7充入液压油。主油路单向阀12和驱动阀组15之间旁路连接有主油路溢流阀13和主油路压力表14，主油路溢流阀13用于维持主油路压力恒定，主油路压力表14用于指示主油路压力。增压器增压与超高压容器之间安装有压力传感器17和压力释放系统的卸压阀8及节流组件9。增压器16采用典型的液压超高压增压器结构，根据帕斯卡原理，增压比等于低压活塞的横截面积与高压柱塞的横截面积之比。电控比例变量泵11输出流量与增压器16输出流量存在一定的比例关系，即与增压器16的增压比成反比。可以动态无级调节电控比例变量泵11输出流量，间接改变增压器16的增压速度，实现动态无级调节的增压速度，达到向超高压容器7充入超高压介质的无级调节。

压力释放系统由控制泵组1、控制油路单向阀2、控制油路溢流阀3、控制油路压力表5、电磁换向阀6、卸压阀8和节流组件9组成。其中，控制泵组(1)通过传输管路连通的控制油路单向阀2向电磁换向阀6提供控制油，并通过电磁换向阀6对应控制卸压阀8和节流组件9。控制油路单向阀2和电磁换向阀6之间旁路连接有控制油路溢流阀3和控制油路压力表5，控制油路溢流阀用于维持控制油路压力恒定，控制油路压力表用于指示控制油路压力。电磁换向阀6可以是由至少两个或以上并联的电磁换向阀6-1、6-2、6-3组成的。电磁换向阀6对应控制的卸压阀8至少由两个或以上并联连通超高压容器7的卸压阀8-1、8-2、8-3组成，其后对应连接有节流组件9-1、9-2、9-3。在以下实施例中，卸压阀8-1、8-2、8-3的输入端对应相连电磁换向阀6-1、6-2、6-3，输出端对应串联三个节流组件9-1、9-2、9-3组成的组件。具有不同通径的三个节流组件9-1、9-2、9-3串联在相应三个卸压阀8-1、8-2、8-3后面。卸压阀8-1、8-2、8-3可以是二位二通液控阀件，安装在超高压容器7与回油管路之间，节流组件安装在卸压阀的阀前或阀后，对卸压速度进行调整。压力释放系统可通过多个卸压阀和不同孔径节流组件的组合方式，形成多种卸压特性。电控系统根据压力传感器17所检测的超高压容器7内部压力变化情况，与压力曲线控制要求进行对比，使压力释放系统经安装在超高压容器与回油管路之间的多个组合卸压阀和安装在卸压阀阀前或阀后不同孔径的节流组件9，对卸压速度进行调整。

本发明的工作原理是：本发明中增压阶段的压力曲线控制主要是通过动态无级调节电控比例变量泵的流量来实现的，卸压阶段的压力曲线控制较为复杂，动态控制可以选择多个卸压阀和不同孔径节流垫的组合方式，动态改变卸压速度，同时动态无级调节电控比例变量泵的流量进行增压，形成边卸压、边增压的方式，两种方式的共同作用下实现高精度的压力曲线控制。在增压阶段，卸压阀8关闭，电控比例变量泵11启动，通过主油路单向阀12、驱动阀组15等共同作用下，驱动增压器16向超高压容器7增压，电气控制系统根据压力传感器17所检测的超高压容器7内部压力变化情况，与要求的升压曲线进行对比，动态控制电控比例变量泵11的流量，改变增压器的输出流量，从而实现升压曲线的动态控制。电控比例变量泵一般选择轴向柱塞泵。电气控制系统通过改变电控比例变量泵配套的比例放大板上的输出，控制安装在电控比例变量泵上的比例阀等改变轴向柱塞泵斜盘倾角，改变泵的流量输出多少。增压器16由电控比例变量泵11输出的流量驱动进行增压，电控比例变量泵的流量与增压器输出流量成比例关系，可通过改变电控比例变量泵11的流量实现对增压速度的控制。

具体控制方式如下：为实现适应范围广，控制精度高的实用化压力曲线控制系统，卸压阀8可设置为3组，亦可为2至多组，即卸压阀8-1、8-2、8-3，控制其启闭的分别为电磁换向阀6-1、6-2、6-3，同时在卸压阀8-1、8-2、8-3后分别安装有不同的孔径的三个串联定径节流组件9-1、9-2、9-3。在卸压阀开启的情况下，通过卸压阀的流量特性主要决定于阀的前后的压差和节流口径的大小。在相同的压力下，卸压阀的阀前、阀后压差固定，定径节流组件9孔径越大，卸压速度越快，反之卸压速度越慢。因此通过电控系统选择电磁换向阀6的开启数量，3种不同节流孔径的卸压阀组合可达到7种不同的卸压特性(理论上如配置更多的卸压阀，可达到更多的卸压特性，但成本和可靠性较差)。通过电控系统，按此方式进行控制卸压阀8的开启数量，可实现较粗糙的卸压速度控制。上述方式中，卸压速度是有级的，而且随着超高压容器7内压力的逐步下降，卸压阀的阀前、阀后压差变化较大，相同孔径的节流孔的作用下卸压速度变化也较大，不能实现精确的卸压阶段压力曲线控制。根据上述缺陷，电气控制系统根据超高压容器7内的压力变化，调节比例放大板的输出，动态调节电控比例变量泵11的流量，改变驱动增压器的流量，从而动态调节增压速度。当压力曲线控制系统比照压力控制曲线要求，卸压速度过快时，增加电控比例变量泵11的流量，增压器的流量相应增加，弥补通过卸压阀8过快的流量损耗，反之则降低电控比例泵11的流量，增压器的流量相应减小。通过上述边增压、边卸压的方式，可将卸压阶段的压力曲线控制的精度保持在较高的水平上，满足航空航天复合材料、陶瓷、高强工程塑料等特种材料超高压处理工艺的需求。

Claims (6)

1.一种高精度超高压压力曲线控制系统，包括，电控系统(18)，共路相连超高压容器(7)和压力传感器(17)的压力释放系统及比例增压系统，其特征在于，所述比例增压系统在电控系统的控制下，电控比例变量泵(11)输出液压油，通过主油路单向阀(12)和驱动阀组(15)，经增压器(16)增压，向超高压容器(7)充入超高压介质；电控系统根据压力传感器(17)所检测的超高压容器(7)内部压力变化情况，与需要的压力曲线控制要求进行对比，使压力释放系统经安装在超高压容器与回油管路之间的多个组合卸压阀(8)和安装在卸压阀阀前或阀后不同孔径的节流组件(9)，对卸压速度进行调整；压力释放系统的控制泵组(1)通过传输管路连通的控制油路单向阀(2)向电磁换向阀(6)提供控制油，控制电磁换向阀(6)通电，组合控制选择卸压阀的通断，将超高压容器(7)内部压力释放。

2.根据权利要求1所述的高精度超高压压力曲线控制系统，其特征在于，所述的比例增压系统，包括，通过主电机(10)驱动电控比例变量泵(11)输出液压油，液压油通过主油路单向阀(12)和驱动阀组(15)驱动增压器(16)。

3.根据权利要求2所述的高精度超高压压力曲线控制系统，其特征在于，增压器(16)与超高压容器(7)之间回路并联压力传感器(17)和压力释放系统的卸压阀(8)和节流组件(9)。

4.根据权利要求1所述的高精度超高压压力曲线控制系统，其特征在于，压力释放系统由控制泵组、控制电磁阀、多个卸压阀和定径节流组件组成，其中，电机驱动的控制泵组(1)输出控制油，通过控制油路单向阀(2)向电磁换向阀(6)提供控制油，电磁换向阀件(6)控制对应的卸压阀(8)和节流组件(9)启闭。

5.根据权利要求1所述的高精度超高压压力曲线控制系统，其特征在于，控制电磁换向阀(6)是由至少两个或以上并联的电磁换向阀(6-1、6-2、6-3)组成的。

6.根据权利要求5所述的高精度超高压压力曲线控制系统，其特征在于，对应电磁换向阀(6)控制的卸压阀(8)由至少两个并联的卸压阀组成，其后对应连接有节流组件(9)。