CN103697213A - 电控压力调节阀组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电控压力调节阀组件。电控压力调节阀组件，包括阀体、阀座和对应的阀芯，还包括用于带动阀芯动作的驱动装置、用于分别检测阀体的进口侧和出口侧的压力或检测进口侧与出口侧之间的压力差的压力检测装置，以及与压力检测装置通信连接而用于接收压力检测装置检测到的压力信号或压力差信号的控制装置，控制装置与驱动装置控制连接并在进口侧和出口侧的压力差大于设定的最大压力差时控制驱动装置动作以增大阀芯的开度、或者在进口侧和出口侧的压力差小于设定的最小压力差时控制驱动装置动作以减小阀芯的开度。上述排气阀采用电气控制，能够对进口侧和出口侧的压力差进行精确控制。

Description

电控压力调节阀组件
技术领域
本发明涉及电控压力调节阀组件。
背景技术
煤矿避难硐室或救生舱上一般都设置有排气阀作为压力调节装置，用于保证硐室或救生舱内具有一定的微正压。传统的排气阀如申请号为201220641233.6、授权公告号为CN 202972060 U的中国专利公开的一种可调节自动排气单向阀，包括筒状的阀体，阀体前端设有进气口，后端设有出气口，阀体内沿前后方向导向移动装配有活门式阀芯。阀体前端设有供活门式阀芯朝前压紧而实现密封的阀座，阀体后端支撑设有用于对活门式阀芯提供向前的顶压力的弹簧，当舱体内的气体压力超过由弹簧确定的设定值时，气压作用在活门式阀芯上将弹簧压缩，排气阀自动打开，形成一定开度，使舱体内部气体向外排出，舱体内的气体压力越大，活门式阀芯的开度也越大，排出气体的速度也越快；当舱体内的气体压力低于设定值时，阀门自动关闭。上述排气阀的启闭是依靠自身的弹簧来控制，舱体内的压力在排气阀启闭的瞬间会出现波动，并且受装配精度和静摩擦力的影响，活门式阀芯无法实现灵敏的动作，难以保证舱体内压力的稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够对进口侧和出口侧的压力差进行精确控制的电控压力调节阀组件。
本发明采用的技术方案是：电控压力调节阀组件，包括阀体、阀座和对应于阀座设置的阀芯，还包括用于带动所述阀芯动作而调整阀芯开度的驱动装置、用于分别检测阀体的进口侧和出口侧的压力或检测进口侧与出口侧之间的压力差的压力检测装置，以及与所述压力检测装置通信连接而用于接收所述压力检测装置检测到的压力信号或压力差信号的控制装置，所述控制装置与所述驱动装置控制连接并在进口侧和出口侧的压力差大于设定的最大压力差时控制驱动装置动作以增大阀芯的开度、或者在进口侧和出口侧的压力差小于设定的最小压力差时控制驱动装置动作以减小阀芯的开度。
所述电控压力调节阀还包括用于在所述压力差大于设定的最大警报值或小于设定的最小警报值时发出警报的报警装置，所述报警装置控制连接在所述控制装置上，所述最大警报值大于所述最大压力差，所述最小警报值小于所述最小压力差。
所述电控压力调节阀还包括用于检测阀芯完全关闭时所对应的极限关闭位置的关极限传感器、以及用于检测阀芯完全开启时所对应的极限开启位置的开极限传感器，所述控制装置与所述关极限传感器和开极限传感器连接并在接收到相应的极限位置信号时控制所述驱动装置停止动作。
所述控制装置连接有用于向控制装置发出相应指令而使控制装置无条件地控制驱动装置动作以使阀芯运动到极限关闭位置或极限开启位置的应急关按钮和应急开按钮。
所述阀芯是活门式阀芯，所述阀体设有阀座的前端固定有阀杆安装座，所述阀杆安装座上沿前后方向导向移动设置有阀杆，所述活门式阀芯导向移动设置在阀杆上，所述阀杆安装座与活门式阀芯之间设有用于向活门式阀芯施加朝后的作用力的弹簧，所述阀杆上设有供所述活门式阀芯在所述弹簧的作用下压紧配合并防止活门式阀芯向后脱出阀杆的挡止结构；所述阀体上的排气口设置在所述活门式阀芯的后方并且与所述活门式阀芯沿阀杆轴线的延伸方向前后对应。
所述活门式阀芯包括用于套设在阀杆上的筒体和外翻设置在筒体前端的翻沿，所述筒体的后端设有与所述阀杆导向配合的导向结构，所述活门式阀芯通过所述导向结构导向移动装配在所述阀杆上，所述弹簧设置在筒体内部。
所述导向结构包括导向移动套设在阀杆上的导向套，导向套具有由前至后依次设置的大直径段、小直径段和外螺纹段；所述筒体的后端设有向筒体内突出的凸缘，凸缘的中心设有轴向通孔，所述筒体通过轴向通孔套设到所述小直径段上，凸缘的前端面与大直径段的后端面挡止配合；所述外螺纹段上旋装有用于将凸缘压紧到大直径段的后端面上的球头关节，凸缘后端面设有与球头关节对应的球形配合面。
所述驱动装置为直线步进电机。
本发明采用上述技术方案，驱动装置能够带动阀芯动作而调整阀芯的开度，压力检测装置能够分别检测阀体的进口侧和出口侧的压力或检测进口侧与出口侧之间的压力差，相应的控制装置与驱动装置控制连接并与压力检测装置通信连接，压力检测装置将检测到的压力值或压力差值以信号形式传递给控制装置，控制装置能够计算出进口侧和出口侧之间的压力差或直接接收压力差信号，并且在进口侧和出口侧的压力差大于设定的最大压力差时控制驱动装置动作以增大阀芯的开度、或者在进口侧和出口侧的压力差小于设定的最小压力差时控制驱动装置动作以减小阀芯的开度，以适应阀体进口侧和/或出口侧压力的变化，使进口侧和出口侧的压力差保持在设定的最大压力差和最小压力差之间，维持设定范围的正压力，实现了对进口侧和出口侧的压力差进行精确控制，并避免出口侧的气体或液体进入进口侧。
附图说明
图1是本发明中电控压力调节阀组件的一个实施例的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大图。
图中各附图标记对应的名称为：1阀体，2活门式阀芯，21筒体，211凸缘，2111球形配合面，22翻沿，23密封材料，3进气口，4排气口，5阀杆安装座，51轴向长孔，6法兰，7螺钉，8直线轴承，9阀座，10阀杆，11导向套，111大直径段，112小直径段，113外螺纹段，12球头关节，13弹簧，14六角螺母，15盖形螺母，16直线步进电机，17控制装置，18微动开关，19光电传感器。
具体实施方式
本发明电控压力调节阀组件的一个实施例如图1~图2所示，用于救生舱的气体压力调节，包括机械传动部分和电气控制部分。机械传动部分包括阀体1、活门式阀芯2、阀杆安装座5和阀杆10；电气控制部分包括直线步进电机16、控制装置17和压力检测装置（图中未显示）。压力检测装置连接有两个探测口，一个探测口与阀体1进口侧相通，即与救生舱的内部气室相通，另一个探测口与阀体1出口侧相通，即与救生舱的外部气体相通，从而能够对阀体1进口侧和出口侧同一时刻的气压差进行检测，并将检测到的压力值转变成电信号后再传递给控制装置17，这种气压差的检测和信号的转变、传递均是本领域的惯用技术手段，是本领域技术人员不需付出创造性劳动即可实现的，具体结构此处不再详细说明。
机械传动部分中的阀体1为筒状，前端设有阀座9和进气口3，后端设有排气口4；阀杆安装座5为管状，其外周面上设有法兰6，通过螺钉7固定在阀体1前端；阀杆安装座5的后端悬伸在阀体1中且内部固定有直线轴承8，阀杆10通过直线轴承8沿前后方向导向移动装配在阀杆安装座5上。
活门式阀芯2包括用于套设在阀杆10上的筒体21和外翻设置在筒体21前端的翻沿22，翻沿22上设有密封材料23，用于与阀座9压紧配合实现密封。所述筒体21的后端设有与所述阀杆10导向配合的导向结构，该导向结构包括导向移动套设在阀杆10上的导向套11，导向套11具有由前至后依次设置的大直径段111、小直径段112和外螺纹段113，大直径段111与小直径段112形成阶梯结构；所述筒体21的后端设有向筒体21内突出的凸缘211，凸缘211的中心设有轴向通孔，所述筒体21通过轴向通孔套设到所述小直径段112上并与小直径段112间隙配合，凸缘211的前端面与大直径段111的后端面挡止配合；所述外螺纹段113上旋装有用于将凸缘211压紧到大直径段111的后端面上的球头关节12，凸缘211后端面设有与球头关节12对应的球形配合面2111。通过阶梯结构和球头关节12，活门式阀芯2沿前后方向定位在导向套11上，能够随导向套11一起沿阀杆10导向运动。
凸缘211的前端面与阀杆安装座5的后端面之间的阀杆10上套设有用于对活门式阀芯2施加向后的作用力的弹簧13，所述活门式阀芯2在所述弹簧13的作用下压紧在所述挡止结构上，所述弹簧13具有不小于活门式阀芯2的开启行程的最大压缩量。阀杆10的后端设有外螺纹，外螺纹上依次旋装有用于与导向套11挡止配合的六角螺母14和盖形螺母15，形成用于阻挡活门式阀芯2向后脱出的挡止结构。
活门式阀芯2采用上述导向移动设置在阀杆10上的结构，不但能够在阀杆10的驱动下克服弹簧13的作用力向前运动使阀芯开度减小或使阀芯关闭以及向后运动使阀芯开度增大，而且还能够在外界产生冲击波的瞬间，例如瓦斯爆炸产生爆炸冲击的瞬间，使活门式阀芯2在冲击波(如附图1中排气口4处向左的箭头所示)的作用下克服弹簧13的弹力向前运动而将阀芯关闭，避免冲击波对救生舱体内部造成影响；冲击波消失后，活门式阀芯2能够在弹簧13的作用下复位到原有状态。采用球头关节12对活门式阀芯2进行压紧，活门式活塞关闭时能够实现自动调整，以更好地与阀座9贴合，保证密封效果。
直线步进电机16设置在所述阀杆安装座5的前端，作为驱动装置来驱动阀杆10动作。控制装置17采用PLC，与直线步进电机16控制连接，能够控制直线步进电机16按设定速度正转和反转，同时与压力检测装置通信连接，能够接收压力检测装置检测到的压力信号，并计算出压力差。控制装置17还连接有显示屏和相应的输入输出设备，显示屏能够显示救生舱内外的气体压力值，便于舱内人员参考和记录；输入输出设备能够设定最大压力差、最小压力差，本实施例中分别为525Pa和475Pa，还能够设定最大警报值和最小警报值，本实施例中分别为550Pa和450Pa。当压力调节阀进口侧和出口侧的压力差大于设定的最大压力差时，控制装置17控制直线步进电机16正转以增大阀芯的开度，使舱内气体更快地排出，从而使压力差回落；当进口侧和出口侧的压力差小于设定的最小压力差时，控制装置17控制直线步进电机16反转以减小阀芯的开度，使舱内气体的排出速度降低，从而使压力差值回升。当然，在其他实施例中，最大压力差、最小压力差，以及最大警报值和最小警报值也可以设定为其他值。
阀杆安装座5上于阀座9前端设有轴向长孔51，与轴向长孔51对应的位置前后排列地安装有微动开关18和光电传感器19。微动开关18作为关极限传感器，用于检测阀芯完全关闭时所对应的极限关闭位置，阀杆10前端碰触到微动微动开关18后，微动开关18向控制装置17发出相应的极限位置信号，使控制装置17控制直线步进电机16停止转动；光电传感器19作为开极限传感器，用于检测阀芯完全开启时所对应的极限开启位置，阀杆10前端达到光电传感器19下方时，光电传感器19向控制装置17发出相应的极限位置信号，使控制装置17控制直线步进电机16停止转动。当然，在其他实施例中，极限位置传感器也可以替换成本领域惯用的其他形式，例如行程开关。
控制装置17还连接有报警装置，本实施例中为报警指示灯。当活门式阀芯2在直线步进电机16驱动下运动到开极限位置，即开度最大时，舱体内外压力差仍继续增大且超过最大警报值时，相应的警报指示灯亮起，提醒舱内人员。同样，当活门式阀芯2在直线步进电机16驱动下运动到关极限位置，舱体内外压力差仍继续减小且超过最小警报值时，相应的警报指示灯亮起，提醒舱内人员，实现高压报警和低压报警。
所述控制装置17还连接有应急开按钮和应急关按钮，分别用于向控制装置17发出相应指令而使控制装置17无条件地控制驱动装置动作以使阀芯运动到极限开启位置和极限关闭位置，便于应急操作。当然，控制装置17还可以设置自动、手动切换功能，以便对压力调节功能进行调试和维修。
使用时，将排气阀安装到救生舱上，使排气口4朝向舱外，进气口3朝向舱内，控制装置17能够根据舱体内外压差控制直线步进电机16动作，实现对活门式阀芯2的开启量的调整，并能够在舱内外压力差过高或过低时发出警报，以满足救生舱的性能要求。
在上述实施例中，电控压力调节阀组件使用在救生舱上，其活门式阀芯为活门式阀芯2，在本发明的其他实施例中，电控压力调节阀组件也可以使用到其他装置上，如避难硐室、通风管道等等，活门式阀芯也可以替换成其他形式，例如旋转形式的蝶阀，此时驱动装置可以采用相应的旋转电机。另外，在其他实施例中，压力检测装置也可以采用直接检测压力差的形式，再将压力差信号直接传递给控制装置。再者，在其他实施例中，驱动装置也可以替换成其他形式，例如液压缸。

Claims (8)

1.电控压力调节阀组件，包括阀体、阀座和对应于阀座设置的阀芯，其特征在于：还包括用于带动所述阀芯动作而调整阀芯开度的驱动装置、用于分别检测阀体的进口侧和出口侧的压力或检测进口侧与出口侧之间的压力差的压力检测装置，以及与所述压力检测装置通信连接而用于接收所述压力检测装置检测到的压力信号或压力差信号的控制装置，所述控制装置与所述驱动装置控制连接并在进口侧和出口侧的压力差大于设定的最大压力差时控制驱动装置动作以增大阀芯的开度、或者在进口侧和出口侧的压力差小于设定的最小压力差时控制驱动装置动作以减小阀芯的开度。
2.根据权利要求1所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述电控压力调节阀还包括用于在所述压力差大于设定的最大警报值或小于设定的最小警报值时发出警报的报警装置，所述报警装置控制连接在所述控制装置上，所述最大警报值大于所述最大压力差，所述最小警报值小于所述最小压力差。
3.根据权利要求1所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述电控压力调节阀还包括用于检测阀芯完全关闭时所对应的极限关闭位置的关极限传感器、以及用于检测阀芯完全开启时所对应的极限开启位置的开极限传感器，所述控制装置与所述关极限传感器和开极限传感器连接并在接收到相应的极限位置信号时控制所述驱动装置停止动作。
4.根据权利要求1所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述控制装置连接有用于向控制装置发出相应指令而使控制装置无条件地控制驱动装置动作以使阀芯运动到极限关闭位置或极限开启位置的应急关按钮和应急开按钮。
5.根据权利要求1—4中的任意一项所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述阀芯是活门式阀芯，所述阀体设有阀座的前端固定有阀杆安装座，所述阀杆安装座上沿前后方向导向移动设置有阀杆，所述活门式阀芯导向移动设置在阀杆上，所述阀杆安装座与活门式阀芯之间设有用于向活门式阀芯施加朝后的作用力的弹簧，所述阀杆上设有供所述活门式阀芯在所述弹簧的作用下压紧配合并防止活门式阀芯向后脱出阀杆的挡止结构；所述阀体上的排气口设置在所述活门式阀芯的后方并且与所述活门式阀芯沿阀杆轴线的延伸方向前后对应。
6.根据权利要求5所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述活门式阀芯包括用于套设在阀杆上的筒体和外翻设置在筒体前端的翻沿，所述筒体的后端设有与所述阀杆导向配合的导向结构，所述活门式阀芯通过所述导向结构导向移动装配在所述阀杆上，所述弹簧设置在筒体内部。
7.根据权利要求6所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述导向结构包括导向移动套设在阀杆上的导向套，导向套具有由前至后依次设置的大直径段、小直径段和外螺纹段；所述筒体的后端设有向筒体内突出的凸缘，凸缘的中心设有轴向通孔，所述筒体通过轴向通孔套设到所述小直径段上，凸缘的前端面与大直径段的后端面挡止配合；所述外螺纹段上旋装有用于将凸缘压紧到大直径段的后端面上的球头关节，凸缘后端面设有与球头关节对应的球形配合面。
8.根据权利要求5所述的电控压力调节阀组件，其特征在于：所述驱动装置为直线步进电机。
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