CN104265923B - 能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法，包括二位五通电磁换向阀、气缸、控制器、行程开关组和降速缓冲阀组，行程开关组包括第一行程开关、第二行程开关和第三行程开关，降速缓冲阀组包括第一节流型直通阀和常开型的二位三通电磁换向阀。本发明能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法通过行程开关组和降速缓冲阀组够实现气缸前面一段行程运动速度很快，而后面一段行程运动速度较慢，这样就可以保证插板阀不是以某一固定的速度运动，从而有效降低阀门关阀时的冲击振动和噪音。

Description

能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种气动真空插板阀的控制系统及控制方法，尤其涉及一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法。

背景技术

目前，在真空系统中，常常通过插板阀来调节气流量、切断或者接通气路，以改变气流的流经方向，由于插板阀具有流导大、密封可靠和操作简单的特点，在真空系统中广泛使用。插板阀工作的基本原理是采用手动、电动或气动等驱动机构推动阀芯组件沿轴向运动到阀门关闭位置，阀芯组件上的密封板和支撑板在压紧机构的作用下分别压向壳体法兰的密封面，从而实现阀门的可靠密封，阀门关闭；当整个阀芯组件在驱动机构作用下从阀门关闭位置向后运动到阀门打开位置时，阀门打开。

插板阀主要由驱动机构、壳体以及阀芯组件组成，其中阀芯组件主要包括密封板、支撑板、保持架、钢球以及弹簧片，驱动机构主要是气缸，现有技术中的各类超高真空插板阀或应用于高真空中的大型插板阀，在阀门关闭时，整个阀芯组件在驱动机构的推力作用下以某一固定速度向前运动，当密封板上的限位片接触阀门壳体上的限位块时，密封板和支撑板实现轴向限位，停止运动。为了保证插板阀能够在几秒钟之内关闭，整个阀芯组件在运动时速度很快，因此，在限位片与限位块硬接触的瞬间阀门会发出很大的金属撞击声音及冲击振动。而后钢球在保持架的带动下从密封板和支撑板上的凹槽内运动到密封板和支撑板两平面之间的过程中，密封板和支撑板分别压向壳体法兰的密封面，当钢球位于密封板和支撑板的平面上时，位于密封板上密封圈的密封力达到最大，阀门完全关闭密封。插板阀的整个关阀过程时间会很短，会产生很大的冲击振动，尤其整个阀芯组件运动速度很快或壳体两法兰密封面之间由于加工误差而造成不平行时，阀门关阀瞬间产生的噪音和冲击振动会特明显，长期使用冲击振动很大的插板阀会对整个真空系统尤其是对超高真空系统中的真空元件产生损坏或造成较大的试验数据测量误差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，包括二位五通电磁换向阀、气缸和控制器，所述二位五通电磁换向阀的A口与所述气缸的第一接口连接，所述二位五通电磁换向阀的B口与所述气缸的第二接口连接，所述二位五通电磁换向阀的P口接外接气源，所述二位五通电磁换向阀的R、S口为排气口，所述控制系统还包括行程开关组和降速缓冲阀组，所述行程开关组设置在所述气缸上，所述降速缓冲阀组设置在所述二位五通电磁换向阀的B口与所述气缸的第二接口连接的气路上，所述行程开关组包括第一行程开关、第二行程开关和第三行程开关，所述气缸内的活塞上设置有用于供所述行程开关组感应的磁石，所述第一行程开关和所述第三行程开关分别设置在所述气缸的两端，所述第二行程开关设置在所述第一行程开关与所述第三行程开关之间，所述降速缓冲阀组包括第一节流型直通阀和常开型的二位三通电磁换向阀，所述二位三通电磁换向阀的A口与所述气缸的第二接口连接，所述二位三通电磁换向阀的R口与所述第一节流型直通阀的节流接口连接，所述二位三通电磁换向阀的P口和所述第一节流型直通阀的直通接口均与所述二位五通电磁换向阀的B口连接，所述第一行程开关、所述第二行程开关、所述第三行程开关的信号输出端均与所述控制器的信号输入端连接，所述二位三通电磁换向阀和所述二位五通电磁换向阀的控制信号输入端均与所述控制器的控制信号输出端连接。

进一步，所述控制系统还包括第二节流型直通阀，所述第二节流型直通阀的直通接口与所述气缸的第一接口连接，所述第二节流型直通阀的节流接口与所述二位五通电磁换向阀的A口连接。

优选地，所述第二行程开关距离第三行程开关的距离小于该第二行程开关距离第一行程开关的距离。

具体地，所述第一行程开关、所述第二行程开关和所述第三行程开关上均设置有位置指示灯。

一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统进行插板阀控制的控制方法，包括以下步骤：

A1:系统上电后，外接气源输出压缩气体从所述气缸的第一接口进入所述气缸的上部无杆腔内，同时所述气缸的下部有杆腔内的气体从第二接口排出，所述气缸内的活塞向下部有杆腔移动，活塞杆推动所述插板阀关闭；

A2：当所述气缸内的活塞移动至所述第二行程开关的位置，所述第二行程开关感应到所述气缸内的活塞上的磁石，输出位置信号至所述控制器；

A3：当所述控制器接收到所述第二行程开关发出的位置信号后，所述控制器输出第一控制信号至所述二位三通电磁换向阀进行换向，使第一节流型直通阀接入气路，减缓所述气缸的下部有杆腔内的空气排出速度，降低所述插板阀的关闭速度；

A4：所述气缸内的活塞移动至第三行程开关位置时，所述第三行程开关将位置信号输出至所述控制器。

A5：所述控制器将第二控制信号输出至所述二位五通电磁换向阀，控制所述二位五通电磁换向阀进行换向；

A6：外接气源输出压缩气体从所述气缸的第二接口进入所述气缸的下部有杆腔内，同时所述气缸的上部无杆腔内的气体从第一接口排出，所述气缸内的活塞向上部无杆腔移动，活塞杆拉动所述插板阀的阀板开启；

A7：所述气缸内的活塞移动至第一行程开关位置时，第一行程开关将位置信号输出至所述控制器；

A8：所述控制器将第三控制信号输出至所述二位五通电磁换向阀，控制所述二位五通电磁换向阀进行换向，然后转至步骤A1。

进一步，所述控制器将插板阀关闭位置设为系统初始位置，系统上电复位即插板阀关闭，所述控制器内设置有计数器，所述计数器与所述第一行程开关、所述第三行程开关的信号端连接，插板阀开、闭各一次计数器记一个数。

本发明的有益效果在于：

本发明能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法通过行程开关组和降速缓冲阀组够实现气缸前面一段行程运动速度很快，而后面一段行程运动速度较慢，这样就可以保证插板阀不是以某一固定的速度运动，从而有效降低阀门关阀时的冲击振动和噪音。

附图说明

图1是本发明所述能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法的控制原理；

图2是本发明所述气缸的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，本发明能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，包括二位五通电磁换向阀2、气缸1、控制器3、行程开关组、降速缓冲阀组和第二节流型直通阀4，二位五通电磁换向阀2的A口与气缸1的第一接口连接，二位五通电磁换向阀2的B口与气缸1的第二接口连接，二位五通电磁换向阀2的P口接外接气源，二位五通电磁换向阀2的R、S口为排气口，行程开关组设置在气缸1上，降速缓冲阀组设置在二位五通电磁换向阀2的B口与气缸1的第二接口连接的气路上，行程开关组包括第一行程开关7、第二行程开关8和第三行程开关9，气缸1内的活塞10上设置有用于供行程开关组感应的磁石，第一行程开关7和第三行程开关9分别设置在气缸1的两端，第二行程开关设置在第一行程开关7与第三行程开关9之间，降速缓冲阀组包括第一节流型直通阀6和二位三通电磁换向阀5，二位三通电磁换向阀5的A口与气缸1的第二接口连接，二位三通电磁换向阀5的R口与第一节流型直通阀6的节流接口连接，二位三通电磁换向阀5的P口和第一节流型直通阀6的直通接口均与二位五通电磁换向阀2的B口连接，第一行程开关7、第二行程开关8、第三行程开关9的信号输出端均与控制器3的信号输入端连接，二位三通电磁换向阀5和二位五通电磁换向阀2的控制信号输入端均与控制器3的控制信号输出端连接，第二节流型直通阀4的直通接口与气缸1的第一接口连接，第二节流型直通阀4的节流接口与二位五通电磁换向阀2的A口连接，第二行程开关8距离第三行程开关9的距离小于其距离第一行程开关7的距离，第一行程开关7、第二行程开关8和第三行程开关9上均设置有位置指示灯。

一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统进行插板阀控制的控制方法，包括以下步骤：

A1:系统上电后，外接气源输出压缩气体从气缸1的第一接口进入气缸1的上部无杆腔内，同时气缸1的下部有杆腔内的气体从第二接口排出，气缸内的活塞10向下部有杆腔移动，活塞杆推动插板阀的阀板闭合；

A2：当气缸内的活塞10移动至第二行程开关8的位置，第二行程开关8感应到气缸内的活塞10上的磁石，输出位置信号至控制器3；

A3：当控制器3接收到第二行程开关8发出的位置信号后，控制器3输出控制信号至二位三通电磁换向阀5进行换向，使第一节流型直通阀6接入气路，减缓气缸1的有杆腔内的空气排出速度，降低插板阀的关闭速度；

A4：气缸内的活塞10移动至第三行程开关9位置时，第三行程开关9将位置信号输出至控制器3；

A5：控制器3将控制信号输出至二位五通电磁换向阀2，控制二位五通电磁换向阀2换向；

A6：外接气源输出压缩气体从气缸1的第二接口进入气缸1的下部有杆腔内，同时气缸1的无杆腔内的气体从第一接口排出，气缸内的活塞10向无杆腔移动，活塞杆拉动插板阀的插板开启；

A7：气缸内的活塞10移动至第一行程开关7位置时，第一行程开关7将位置信号输出至控制器3；

A8：控制器3将控制信号输出至二位五通电磁换向阀2，控制二位五通电磁换向阀2进行换向，然后转至步骤A1。

所述控制器将插板阀关闭位置设为系统初始位置，系统上电复位即插板阀关闭，所述控制器3内设置有计数器，计数器与第一行程开关7、第三行程开关9的信号端连接，插板阀开、闭各一次计数器记一个数。

本发明能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统及控制方法的工作原理如下：

为了方便描述，将二位五通电磁换向阀2的A口与气缸1的第一接口之间的气路设为气路1，将气缸1的第二接口与二位三通电磁换向阀5的A口之间的气路设为气路2，将二位三通电磁换向阀5的P口与二位五通电磁换向阀2的B口之间的气路设为气路3，将二位五通电磁换向阀2的B口与二位三通电磁换向阀5的R口之间的气路设为气路4；将第一行程开关7和其安装的位置设为行程开关C和位置C，将第二行程开关8和其安装的位置设为行程开关D和位置D，将第三行程开关9和其安装的位置设为行程开关E和位置E。

控制系统通过控制充入或者流出气缸1中气流流量的大小从而达到控制气缸1运动速度快慢的目的，其中采用的节流型直通阀具有方向性，即气流在一个单方向具有节流功能，而气流反方向通过时将完全导通，不具有节流功能，同时节流型直通阀还可以手动调节通过气流量的大小。用于气路转换的二位三通电磁换向阀选用常开型，即电磁换向阀未通电时A口、P口接通。用于位置指示的三个行程开关C、D、E分别安装在插板阀的驱动机构——气缸1上，其中行程开关C、E分别用于指示插板阀开阀到位和关阀到位，而行程开关D用于调节气缸1慢速运动的距离在气缸1整个运动行程中所占的比例，在实际应用过程中行程开关D的位置可以根据实际需要进行调节。活塞10上装有可以感应行程开关的磁石，当装有磁石的活塞10通过行程开关所在位置时，行程开关上的位置指示灯点亮，同时将到位信号传到控制器3中。活塞10从位置C向位置E运动时，插板阀将会逐步关闭，当行程开关E上的位置指示灯点亮时，插板阀完全关闭，并输入一个关阀到位信号到控制器3。活塞10从位置E向位置C运动时，插板阀将会逐步打开，当行程开关C上的位置指示灯点亮时，阀门完全打开，同时输入一个开阀到位信号到控制器3中。

控制系统中，气路1中装有第二节流型直通阀4，用于控制充入气缸1中气流流量的大小，防止充入的气流流量过大，活塞10在进行快速、慢速转换时产生较大的气流冲击抖动，而当气流反方向流过时，第二节流型直通阀4不具有节流功能。气路4中装有同类型的第一节流型直通阀6，当活塞10从位置D运动到位置E时，可用于控制气缸1下部有杆腔内的气体排出速度的大小，从而达到控制活塞10慢速运动的目的，对应于插板阀将会缓慢关闭。我们将插板阀从关阀位置E运动到开阀位置C，然后再反向运动到关阀位置E时，定义为阀门的一个开闭周期。

插板阀打开时，外部气源中的气体经二位五通电磁换向阀2、气路4(此时节流型直通阀完全导通，不具有节流功能)、二位三通电磁换向阀5、气路2充入插板阀气缸1内的下部空间中，推动活塞10从位置E向位置C运动，插板阀气缸1内的上部无杆腔中的气体经过气路1(此时节流型直通阀完全导通，不具有节流功能)、二位五通电磁换向阀2的出气口排到大气中，当活塞10运动到位置D时，行程开关D上的位置指示灯瞬间点亮，输入一个位置信号给控制器3，同时控制器3输出控制信息给二位三通电磁换向阀5进行换向，气路转换，此时，外部气源中的气体经二位五通电磁换向阀2、气路3、二位三通电磁换向阀5、气路2充入插板阀气缸1内的下部有杆腔中，推动活塞10从位置D向位置C运动，插板阀气缸1内的上部无杆腔中的气体经过气路1(此时节流型直通阀完全导通，不具有节流功能)、二位五通电磁换向阀2的出气口排到大气中。当行程开关C上的位置指示灯点亮时，阀门完全打开，并输出一个开阀到位信号给控制器3，该控制器3输出一个电信号给二位五通电磁换向阀2进行换向，气路转换，插板阀将向关闭方向运动。

插板阀关闭时，活塞10从位置C向位置E运动。外部气源中的气体经二位五通电磁换向阀2、气路1及第二节流型直通阀4节流作用后，充入插板阀气缸1内的上部无杆腔中，推动活塞10从位置C快速向位置E运动，插板阀气缸1内的下部有杆腔中的气体经过气路2、二位三通电磁换向阀5、气路3以及二位五通电磁换向阀2的出气口排到大气中，当活塞10运动到位置D时，行程开关D上的位置指示灯瞬间点亮，输入一个位置信号给控制器3，同时控制器3输出一个电信号给二位三通电磁换向阀5进行换向，气路转换，此时气缸1内的下部有杆腔中的气体经气路2、二位三通电磁换向阀5、气路4及第一节流型直通阀6节流作用后经二位五通电磁换向阀2的出气口排到大气中，实现活塞10慢速运动，插板阀将缓慢关闭，有效的降低了插板阀关闭时因冲击、碰撞产生的振动和噪音，当行程开关E上的位置指示灯点亮时，阀门完全关闭，并输出一个到位信号给控制器3，控制器3输出一个电信号给二位五通电磁换向阀2进行换向，气路转换，活塞10将从位置E向位置C运动，插板阀将会开启，如此完成插板阀的一个开闭周期，并实现插板阀快速与慢速自动转换的控制流程。

插板阀控制系统通过控制充入或者流出插板阀驱动机构气缸1中气流流量的大小，从而实现插板阀在关闭时前面一段行程(C-D行程)运动速度快，后面较短行程(D-E行程)运动速度慢，从而有效的降低了插板阀关阀瞬间产生的冲击振动和噪音，本控制系统能在保证阀门开闭时间的前提下，减小阀门开闭时的冲击振动和噪音，有效的降低了对真空系统的影响和试验数据的测量误差。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，包括二位五通电磁换向阀、气缸和控制器，所述二位五通电磁换向阀的A口与所述气缸的第一接口连接，所述二位五通电磁换向阀的B口与所述气缸的第二接口连接，所述二位五通电磁换向阀的P口接外接气源，所述二位五通电磁换向阀的R、S口为排气口，其特征在于：还包括行程开关组和降速缓冲阀组，所述行程开关组设置在所述气缸上，所述降速缓冲阀组设置在所述二位五通电磁换向阀的B口与所述气缸的第二接口连接的气路上，所述行程开关组包括第一行程开关、第二行程开关和第三行程开关，所述气缸内的活塞上设置有用于供所述行程开关组感应的磁石，所述第一行程开关和所述第三行程开关分别设置在所述气缸的两端，所述第二行程开关设置在所述第一行程开关与所述第三行程开关之间，所述降速缓冲阀组包括第一节流型直通阀和常开型的二位三通电磁换向阀，所述二位三通电磁换向阀的A口与所述气缸的第二接口连接，所述二位三通电磁换向阀的R口与所述第一节流型直通阀的节流接口连接，所述二位三通电磁换向阀的P口和所述第一节流型直通阀的直通接口均与所述二位五通电磁换向阀的B口连接，所述第一行程开关、所述第二行程开关、所述第三行程开关的信号输出端均与所述控制器的信号输入端连接，所述二位三通电磁换向阀和所述二位五通电磁换向阀的控制信号输入端均与所述控制器的控制信号输出端连接。

2.根据权利要求1所述的能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，其特征在于：还包括第二节流型直通阀，所述第二节流型直通阀的直通接口与所述气缸的第一接口连接，所述第二节流型直通阀的节流接口与所述二位五通电磁换向阀的A口连接。

3.根据权利要求1所述的能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，其特征在于：所述第二行程开关距离第三行程开关的距离小于该第二行程开关距离第一行程开关的距离。

4.根据权利要求1所述的能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统，其特征在于：所述第一行程开关、所述第二行程开关和所述第三行程开关上均设置有位置指示灯。

5.一种利用权利要求1-4任一项中所述的能减小插板阀开闭时的振动和噪音的控制系统进行插板阀控制的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

A1:系统上电后，外接气源输出压缩气体从所述气缸的第一接口进入所述气缸的上部无杆腔内，同时所述气缸的下部有杆腔内的气体从第二接口排出，所述气缸内的活塞向下部有杆腔移动，活塞杆推动所述插板阀的阀板闭合；

A2：当所述气缸内的活塞移动至所述第二行程开关的位置，所述第二行程开关感应到所述气缸内的活塞上的磁石，输出位置信号至所述控制器；

A3：当所述控制器接收到所述第二行程开关发出的位置信号后，所述控制器输出第一控制信号至所述二位三通电磁换向阀进行换向，使第一节流型直通阀接入气路，减缓所述气缸的下部有杆腔内的空气排出速度，降低所述插板阀的关闭速度；

A4：所述气缸内的活塞移动至第三行程开关位置时，所述第三行程开关将位置信号输出至所述控制器；

A5：所述控制器将第二控制信号输出至所述二位五通电磁换向阀，控制所述二位五通电磁换向阀；

A6：外接气源输出压缩气体从所述气缸的第二接口进入所述气缸的下部有杆腔内，同时所述气缸的上部无杆腔内的气体从第一接口排出，所述气缸内的活塞向上部无杆腔移动，活塞杆拉动所述插板阀的阀板开启；

A7：所述气缸内的活塞移动至第一行程开关位置时，第一行程开关将位置信号输出至所述控制器；

A8：所述控制器将第三控制信号输出至所述二位五通电磁换向阀，控制所述二位五通电磁换向阀进行换向，然后转至步骤A1。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：所述控制器内设置有计数器，所述计数器与所述第一行程开关、所述第三行程开关的信号端连接，插板阀开、闭各一次，计数器记录一个数。