CN105221795A - 一种带有压力平衡装置的流体配比阀及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有压力平衡装置的流体配比阀及其应用，该流体配比阀包括壳体，在壳体内设置有相连通的第一阀腔和第二阀腔，在第一阀腔内设置有压力平衡单元，在第二阀腔内设置有中心阀体和中心阀芯，中心阀体上设置有A阀体入口和B阀体入口，中心阀芯上设置有分别与A阀体入口和B阀体入口相配合的A阀芯入口和B阀芯入口，通过中心阀芯在中心阀体内的角度旋转来调节A流体和B流体的流通面积，进而调节两种流体的配比，通过中心阀芯的直线位移来调节混合流体的流出量。该阀能够任意设置混合后的体积比例，同时能够调节混合流体的流出量，其效率更高，时效性好。

Description

一种带有压力平衡装置的流体配比阀及其应用

技术领域

本发明涉及一种带有压力平衡装置的流体配比阀及其应用，属于阀技术领域。

背景技术

目前，在工厂的生产线上常遇到需将A、B两种溶液按照比例混合的工况，传统工艺是将两种溶液提前按体积比例混合于大器皿内，待使用时慢慢滴入。该传统工艺存在以下缺点：(1)若溶液具有挥发性，则不利于提前的混合操作，对操作人员也会造成身体伤害；(2)若A、B溶液能够产生化学反应，则该传统工艺的实时性差，不能达到混合后溶液的使用性能；(3)混合后的溶液需要人工补给加注，容易造成人为失误，影响产品质量；(4)该方式耗费大量人力、物力，并且可靠性差。

而目前采用液体混合配比阀是常用的一种解决方式，例如较为常用的混水阀，但现有的混水阀也存在一些问题：(1)现有的混水阀采用热敏元件将冷水与热水混合，保证出口水的温度恒定，该混水阀采用止回阀防止串水，结构复杂，成本较高，容易发生故障；(2)现有的混水阀是对出口温度的控制，而非对溶液配比的控制；(3)现有的混水阀对比例调节和流量调节采用同一个操作手柄的不同运动方向实现的控制，该联动方式增加了操作人员的使用难度；(4)现有的混合阀将阀门设置于混合腔的后端，这导致了A、B溶液的串流问题，极易造成溶液提前发生化学反应而产生结晶固体，从而出现阀芯和管道堵塞的现象；(5)现有的混合阀采用圆形阀口，该形式阀口的输出流量与阀芯位移呈非线性关系，操作人员无法准确控制输出溶液的混合比例，更无法设置刻度指示；(6)现有的混合阀只是简单的将溶液混合，并不能够对输入压力的变化进行调节控制，这导致输出溶液的混合比例受到压力变化的影响十分显著，无法达到输出溶液保持恒定比例的目的；(7)现有的混合阀没有输出保护功能，即当两种溶液中的一个输入流量为零时，出口仍继续输出，不能自动关闭阀口。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种带有压力平衡装置的流体配比阀。

本发明还提供上述一种带有压力平衡装置的流体配比阀的使用方法。

本发明的技术方案如下：

一种带有压力平衡装置的流体配比阀，包括壳体，在壳体内设置有第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔和第二阀腔通过两个流道连通，在壳体上开设有与第一阀腔相通的A流体入口、B流体入口以及与第二阀腔相通的混合流体C出口；

在第一阀腔内设置有压力平衡阀体，压力平衡阀体内设置有压力平衡阀芯，在壳体上还开设有A补偿压力入口、A补偿压力出口、B补偿压力入口和B补偿压力出口，A补偿压力出口与A补偿压力入口连通，B补偿压力出口与B补偿压力入口连通；

在第二阀腔内设置有中心阀体，中心阀体内设置有中心阀芯，中心阀芯包括一混合腔，混合腔的一端与混合流体C出口相通；中心阀体上设置有A阀体入口和B阀体入口，中心阀芯上设置有分别与混合腔相通的A阀芯入口和B阀芯入口，通过中心阀芯在中心阀体内的角度旋转来调节A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口的通流截面积，进而调节A流体和B流体的配比，通过中心阀芯在中心阀体内的直线位移来调节混合流体C的流出量。

优选的，所述中心阀体的外形为圆柱体，A阀体入口和B阀体入口均为矩形阀口，A阀体入口和B阀体入口在径向上的夹角为108°。

优选的，所述第二阀腔为阶梯型阀腔，中心阀芯的一端穿出阶梯型阀腔位于壳体外。

优选的，所述流体配比阀还包括调节杠杆，中心阀芯位于壳体外的一端设有旋转接头，旋转接头通过一小臂拨叉与调节杠杆铰接，调节杠杆的底端与壳体相铰接。

进一步优选的，所述调节杠杆还铰接一大臂拨叉，大臂拨叉嵌入壳体并可在壳体内移动，在壳体上位于大臂拨叉的一侧设置有流量调节标尺。此设计的好处在于，通过流量调节标尺和大臂拨叉的组合，能够很直观地观察到调节中心阀芯的直线位移量，同时也方便准确地调节中心阀芯的位移量。

优选的，所述大臂拨叉上设有一流量调节手柄。此设计的好处在于，通过流量调节手柄推动大臂拨叉并带动调节杠杆，进而调节中心阀芯在中心阀体内的位移，从而调节混合流体C的流出量，便于操作。

优选的，所述流体配比阀还包括配比调节手柄和配比调节堵头，配比调节堵头用于封堵混合流体C出口，配比调节手柄的一端贯穿配比调节堵头后与中心阀芯连接，配比调节手柄内设有与混合腔相通的流出通道。此设计的好处在于，通过旋转配比调节手柄来带动中心阀芯的旋转，进而调节中心阀芯上的A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口的通流截面积，进而调节A流体和B流体的混合配比。

优选的，所述第一阀腔的一端设有压力平衡堵头。

优选的，所述A补偿压力出口和B补偿压力出口分别与压力平衡阀芯两侧的第一阀腔相通，所述A补偿压力入口和B补偿压力入口分别与两个流道相通。

一种带有压力平衡装置的流体配比阀的使用方法，包括以下步骤，

(1)经过A流体入口和B流体入口流入第一阀腔的A流体和B流体，通过压力平衡阀芯以及A补偿压力入口、B补偿压力入口、A补偿压力出口和B补偿压力出口调节A流体和B流体的压力，使流入第二阀腔的A流体和B流体的压力相等；

(2)A流体和B流体分别通过A阀体入口、A阀芯入口和B阀体入口、B阀芯入口进入中心阀芯的混合腔，在混合腔内A流体和B流体溶合成混合流体C；

(3)当调节A流体和B流体的配比时，旋转配比调节手柄同时带动中心阀芯发生角度旋转，中心阀芯旋转时A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口通流截面积发生改变，使进入混合腔的A流体和B流体的比例发生变化，从而改变进入混合腔的A流体和B流体的配比；

(4)当步骤(3)中A流体和B流体的配比调节完成后，需要调节混合流体C的流出量时，推动流量调节手柄带动大臂拨叉移动，大臂拨叉驱使调节杠杆转动，调节杠杆转动的同时带动小臂拨叉拉动中心阀芯发生直线位移，进而调节A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口的通流截面积，从而改变进入混合腔的A流体和B流体的流量大小，使其输出的混合流体C的流出量改变。

本发明的有益效果在于：

1.本发明设计了一种能将两种溶液混合输出的流体配比阀，该阀能够任意设置混合后的体积比例。

2.该配比阀随用随开，混合后立即输出，时效性好，可以用于连续性作业生产线。

3.该配比阀将流量调节和配比调节功能集成在同一个矩形通流截面积上，保证了在调节过程中是严格的线性关系，提高了控制的精度。

4.该配比阀具有压力平衡装置，无论两种输入溶液的供给压力和混合溶液的输出压力如何变化，都能保证输出混合溶液的配比系数恒定。

5.控制流量大小的阀口是位于混合腔的前端，在结构上保证了两种输入溶液之间不会发生串流现象，使得两种输入溶液保持良好的纯净度。

6.该配比阀的溶液输入方式可以直接通过螺纹连接到连续供给管道，无需人工加注，提高了生产效率。

7.该配比阀的流量调节和配比调节分别采用直线位移调节手柄和角度位移旋转调节手柄，两个操作手柄无嵌套关系，因此流量调节过程和配比调节过程互不干扰，保证了操作精度。

8.在供给溶液充足的情况下，对混合溶液的流量调节不会影响其配比值的大小，将复杂的阀口调节非线性问题简化。

9.该配比阀具有流量刻度标尺和配比刻度标尺，操作者可以根据需求定量调节。

10.该配比阀具有输出保护功能，即任意一个输入溶液的压力为零时，压力平衡阀芯发生移动，阀口自动关闭，不再输出任何溶液，避免了因供给系统故障而造成后续工艺流程出现错误。

附图说明

图1为本发明流体配比阀的剖视图；

图2为本发明流体配比阀的主视图；

图3为本发明流体配比阀的立体图；

图4为本发明中壳体的结构剖视图；

图5a为中心阀体的主视图；

图5b为图5a中A-A方向的剖面图；

图5c为图5a中B-B方向的剖面图；

图6a为中心阀芯的主视图；

图6b为图6a中C-C方向的剖面图；

图6c为图6a中D-D方向的剖面图；

图6d为中心阀芯的剖视图；

图7a为配比调节手柄的主视图；

图7b为配比调节手柄的右视图；

图8a为流量/配比调节过程前的初始状态图；

图8b为图8a中E-E方向的剖面图；

图8c为图8a中F-F方向的剖面图；

图9a为流量调节后的状态图；

图9b为图9a中E-E的剖面图；

图9c为图9a中F-F方向的剖面图；

图10a为配比调节后的状态图；

图10b为图10a中E-E方向的剖面图；

图10c为图10a中F-F方向的剖面图；

其中：01-壳体；0101-A压力平衡入口；0102-A流体入口；0103-B流体入口；0104-B压力平衡入口；0105-定位螺纹孔；0106-压力平衡螺纹孔；0107-A补偿压力出口；0108-B压力平衡出口；0109-B补偿压力入口；0110-配比调节螺纹孔；0111-B中心入口；0112-A中心入口；0113-限位凸台；0114-杠杆支点；0115-A补偿压力入口；0116-A压力平衡出口；0117-B补偿压力出口；

02-压力平衡阀体；03-压力平衡阀芯；04-密封垫圈；05-压力平衡堵头；06-右压力平衡腔；07-配比调节堵头；

08-配比调节手柄；0801-六棱滑块；0802-输出螺纹接头；0803-配比调节标尺；

09-调整垫片；

10-中心阀体；1001-A阀体入口；1002-B阀体入口；

11-中心阀芯；1101-A阀芯入口；1102-B阀芯入口；1103-六棱滑轨；1104-混合腔；1105-阀芯螺孔；

12-旋转接头；13-调节杠杆；14-小臂螺栓；15-小臂拨叉；16-左压力平衡腔；17-定位螺栓；18-流量调节手柄；19-流量调节标尺；20-大臂拨叉；21-大臂螺栓；

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种带有压力平衡装置的流体配比阀，包括壳体01，在壳体01内设置有第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔和第二阀腔通过两个流道连通，在壳体上开设有与第一阀腔相通的A流体入口0102、B流体入口0103以及与第二阀腔相通的混合流体C出口；

在第一阀腔内设置有压力平衡阀体02，压力平衡阀体02内设置有压力平衡阀芯03，第一阀腔的一端设有压力平衡堵头05，用于将压力平衡阀芯03和压力平衡阀体02安装进第一阀腔内，第一阀腔内设有A压力平衡入口0101和B压力平衡入口0104，压力平衡阀体02上开有与A压力平衡入口0101和B压力平衡入口0104相通的开口，压力平衡阀芯03上开有与A压力平衡入口0101和B压力平衡入口0104相通的通道，当压力平衡阀芯03在压力平衡阀体02内移动时，压力平衡阀芯03可以封堵或打开A压力平衡入口0101和B压力平衡入口0104。在壳体上还开设有A补偿压力入口0115、A补偿压力出口0107、B补偿压力入口0109和B补偿压力出口0117，A补偿压力出口0107与A补偿压力入口0115连通，B补偿压力出口0117与B补偿压力入口0109连通；A补偿压力出口0107和B补偿压力出口0117分别与压力平衡阀芯03两侧的第一阀腔相通，A补偿压力入口0115和B补偿压力入口0109分别与两个流道相通。其中，第一阀腔、压力平衡阀体、压力平衡阀芯、A补偿压力入口、A补偿压力出口、B补偿压力入口和B补偿压力出口组成压力平衡单元。

在第二阀腔内设置有中心阀体10，中心阀体10内设置有中心阀芯11，中心阀体10上设置有A阀体入口1001和B阀体入口1002，中心阀芯11上设置有分别与A阀体入口1001和B阀体入口1002相配合的A阀芯入口1101和B阀芯入口1102，通过中心阀芯11在中心阀体10内的角度旋转来调节A阀芯入口1101和A阀体入口1001、B阀芯入口1102和B阀体入口1002的通流截面积，进而调节A流体和B流体的配比，通过中心阀芯11在中心阀体10内的直线位移来调节混合流体C的流出量。

中心阀体10的外形为圆柱体，中心阀体10包括A阀体入口1001和B阀体入口1002，两个阀口均为矩形阀口，阀口尺寸大小相等，在径向上分布的夹角为108°；中心阀体10安装在第二阀腔内，第二阀腔为阶梯型阀腔，中心阀体10在工作过程中固定不动。

流体配比阀还包括配比调节手柄08和配比调节堵头07，配比调节堵头07用于封堵混合流体C出口。配比调节手柄08的一端设计成六棱滑块0801，另一端设计成输出螺纹接头0802，配比调节手柄08的六棱滑块0801贯穿配比调节堵头07后与中心阀芯11一端设计的六棱滑轨1103连接，配比调节手柄08内设有与混合腔相通的流出通道，流出通道贯通六棱滑块0801和输出螺纹接头0802。配比调节手柄08上刻有两种流体的配比调节标尺0803，通过旋转配比调节手柄08来带动中心阀芯11的旋转，进而调节中心阀芯11上的A阀芯入口1101和A阀体入口1001、B阀芯入口1102和B阀体入口1002的通流截面积，进而调节A流体和B流体的混合配比。

中心阀芯11包括一混合腔，混合腔的一端与混合流体C出口相通，A阀芯入口1101和B阀芯入口1102均与混合腔相通，两个入口均为矩形阀口，在径向上分布的夹角为180°；混合腔与混合流体C出口相通的一端设有六棱滑轨1103(即中心阀芯一端设计的六棱滑轨1103)，六棱滑轨1103的横截面是正六边形，与配比调节手柄08一端的六棱滑块0801表面配合，通过旋转外部配比调节标尺0803，使得六棱滑块0801带动六棱滑轨1103旋转，进而带动中心阀芯11旋转；即当六棱滑块0801插入六棱滑轨1103中配合安装时，混合腔与配比调节手柄08的流出通道相通，混合流体C可以从混合腔经流出通道从输出螺纹接头0802流出。配比调节标尺0803上标记有溶液A、溶液B的配比系数，操作人员通过旋转调整标尺上的对应值，即可得到相应比例的混合流体C。

A流体入口、B流体入口在壳体01外为螺纹接头，分别用于连接溶液A和溶液B的供给系统。壳体01上设有4个定位螺纹孔0105，其与定位螺栓17配合，用于固定安装壳体01。压力平衡堵头05与壳体01上开设的压力平衡螺纹孔0106配合安装，配比调节堵头07与壳体上开设的配比调节螺纹孔0110配合安装。阶梯型阀腔内的限位凸台0113用来限制中心阀芯11的左端极限位移，防止其脱离中心阀体10。

A补偿压力出口0107和A补偿压力入口0115通过壳体内部的油路通道连接到一起，即A补偿压力出口0107处的压力值信号是在A补偿压力入口0115处采集而来的。

B补偿压力出口0117和B补偿压力入口0109通过壳体内部的油路通道连接到一起，即B补偿压力出口0117处的压力值信号是在B补偿压力入口0109处采集而来的。

压力平衡单元对液体A、液体B的输出压力进行对比调节，使得两种液体在通过矩形阀口前后的压力差值保持相等，无论其输入压力P_A、P_B值和输出负载压力P_C值如何变化，均可保证两个矩形通流截面积S_A、S_B前后的压差相等，最终控制溶液A、溶液B进入混合腔的输出压力P_AO和P_BO保持相等。

实施例2：

一种带有压力平衡装置的流体配比阀，结构如实施例1所述，其不同之处在于：流体配比阀还包括调节杠杆13，中心阀芯11的一端伸出壳体并设有旋转接头12，旋转接头12通过一小臂拨叉15与调节杠杆13铰接，调节杠杆13的底端与壳体01相铰接。

调节杠杆13的上部还铰接一大臂拨叉20，大臂拨叉20嵌入壳体01并可在壳体内移动，在壳体上位于大臂拨叉20的一侧设置有流量调节标尺19。通过流量调节标尺19和大臂拨叉20的组合，能够很直观地观察到调节中心阀芯11的直线位移量，同时也方便准确地调节中心阀芯的位移量。

大臂拨叉20上设有一流量调节手柄18。通过流量调节手柄18推动大臂拨叉20并带动调节杠杆13，进而调节中心阀芯11在中心阀体10内的位移，从而调节混合流体C的流出量。

实施例3：

本实施例提供一种如实施例2所述的带有压力平衡装置的流体配比阀的使用方法，包括以下步骤，

(1)溶液A通过A流体入口0102输入到壳体01内，其供给压力大小为P_A；溶液B通过B流体入口0103输入到壳体01内，其供给压力大小为P_B；

(2)溶液A继续流经A压力平衡入口0101，通过压力平衡阀体02和压力平衡阀芯03组成的压力平衡单元后，经由A压力平衡出口0116输出，此时输出压力大小为P_AO；溶液B继续流经B压力平衡入口0104，通过压力平衡阀体02和压力平衡阀芯03组成的压力平衡单元后，经由B压力平衡出口0108输出，此时输出压力大小为P_BO；

(3)溶液A继续流入A中心入口0112，通过A阀体入口1001和A阀芯入口1101两个矩形阀口所组成的矩形通流截面积S_A，进入混合腔1104后通过配比调节手柄08右端的输出螺纹接头0802输出；溶液B继续流入B中心入口0111，通过B阀体入口1002和B阀芯入口1102两个矩形阀口所组成的矩形通流截面积S_B，进入混合腔1104后通过配比调节手柄08右端的输出螺纹接头0802输出；

其中，压力平衡单元是由压力平衡阀体02、压力平衡阀芯03和壳体01内部的油路通道组成的，用于控制溶液A、溶液B的输出压力P_AO和P_BO保持相等；

右压力平衡腔06的压力油是通过A补偿压力出口0107和内部管路通道，与A补偿压力入口0115相连，即压力平衡阀芯03右端的压力等于A压力平衡出口0116处的压力P_AO，并且P_AO值的大小与阀口位移X₁是正比例关系；

左压力平衡腔16的压力油是通过B补偿压力出口0117和内部管路通道，与B补偿压力入口0109相连，即压力平衡阀芯03左端的压力等于B压力平衡出口0108处的压力P_BO，并且P_BO值的大小与阀口位移X₂是正比例关系；

由于压力平衡阀芯03两端的面积是相等的，只有在P_AO＝P_BO的情况下，压力平衡阀芯03两端受力才会平衡，从而保持静止状态；

当外界干扰波动、供给压力变化或输出负载压力变化等因素导致了P_AO＞P_BO时，右压力平衡腔06的压力大于左压力平衡腔16的压力，那么压力平衡阀芯03向左移动，阀口位移X₁变小而X₂变大，这将导致P_AO逐渐减小而P_BO逐渐增大，直至P_AO和P_BO再次相等后，该调解过程结束；

当外界干扰波动、供给压力变化或输出负载压力变化等因素导致了P_AO＜P_BO时，动作过程与上述相似，方向相反；

在实际使用过程中，当原料储存罐中的溶液A即将用尽时，其供给压力P_A逐渐减小到零，而溶液B的供给压力P_B非零时，根据上述对压力平衡阀芯03的受力分析可知，其不断向右移动，直至将B压力平衡入口0104和B压力平衡出口0108完全关闭，此时两个溶液的输入流量均为零，混合溶液C也停止输出，这样的输出保护模式可以避免工艺流程错误的发生；

其中，流量调节单元是由中心阀体10、中心阀芯11、旋转接头12、调节杠杆13、小臂螺栓14、小臂拨叉15、流量调节手柄18、流量调节标尺19、大臂拨叉20和大臂螺栓21组成的，用于调节输出混合溶液C的流量大小；

如图8a所示为流量调节前的初始状态，若此时需要增加混合溶液C的输出流量，则操作人员可以参照流量调节标尺19上的刻度值，手动调节流量调节手柄18的位置，那么大臂拨叉20会产生相应的位移X_D，并以杠杆支点0114为旋转支点，通过杠杆13的作用，使小臂拨叉15产生位移X_S；

如图9a所示为流量调节后的状态，中心阀芯11相对于中心阀体10向右移动X_S，则溶液A、溶液B的矩形通流截面积S_A、S_B均同比例增加，即混合溶液C也增大；

若需要减小混合溶液C的输出流量，则操作原理相似，动作方向相反；

小臂螺栓14、大臂螺栓21可以在调节杠杆13内部的槽型轨道中移动，将杠杆运动中的曲线圆弧位移转化为直线位移；

其中X_D与X_S的放大比例系数由杠杆系统的具体结构决定；

旋转接头12是用于屏蔽中心阀芯11在配比调节过程中产生的径向旋转运动，而只传递其流量调节过程中产生的轴向直线运动；

其中，配比调节单元是由配比调节堵头07、配比调节手柄08、调整垫片09、中心阀体10和中心阀芯11组成的，用于调节混合溶液C中溶液A、溶液B的搭配比例值；

如图8a所示为配比调节前的初始状态，若此时需要增加溶液A在混合溶液C中所占的比例值，即降低溶液B在混合溶液C中所占的比例值，则操作人员可以参照配比调节手柄08上的刻度值，手动旋转配比调节手柄08，那么通过六棱滑块0801和六棱滑轨1103结构的传递，使得中心阀芯11相对中心阀体10产生径向角位移，则通流截面积S_A的径向弧长增加Y_S，而通流截面积S_B的径向弧长减小Y_S，如图10a所示，最终输出的混合溶液C中，溶液A的所占比例增加，而溶液B的所占比例减小；

若需要降低溶液A在混合溶液C中所占的比例值，即增加溶液B在混合溶液C中所占的比例值，则操作原理与上述相似，动作方向相反。

建立本发明流体配比阀的数学模型

a)数学论证流量调节单元的工作原理：

溶液A的输出流量方程：

$Q_A=C_d{x}_3{y}_1\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}(P_{AO}-P_C)}$

溶液B的输出流量方程：

$Q_B=C_d{x}_3{y}_2\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}(P_{BO}-P_C)}$

溶液C的输出流量方程：

Q_C＝Q_A+Q_B

溶液A、溶液B经过压力平衡单元的调节后，无论其供给压力P_A、P_B如何变化，都可以保证P_AO＝P_BO＝P_O，那么整理公式如下：

$Q_C=C_d{x}_3\sqrt{\frac{2}{\mathrm{\ρ}}(P_O-P_C)},(y_1+y_2)$

由上面的公式可知：在流量调节单元工作过程中，由于(y₁+y₂)是固定不变值，因此混合溶液C的流量与阀口位移x₃呈线性比例关系，即混合溶液C的流量与流量调节手柄18的位移呈线性比例关系；在配比调节单元工作过程中，x₃固定不变，而y₁变为(y₁±y_S)，同时y₂变为因此(y₁+y₂)依然固定不变，即配比调节过程不会影响混合溶液C的输出流量大小。

b)数学论证配比调节单元的工作原理：

溶液A在混合溶液C中所占比例为

$K_A=\frac{Q_A}{Q_C}=\frac{Q_A}{Q_A+Q_B}=\frac{y_1}{y_1+y_2}$

溶液B在混合溶液C中所占比例为

$K_B=\frac{Q_B}{Q_C}=\frac{Q_B}{Q_A+Q_B}=\frac{y_2}{y_1+y_2}$

由上面两个公式可知，在配比调节单元工作过程中，其溶液混合的配比系数仅与阀口弧度y₁、y₂呈线性比例关系，即混合溶液C的配比系数与配比调节手柄08的角位移呈线性比例关系；在流量单元工作过程中，阀口弧度y₁、y₂的值不变，因此流量调节过程不会影响混合溶液C的配比系数。

其中：

Q_A—溶液A在矩形通流截面积S_A的流量值；

Q_B—溶液B在矩形通流截面积S_B的流量值；

Q_C—混合溶液C在输出螺纹接头0802的流量值；

C_d—矩形阀口流量系数；

ρ—工作油液密度；

P_C—混合溶液C在输出螺纹接头0802处的负载压力；

K_A—溶液A在混合溶液C中所占的比例系数；

K_B—溶液B在混合溶液C中所占的比例系数。

Claims (10)

1.一种带有压力平衡装置的流体配比阀，包括壳体，其特征在于，在壳体内设置有第一阀腔和第二阀腔，第一阀腔和第二阀腔通过两个流道连通，在壳体上开设有与第一阀腔相通的A流体入口、B流体入口以及与第二阀腔相通的混合流体C出口；

在第一阀腔内设置有压力平衡阀体，压力平衡阀体内设置有压力平衡阀芯，在壳体上还开设有A补偿压力入口、A补偿压力出口、B补偿压力入口和B补偿压力出口，A补偿压力出口与A补偿压力入口连通，B补偿压力出口与B补偿压力入口连通；

在第二阀腔内设置有中心阀体，中心阀体内设置有中心阀芯，中心阀芯包括一混合腔，混合腔的一端与混合流体C出口相通；中心阀体上设置有A阀体入口和B阀体入口，中心阀芯上设置有分别与混合腔相通的A阀芯入口和B阀芯入口，通过中心阀芯在中心阀体内的角度旋转来调节A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口的通流截面积，进而调节A流体和B流体的配比，通过中心阀芯在中心阀体内的直线位移来调节混合流体C的流出量。

2.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述中心阀体的外形为圆柱体，A阀体入口和B阀体入口均为矩形阀口，A阀体入口和B阀体入口在径向上的夹角为108°。

3.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述第二阀腔为阶梯型阀腔，中心阀芯的一端穿出阶梯型阀腔位于壳体外。

4.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述流体配比阀还包括调节杠杆，中心阀芯位于壳体外的一端设有旋转接头，旋转接头通过一小臂拨叉与调节杠杆铰接，调节杠杆的底端与壳体相铰接。

5.如权利要求4所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述调节杠杆还铰接一大臂拨叉，大臂拨叉嵌入壳体并可在壳体内移动，在壳体上位于大臂拨叉的一侧设置有流量调节标尺。

6.如权利要求5所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述大臂拨叉上设有一流量调节手柄。

7.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述流体配比阀还包括配比调节手柄和配比调节堵头，配比调节堵头用于封堵混合流体C出口，配比调节手柄的一端贯穿配比调节堵头后与中心阀芯连接，配比调节手柄内设有与混合腔相通的流出通道。

8.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述第一阀腔的一端设有压力平衡堵头。

9.如权利要求1所述的带有压力平衡装置的流体配比阀，其特征在于，所述A补偿压力出口和B补偿压力出口分别与压力平衡阀芯两侧的第一阀腔相通，所述A补偿压力入口和B补偿压力入口分别与两个流道相通。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的带有压力平衡装置的流体配比阀的使用方法，包括以下步骤，

(1)经过A流体入口和B流体入口流入第一阀腔的A流体和B流体，通过压力平衡阀芯以及A补偿压力入口、B补偿压力入口、A补偿压力出口和B补偿压力出口调节A流体和B流体的压力，使流入第二阀腔的A流体和B流体的压力相等；

(2)A流体和B流体分别通过A阀体入口、A阀芯入口和B阀体入口、B阀芯入口进入中心阀芯的混合腔，在混合腔内A流体和B流体溶合成混合流体C；

(3)当调节A流体和B流体的配比时，旋转配比调节手柄同时带动中心阀芯发生角度旋转，中心阀芯旋转时A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口通流截面积发生改变，使进入混合腔的A流体和B流体的比例发生变化，从而改变进入混合腔的A流体和B流体的配比；

(4)当步骤(3)中A流体和B流体的配比调节完成后，需要调节混合流体C的流出量时，推动流量调节手柄带动大臂拨叉移动，大臂拨叉驱使调节杠杆转动，调节杠杆转动的同时带动小臂拨叉拉动中心阀芯发生直线位移，进而调节A阀芯入口和A阀体入口、B阀芯入口和B阀体入口的通流截面积，从而改变进入混合腔的A流体和B流体的流量大小，使其输出的混合流体C的流出量改变。