CN1053111A

CN1053111A - 电液比例溢流调速复合控制阀

Info

Publication number: CN1053111A
Application number: CN 89109716
Authority: CN
Inventors: 权龙�; 周文; 陆世鑫
Original assignee: TAIYUAN POLYTECHNIC UNIVERSITY
Current assignee: TAIYUAN POLYTECHNIC UNIVERSITY
Priority date: 1989-12-31
Filing date: 1989-12-31
Publication date: 1991-07-17
Also published as: CN1018379B

Abstract

一种对流体压力和流量可进行连续无级控制的装置。本发明用插入式的压力传感器[6]检测被控制的压力，并转换成电信号与设定值比较，再用比较产生的差值对压力进行控制，提高了控制精度。采用相同的原理，本发明还在同一结构上用一位移传感器 [7]控制主阀[5]上节流口[18]的开口大小，并同压力传感器[6]，流量修正运算器[8]一起实现了控制通过阀流量的功能和控制流量时的压力保护功能。

Description

本发明属流体控制系统中对流体压力，流量实现比例控制的装置。

一种对流体压力和流量进行连续无级控制的装置是比例溢流阀和比例调速阀。尽管最新一代的比例溢流阀由于采用了“输出压力-电检测”原理，性能已达到了非常理想的程度（西德专利公报DE3629226、DE36201957）。但是由于目前还没有象压力传感器那样不起节流作用的动态流量传感器可供使用，采用现有原理此阀无法兼有控制流量的功能。同样现有的流量控制元件也无法兼有控制压力的功能。本发明提出的观点是用新的流量控制方法在现有电反馈比例溢流阀上增加一位移传感器来实现该阀对压力和流量的复合控制功能。现对新的流量控制原理说明如下：

流过溢流阀口的流量为：

Q = k \cdot X \sqrt{P_{A}}

，其中k是和流量系数，阀口面积增益等有关的常数，X是主阀芯位移，P_A是阀进口P处的压力。现假设

Q_{0} = k \cdot X \sqrt{P_{A 0}}

为一基准流量，可见当P_AO不变时Q_O与X成线性关系，这时只需控制X就可实现对流量Q的控制目的。而实际情况是P_A0将随负载压力的变化而改变。如当P_A0变化到P_A1时，流过阀的流量成为

Q_{1} = k \cdot X \sqrt{P_{A 1}}

。这是控制系统所不希望的，所以应该有：

可见只要使主阀口的开度X₁与负载压力P_A之间满足上面的关系，阀的输出流量就不会随负载而改变。这只要用一压力传感器随时检测出压力P_A，并用一模拟的或数字的运算器按上式计算出X₁随时对设定值修正即可。所用的压力传感器正好可用来控制系统的压力。

本发明的目的就是将原只能控制系统压力的单一功能阀，在不改变基本结构的前题下，使其兼起有了对流量的控制功能。

下面结合附图对本发明的原理和结构实施方案作进一步详细说明。

图1是本发明人所设计的压力，流量控制阀的结构图。称为电液比例溢流调速复合控制阀。

电液比例溢流调速复合控制阀是由电流控制器[1]，电机械转换器[2]，压力传感器[6]，位移传感器[7]，流量修正运算器[8]，调节器[3]，先导阀[4]和主阀[5]组成。

其中电流控制器[1]用来供给电机械转换器[2]电流信号，对它输出的力或力矩进行控制。电机械转换器的作用是将输入的电信号转换成与之成比例的力或力矩来推动先导阀。压力传感器[6]安装在与主阀[5]上进油口P相通的流道[15]中，其作用是将该流道内的压力线性地转换成电压信号，供给调节器[3]和运算器[8]来控制压力和流量，同时也可以用来对该腔压力进行监视和测量。位移传感器[7]同轴地安装在主阀芯上，以便将其的位移能转换成相应的电压信号供给调节器[3]来监测和控制主阀的开口量。流量修正运算器[8]的作用是根据压力传感器[6]提供的压力信号及设定值Uqso计算出修正后的流量设定值Uqs，并将这一结果输入到调节器[3]中，其功能可以由模拟电路实现也可以由数字电路或计算机完成。调节器[3]的作用是：1、将传感器[6]输出的电信号同设定值Ups进行比较，并对比较后的差值进行某种规律的运算;2.根据设定值Uqs和Ups的大小，选择是对流量还是对压力进行控制。先导阀[4]和液阻[12]构成一B型的液压半桥，控制主阀上腔[17]中的压力，从而实现对主阀开口量的控制，其中先导阀可以是滑阀，锥阀或喷嘴挡板阀等任何一种可变液阻。主阀[5]的作用是通过调节从节流口[18]流到油箱[10]的流体体积对供给执行机构[11]的压力和流量进行控制，它可以是锥阀、滑阀等任一种结构形式，其上开有与外部油路的接口P与O。液阻[13]是为改善阀的动态稳定性而设置。

该阀的工作过程是：首先由调节器[3]根据输入电信号Uqs和Ups的大小，确定阀的控制功能。如控制压力，则（Ups-Upf）这一差值起调节作用，用来控制主阀开口量的大小，稳态时由于积分的调节作用，使流道[15]中的压力与设定值Ups一致。即Ups-Upf＝0。这样，不断地改变设定值Ups，阀的输出压力P_A就随Ups而改变，且稳态时总是于Ups保持一致，这就是对压力的控制过程。

如果对流量进行控制，则供给电流控制器的电信号为Uqs，由前述的控制流量原理可知，因这时Uqs满足关系式

X_{1} = X \sqrt{P_{A 0} / P_{A 1}}

，所以无论负载压力怎样改变，阀的输出流量始终与输入信号Uqso成线性关系。因供给执行机构的流量等于泵[9]的输出流量（为常数）与这一流量之差，从而也就控制了执行机构的速度，这时的压力信号Ups设定系统的最高使用压力。

以上是本阀的结构及对压力和流量的控制过程，其主要优点如下：

1.用过去只能控制单一参量压力的阀，实现了对压力、流量二个参量的控制。

2.使用本阀不仅使系统简化，而且构成最节能的阀控调速、调压回路。

3.电闭环控制大大提高了对压力和流量的控制精度，仅此一阀就可以实现对执行机构的压力和速度高精度的连续无级控制，且抗污染。故可以代替现有比例溢流阀和比例流量阀，广泛地应用于注塑机、工程机械等多种液压主机中。

4.该阀也是计算机控制液压系统可采用的最方便、最简单、最可靠、最理想的电机械转换接口。

下面结合图1通过实施例对本发明进一步描述。

电流控制器[1]选用脉宽调制的BKJ型控制器。电机械转换器[2]选045型号的比例电磁铁，额定输出力为70N。先导阀[4]采用普通的锥阀结构。主阀[5]采用通径16mm的标准插装阀。压力传感器[6]的测量范围是0～40MPa，选带有前置放大级的电阻应变式结构。位移传感器为差动变压器型，额定行程应在6mm以上，调节器[3]选用PID调节算法，其选择功能由二级管组成的电路完成，流量修正运算器由运算放大器741组成的模拟电路实现。

Claims

1、一种电液比例溢流调速复合控制阀是包含有一个电流控制器[1]、一个电机械转换器[2]、压力传感器[6]、位移传感器[7]、流量修正运算器[8]、调节器[3]、先导阀[4]和主阀[5]组成。

2、根据权利要求1所述的电液比例溢流调速复合控制阀，其特征是所述的先导阀[4]与主阀[5]经流道[14]和[16]而连通。

3、根据权利要求1所述的电液比例溢流调速复合控制阀，其特征是所述的压力传感器[6]安装在与主阀[5]上进口P连通的流道[15]中。

4、根据权利要求1所述的电液比例溢流调速复合控制阀，其特征是所述的位移传感器[7]同轴地安装在主阀[5]中的主阀芯上。

5、根据权利要求1至4所述的电液比例溢流调速复合控制阀，它们可制成板式，管式和插件式。