CN106744629B - 一种流量控制阀及流量控制系统和流量区间动态控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种流量控制阀及流量控制系统，该流量控制阀包括外管道和设置在外管道内部的浮子阀芯；外管道两端设置有流量入口和流量出口；所述浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体，本体两端分别设置有与流量入口和流量出口匹配对接的封口部；当外管道内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道内。通过流量控制阀和其组成的流量控制系统可将流量控制在合理的区间，不仅可以提高泵送系统的效率，减小泵的磨损，而且会减小油气污染和过多的能量消耗。本发明还提供一种流量区间的动态控制方法，该方法可将流量控制在合理区间，从而可以避免防止因为流量过大而产生严重的气蚀现象，以及流量过小所导致加注系统效率降低的情况。
Description
技术领域
本发明涉及加油系统技术领域，更具体地说，涉及一种流量控制阀及流量控制系统和流量区间动态控制方法。
背景技术
汽油等易汽化介质具有极低的粘度与极高的饱和蒸气压，是一种非常不稳定的流体介质。在加注过程中，当加注流量过大会发生气蚀现象，严重的气蚀现象不仅产生较大的工作噪音，而且会加剧油气污染和过多的能量消耗；当加注流量过小会导致泵的容积效率降低，进而会影响整个加注系统效率。
因此，在加注过程中将加注流量控制在一定的区间是十分有必要的，如在美国汽油的加注流量不能大于38L/min，流量到达40L/min以上时汽油挥发很严重，在泵内极易产生气蚀，对泵的性能与计量装置都会产生很大的影响。
基于此，为了将加注流量控制在合理的范围以内，现有技术中的流量控制阀、采用流量控制阀组成的流量控制系统以及流量控制方法都需要进行相应地修改或改造，这样，加油机的加注流量才能够被调节和限制在标准所允许的范围内，从而可以避免防止因为流量过大而产生严重的气蚀现象，以及流量过小所导致加注系统效率降低的情况。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种结构简单和实用性强的流量控制阀及其组成的流量控制系统，通过流量控制阀和其组成的流量控制系统可将流量控制在合理的区间，不仅可以提高泵送系统的效率，减小泵的磨损，而且会减小油气污染和过多的能量消耗。本发明还提供一种流量区间的动态控制方法，该控制方法可将流量控制在合理区间，从而可以避免防止因为流量过大而产生严重的气蚀现象，以及流量过小所导致加注系统效率降低的情况。
为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种流量控制阀，其特征在于：包括外管道和设置在外管道内部的浮子阀芯；所述外管道两端设置有流量入口和流量出口；所述浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体，本体两端分别设置有与流量入口和流量出口匹配对接的封口部；当外管道内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道内。
在上述方案中，本发明流量控制阀的浮子阀芯为空心结构，因此其可通过外管道内部加注流量的多少实现其上浮或下沉的动态变化，从而使得流量入口处的流量有所变化。通过该结构简单和实用性强的流量控制阀作为流量控制系统中的动态控制阀门，使得流量控制系统可将流量控制在合理的区间，不仅可以提高泵送系统的效率，减小泵的磨损，而且会减小油气污染和过多的能量消耗。
具体地说，所述流量入口和流量出口的内部均为圆台状；所述浮子阀芯本体两端的封口部均为圆台状，并与流量入口和流量出口相匹配。本发明设计为圆台状，圆台状的侧表面为圆锥面，这样会使得封口部与流量出口或流量入口对接时匹配度更高，从而提高流量控制阀的密封性，提高流量控制系统的控制精度。
所述流量入口和流量出口的外部均设置有用于与外部管道连接的外螺纹。该设计便于流量控制阀与外部部件的安装和拆卸，也方便流量控制阀的维修和更换。
本发明还包括用于调节浮子阀芯重心的调节部件；所述调节部件设置在浮子阀芯本体的外表面，并与浮子阀芯的本体可调节连接。该设计可调节浮子阀芯的重心，有效防止浮子阀芯失去稳定性。
具体地说，所述调节部件为螺母；所述浮子阀芯本体的外表面设置有外螺纹，螺母与浮子阀芯的本体螺纹连接以实现两者可调节连接。
一种由上述流量控制阀组成的流量控制系统，其特征在于：包括依次连接的变频器、电机、燃油泵和燃油罐，还包括依次连接的流量计、流量控制阀和油枪，以及控制面板；所述流量计与变频器信号连接；所述控制面板与变频器连接；
所述流量控制阀包括外管道和设置在外管道内部的浮子阀芯；所述外管道两端设置有流量入口和流量出口；所述浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体，本体两端分别设置有与流量入口和流量出口匹配对接的封口部；当外管道内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道内；
所述流量控制阀的流量入口通过管道与流量计连接；所述流量控制阀的流量出口通过管道与油枪连接。
在上述方案中，采用流量控制阀作为流量控制系统中的动态控制阀门，可使得流量控制系统可将流量控制在合理的区间，不仅可以提高泵送系统的效率，减小泵的磨损，而且会减小油气污染和过多的能量消耗。
所述流量计设置有编码器；所述编码器与变频器信号连接。
一种采用上述流量控制系统实现流量区间的动态控制方法，其特征在于：采用流量计检测流量控制阀的流量入口处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量入口处的流量超出设定流量的控制区间则判断流量入口处的流量变化；将流量入口处的流量变化作为变频器的一项控制输入，以调整电机的转速实现对流量控制系统加油流量的动态控制。
所述流量入口处的流量变化是指：流量控制阀的浮子阀芯在外管道内部上浮，其封口部接近流量出口的动态变化，以使得流量入口处的流量减小；或者流量控制阀的浮子阀芯在外管道内部下沉，其封口部封住流量入口的动态变化，通过对油枪加档以使得流量入口处的流量增加。
所述采用流量计检测流量控制阀的流量入口处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量入口处的流量超出设定流量的控制区间则判断流量入口处的流量变化；将流量入口处的流量变化作为变频器的一项控制输入，以调整电机的转速实现对流量控制系统加油流量的动态控制是指：包括以下步骤：
第一步，设定流量控制系统的加油流量的控制区间；
第二步，采用流量计检测流量控制阀的流量入口处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量控制阀的流量入口处的流量在设定流量的控制区间内，则通过油枪进行加油；若流量控制阀的流量入口处的流量小于设定流量的控制区间的最小流量，则进行第三步；若流量控制阀的流量入口处的流量大于设定流量的控制区间的最大流量，则进行第四步；
第三步，加大油枪档位以使得流量入口处的流量增加，此时，流量计检测到流量增大并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器，变频器输出相应的频率来控制电机加速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪进行加油；
第四步，流量计检测到流量减少并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器，变频器输出相应的频率来控制电机减速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪进行加油。
本发明流量控制阀的尺寸和流量控制系统中设定的最大流量和最小流量是有密切关系的。本发明通过数学建模分析，可得出流量控制方程如下：
式中，Qmax是流量控制阀所允许通过的最大的流量，Qmin是流量控制阀所允许通过的最小流量，g是重力加速度常数，π是圆周率常数。通过观察可以发现，上式右边为常数，当Qmax和Qmin以及浮子阀芯直径d确定后，可以通过浮子阀芯长度L1和外管道长度L2之间的关系来设计浮子阀芯的结构。在实际的加注过程中，一般设定Qmax＝40L/min、Qmin＝20L/min，即流量的控制区间为：20L/min-40L/min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：
1、本发明流量控制阀及其组成的流量控制系统结构简单和实用性强，通过流量控制阀和其组成的流量控制系统可将流量控制在合理的区间，不仅可以提高泵送系统的效率，减小泵的磨损，而且会减小油气污染和过多的能量消耗。
2、本发明的流量区间的动态控制方法可将流量控制在合理区间，从而可以避免防止因为流量过大而产生严重的气蚀现象，以及流量过小所导致加注系统效率降低的情况。
附图说明
图1是本发明流量控制阀的结构示意图；
图2是本发明流量控制系统的示意图；
图3是本发明流量区间的动态控制方法的流程图；
其中，1为外管道、2为流量入口、3为流量出口、4为本体、5为封口部、6为螺母、7为变频器、8为电机、9为燃油泵、10为燃油罐、11为流量计、12为流量控制阀、13为油枪、14为控制面板。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
实施例
如图1至图3所示，本发明的流量控制阀包括外管道1和设置在外管道1内部的浮子阀芯，该外管道1两端设置有流量入口2和流量出口3，其中，浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体4，本体4两端分别设置有与流量入口2和流量出口3匹配对接的封口部5；当外管道1内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道1内。
本发明流量入口2和流量出口3的内部均为圆台状，浮子阀芯本体4两端的封口部5均为圆台状，并与流量入口2和流量出口3相匹配。本发明设计为圆台状，圆台状的侧表面为具有60°锥度的圆锥面，这样会使得封口部5与流量出口3或流量入口2对接时匹配度更高，从而提高流量控制阀的密封性，提高流量控制系统的控制精度。为了便于流量控制阀与外部部件的安装和拆卸，流量入口2和流量出口3的外部均设置有用于与外部管道连接的外螺纹。
本发明还包括用于调节浮子阀芯重心的调节部件，调节部件设置在浮子阀芯本体4的外表面，并与浮子阀芯的本体4可调节连接。具体地说，调节部件为螺母6，浮子阀芯本体4的外表面设置有外螺纹，螺母6与浮子阀芯的本体4螺纹连接以实现两者可调节连接。该设计可调节浮子阀芯的重心，有效防止浮子阀芯失去稳定性。
本发明一种由上述流量控制阀组成的流量控制系统，包括依次连接的变频器7、电机8、燃油泵9和燃油罐10，还包括依次连接的流量计11、流量控制阀12和油枪13，以及控制面板14，其中，流量计11与变频器7信号连接，控制面板14与变频器7连接，而流量控制阀12的流量入口2通过管道与流量计11连接，流量控制阀12的流量出口3通过管道与油枪13连接。而流量计11设置有编码器，该编码器与变频器7信号连接。
本发明一种采用上述流量控制系统实现流量区间的动态控制方法是这样的：采用流量计11检测流量控制阀12的流量入口2处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量入口2处的流量超出设定流量的控制区间则判断流量入口2处的流量变化；将流量入口2处的流量变化作为变频器7的一项控制输入，以调整电机8的转速实现对流量控制系统加油流量的动态控制。
其中，流量入口2处的流量变化是指：流量控制阀12的浮子阀芯在外管道1内部上浮，其封口部5接近流量出口3的动态变化，以使得流量入口2处的流量减小；或者流量控制阀12的浮子阀芯在外管道1内部下沉，其封口部5封住流量入口2的动态变化，通过对油枪13加档以使得流量入口2处的流量增加。
该动态控制方法具体包括以下步骤：
第一步，设定流量控制系统的加油流量的控制区间；
第二步，采用流量计11检测流量控制阀12的流量入口2处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量控制阀12的流量入口2处的流量在设定流量的控制区间内，则通过油枪13进行加油；若流量控制阀12的流量入口2处的流量小于设定流量的控制区间的最小流量，则进行第三步；若流量控制阀12的流量入口2处的流量大于设定流量的控制区间的最大流量，则进行第四步；
第三步，加大油枪13档位以使得流量入口2处的流量增加，此时，流量计11检测到流量增大并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器7，变频器7输出相应的频率来控制电机8加速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪13进行加油；
第四步，流量计11检测到流量减少并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器7，变频器7输出相应的频率来控制电机8减速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪13进行加油。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种流量控制阀，其特征在于：包括外管道和设置在外管道内部的浮子阀芯；所述外管道两端设置有流量入口和流量出口；所述浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体，本体两端分别设置有与流量入口和流量出口匹配对接的封口部；当外管道内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道内；
还包括用于调节浮子阀芯重心的调节部件；所述调节部件设置在浮子阀芯本体的外表面，并与浮子阀芯的本体可调节连接。
2.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述流量入口和流量出口的内部均为圆台状；所述浮子阀芯本体两端的封口部均为圆台状，并与流量入口和流量出口相匹配。
3.根据权利要求2所述的流量控制阀，其特征在于：所述流量入口和流量出口的外部均设置有用于与外部管道连接的外螺纹。
4.根据权利要求1所述的流量控制阀，其特征在于：所述调节部件为螺母；所述浮子阀芯本体的外表面设置有外螺纹，螺母与浮子阀芯的本体螺纹连接以实现两者可调节连接。
5.一种由权利要求1至4中任一项所述的流量控制阀组成的流量控制系统，其特征在于：包括依次连接的变频器、电机、燃油泵和燃油罐，还包括依次连接的流量计、流量控制阀和油枪，以及控制面板；所述流量计与变频器信号连接；所述控制面板与变频器连接；
所述流量控制阀包括外管道和设置在外管道内部的浮子阀芯；所述外管道两端设置有流量入口和流量出口；所述浮子阀芯为空心结构，浮子阀芯包括本体，本体两端分别设置有与流量入口和流量出口匹配对接的封口部；当外管道内部加注流量时，浮子阀芯悬浮于外管道内；
所述流量控制阀的流量入口通过管道与流量计连接；所述流量控制阀的流量出口通过管道与油枪连接；
还包括用于调节浮子阀芯重心的调节部件；所述调节部件设置在浮子阀芯本体的外表面，并与浮子阀芯的本体可调节连接。
6.根据权利要求5所述的流量控制系统，其特征在于：所述流量计设置有编码器；所述编码器与变频器信号连接。
7.一种采用权利要求5的流量控制系统实现流量区间的动态控制方法，其特征在于：采用流量计检测流量控制阀的流量入口处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量入口处的流量超出设定流量的控制区间则判断流量入口处的流量变化；将流量入口处的流量变化作为变频器的一项控制输入，以调整电机的转速实现对流量控制系统加油流量的动态控制；
包括以下步骤：
第一步，设定流量控制系统的加油流量的控制区间；
第二步，采用流量计检测流量控制阀的流量入口处的流量是否超出设定流量的控制区间：若流量控制阀的流量入口处的流量在设定流量的控制区间内，则通过油枪进行加油；若流量控制阀的流量入口处的流量小于设定流量的控制区间的最小流量，则进行第三步；若流量控制阀的流量入口处的流量大于设定流量的控制区间的最大流量，则进行第四步；
第三步，加大油枪档位以使得流量入口处的流量增加，此时，流量计检测到流量增大并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器，变频器输出相应的频率来控制电机加速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪进行加油；
第四步，流量计检测到流量减少并通过编码器发送相应的流量脉冲到变频器，变频器输出相应的频率来控制电机减速，使得加注流量处于设定流量的控制区间内，最后通过油枪进行加油。
8.根据权利要求7所述的流量区间的动态控制方法，其特征在于：所述流量入口处的流量变化是指：流量控制阀的浮子阀芯在外管道内部上浮，其封口部接近流量出口的动态变化，以使得流量入口处的流量减小；或者流量控制阀的浮子阀芯在外管道内部下沉，其封口部封住流量入口的动态变化，通过对油枪加档以使得流量入口处的流量增加。
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