CN109139578A - 一种桥式气动节能回路 - Google Patents

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李秋
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Abstract

本发明提供一种桥式气动节能回路，包括气源、气罐、减压阀、压力传感器、流量传感器、消声器、两位两通电磁阀和气缸。该桥式气动节能回路采用四个两位两通电磁换向阀代替传统气动回路中的一个三位五通阀的方式控制气缸活塞杆运动。四个两位两通电磁换向阀桥式连接，分别控制气缸两腔室的进气和排气，通过其开闭时序控制气缸两腔的进、排气时间。该回路充分利用压缩空气的膨胀能做功，使气缸活塞杆平稳运行到行程终点，达到节能的目的。

Description

一种桥式气动节能回路
技术领域
本发明涉及气动传动技术领域，具体而言，尤其涉及一种桥式气动节能回路。
背景技术
气动技术是以压缩空气为工作介质，以空气压缩机作为动力源，进行能量或信号传递的工程技术，是实现各种生产、自动控制的重要手段之一。由于气动系统具有结构简单、轻便、安装维护简单、成本低廉、可靠性高、使用寿命长等优点，在电子半导体制造、汽车制造、机床、化工、冶金、食品饮料、生命科学、生产自动化等各领域已得到广泛应用，在国民经济建设中起着重要作用。
空气压缩机在压缩空气的过程中，需要消耗大量的能量。据统计，在中国空气压缩机的耗电量占全国发电量的9.4％-10％，然而气动系统的效率只占其所消耗能量的20％，剩余的80％能量转化成了热能、或者由于系统的泄漏等原因被浪费掉，从而导致压缩空气的成本是非常昂贵的。传统回路中压缩空气的膨胀能没有被充分利用而导致浪费。
发明内容
根据上述提出传统回路中压缩空气的膨胀能没有被充分利用而导致浪费的问题，而提供了一种桥式气动节能回路，本发明由四个两位两通电磁换向阀分别对气缸的两腔进行进、排气的控制，使系统充分利用压缩空气的膨胀能做功，达到节能的目的。
为了达到本发明的上述目的，本发明提供了一种桥式气动节能回路，包括：气源、气罐、减压阀、桥式电磁换向阀组和气缸；所述桥式电磁换向阀组包括构成节能回路的两位两通电磁换向阀Ⅰ、两位两通电磁换向阀Ⅱ、两位两通电磁换向阀Ⅲ和两位两通电磁换向阀Ⅳ；
所述气罐的输入端与所述气源连接，所述气罐的输出端与所述减压阀一个接口连通；所述减压阀的另一接口与所述两位两通电磁换向阀Ⅰ的第一接口连通，所述减压阀的另一接口还与所述两位两通电磁换向阀Ⅱ的第一接口连通；所述两位两通电磁换向阀Ⅰ的第二接口与所述气缸一端为无杆腔连接；所述两位两通电磁换向阀Ⅱ第二接口与所述气缸的另一端为有杆腔连接；所述两位两通电磁换向阀Ⅲ的第一接口与所述气缸为无杆腔连接，所述两位两通电磁换向阀Ⅳ的第一接口与所述气缸为有杆腔连接。
进一步地，所述两位两通电磁换向阀Ⅲ的第二接口与消音器Ⅰ连接，所述两位两通电磁换向阀Ⅳ的第二接口与消音器Ⅱ连接。
进一步地，在所述减压阀的另一接口与所述两位两通电磁换向阀Ⅰ和所述两位两通电磁换向阀Ⅱ的第一接口之间还设置有压力传感器Ⅰ，在所述两位两通电磁换向阀Ⅰ的第二接口与所述气缸一端之间还设置有流量传感器Ⅰ和压力传感器Ⅱ，在所述两位两通电磁换向阀Ⅱ第二接口与所述气缸的另一端之间还设置有流量传感器Ⅱ和压力传感器Ⅲ。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明提供了一种桥式气动节能回路，采用四个两位两通电磁换向阀代替传统气动回路中的一个三位五通阀的方式控制气缸活塞杆运动。四个两位两通电磁换向阀桥式连接，分别控制气缸两腔室的进气和排气，通过其开闭时序控制气缸两腔的进、排气时间。
2.该回路充分利用压缩空气的膨胀能做功，使气缸活塞杆平稳运行到行程终点，达到节能的目的；该发明与相同工况下使用一个三位五通阀的传统回路相比，可节省50％以上的压缩空气。
综上，应用本发明的技术方案采用四个两位两通电磁换向阀代替传统气动回路中的一个三位五通阀的方式控制气缸活塞杆运动，该回路充分利用压缩空气的膨胀能做功，使气缸活塞杆平稳运行到行程终点，达到节能的目的。因此，本发明的技术方案解决了现有技术中的传统回路中压缩空气的膨胀能没有被充分利用而导致浪费的问题。
基于上述理由本发明可在气动传动等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明实施例1四个两位两通电磁换向阀的时序图。
图3为本发明实施例1桥式回路与传统回路耗气量对比图。
图4为本发明实施例2四个两位两通电磁换向阀的时序图。
图5为本发明实施例2桥式回路与传统回路耗气量对比图。
图中附图标注如下：
1、气源；2、气罐；3、减压阀；4、桥式电磁换向阀组；401、两位两通电磁换向阀Ⅰ；402、两位两通电磁换向阀Ⅱ；403、两位两通电磁换向阀Ⅲ；404、两位两通电磁换向阀Ⅳ；5、气缸；6、消音器Ⅰ；7、消音器Ⅱ；8、压力传感器Ⅰ；9、压力传感器Ⅱ；10、压力传感器Ⅲ；11、流量传感器Ⅰ；12、流量传感器Ⅱ。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示：本发明提供了一种桥式气动节能回路，包括：
气源1、气罐2、减压阀3、桥式电磁换向阀组4和气缸5，桥式电磁换向阀组4包括构成节能回路的两位两通电磁换向阀Ⅰ401、两位两通电磁换向阀Ⅱ402、两位两通电磁换向阀Ⅲ403和两位两通电磁换向阀Ⅳ404；回路采用四个两位两通电磁换向阀桥式连接代替传统气动回路中的一个三位五通阀的方式控制气缸活塞杆运动。四个两位两通电磁换向阀桥式连接，分别控制气缸5两腔室的进气排气，通过其开闭时序控制气缸5两腔的进排气时间。充分利用压缩空气的膨胀能做功，使气缸5活塞杆平稳运行到行程终点，达到节能的目的。
实施例1
如图1所示：本发明提供了一种桥式气动节能回路，包括0.5Mpa进气压力的气源1、气罐2、减压阀3、桥式电磁换向阀组4、活塞直径为63mm活塞行程为600mm的气缸5以及18.48kg的负载。气罐2的输入端与气源1连接，气罐2的输出端与减压阀3一个接口连通，调节回路压缩气体的压力；减压阀3的另一接口与两位两通电磁换向阀Ⅰ401的第一接口连通，减压阀3的另一接口还与两位两通电磁换向阀Ⅱ402的第一接口连通；两位两通电磁换向阀Ⅰ401的第二接口与气缸5一端为无杆腔连接；当两位两通电磁换向阀Ⅰ401通电开启时，无杆腔内通入压缩气体。两位两通电磁换向阀Ⅱ402第二接口与气缸5的另一端为有杆腔连接；两位两通电磁换向阀Ⅱ402通电开启时，有杆腔内通入压缩气体。两位两通电磁换向阀Ⅲ403的第一接口与所述气缸5为无杆腔连接，两位两通电磁换向阀Ⅲ403通电开启时，无杆腔内的压缩气体排出。两位两通电磁换向阀Ⅳ404的第一接口与所述气缸5为有杆腔连接。两位两通电磁换向阀Ⅳ404通电开启时，有杆腔内的压缩气体排出。通过四个两位两通电磁换向阀的开闭时序控制气缸5两腔的进排气时间，从而充分利用压缩空气的膨胀能做功，达到节能的目的。
两位两通电磁换向阀Ⅲ403的第二接口与消音器Ⅰ6连通，两位两通电磁换向阀Ⅳ404的第二接口与消音器Ⅱ7连通。减压阀3的另一接口与两位两通电磁换向阀Ⅰ401和两位两通电磁换向阀Ⅱ402的第一接口之间还设置有压力传感器Ⅰ8，在两位两通电磁换向阀Ⅰ401的第二接口与所述气缸5一端之间还设置有流量传感器Ⅰ11和压力传感器Ⅱ9，在两位两通电磁换向阀Ⅱ402第二接口与气缸5的另一端之间还设置有流量传感器Ⅱ12和压力传感器Ⅲ10。压力传感器Ⅰ8、压力传感器Ⅱ9以及压力传感器Ⅲ用于监测回路气体压力，流量传感器Ⅰ11和流量传感器Ⅱ12用于监测回路气体流量。
如图2所示，本发明提供了一种桥式气动节能回路的工作时序，时序是根据工况参数的变化而变化的，此时序是在0.5Mpa进气压力活塞直径为63mm活塞行程为600mm的气缸5以及18.48kg的负载这一工况下求得的；工况确定后，进行优化计算得出四个两位两通电磁换向阀的开闭时序(仅考虑气缸活塞杆伸出过程)，回路通气后，四个两位两通电磁换向阀按照该时序图进行通开闭控制(1表示换向阀通电开启，0表示换向阀断电关闭)。
如图3所示，本发明提供了桥式回路和传统回路耗气量对比图，当活塞杆伸出到行程终点后，通过流量传感器可测得压缩气体消耗量。与同工况下传统回路的耗气量相比可节约59％的压缩空气。
实施例2
如图4所示，本发明提供了一种桥式气动节能回路的工作时序，时序是根据工况参数的变化而变化的，此时序是在0.4Mpa进气压力活塞直径为63mm活塞行程为600mm的气缸5以及18.48kg的负载这一工况下求得的；工况确定后，进行优化计算得出四个两位两通电磁换向阀的开闭时序(仅考虑气缸活塞杆伸出过程)，回路通气后，四个两位两通电磁换向阀按照该时序图进行通开闭控制(1表示换向阀通电开启，0表示换向阀断电关闭)。
如图5所示，本发明提供了桥式回路和传统回路耗气量对比图，当活塞杆伸出到行程终点后，通过流量传感器可测得压缩气体消耗量。与同工况下传统回路的耗气量相比可节约51％的压缩空气。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (3)

1.一种桥式气动节能回路，其特征在于，包括：
气源(1)、气罐(2)、减压阀(3)、桥式电磁换向阀组(4)以及气缸(5)；所述桥式电磁换向阀组(4)包括构成节能回路的两位两通电磁换向阀Ⅰ(401)、两位两通电磁换向阀Ⅱ(402)、两位两通电磁换向阀Ⅲ(403)和两位两通电磁换向阀Ⅳ(404)；
所述气罐(2)的输入端与所述气源(1)连接，所述气罐(2)的输出端与所述减压阀(3)一个接口连通；所述减压阀(3)的另一接口与所述两位两通电磁换向阀Ⅰ(401)的第一接口连通，所述减压阀(3)的另一接口还与所述两位两通电磁换向阀Ⅱ(402)的第一接口连通；所述两位两通电磁换向阀Ⅰ(401)的第二接口与所述气缸(5)一端为无杆腔连接；所述两位两通电磁换向阀Ⅱ(402)第二接口与所述气缸(5)的另一端为有杆腔连接；所述两位两通电磁换向阀Ⅲ(403)的第一接口与所述气缸(5)为无杆腔连接；所述两位两通电磁换向阀Ⅳ(404)的第一接口与所述气缸(5)为有杆腔连接。
2.根据权利要求1所述的一种桥式气动节能回路，其特征在于，所述两位两通电磁换向阀Ⅲ(403)的第二接口与消音器Ⅰ(6)连接，所述两位两通电磁换向阀Ⅳ(404)的第二接口与消音器Ⅱ(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种桥式气动节能回路，其特征在于，在所述减压阀(3)的另一接口与所述两位两通电磁换向阀Ⅰ(401)和所述两位两通电磁换向阀Ⅱ(402)的第一接口之间还设置有压力传感器Ⅰ(8)，在所述两位两通电磁换向阀Ⅰ(401)的第二接口与所述气缸(5)一端之间还设置有流量传感器Ⅰ(11)和压力传感器Ⅱ(9)，在所述两位两通电磁换向阀Ⅱ(402)第二接口与所述气缸(5)的另一端之间还设置有流量传感器Ⅱ(12)和压力传感器Ⅲ(10)。
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