CN111550598A - 一种基于多点位管道阀门线性化采集装置及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多点位管道阀门线性化采集装置及其控制系统，涉及管道流通控制技术领域。本发明中：第二监测机构内设有液压囊体；第二监测机构活动装设有与液压囊体配合接触的第二上位接触面板；第二监测机构内固定装设有第一导体板；第二监测机构内活动装设有与第一导体板配合接触的第一导体塞；第二监测机构内固定装设第二下位固定板；第二监测机构内活动装设有一对与第二下位固定板活动配合的线性电阻杆；第二上位接触面板的下侧固定连接有一对与第一导体塞、线性电阻杆行程配合的第二上位导向连杆。本发明保证管道内初始流通状态能够形成线性化调节，避免过盈化的流通冲击，对管道上一些贵重测试仪器形成流量冲击限制化防护。

Description

一种基于多点位管道阀门线性化采集装置及其控制系统

技术领域

本发明属于管道流通控制技术领域，特别是涉及一种基于多点位管道阀门线性化采集装置及其控制系统，具体为对管道内的流通量/流通压力进行线性化驱动控制。

背景技术

管道是用管子、管子联接件和阀门等联接成的用于输送气体、液体或带固体颗粒的流体的装置。通常，流体经鼓风机、压缩机、泵和锅炉等增压后，从管道的高压处流向低压处，也可利用流体自身的压力或重力输送。管道的用途很广泛，主要用在给水、排水、供热、供煤气、长距离输送石油和天然气、农业灌溉、水力工程和各种工业装置中。

在管道内的气体、液体初始开阀流通时，管道内的气压、液压会随着流通路径、时长、阀门开阀的大小而变化。在一些实验室或相应场景进行管道气体、液体供气、供液的信息、状态进行采集时，直接把阀门全部打开，并一直保持全开状态，管道内的压力会急剧增大，管道内的气体、液体冲击力会对管道上所连接、连通的测试装置造成冲击损伤，尤其是对一些贵重设备的损伤，会造成较大损失。若是能够有效控制管道气、液初始流通阶段的冲击力，则能够有效避免大冲击力对管道上所连通的设备的损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多点位管道阀门线性化采集装置及其控制系统，从而保证管道内初始流通状态能够形成线性化调节，避免过盈化的流通冲击，对管道上一些贵重测试仪器形成流量冲击限制化防护。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，包括流通管道，流通管道上装设有管道电阀门，流通管道的外围装设有与流通管道内腔相通的外围采集机构；外围采集机构的一侧连通有第一交换机构，第一交换机构的一侧配合装设有第二监测机构。

第一交换机构内设有主压力交换盒；第二监测机构内设有液压囊体；主压力交换盒内分为与外围采集机构相连通的管道连接腔以及与第二监测机构内的液压囊体相连通的第一内部液压腔；第二监测机构活动装设有与液压囊体配合接触的第二上位接触面板；第二监测机构内固定装设有第一导体板；第二监测机构内活动装设有与第一导体板配合接触的第一导体塞；第二监测机构内固定装设第二下位固定板；第二监测机构内活动装设有一对与第二下位固定板活动配合的线性电阻杆；第二上位接触面板的下侧固定连接有一对与第一导体塞、线性电阻杆行程配合的第二上位导向连杆。

作为本发明的一种优选技术方案，流通管道上开设有若干管道锥形孔；外围采集机构上固定设有若干与管道锥形孔相配合的锥形安装插管；锥形安装插管上套设有与管道锥形孔紧配合的锥形密封环圈；外围采集机构内设置有与第一交换机构相连通的汇集管腔；锥形安装插管与汇集管腔相连通。

作为本发明的一种优选技术方案，主压力交换盒内设有第一柔性隔膜；第一柔性隔膜的一侧为管道连接腔，第一柔性隔膜的另一侧为第一内部液压腔；第一内部液压腔与液压囊体之间通过液压传导固定管导通连接。

作为本发明的一种优选技术方案，液压囊体的外围包括上侧的第二硬质上体和下侧的第二柔性下体；第二硬质上体的两侧固定连接有与第二监测机构壳体固定连接的硬体固定连接板。

作为本发明的一种优选技术方案，第二监测机构壳体内侧面上固定设有一对用于第二上位接触面板限位的第二上侧限位边板；第二监测机构内固定设有第二中位固定板；第二中位固定板上开设有一对与第二上位导向连杆相配合的第二中位导向通孔；第二上位接触面板与第二中位固定板之间设有一对用于弹性支撑第二上位接触面板的第二上位内置弹片；一对第二上位内置弹片位于一对第二上位导向连杆之间。

作为本发明的一种优选技术方案，第二监测机构内固定设有第二中位安装基板；第一导体板固定安装在第二中位安装基板上；第二中位安装基板/第一导体板上开设有贯通的第一导塞通槽；线性电阻杆的上端固定连接有锥体塞；锥体塞上设有与第一导塞通槽相配合的第一导体塞；第二上位导向连杆的下部杆体活动装设在第一导塞通槽内；第二上位导向连杆的下端与第一导体塞的上端配合连动；第一导体板的两端位置都固定设有用于外接电导线的低压接线点柱。

作为本发明的一种优选技术方案，第二下位固定板上开设有一对第二下位通槽；线性电阻杆活动穿过第二下位固定板上的第二下位通槽；第二下位固定板上的第二下位通槽内设置有弹性接触电导片；线性电阻杆与弹性接触电导片滑动接触配合；第二下位固定板的两端固定设有与弹性接触电导片电连接的线性电阻接线点柱。

一对线性电阻杆之间固定连接有横向电导杆；线性电阻杆的下端侧连接有绝缘材质的第三固定端板；第三固定端板的下端固定连接有第三导杆；第二监测机构的内侧底部固定设有一对第三配合支撑架板；第三导杆活动安装在第三配合支撑架板上；第三导杆上套设有位于第三配合支撑架板与第三固定端板之间的第三弹性件。

作为本发明的一种优选技术方案，第二监测机构的一侧设有集线盒；集线盒内设有内置线路板；内置线路板的一侧设有若干对接入端点；内置线路板的另一侧设有若干对接出端点。

一种基于多点位管道阀门线性化采集装置的控制系统：

包括对管道电阀门进行驱动控制的主处理控制器；外围采集机构对流通管道内的气流/液流的压力进行多点位压力采集，经过第一交换机构内的主压力交换盒将采集到的多点位压力综合压力以液压传导方式传递至液压囊体中；液压囊体的第二柔性下体受到液压压力变化影响产生形变，对第二上位接触面板进行位移挤压；第二上位接触面板的位移挤压带动第二上位导向连杆运动，驱动第一导体塞进行运动。

第一导体塞未脱离第一导塞通槽时，导通第一导体板，第一导体板两端的低压接线点柱形成导电回路，触发低压位状态，主处理控制器对管道电阀门的阀门进行完全开阀，保证最大流通量。

第一导体塞脱离第一导塞通槽后，线性电阻杆的导通作用产生电流动态变化驱动，触发线性段状态，主处理控制器对管道电阀门的阀门通断进行线性化调节。

液压囊体受到对应额定液压压力时，第二上位接触面板、第三导杆到达极限位移位置，线性电阻杆到达额定值，电流驱动信号达到定值，主处理控制器对管道电阀门的阀门开阀量进行定量保持控制。

作为本发明的一种优选技术方案，主处理控制器内包括有低压位驱动单元，低压位驱动单元的驱动导通线路与第一导体板串联连接；主处理控制器内包括有线性变化信号转换单元，线性变化信号转换单元的驱动导通线路与线性电阻杆串联连接；低压位驱动单元的驱动信号优先级高于线性变化信号转换单元的驱动信号优先级。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置外围采集机构，对流通管道形成多点位式的压力采集，通过主压力交换盒，将多点位传导来的综合压力进行压力转换，并将转换后的压力以液压方式传递到液压囊体，液压囊体将受到的压力变化传递给第二上位接触面板，对第一导体板的导通、以及线性电阻杆的滑动位置进行驱动，并向主处理控制器传递相应的驱动信号、电流模拟量，主处理控制器对管道电阀门进行香芋的驱动调节控制，保证管道内初始流通状态能够形成线性化调节，避免过盈化的流通冲击，对管道上一些贵重测试仪器形成流量冲击限制化防护；

2、本发明通过第二柔性下体对第二上位接触面板的挤压，对第二上位导向连杆进行驱动，同时连动第一导体塞和线性电阻杆，在同一压力驱动作用下，对阀门初始开阀和后续的阀门线性调节进行同步化的驱动，提高了整个阀门驱动调节控制的精准度和平顺度，避免了不同连动方式导致的阀门驱动信号交叉，有利于优先级策略的驱动执行。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，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为本发明中基于多点位管道阀门线性化采集装置的结构示意图；

图2为图1中F处的局部放大的结构示意图；

图3为本发明中第二监测机构的结构示意图；

图4为图3中A处局部放大的结构示意图；

图5为图3中B处局部放大的结构示意图；

图6为本发明中的管道阀门线性化采集控制的逻辑结构示意图；

图7为本发明中的主处理控制器的逻辑结构示意图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-流通管道；2-管道电阀门；3-主处理控制器；4-外围采集机构；5-第一交换机构；6-第二监测机构；7-管道锥形孔；8-汇集管腔；9-锥形安装插管；10-锥形密封环圈；11-主压力交换盒；12-第一柔性隔膜；13-管道连接腔；14-第一内部液压腔；15-第二硬质上体；16-第二柔性下体；17-液压囊体；18-液压传导固定管；19-硬体固定连接板；20-第二上侧限位边板；21-第二上位接触面板；22-第二中位固定板；23-第二上位内置弹片；24-第二上位导向连杆；25-第二中位安装基板；26-第一导体板；27-第二下位固定板；28-线性电阻杆；29-横向电导杆；30-第二中位导向通孔；31-锥体塞；32-第一导体塞；33-第一导塞通槽；34-低压接线点柱；35-第三固定端板；36-第三导杆；37-第三配合支撑架板；38-第三弹性件；39-第二下位通槽；40-弹性接触电导片；41-线性电阻接线点柱；42-集线盒；43-内置线路板；44-接入端点；45-接出端点。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“角度”、“内”、“垂直”、“端面”、“内”、“周侧”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

请参阅图1、图2、图3、图4、图5，流通管道1的外围装设有外围采集机构4，外围采集机构4与流通管道1内腔是相通的。外围采集机构4的一侧设有第一交换机构5，第一交换机构5与汇集管腔8是相通的，第一交换机构5的一侧配合装设有第二监测机构6，第二监测机构6内设置有液压囊体17，第一交换机构5内设有主压力交换盒11，主压力交换盒11内设置有管道连接腔13，管道连接腔13与外围采集机构4的汇集管腔8相连通，主压力交换盒11内设置有第一内部液压腔14，第一内部液压腔14与第二监测机构6内的液压囊体17相连通；第二监测机构6活动装设有与液压囊体17配合接触的第二上位接触面板21。

第二监测机构6内固定装设有第二中位安装基板25，第二中位安装基板25上嵌入装设有第一导体板26。第二监测机构6内活动装设有与第一导体板26配合接触的第一导体塞32，第二监测机构6内活动装设有一对与第二下位固定板27活动配合的线性电阻杆28，线性电阻杆28在第二下位固定板27的第二下位通槽39上活动运动。

第二上位接触面板21的下侧固定连接有一对第二上位导向连杆24，第二上位导向连杆24对第一导体塞32、线性电阻杆28进行行程连动配合，第二上位导向连杆24从第一导体塞32的上端对第一导体塞32进行推动，线性电阻杆28同步运动。

实施例二

请参阅图1、图3、图5、图6、图7，对流通管体进行多点位压力采集，然后将采集到的压力综合传递至主压力交换盒11，主压力交换盒11将压力以液压方式传递给液压囊体17，液压囊体17下侧的第二柔性下体16一开始处于蜷缩状态，受到液压压力后，第二柔性下体16开始发生形变，第二柔性下体16初始阶段产生的形变，不足以推动第二上位接触面板21，此时，第二柔性下体16处于初始展开阶段，第一导体塞33导通第一导体板26，导通回路处于低压位状态，主处理控制器3处于满阀固定信号状态，启动管道电阀门2的阀门全开。

当上述管道电阀门2的阀门全开一定时间后，第二柔性下体16进入线性展开阶段，第二柔性下体16的张开力度对第二上位接触面板21产生推力，第一导体塞33脱离第一导体板26。线性电阻杆28因第一导体板26断电，线性电阻杆28所在的驱动电路产生线性驱动信号，主处理控制器3处于线性调节信号状态，主处理控制器3控制管道电阀门2的阀门线性化缩小阀门流通量。

当第二柔性下体16受压力完全展开后，液压囊体17进入体型维持阶段，主处理控制器3处于定阀固定信号状态，主处理控制器3控制管道电阀门2的阀门处于固定通量状态。

上述三种状态，如图7中所示，液压囊体17的初始体积变化为D，电阀控制单元处于低压位状态，保证阀门全开；液压囊体17的体积变化为X，电阀控制单元处于线性段状态，阀门线性化(缩减)调节；当液压囊体17的体积变化到达H点，电阀控制单元处于恒定值状态，阀门位置固定化。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (10)

1.一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，包括流通管道(1)，所述流通管道(1)上装设有管道电阀门(2)，其特征在于：

所述流通管道(1)的外围装设有与流通管道(1)内腔相通的外围采集机构(4)；

所述外围采集机构(4)的一侧连通有第一交换机构(5)，第一交换机构(5)的一侧配合装设有第二监测机构(6)；

所述第一交换机构(5)内设有主压力交换盒(11)；

所述第二监测机构(6)内设有液压囊体(17)；

所述主压力交换盒(11)内分为与外围采集机构(4)相连通的管道连接腔(13)以及与第二监测机构(6)内的液压囊体(17)相连通的第一内部液压腔(14)；

所述第二监测机构(6)活动装设有与液压囊体(17)配合接触的第二上位接触面板(21)；

所述第二监测机构(6)内固定装设有第一导体板(26)；

所述第二监测机构(6)内活动装设有与第一导体板(26)配合接触的第一导体塞(32)；

所述第二监测机构(6)内固定装设第二下位固定板(27)；

所述第二监测机构(6)内活动装设有一对与第二下位固定板(27)活动配合的线性电阻杆(28)；

所述第二上位接触面板(21)的下侧固定连接有一对与第一导体塞(32)、线性电阻杆(28)行程配合的第二上位导向连杆(24)。

2.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述流通管道(1)上开设有若干管道锥形孔(7)；

所述外围采集机构(4)上固定设有若干与管道锥形孔(7)相配合的锥形安装插管(9)；

所述锥形安装插管(9)上套设有与管道锥形孔(7)紧配合的锥形密封环圈(10)；

所述外围采集机构(4)内设置有与第一交换机构(5)相连通的汇集管腔(8)；

所述锥形安装插管(9)与汇集管腔(8)相连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述主压力交换盒(11)内设有第一柔性隔膜(12)；

所述第一柔性隔膜(12)的一侧为管道连接腔(13)，第一柔性隔膜(12)的另一侧为第一内部液压腔(14)；

所述第一内部液压腔(14)与液压囊体(17)之间通过液压传导固定管(18)导通连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述液压囊体(17)的外围包括上侧的第二硬质上体(15)和下侧的第二柔性下体(16)；

所述第二硬质上体(15)的两侧固定连接有与第二监测机构(6)壳体固定连接的硬体固定连接板(19)。

5.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述第二监测机构(6)壳体内侧面上固定设有一对用于第二上位接触面板(21)限位的第二上侧限位边板(20)；

所述第二监测机构(6)内固定设有第二中位固定板(22)；

所述第二中位固定板(22)上开设有一对与第二上位导向连杆(24)相配合的第二中位导向通孔(30)；

所述第二上位接触面板(21)与第二中位固定板(22)之间设有一对用于弹性支撑第二上位接触面板(21)的第二上位内置弹片(23)；

一对第二上位内置弹片(23)位于一对第二上位导向连杆(24)之间。

6.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述第二监测机构(6)内固定设有第二中位安装基板(25)；

所述第一导体板(26)固定安装在第二中位安装基板(25)上；

所述第二中位安装基板(25)/第一导体板(26)上开设有贯通的第一导塞通槽(33)；

所述线性电阻杆(28)的上端固定连接有锥体塞(31)；

所述锥体塞(31)上设有与第一导塞通槽(33)相配合的第一导体塞(32)；

所述第二上位导向连杆(24)的下部杆体活动装设在第一导塞通槽(33)内；

所述第二上位导向连杆(24)的下端与第一导体塞(32)的上端配合连动；

所述第一导体板(26)的两端位置都固定设有用于外接电导线的低压接线点柱(34)。

7.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述第二下位固定板(27)上开设有一对第二下位通槽(39)；

所述线性电阻杆(28)活动穿过第二下位固定板(27)上的第二下位通槽(39)；

所述第二下位固定板(27)上的第二下位通槽(39)内设置有弹性接触电导片(40)；

所述线性电阻杆(28)与弹性接触电导片(40)滑动接触配合；

所述第二下位固定板(27)的两端固定设有与弹性接触电导片(40)电连接的线性电阻接线点柱(41)；

一对线性电阻杆(28)之间固定连接有横向电导杆(29)；

所述线性电阻杆(28)的下端侧连接有绝缘材质的第三固定端板(35)；

所述第三固定端板(35)的下端固定连接有第三导杆(36)；

所述第二监测机构(6)的内侧底部固定设有一对第三配合支撑架板(37)；

所述第三导杆(36)活动安装在第三配合支撑架板(37)上；

所述第三导杆(36)上套设有位于第三配合支撑架板(37)与第三固定端板(35)之间的第三弹性件(38)。

8.根据权利要求1所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置，其特征在于：

所述第二监测机构(6)的一侧设有集线盒(42)；

所述集线盒(42)内设有内置线路板(43)；

所述内置线路板(43)的一侧设有若干对接入端点(44)；

所述内置线路板(43)的另一侧设有若干对接出端点(45)。

9.一种基于多点位管道阀门线性化采集装置的控制系统，其特征在于：

包括对管道电阀门(2)进行驱动控制的主处理控制器(3)；

外围采集机构(4)对流通管道内的气流/液流的压力进行多点位压力采集，经过第一交换机构(5)内的主压力交换盒(11)将采集到的多点位压力综合压力以液压传导方式传递至液压囊体(17)中；

液压囊体(17)的第二柔性下体(16)受到液压压力变化影响产生形变，对第二上位接触面板(21)进行位移挤压；

第二上位接触面板(21)的位移挤压带动第二上位导向连杆(24)运动，驱动第一导体塞(32)进行运动；

第一导体塞(32)未脱离第一导塞通槽(33)时，导通第一导体板(26)，第一导体板(26)两端的低压接线点柱(34)形成导电回路，触发低压位状态，主处理控制器(3)对管道电阀门(2)的阀门进行完全开阀，保证最大流通量；

第一导体塞(32)脱离第一导塞通槽(33)后，线性电阻杆(28)的导通作用产生电流动态变化驱动，触发线性段状态，主处理控制器(3)对管道电阀门(2)的阀门通断进行线性化调节；

液压囊体(17)受到对应额定液压压力时，第二上位接触面板(21)、第三导杆(36)到达极限位移位置，线性电阻杆(28)到达额定值，电流驱动信号达到定值，主处理控制器(3)对管道电阀门(2)的阀门开阀量进行定量保持控制。

10.根据权利要求9所述的一种基于多点位管道阀门线性化采集装置的控制系统，其特征在于：

主处理控制器(3)内包括有低压位驱动单元，低压位驱动单元的驱动导通线路与第一导体板(26)串联连接；

主处理控制器(3)内包括有线性变化信号转换单元，线性变化信号转换单元的驱动导通线路与线性电阻杆(28)串联连接；

低压位驱动单元的驱动信号优先级高于线性变化信号转换单元的驱动信号优先级。

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