CN113586725A - 一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法 - Google Patents

一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及调节阀装置技术领域，是一种用于流体输送的三向自适应流量调节阀装置，其主要包括三个调节阀、进液歧管、出液歧管，三个调节阀的进口与进液歧管固定连接，出口与出液歧管固定连接，三个调节阀布置于三个不同的平面从而达到三向自适应调节的目的，调节阀主要包括阀芯、阀座、吸引永磁体，吸引永磁体在惯性力的作用下在滑道内上下滑动，吸引永磁体对阀芯产生吸引力，带动阀芯一起上下移动，改变阀座内部流道出口的大小，从而改变调节阀出口流量的大小；弹簧、电磁铁、排斥永磁体产生的力可以控制吸引永磁体移动距离，从而间接控制阀芯移动的距离。本发明具有结构简单，可靠性高，成本低，不受外界大气压影响等优点。

Description

一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法
技术领域
本发明涉及调节阀装置技术领域，特别是一种用于流体输送的三向自适应流量调节阀装置。
技术背景
调节阀亦称自力式平衡阀、流量控制阀、流量控制器、动态平衡阀、流量平衡阀，是一种直观简便的流量调节控制装置，管网中应用流量调节阀可直接根据设计来设定流量，阀门可在流体作用下，自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差，无论系统压力怎样变化均保持设定流量不变，该阀这些功能使管网流量调节一次完成，把调网工作变为简单的流量分配，有效的解决管网的水力失调。它被广泛应用于航空航天、国防建设、工农业生产、市政建设、交通运输和日常生活中。调压阀作为阀门的一种，在工程领域中的应用亦十分广泛。在飞机燃油供应系统中，调压阀对于控制系统中燃油压力起着关键作用。
装有调压阀的设备在不同工作状态下对管路流量有着不同的要求，因此急需一种可以依靠惯性体的自适应调节阀。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单，适应性强的三向自适应调节阀组，在不同方位加速度下可以自动改变阀芯与阀座的相对位置，从而达到三向流量调节的目的，且构思巧妙，结构简单，可靠性高，具有很高的可行性，适合推广。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：它主要包括调节阀一、调节阀二、调节阀三、进液歧管、出液歧管；所述调节阀一主要包括下接头、下气压活塞、上气压活塞、下排斥永磁体、上排斥永磁体、位移监控系统、配重体、吸引永磁体、上弹簧、下弹簧、下排斥电磁铁、上排斥电磁铁、外保护壳、阀芯、磁发生装置、磁感应带、阀座；所述调节阀一、调节阀二、调节阀三分别布置于三个不同的平面；所述进液歧管的三根管道分别与调节阀一、调节阀二、调节阀三的进口固定连接；所述出液歧管的三根管道分别与调节阀一、调节阀二、调节阀三的出口固定连接；所述上气压活塞、下气压活塞、上排斥永磁体、下排斥永磁体、下排斥电磁铁、上排斥电磁铁和吸引永磁体置于外保护壳、下接头和阀座形成的空腔内；所述上气压活塞与外保护壳的上端内壁固定连接；所述下气压活塞与下接头台阶面固定连接；所述上排斥永磁体、上排斥电磁铁分别与上气压活塞固定连接；所述下排斥永磁体、下排斥电磁铁分别与下气压活塞固定连接；所述上弹簧上端与上气压活塞固定连接，下端与配重体固定连接；所述下弹簧上端与配重体下端面固定连接，下端与下接头台阶面固定连接；所述配重体与吸引永磁体固定连接；所述外保护壳上端与阀座上端固定连接，下端与下接头固定连接；所述下接头与阀座固定连接；所述阀芯的磁性可以是本体产生，也可以是嵌套于阀芯的上的磁性体产生；所述阀座内外壁面均开设有滑道；所述磁发生装置与阀芯固定连接；所述磁感应与阀座外壁面固定连接；所述位移监控系统与外保护壳外壁面固定连接；所述位移监控系统可以是位移传感器监测或电压监测或激光测距监测或声波监测或放射点位置监测；所述磁发生装置、磁感应带和位移监控系统共同组成阀芯状态监控系统。
所述阀芯与阀座可以是任意一种其相互配合具有流量调节功能的形状；
所述阀芯与阀芯支架固定连接，阀芯支架插入阀座内壁面所开设的滑道，阀芯可沿滑道上下移动。
所述吸引永磁体分别与配重体和配重体支架固定连接，配重体支架插入阀座外壁所开设的滑道，吸引永磁体可沿滑道上下移动。
所述上排斥永磁体、上排斥电磁铁、上弹簧可以是并联，或环形阵列穿插，或环形嵌套位置关系；下排斥永磁体、下排斥电磁铁、下弹簧可以是并联，或环形阵列穿插，或环形嵌套位置关系。
所述上排永磁体与吸引永磁体相邻端磁性相同；所述下排斥永磁体与吸引永磁体相邻端磁性相同；所述上排电磁铁与吸引永磁体相邻端磁性相同；所述下排斥电磁铁与吸引永磁体相邻端磁性相同；所述阀芯与吸引永磁体相邻端磁性相异。
所述调节阀一、调节阀二、调节阀三中的上排磁电磁铁和下排斥电磁铁可以通过改变电流的大小从而改变每个调节阀的调节比重。
所述固定连接方式可以是螺纹连接、焊接、粘接、铆接、法兰连接和过盈配合等方法。
综上所述，由于采用了上述技术，本发明的有益效果是：
1.本发明将三个调节阀分别布置在三个不同平面上，使得该调节阀可以对该方位的加速度进行适应，从而达到自适应流量调节的目的。
2.本发明通过巧妙的结构设计，单个调节阀利用电磁铁、排磁永磁体、弹簧产生的力间接控制阀芯与阀座在不同加速度度或其他工况下的相对位移，改变阀座内部出口流道的大小从而达到流量调节的目的。
3. 本发明设计的调节阀中的上、下气压活塞中充满了对温度较为敏感的气体，在高海拔时，上、下气压活塞中的气体膨胀或者压缩致使排斥永磁体、弹簧、电磁铁上移或下移，从而改变对吸引永磁体的排斥力，最终适应海拔高度，并且电磁铁可以通过改变电流的大小来适应海拔高度。
4. 本发明通过磁发生装置、磁感应带和位移监控系统共同组成了阀芯状态监控系统，位移监控系统可以是位移传感器监测或电压监测或激光测距监测或声波监测或放射点位置监测，磁发生装置与阀芯固定连接，磁发生装置向外不断发出磁场，磁发生装置随着阀芯上下滑动，磁感应带在不同位置接收到磁信号，经过信号处理传输到控制室，从而监控阀芯的位移状态。
附图说明
图1是本发明的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法的结构示意图；
图2是调节阀一或调节阀二或调节阀三的结构示意图。
图中标记：1-调节阀一、2-调节阀二、3-调节阀三、4-进液歧管、5-出液歧管、6-下接头、7-1-下气压活塞、7-2-上气压活塞、8-1-下排斥永磁体、8-2-上排斥永磁体、9-位移监控系统、10-配重体、11-吸引永磁体、12-配重体支架、13-2-上弹簧、13-1-下弹簧、14-1-下排斥电磁铁、14-2-上排斥电磁铁、15-外保护壳、16-阀芯、17-阀芯支架、18-磁发生装置、19-磁感应带、20-阀座。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书包括任何附加权利要求、摘要和附图中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明公开的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其实施例1如图1、图2所示，它主要包括调节阀一1、调节阀二2、调节阀三3、进液歧管4、出液歧管5；所述调节阀一1或调节阀二2或调节阀三3主要包括下接头6、下气压活塞7-1、上气压活塞7-2、下排斥永磁体8-1、上排斥永磁体8-2、位移监控系统9、配重体10、吸引永磁体11、上弹簧13-2、下弹簧13-1、下排斥电磁铁14-1、上排斥电磁铁14-2、外保护壳15、阀芯16、磁发生装置18、磁感应带19、阀座20；所述调节阀一1、调节阀二2、调节阀三3分别布置于三个不同的平面；所述进液歧管4的三根管道分别与调节阀一1、调节阀二2、调节阀三3的进口固定连接；所述出液歧管5的三根管道分别与调节阀一1、调节阀二2、调节阀三3的出口固定连接；所述上气压活塞7-2、下气压活塞7-1、上排斥永磁体8-1、下排斥永磁体8-2、下排斥电磁铁14-1、上排斥电磁铁14-2和吸引永磁体11置于外保护壳15、下接头6和阀座20形成的空腔内；所述上气压活塞7-2与外保护壳15的上端内壁固定连接；所述下气压活塞7-1与下接头6台阶面固定连接；所述上排斥永磁体8-2、上排斥电磁铁14-2分别与上气压活塞7-2固定连接；所述下排斥永磁体8-1、下排斥电磁铁14-1分别与下气压活塞7-1固定连接；所述上弹簧13-2上端与上气压活塞7-2固定连接，下端与配重体10固定连接；所述下弹簧13-1上端与配重体10下端面固定连接，下端与下接头6台阶面固定连接；所述配重体10与吸引永磁体11固定连接；所述外保护壳10上端与阀座20上端固定连接，下端与下接头6固定连接；所述下接头6与阀座20固定连接；所述阀芯16的磁性可以是本体产生，也可以是嵌套于阀芯16的上的磁性体产生；所述阀座20内外壁面均开设有滑道；所述磁发生装置18与阀芯16固定连接；所述磁感应19与阀座20外壁面固定连接；所述位移监控系统9与外保护壳10外壁面固定连接；所述位移监控系统9可以是位移传感器监测或电压监测或激光测距监测或声波监测或放射点位置监测；所述磁发生装置18、磁感应带19和位移监控系统9共同组成阀芯状态监控系统；所述阀芯16与阀芯支架17固定连接，阀芯支架17插入阀座20内壁面所开设的滑道，阀芯11可沿滑道上下移动；所述吸引永磁体11分别与配重体10和配重体支架12固定连接，配重体支架12插入阀座20外壁所开设的滑道，吸引永磁体11可沿滑道上下移动；所述上排永磁体8-2与吸引永磁体6相邻端磁性相同；所述下排斥永磁体8-1与吸引永磁体6相邻端磁性相同；所述上排电磁铁14-2与吸引永磁体11相邻端磁性相同；所述下排斥电磁铁14-1与吸引永磁体11相邻端磁性相同；所述阀芯16与吸引永磁体11相邻端磁性相异；所述调节阀一1、调节阀二2、调节阀三3中的上排磁电磁铁14-2和下排斥电磁铁14-1可以通过改变电流的大小从而改变每个调节阀的调节比重。
本发明的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，可以通过以下步骤来实现：
a、吸引永磁体与阀座并不是固定连接，调节阀在变速状态下，吸引永磁体由于惯性会暂时保持当前状态，因此吸引永磁体与阀座之间会产生相对滑动，吸引永磁体与阀芯的磁性相异，所以吸引永磁体带动阀芯共同上下移动，从而阀芯与阀座之间就会产生相对滑动，改变调节阀出口流量的大小，弹簧、电磁铁、排斥永磁体产生的力会控制吸引永磁体移动的距离，从而间接控制阀芯与阀座的相对位移。
b、调节阀在匀速状态下工作时，弹簧、电磁铁、排斥永磁体的约束力保证吸引永磁体与阀座之间不产生相对滑动，从而保证阀芯在流体的冲击下与阀座之间不产生相对滑动，保证出口流量的稳定性。
c、磁发生装置与阀芯固定连接，磁发生装置向外不断发出磁场，磁发生装置随着阀芯上下滑动，磁感应带在不同位置接收到磁信号，经过信号处理传输到控制室，从而监控阀芯的位移状态，位移监控系统则是对吸引永磁体位置监测从而间接对阀芯监测，位移监控系统可以是位移传感器监测或电压监测或激光测距监测或声波监测或放射点位置监测，磁发生装置、磁感应带和位移监控系统共同组成了阀芯状态监控系统。
d、每个调节阀对所在平面产生的加速度被动的改变出口流量大小，将三个调节阀分别布置在三个不同平面上，从而达到三向自适应调节的目的。
本发明的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法结构简单，构思巧妙，可靠性高，可以对三个方向的加速度进行自适应流量调节。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (9)

1.一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：它主要包括调节阀一（1）、调节阀二（2）、调节阀三（3）、进液歧管（4）、出液歧管（5）；所述调节阀一（1）或调节阀二（2）或调节阀三（3）主要包括下接头（6）、下气压活塞（7-1）、上气压活塞（7-2）、下排斥永磁体（8-1）、上排斥永磁体（8-2）、位移监控系统（9）、配重体（10）、吸引永磁体（11）、上弹簧（13-2）、下弹簧（13-1）、下排斥电磁铁（14-1）、上排斥电磁铁（14-2）、外保护壳（15）、阀芯（16）、磁发生装置（18）、磁感应带（19）、阀座（20）；所述调节阀一（1）、调节阀二（2）、调节阀三（3）分别布置于三个不同的平面；所述进液歧管（4）的三根管道分别与调节阀一（1）、调节阀二（2）、调节阀三（3）的进口固定连接；所述出液歧管（5）的三根管道分别与调节阀一（1）、调节阀二（2）、调节阀三（3）的出口固定连接；所述上气压活塞（7-2）、下气压活塞（7-1）、上排斥永磁体（8-1）、下排斥永磁体（8-2）、下排斥电磁铁（14-1）、上排斥电磁铁（14-2）和吸引永磁体（11）置于外保护壳（15）、下接头（6）和阀座（20）形成的空腔内；所述上气压活塞（7-2）与外保护壳（15）的上端内壁固定连接；所述下气压活塞（7-1）与下接头（6）台阶面固定连接；所述上排斥永磁体（8-2）、上排斥电磁铁（14-2）分别与上气压活塞（7-2）固定连接；所述下排斥永磁体（8-1）、下排斥电磁铁（14-1）分别与下气压活塞（7-1）固定连接；所述上弹簧（13-2）上端与上气压活塞（7-2）固定连接，下端与配重体（10）固定连接；所述下弹簧（13-1）上端与配重体（10）下端面固定连接，下端与下接头（6）台阶面固定连接；所述配重体（10）与吸引永磁体（11）固定连接；所述外保护壳（10）上端与阀座（20）上端固定连接，下端与下接头（6）固定连接；所述下接头（6）与阀座（20）固定连接；所述阀芯（16）的磁性可以是本体产生，也可以是嵌套于阀芯（16）的上的磁性体产生；所述阀座（20）内外壁面均开设有滑道；所述磁发生装置（18）与阀芯（16）固定连接；所述磁感应（19）与阀座（20）外壁面固定连接；所述位移监控系统（9）与外保护壳（10）外壁面固定连接；所述位移监控系统（9）可以是位移传感器监测或电压监测或激光测距监测或声波监测或放射点位置监测；所述磁发生装置（18）、磁感应带（19）和位移监控系统（9）共同组成阀芯状态监控系统。
2.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述阀芯（16）与阀座（20）可以是任意一种其相互配合具有流量调节功能的形状。
3.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述阀芯（16）与阀芯支架（17）固定连接，阀芯支架（17）插入阀座（20）内壁面所开设的滑道，阀芯（11）可沿滑道上下移动。
4.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述吸引永磁体（11）分别与配重体（10）和配重体支架（12）固定连接，配重体支架（12）插入阀座（20）外壁所开设的滑道，吸引永磁体（11）可沿滑道上下移动。
5.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述上排斥永磁体（8-2）、上排斥电磁铁（14-2）、上弹簧（13-2）可以是并联，或环形阵列穿插，或环形嵌套位置关系或排列组合使用；下排斥永磁体（8-1）、下排斥电磁铁（14-1）、下弹簧（13-1）可以是并联，或环形阵列穿插，或环形嵌套位置关系或排列组合使用。
6.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述上排永磁体（8-2）与吸引永磁体（6）相邻端磁性相同；所述下排斥永磁体（8-1）与吸引永磁体（6）相邻端磁性相同；所述上排电磁铁（14-2）与吸引永磁体（11）相邻端磁性相同；所述下排斥电磁铁（14-1）与吸引永磁体（11）相邻端磁性相同；所述阀芯（16）与吸引永磁体（11）相邻端磁性相异。
7.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述调节阀一（1）、调节阀二（2）、调节阀三（3）中的上排磁电磁铁（14-2）和下排斥电磁铁（14-1）可以通过改变电流的大小从而改变每个调节阀的调节比重。
8.根据权利要求1所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：其自适应调节模块安装在阀体外部通过磁力吸引调节阀芯与阀座的相对位置进而调节流量，也可将自适应调节模块直接安装到阀座内部，一端与阀芯固连另一端与阀座固连，也可达到调节流量目的。
9.根据权利要求1或3或4所述的一种可三向调节的自适应调节阀组及其监控方法，其特征在于：所述固定连接方式可以是螺纹连接、焊接、粘接、铆接、法兰连接和过盈配合等方法。
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