CN114151399A - 一种电子比例调节阀及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电子比例调节阀，其包括比例阀本体；所述比例阀本体包括阀体和锥形上盖；所述阀体的内部形成有相连通的进气腔和出气腔；所述进气腔和出气腔之间设有用于控制阀体开度的阀芯组件；所述阀体的底部嵌接有底盖；所述阀芯组件弹性安装于所述底盖上；所述阀体的顶部形成有活塞腔；所述活塞腔内设有滑动安装有活塞；所述阀芯组件的一端伸进活塞腔内并与活塞抵触连接；所述上盖内设有用于调节活塞预设阀值的预压装置；所述上盖的侧端设有具备进气或放气作用的气阀；所述阀体的外侧壁设有用于检测出气腔内气体压力的气压表。该电子比例调节阀结构简单，控制精度高，可实现压力的无极调节，避免了开关式气阀换向时的冲击现象。

Description

一种电子比例调节阀及控制系统

技术领域

本发明涉及比例阀技术领域，具体涉及一种电子比例调节阀及控制系统。

背景技术

比例阀包括阀套和设置在阀套内的阀芯，在调节过程中，由于在目前所处阀芯开度不确定的情况下，需要将阀芯调至零点或比例阀的最大阀值处再重新开阀至特定开度。目前，电气比例阀是通过断续控制即开关控制来完成任务的。气动控制系统中使用动作频率较低的开关式的换向阀来控制气路的通断，靠减压阀来调节所需要的压力，靠节流阀来调节所需要的流量。这种传统的气动控制系统不仅元件需要多，成本高，构成系统复杂，且许多元件都需要预先进行人工调节，存在控制精度低，设备成本大，维护不方便的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的元件多且复杂、控制精度低以及设备成本大的缺陷，本发明提供一种电子比例调节阀用于克服该缺陷。

一种电子比例调节阀，其包括比例阀本体；

所述比例阀本体包括阀体和锥形上盖；

所述阀体的内部形成有相连通的进气腔和出气腔；所述进气腔和出气腔之间设有用于控制阀体开度的阀芯组件；所述阀体的底部嵌接有底盖；所述阀芯组件弹性安装于所述底盖上；所述阀体的顶部形成有活塞腔；所述活塞腔内设有滑动安装有活塞；所述阀芯组件的一端伸进活塞腔内并与活塞抵触连接；所述上盖内设有用于调节活塞预设阀值的预压装置；所述上盖的侧端设有具备进气或放气作用的气阀；所述阀体的外侧壁设有用于检测出气腔内气体压力的气压表。

作为优选方案，所述阀芯组件由上往下依次包括顶柱、阻断塞和限位筒；所述顶柱远离阻断塞的一端为尖端结构；该尖端结构穿过阀体的侧壁伸进活塞腔内；该尖端结构与活塞抵触连接；所述阻断塞用于打开或者闭合进气腔和出气腔之间的连接通道。

作为优选方案，所述底盖的内部开设有限位腔；所述限位筒滑动安装于限位腔内；所述底盖与阻断塞之间设置有保持弹簧。

作为优选方案，所述活塞的中部设有回气孔；所述回气孔将活塞腔与上盖内部连通；所述顶柱的尖端结构用于控制所述回气孔的打开与闭合。

作为优选方案，所述预压装置包括设置于上盖内顶部的压铁；所述压铁与调节活塞之间设有预压弹簧；所述预压装置还包括压力弹簧；所述压力弹簧呈与上盖内侧面相匹配的锥形结构；所述压力弹簧设置于所述压铁与调节活塞之间。

作为优选方案，所述上盖的上端设有内螺纹筒体；所述内螺纹筒体上螺纹安装有调节螺杆；所述调节螺杆的一端伸进上盖的内部与压铁抵触连接。

作为优选方案，所述阀体的侧壁上还设有馈气孔；所述馈气孔连通所述活塞腔和出气腔；所述阀体的两端分别设有进气口和出气口；所述进气口与进气腔相连通；所述出气口与出气腔相连通。

一种控制系统，包括上述所述的比例阀本体；还包括分配气罐、总开关阀门以及三通接头；所述三通接头的第一通口与总开关阀门连接；所述三通接头的第二通口与阀体的进气口连接；所述阀体的出气口与分配气罐连接；所述总开关阀门与气源连接；所述分配气罐上设有若干与为用气单元供气的电磁阀组；所述分配气罐的外壁设有压力变送器。

作为优选方案，所述控制系统还包括PLC控制单元、PID控制器以及电气比例控制阀；所述压力变送器用于将分配气罐的内部压力值变送为电信号，并将该电信号反馈给PID控制器；所述PLC控制单元给出设定值到PID控制器；所述PID控制器比较设定值与反馈值并通过运算后给出合适的比例值到电气比例控制阀；所述电气比例控制阀根据比例值控制阀芯组件的开度。

作为优选方案，所述电气比例控制阀根据比例值控制阀芯组件的开度的步骤包括：

若设定值＞反馈值，所述活塞带动阀芯组件向下移动，比例阀本体的开度增大；

若设定值＜反馈值，所述活塞向上移动，而阀芯组件在保持弹簧的作用下向上移动，比例阀本体的开度减小；

当阀芯组件完全闭合时，若设定值依然小于反馈值，因活塞腔内的气压大于上盖空腔内的气压，此时回气孔处于打开状态，活塞腔内的气体则通过回气孔进入上盖的空腔内，并通过气阀、电气比例控制阀回到气源，直至反馈值=设定值。

有益效果：本发明提供的电子比例调节阀包括阀体和锥形上盖，阀体的内部设有阀芯组件，上盖内设有用于调节阀芯组件预设阀值的预压装置，上盖的侧端设有具备进气或放气作用的气阀，采用本发明的结构，该电子比例调节阀结构简单，控制精度高，可实现压力的无极调节，避免了开关式气阀换向时的冲击现象；

本发明的控制系统通过设置压力变送器、PLC控制单元、PID控制器以及电气比例控制阀，不仅能实现电子比例调节阀的自动调节，还能实现远程控制和程序控制，操作更加灵活简便。

附图说明

图1为本发明的电子比例调节阀的立体图。

图2为本发明的电子比例调节阀的侧视图。

图3为本发明的图2中A-A截面的剖视图。

图4为本发明的控制系统的结构示意图。

图中：100-比例阀本体；1-阀体；2-上盖；3-内螺纹筒体；4-调节螺杆；5-底盖；6-气压表；7-气阀；8-进气口；9-出气口；10-回气孔；11-进气腔；12-出气腔；13-活塞腔；14-活塞；15-压铁；16-压力弹簧；17-预压弹簧；18-顶柱；19-阻断塞；20-限位筒；21-限位腔；22-保持弹簧；23-馈气孔；200-分配气罐；300-总开关阀门；400-三通接头；500-压力变送器；600-PLC控制单元；700-PID控制器；800-电气比例控制阀；900-电磁阀组。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在本发明中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“之间”、“远离”、“靠近”、“进”、“出”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置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；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1所示，本实施例1提供一种电子比例调节阀，其包括比例阀本体100；所述比例阀本体100包括阀体1和锥形上盖2。

在本实施例中，具体地，所述阀体1的内部形成有相连通的进气腔11和出气腔12；所述进气腔11和出气腔12之间设有用于控制阀体1开度的阀芯组件；所述阀体1的底部嵌接有底盖5；所述阀芯组件弹性安装于所述底盖5上；所述阀体1的顶部形成有活塞腔13；所述活塞腔13内设有滑动安装有活塞14；所述阀芯组件的一端伸进活塞腔13内并与活塞14抵触连接；所述上盖2内设有用于调节活塞14预设阀值的预压装置；所述上盖2的侧端设有具备进气或放气作用的气阀7；所述阀体1的外侧壁设有用于检测出气腔12内气体压力的气压表6。

本发明提供的电子比例调节阀包括阀体1和锥形上盖2，阀体1的内部设有阀芯组件，上盖2内设有用于调节阀芯组件预设阀值的预压装置，上盖2的侧端设有具备进气或放气作用的气阀7，通过气阀7可以控制上盖2内部空腔的压力，从而实现活塞14的位置调节，进而达到调节阀芯组件开度的作用，采用本发明的结构，该电子比例调节阀结构简单，控制精度高，可实现压力的无极调节，避免了开关式气阀换向时的冲击现象。

实施例2

如图1-3所示，本实施例2包含实施例1的全部技术特征，区别在于：所述阀芯组件由上往下依次包括顶柱18、阻断塞19和限位筒20；所述顶柱18远离阻断塞19的一端为尖端结构；该尖端结构穿过阀体1的侧壁伸进活塞腔13内；该尖端结构与活塞14抵触连接；所述阻断塞19用于打开或者闭合进气腔11和出气腔12之间的连接通道；所述底盖5的内部开设有限位腔21；所述限位筒20滑动安装于限位腔21内；所述底盖5与阻断塞19之间设置有保持弹簧22；当阀芯组件向上移动时，阻断塞19则逐渐缩小该电子比例调节阀的开度；在阀芯组件向下移动时，由于保持弹簧22的作用，使得顶柱18始终与活塞14相抵触，从而达到精准控制。

在本实施例中，具体地，所述活塞14的中部设有回气孔10；所述回气孔10将活塞腔13与上盖2内部连通；所述顶柱18的尖端结构用于控制所述回气孔10的打开与闭合；由于所述活塞腔13和出气腔12通过馈气孔23连通，因活塞腔13内的气压大于上盖2空腔内的气压，则活塞14继续向上移动，活塞14与顶柱18脱离，此时回气孔10处于打开状态，活塞腔13内的气体则通过回气孔10进入上盖2的空腔内，并通过气阀7、电气比例控制阀800回到气源；该回气孔10是为了在阀芯组件完全闭合时而设定值依然小于反馈值时能起到快速恒压的调节作用。

在本实施例中，具体地，所述预压装置包括设置于上盖2内顶部的压铁15；所述压铁15与调节活塞14之间设有预压弹簧17；所述预压装置还包括压力弹簧16；所述压力弹簧16呈与上盖2内侧面相匹配的锥形结构；所述压力弹簧16设置于所述压铁15与调节活塞14之间；所述上盖2的上端设有内螺纹筒体3；所述内螺纹筒体3上螺纹安装有调节螺杆4；所述调节螺杆4的一端伸进上盖2的内部与压铁15抵触连接；采用该结构，在调节过程中，由于在目前所处阀芯组件开度不确定的情况下，需要将阀芯组件调至零点或比例阀的最大阀值处再重新开阀至特定开度，而通过调节螺杆4调节压铁15的位置，压铁15通过压力弹簧16以及预压弹簧17来弹性控制活塞14的位置，活塞14则带动阀芯组件移动实现开度（即预设值）的调节；其中，预压弹簧17用于抵触活塞14的轴心位置，压力弹簧16用于抵触活塞14的圆周边的位置，通过两个弹簧的配合使用，能够保证活塞14在调节的过程中的稳定性，同时能够防止该电子比例调节阀过调严重而出现卡死的现象，延长了比例阀的使用寿命。

在本实施例中，具体地，所述阀体1的侧壁上还设有馈气孔23；所述馈气孔23连通所述活塞腔13和出气腔12；所述阀体1的两端分别设有进气口8和出气口9；所述进气口8与进气腔11相连通；所述出气口9与出气腔12相连通；采用该结构，活塞腔13的气压等于阀体1的出气口9的气压，当阀体1的出气口9气压大于预设值时，活塞14顶起出气口9的气体则沿着馈气孔23以及回气孔10进入上盖2的空腔内，并通过气阀7、电气比例控制阀800回到气源，从而达到快速调节的作用。

实施例3

参照图4，本实施例3提供一种控制系统，该系统包括上述实施例1和实施例2的全部技术特征，区别在于：该系统还包括分配气罐200、总开关阀门300以及三通接头400；所述三通接头400的第一通口与总开关阀门300连接；所述三通接头400的第二通口与阀体1的进气口8连接；所述阀体1的出气口9与分配气罐200连接；所述总开关阀门300与气源连接；所述分配气罐200上设有若干与为用气单元供气的电磁阀组900；所述分配气罐200的外壁设有压力变送器500；所述控制系统还包括PLC控制单元600、PID控制器700以及电气比例控制阀800；所述压力变送器500用于将分配气罐200的内部压力值变送为电信号，并将该电信号反馈给PID控制器700；所述PLC控制单元600给出设定值到PID控制器700；所述PID控制器700比较设定值与反馈值并通过运算后给出合适的比例值到电气比例控制阀800；所述电气比例控制阀800根据比例值控制阀芯组件的开度；本发明的控制系统通过设置压力变送器500、PLC控制单元600、PID控制器700以及电气比例控制阀800，不仅能实现电子比例调节阀的自动调节，还能实现远程控制和程序控制，操作更加灵活简便。

在本实施例中，具体地，所述电气比例控制阀800根据比例值控制阀芯组件的开度的步骤包括：

若设定值＞反馈值，则电气比例控制阀800通过气管从三通接头400的第三通口引入气源，然后所述电气比例控制阀800通过气阀7输出合适的气压到上盖2的空腔内，此时回气孔10处于闭合状态，所述活塞14带动阀芯组件向下移动，比例阀本体100的开度增大；

若设定值＜反馈值，则电气比例控制阀800通过气阀7将上盖2的空腔内的气体抽回气源，由于上盖2的空腔内的气压降低，此时回气孔10处于闭合状态，所述活塞14向上移动，而阀芯组件在保持弹簧22的作用下向上移动，比例阀本体100的开度减小；

由于所述活塞腔13和出气腔12通过馈气孔23连通，因此分配气罐200、出气口9和出气腔12的压力是一致的，通过气压表6可以读取该压力值；当阀芯组件完全闭合时，若设定值依然小于反馈值，因活塞腔13内的气压大于上盖2空腔内的气压，则活塞14继续向上移动，活塞14与顶柱18脱离，此时回气孔10处于打开状态，活塞腔13内的气体则通过回气孔10进入上盖2的空腔内，并通过气阀7、电气比例控制阀800回到气源，直至反馈值=设定值时，回气孔10才复位到闭合状态。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式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方式或示例中。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方式或示例。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方式或示例中以合适的方式结合。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点 ,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种电子比例调节阀，其包括比例阀本体；其特征在于：

所述比例阀本体包括阀体和锥形上盖；

所述阀体的内部形成有相连通的进气腔和出气腔；所述进气腔和出气腔之间设有用于控制阀体开度的阀芯组件；所述阀体的底部嵌接有底盖；所述阀芯组件弹性安装于所述底盖上；所述阀体的顶部形成有活塞腔；所述活塞腔内设有滑动安装有活塞；所述阀芯组件的一端伸进活塞腔内并与活塞抵触连接；所述上盖内设有用于调节活塞预设阀值的预压装置；所述上盖的侧端设有具备进气或放气作用的气阀；所述阀体的外侧壁设有用于检测出气腔内气体压力的气压表。

2.根据权利要求1所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述阀芯组件由上往下依次包括顶柱、阻断塞和限位筒；所述顶柱远离阻断塞的一端为尖端结构；该尖端结构穿过阀体的侧壁伸进活塞腔内；该尖端结构与活塞抵触连接；所述阻断塞用于打开或者闭合进气腔和出气腔之间的连接通道。

3.根据权利要求2所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述底盖的内部开设有限位腔；所述限位筒滑动安装于限位腔内；所述底盖与阻断塞之间设置有保持弹簧。

4.根据权利要求3所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述活塞的中部设有回气孔；所述回气孔将活塞腔与上盖内部连通；所述顶柱的尖端结构用于控制所述回气孔的打开与闭合。

5.根据权利要求4所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述预压装置包括设置于上盖内顶部的压铁；所述压铁与调节活塞之间设有预压弹簧；所述预压装置还包括压力弹簧；所述压力弹簧呈与上盖内侧面相匹配的锥形结构；所述压力弹簧设置于所述压铁与调节活塞之间。

6.根据权利要求5所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述上盖的上端设有内螺纹筒体；所述内螺纹筒体上螺纹安装有调节螺杆；所述调节螺杆的一端伸进上盖的内部与压铁抵触连接。

7.根据权利要求6所述的一种电子比例调节阀，其特征在于，所述阀体的侧壁上还设有馈气孔；所述馈气孔连通所述活塞腔和出气腔；所述阀体的两端分别设有进气口和出气口；所述进气口与进气腔相连通；所述出气口与出气腔相连通。

8.一种控制系统，包括上述1-7任一项所述的比例阀本体；其特征在于：还包括分配气罐、总开关阀门以及三通接头；所述三通接头的第一通口与总开关阀门连接；所述三通接头的第二通口与阀体的进气口连接；所述阀体的出气口与分配气罐连接；所述总开关阀门与气源连接；所述分配气罐上设有若干与为用气单元供气的电磁阀组；所述分配气罐的外壁设有压力变送器。

9.根据权利要求8所述的一种控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括PLC控制单元、PID控制器以及电气比例控制阀；所述压力变送器用于将分配气罐的内部压力值变送为电信号，并将该电信号反馈给PID控制器；所述PLC控制单元给出设定值到PID控制器；所述PID控制器比较设定值与反馈值并通过运算后给出合适的比例值到电气比例控制阀；所述电气比例控制阀根据比例值控制阀芯组件的开度。

10.根据权利要求9所述的一种控制系统，其特征在于，所述电气比例控制阀根据比例值控制阀芯组件的开度的步骤包括：

若设定值＞反馈值，所述活塞带动阀芯组件向下移动，比例阀本体的开度增大；

若设定值＜反馈值，所述活塞向上移动，而阀芯组件在保持弹簧的作用下向上移动，比例阀本体的开度减小；

当阀芯组件完全闭合时，若设定值依然小于反馈值，因活塞腔内的气压大于上盖空腔内的气压，此时回气孔处于打开状态，活塞腔内的气体则通过回气孔进入上盖的空腔内，并通过气阀、电气比例控制阀回到气源，直至反馈值=设定值。

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