CN201228805Y - 步进式气动数字阀 - Google Patents
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Abstract
一种步进式气动数字阀，包括阀座、阀体和步进电机，阀体位于阀座内，所述阀体包括阀芯和阀套，所述阀芯可左右往复移动地安装在阀套上，所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接，所述偏心机构的输出端与阀芯联动。本实用新型提供一种结构简单、造价低廉、能够直接实现数字控制的步进式气动伺服阀。
Description
技术领域
本实用新型涉及气动数字伺服阀，适用于气动控制场合。
背景技术
近年来气动技术发展迅速，国外的企业在开发新产品过程中，不断提高自己产品竞争力谋求以质取胜。原有传统的气动元件由于结构落后、体积大、可靠性差等原因逐渐已被新出现的气动元件代替。
对于高速，高精度气动控制领域，传统的电磁驱动伺服阀造价昂贵，对环境要求高，而且输出压力小，在控制上不能实现直接数字控制，因此，用传统的伺服阀作为实验系统的气动控制元件有一定的缺陷。
实用新型内容
为了克服已有的数字伺服阀的结构复杂、成本高、不能直接实现数字控制的不足，本实用新型提供一种结构简单、造价低廉、能够直接实现数字控制的步进式气动伺服阀。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种步进式气动数字阀，包括阀座、阀体和步进电机，阀体位于阀座内，所述阀体包括阀芯和阀套，所述阀芯可左右往复移动地安装在阀套上，所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接，所述偏心机构的输出端与阀芯联动。
作为优选的一种方案：所述偏心机构包括输入轴、与输入轴中心呈偏心的输出轴，所述输出轴安装在输入轴的下端，所述输出轴位于阀芯的两块挡板之间。
进一步，阀芯与阀套之间过渡配合，所述阀套与阀座之间过渡配合，所述阀座的两侧与外端盖密封连接，在阀套与外端盖之间设有起到密封作用的内端盖，所述阀座与连接板固定连接。
再进一步，在所述偏心机构左右两侧的阀座上对称地设有限位销钉，在所述偏心机构上设有定位销钉，所述定位销钉与限位销钉配合。
本实用新型的技术构思为：步进式气动数字阀机械结构部分，主要由步进电机模块、阀体模块和阀座模块三部分组成。步进电机在控制信号的作用下工作并通过偏心机构作用于阀芯，偏心机构将其自身的旋转运动转化成为阀芯的直线往复运动，从而实现步进电机对阀芯运动的控制。
步进式气动数字阀的控制技术，主要是通过单片机系统来实现的连续跟踪控制技术。在这种技术中，采用一种特殊的算法。即在每一个采样周期内，单片机读取每一个输入数字信号的离散值，就把它转换成一种特殊的数字控制信号，直接输出给步进电机，以控制步进电机的转向和转速。
步进式气动数字阀与传统的气动数字伺服阀相比，具有以下优势：
(1)由于控制器中不存在着模拟电路，不会产生温漂和零漂；
(2)无D/A接口电路，实现数字化直接控制；
(3)采用步进电机作为驱动器，最大程度上减小了磁汇现象，提高阀的外控制特性；
(4)与采用比例电磁铁的阀相比，在高频信号作用下，不会产生由铁损而引起的温升。
本实用新型的有益效果主要表现在：1、结构简洁、紧凑，且造价低廉；2、在控制上实现直接数字控制，能够严格控制阀口压力输出，实现规律可控的高压气体的提供。
附图说明
图1是步进式气动数字阀的结构示意图。
图2是偏心机构与阀芯的配合示意图。
图3是图2的俯视图。
图4是阀座和阀体的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
参照图1～图4，一种步进式气动数字阀，包括阀座2、阀体和步进电机6，阀体位于阀座2内，所述阀体包括阀芯11和阀套12，所述阀芯11可左右往复移动地安装在阀套12上，所述步进电机6的输出轴与偏心机构7的输入端联接，所述偏心机构7的输出端与阀芯11联动。
所述偏心机构7包括输入轴、与输入轴中心呈偏心的输出轴，所述输出轴安装在输入轴的下端，所述输出轴位于阀芯11的两块挡板之间。
阀座2、外端盖3、内端盖10、密封圈13、连接板1等的相互连接关系如图4所示。阀芯11与阀套12、阀套12与阀座2之间均为过渡配合。外端盖3与阀座2之间设计有螺纹和密封圈4，阀套12与外端盖3之间设计有内端盖10，其与阀套12之间为过盈(或过渡)配合，起到密封作用。同时通过转动阀座2左右两端的外端盖3，来调节阀芯11在阀座2内的位置，以保证阀芯11的中心与阀座2的中心始终重合。
在所述偏心机构7左右两侧的阀座上对称地设有限位销钉5，在所述偏心机构上设有定位销钉8，所述定位销钉8与限位销钉5配合，定位销钉8随着偏心机构转动，限位销钉5起到阻挡的作用。偏心机构与阀腔的连接处设有密封件9，所述密封件采用密封垫圈。
在运动过程中，步进电机6接受控制信号，沿回转轴线产生转动，使得偏心机机构带动阀芯产生左(右)位移量。用阀芯11的位移量的大小和速度，也就是步进电机6的转动量和转动速度，来控制气体流量的开关和流量的大小，从而实现步进电机对阀芯运动的控制。
连续跟踪控制技术，就是在每一个采样周期内，单片机读取每一个输入数字信号的离散值，就把它转换成一种特殊的数字控制信号，直接输出给步进电机。它的实施，主要是由三个步骤组成：
第一步，获得步进电机的初始控制信号
第二步，设置一个限定值，限定数字控制信号的最大增量值，并得出步进电机理论控制信号值。
第三步，通过计算，得到理论控制信号与最近的步点之间的距离，以产生下一次步进电机具体的控制信号。
采用这种新的连续跟踪控制技术，可以使得步进电机非常精确的跟踪输入控制信号，而且无“失步”现象。
Claims (4)
1、一种步进式气动数字阀，其特征在于：所述气动数字阀包括阀座、阀体和步进电机，阀体位于阀座内，所述阀体包括阀芯和阀套，所述阀芯可左右往复移动地安装在阀套上，所述步进电机的输出轴与偏心机构的输入端联接，所述偏心机构的输出端与阀芯联动。
2、如权利要求1所述的步进式气动数字阀，其特征在于：所述偏心机构包括输入轴、与输入轴中心呈偏心的输出轴，所述输出轴安装在输入轴的下端，所述输出轴位于阀芯的两块挡板之间。
3、如权利要求2所述的步进式气动数字阀，其特征在于：阀芯与阀套之间过渡配合，所述阀套与阀座之间过渡配合，所述阀座的两侧与外端盖密封连接，在阀套与外端盖之间设有起到密封作用的内端盖，所述阀座与连接板固定连接。
4、如权利要求3所述的步进式气动数字阀，其特征在于：在所述偏心机构左右两侧的阀座上对称地设有限位销钉，在所述偏心机构上设有定位销钉，所述定位销钉与限位销钉配合。
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Cited By (3)
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| CN103016827A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-03 | 上海神开石油化工装备股份有限公司 | 一种用于水下节流阀的步进式液压促动器 |
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