CN201228806Y - 转板式气动数字阀 - Google Patents

Abstract

一种转板式气动数字阀，包括转板、阀腔和驱动电机，转板位于阀腔的一侧，阀腔的另一侧与驱动电机固定连接，驱动电机的输出轴穿过阀腔，转板安装在驱动电机的输出轴上，在阀腔的侧面开有输气孔，在位于靠近转板侧的阀腔端面开有大小相同的输入孔和排气孔，输入孔和排气孔的圆心位于以转板中心为圆心的同心圆上，转板外轮廓的一半呈半圆形，转板外轮廓的另一半呈阿基米德螺线，阿基米德螺线的一端与半圆形的一端连接，阿基米德螺线的另一端通过辅助半圆形与半圆形的另一端连接，辅助半圆的开口朝向阿基米德螺线，且辅助半圆的直径与输入孔的直径相等。本实用新型结构简单、造价低廉、能够直接实现数字控制。

Description

转板式气动数字阀

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转板式气动伺服阀。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种转板式气动数字阀，包括转板、阀腔和驱动电机，转板位于阀腔的一侧，所述阀腔的另一侧与驱动电机固定连接，所述驱动电机的输出轴穿过阀腔，所述转板安装在驱动电机的输出轴上，在所述阀腔的侧面开有输气孔，在位于靠近转板侧的阀腔端面开有大小相同的输入孔和排气孔，所述输入孔和排气孔的圆心位于以转板中心为圆心的同心圆上，所述转板外轮廓的一半呈半圆形，所述转板外轮廓的另一半呈阿基米德螺线，所述阿基米德螺线的一端与所述半圆形的一端连接，所述阿基米德螺线的另一端通过辅助半圆形与所述半圆形的另一端连接，所述辅助半圆的开口朝向所述阿基米德螺线，且所述辅助半圆的直径与输入孔的直径相等。

进一步，所述输入孔的圆心与排气孔的圆心的连线通过所述转板的圆心，对于该结构形式而言，所述阿基米德螺线覆盖的弧面略小于半圆。

再进一步，所述阀腔包括气缸和阀座，所述阀座和气缸密封连接，在所述阀座上设有排气孔和输入孔，在气缸上设有输气孔。

本实用新型的技术构思为：转板式气动数字阀机械结构部分，主要由电机、转板和阀腔三部分组成。电机可以采用步进电机，直流电机等各种电机，其在控制信号的作用下工作并带动转板转动。

转板与电机轴相联，其形状是由左右两边不同的曲线组成的，左边为一半圆形结构，其直径比气缸直径略小(属于间隙配合)；右边为一经过特殊设计的曲线和一段圆弧构成，其中，曲线是经过一系列的数学推导和实验修正后得到的阿基米德螺线，其特点是，根据转角的大小，以实现输入孔(或排气孔)开放程度的线性控制。而半圆弧的半径与输入孔(以及排气孔)相同。

阀腔由阀座和气缸组成，起到连接和密封的作用，三者之间可以配以橡胶或其它型式的密封结构，并用相应的螺钉或螺母加以连接和固定。阀座上设有排气孔和输入孔，其孔中心的位置，以转板为准，要求是，当转板转动至任何位置时，有且只有一个孔与阀腔接通。气缸上设有输出孔，作为工作气体的输出孔。

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是转板式气动数字阀的结构示意图。

图2是图1的局部剖视图。

图3是图1的A—A截面图。

图4是转板的示意图。

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4，一种转板式气动数字阀，包括转板、阀腔和驱动电机4，转板位于阀腔的一侧，所述阀腔的另一侧与驱动电机4固定连接，所述驱动电机4的输出轴穿过阀腔，所述转板安装在驱动电机4的输出轴上，在所述阀腔的侧面开有输出孔5，在位于靠近转板侧的气缸端面开有大小相同的输入孔6和排气孔7，所述输入孔6和排气孔7的圆心位于以转板中心为圆心的同心圆上，所述转板外轮廓的一半呈半圆形，所述转板外轮廓的另一半呈阿基米德螺线，所述阿基米德螺线的一端与所述半圆形的一端连接，所述阿基米德螺线的另一端通过辅助半圆形与所述半圆形的另一端连接，所述辅助半圆的开口朝向所述阿基米德螺线，且所述辅助半圆的直径与输入孔的直径相等。

参照附图1中，输入孔6的圆心与排气孔7的圆心以转板中心为圆心的弧面略小于半圆，当输入孔位于阿基米德螺线一端时，输入孔开始输入气体，排气孔位于与阿基米德螺线另一端连接半圆形上，即排气口刚好完全封闭。

或者是：所述输入孔6的圆心与排气孔7的圆心的连线通过所述转板的圆心，对于该结构形式而言，所述阿基米德螺线覆盖的弧面略小于半圆。

所述阀腔包括气缸8和阀座2，所述阀座2和气缸8密封连接，阀座2与气缸8之间通过螺钉1加以连接和固定，在所述阀座2上设有排气孔和输入孔，在气缸8上设有输气孔。

图1为转板式气动阀的一个简单示意图，图4为本实施例(转板)的一个工作示意图。在实际工作中，由图1中的电机，通过电机轴带动转板旋转，由于转板的特殊结构，输入孔和排气孔只有一个与气室相连通，而气室直接通过输出孔与气动执行元件相连，在同一时刻，阀的工作状态只有一个：通气或放气。

在图4中，A～F分别为转板转动不同时刻，气孔的敞开大小(如阴影面所示)。从A位到E位，随着转板转过不同的角度，气孔的敞开大小呈线性变化，以此达到控制气体流量的目的。

阿基米德螺线方程是位于极坐标下的方程，其一般表达式为ρ＝aθ。在转板上的曲线设计中，将此一般表达式加以扩充，增加了二次项和常数项，其表达式变为ρ＝aθ²+bθ+c(式1)。在具体的数学推导中，进行了一定的数学处理，即采用了转板不转，输入孔和排气孔绕转板中心旋转的方法。如在图4中，建立以圆心为原点的直角坐标，则输入孔的表达式为(x-x₀)²+(y-y₀)²＝R²(式2)，其中(x₀，y₀)为孔的中心坐标，满足直角坐标下圆方程，即有x₀ ²+y₀ ²＝r²(式3)。同时将扩充后的阿基米德螺线方程改写成直角坐标下的形式。三式联立后可以解出曲线与圆的两个交点坐标(x₁，y₁)和(x₂，y₂)。最后对其进行积分后可得面积与角度值θ的关系方程。得到此关系方程后，再经过实际试验对其进行拟合处理以及合理的修改后，即可得到用于控制的线性方程。如，当R＝175，r＝25时，曲线方程为 $\mathrm{\ρ}=\frac{50}{\mathrm{\π}}\mathrm{\θ}+175,$ 面积与角度值θ的关系方程(即用于控制的线性方程)为s＝-13.782θ+1011.7。

Claims (3)

1、一种转板式气动数字阀，其特征在于：所述气动数字阀包括转板、阀腔和驱动电机，转板位于阀腔的一侧，所述阀腔的另一侧与驱动电机固定连接，所述驱动电机的输出轴穿过阀腔，所述转板安装在驱动电机的输出轴上，在所述阀腔的侧面开有输气孔，在位于靠近转板侧的阀腔端面开有大小相同的输入孔和排气孔，所述输入孔和排气孔的圆心位于以转板中心为圆心的同心圆上，所述转板外轮廓的一半呈半圆形，所述转板外轮廓的另一半呈阿基米德螺线，所述阿基米德螺线的一端与所述半圆形的一端连接，所述阿基米德螺线的另一端通过辅助半圆形与所述半圆形的另一端连接，所述辅助半圆的开口朝向所述阿基米德螺线，且所述辅助半圆的直径与输入孔的直径相等。

2、如权利要求1所述的步进式气动数字阀，其特征在于：所述输入孔的圆心与排气孔的圆心的连线通过所述转板的圆心。

3、如权利要求1或2所述的步进式气动数字阀，其特征在于：所述阀腔包括气缸和阀座，所述阀座和气缸密封连接，在所述阀座上设有排气孔和输入孔，在气缸上设有输气孔。

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