CN202418728U - 电子减压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电子减压器，相比于传统的机械式减压器，能够更精确地控制高压气体降为低压气体过程中的流量和压力，控制精度高，安全可靠性好。包括共轨喷射阀、电子控制器，共轨喷射阀包括高压进气通道和低压出气通道以及2+N个直动式电磁阀，电磁阀的入气口均相互连通并与高压进气通道连通，电磁阀的出气口均相互连通并与低压出气通道连通；电子控制器连接共轨喷射阀，用于根据压力控制精度及流量变化范围输出控制信号，控制共轨喷射阀上的电磁阀的工作个数以及电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

Description

电子减压器

技术领域

本实用新型涉及减压器技术领域，特别是一种电子减压器。

背景技术

减压器是一种将高压气体降为低压气体，并保持输出气体的压力和流量稳定不变的压力调节装置。现有技术中，一般采用传统的机械式减压器，由壳体(低压室)、调节螺杆、弹簧、弹性膜片、安全阀等零部件组成，高压气体经高压进气通道进入壳体(低压室)扩散减压至所需要的工作压力，经低压出气通道送出低压气体。使用时，通过调节螺杆调节弹簧及弹性膜片，改变弹簧产生的力，使弹性膜片与之平衡的气体压力产生变化，以用来调节壳体(低压室)内送入气体的减压程度，达到调节输出气体压力的目的。但是这种依靠调节螺杆调节气体的减压程度的机械式减压器，控制精度低，安全可靠性差，不能用在控制精度要求高的减压控制系统中。

实用新型内容

根据现有技术存在的不足，本实用新型提供一种电子减压器，通过电子控制器控制由若干个电磁阀组成的喷射阀的工作频率和电磁阀的工作个数，达到精确控制高压气体降为低压气体过程中的流量和压力的目的，控制精度高，安全可靠性好。

本实用新型的技术方案是：

一种电子减压器，其特征在于，包括共轨喷射阀、电子控制器，所述共轨喷射阀包括高压进气通道和低压出气通道以及2+N个直动式电磁阀，所述2+N个直动式电磁阀的入气口均相互连通并与高压进气通道连通，所述2+N个直动式电磁阀的出气口均相互连通并与低压出气通道连通；所述电子控制器连接共轨喷射阀，用于根据压力控制精度及流量变化范围输出控制信号，控制共轨喷射阀上的电磁阀的工作个数以及电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

所述电子减压器还包括压力传感器，所述压力传感器设置在共轨喷射阀的低压出气通道上，并与控制器连接，用于感应低压出气通道的气体压力，并转换为电信号反馈给控制器。

所述共轨喷射阀的高压进气通道上安装有安全阀，用于当入口气体压力超过设定值时进行压力释放。

所述共轨喷射阀包括四个依次直线排列的直动式电磁阀，所述电磁阀包括激磁线圈、阀体、阀芯和导套，所述阀芯通过导套设置于阀体内的阀座上，所述阀座上的阀口与同轴设置出气口相通，阀芯顶部具有复位弹簧，底部具有缓冲垫。

所述电子控制器包括信号调理电路、微处理器电路、激磁线圈驱动电路和稳压电路，所述信号调理电路的输入端连接压力传感器，信号调理电路的输出端连接微处理器电路的输入端，微处理器电路的输出端连接激磁线圈驱动电路的输入端，激磁线圈驱动电路的输出端连接共轨喷射阀中的电磁阀激磁线圈；稳压电路分别连接信号调理电路、微处理器电路和激磁线圈驱动电路。

所述信号调理电路包括射极跟随式运算放大器，射极跟随式运算放大器的正输入端接收来自压力传感器的输入信号，射极跟随式运算放大器的输出端输出微处理器电路能够接收的AD采样信号；射极跟随式运算放大器的输出端还与射极跟随式运算放大器的反向输入端连接，射极跟随式运算放大器的正输入端还连接稳压二极管。

所述微处理器电路包括微处理器芯片，用于将AD采样得到的压力信号和目标压力信号进行对比计算，产生控制共轨喷射阀中电磁阀的工作个数的驱动信号，并将驱动信号发送至激磁线圈驱动电路，同时调整驱动信号的频率与脉冲宽度，向激磁线圈驱动电路提供一定宽度的电脉冲信号以控制电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

所述激磁线圈驱动电路包括2+N路三极管开关电路，每一路控制三极管开启的驱动信号通过三极管的基极输入，用于激励需要工作的电磁阀的打开和关闭，每一路三极管的发射极通过稳压二极管连接共轨喷射阀中的各个电磁阀的激磁线圈。

所述稳压电路包括稳压模块，用于将电源电压变换为稳定的供电电压提供给微处理器电路、信号调理电路和激磁线圈驱动电路，稳压模块的输入端和输出端分别连接有输入电容和输出电容。

本实用新型的技术效果：

本实用新型提供的一种电子减压器，相比于传统的机械式减压器，能够更精确地控制高压气体降为低压气体过程中的流量和压力，控制精度高，安全可靠性好。本实用新型的电子减压器包括由若干个电磁阀组成的共轨喷射阀以及电子控制器，所说的共轨喷射阀是指其中的2+N个直动式电磁阀的出气口均相互连通并与低压出气通道连通，入气口也相互连通并与高压进气通道连通，通过电子控制器，可以控制共轨喷射阀上的电磁阀的工作个数以及电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间，使共轨喷射阀出口压力调节在所需要的稳定值上，流量与出口压力均可通过改变电磁阀的工作频率，打开关闭时间和电磁阀的工作个数进行调节；电磁阀工作个数为2+N个，N可根据压力控制精度及流量变化范围来确定。电子控制器输出的是12VDC的高电平方波，频率与脉冲宽度均为可调，流量和压力是通过控制电磁阀的打开、关闭时间进行调节的，压力传感器敏感出口压力，并反馈致控制器进行更加精确地调节；当共轨喷射阀工作时，压力传感器不断将检测到的出口压力送到控制器，控制器将根据该信号和设定的目标压力信号进行比对，以调整参加工作的电磁阀的个数以及电磁阀打开的脉冲宽度，使出口压力维持在设定值上；共轨喷射阀上还装有安全阀，以备超压时压力释放。

附图说明

图1是本实用新型的电子减压器的工作原理示意图。

图2是本实用新型的共轨喷射阀实施例的正视图。

图3是本实用新型的共轨喷射阀实施例的顶视图。

图4是本实用新型的共轨喷射阀实施例的A-A剖视图。

图5是本实用新型的共轨喷射阀实施例的B-B剖视图。

图6是电子控制器的工作原理示意图。

图7是电子控制器的信号调理电路的电路图。

图8是电子控制器的微处理电路的电路图。

图9是电子控制器的激磁线圈驱动电路的电路图。

图10是电子控制器的稳压电路的电路图。

附图标记列示如下：

1-压力传感器，2-电磁阀，3-出气通道，4-进气通道，5-安全阀，6-阀体，21-激磁线圈，22-阀体，23-阀芯，24-导套，25-入气口，26-出气口，27-复位弹簧，28-缓冲垫。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步说明。

一种电子减压器，包括共轨喷射阀、电子控制器，共轨喷射阀包括高压进气通道和低压出气通道以及2+N个直动式电磁阀，2+N个直动式电磁阀的入气口均相互连通并与高压进气通道连通，2+N个直动式电磁阀的出气口均相互连通并与低压出气通道连通；电子控制器连接共轨喷射阀，用于根据压力控制精度及流量变化范围输出控制信号，控制共轨喷射阀上的电磁阀的工作个数以及电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

如图1所示，为本实用新型的电子减压器的工作原理示意图，包括共轨喷射阀、电子控制器，共轨喷射阀中受控于电子控制器，其中包括入口(高压进气通道)和出口(低压出气通道)，内部为2+N个直动式电磁阀；还包括压力传感器，压力传感器设置在共轨喷射阀的出口(低压出气通道)上，并与电子控制器连接，用于感应低压出气通道的气体压力，并转换为电信号反馈给电子控制器。

如图2、图3、图4所示，为本实用新型的共轨喷射阀实施例的结构示意图。本实施例中，共轨喷射阀的阀体6上依次直线排列四个直动式电磁阀2，如图4所示，本实用新型的共轨喷射阀的四个电磁阀结构相同，均为直动常闭型电磁阀，所有电磁阀的各出气口26通过低压出气通道3相互连通，所有电磁阀的各入气口25通过高压进气通道4相互连通；压力传感器1安装在低压出气通道3上，共轨喷射阀的高压进气通道4上还安装有安全阀5，当入口气体压力超过设定值时进行压力释放。

如图5所示，共轨喷射阀中的其中一个电磁阀，包括激磁线圈21、阀体22、阀芯23和导套24，阀芯23通过导套24设置于阀体内的阀座上，阀座上的阀口与同轴设置的出气口26相通，阀芯23顶部具有复位弹簧27，底部具有缓冲垫28。当激磁线圈断电时，所有电磁阀均处于关闭状态，激磁线圈通电后，将阀芯23吸起，入气口25和出气口26相通，出气口26打开，气体即可顺畅流出，激磁线圈断电后，阀芯23在复位弹簧27作用下，回复原位，关闭气道，气体流动中止。

如图6所示，是电子控制器的工作原理示意图。包括信号调理电路、微处理器电路、激磁线圈驱动电路和稳压电路，信号调理电路的输入端连接压力传感器，信号调理电路的输出端连接微处理器电路的输入端，微处理器电路的输出端连接激磁线圈驱动电路的输入端，激磁线圈驱动电路的输出端连接共轨喷射阀中的电磁阀激磁线圈；稳压电路分别连接信号调理电路、微处理器电路和激磁线圈驱动电路。信号调理电路负责将来自压力传感器的输入信号转换为微处理器能够接收的AD采样信号(压力信号)；微处理器电路则通过计算，将AD采样得到的压力信号和目标压力信号对比，给出下一时刻共轨喷射阀的激磁线圈需要的驱动信号，并将其发送至激磁线圈驱动电路。此外，为使信号调理电路、微处理器电路、激磁线圈驱动电路工作稳定、可靠，设置了稳压电路，稳压电路将电源电压稳定到一定值后，提供给信号调理电路、微处理器电路、激磁线圈驱动电路。

如图7所示，是电子控制器的信号调理电路的电路图。包括一个射极跟随式运算放大器U2A，射极跟随式运算放大器U2A的正输入端接收来自压力传感器的输入信号，射极跟随式运算放大器U2A的输出端输出微处理器电路能够接收的AD采样信号(压力信号)；射极跟随式运算放大器U2A的输出端还与射极跟随式运算放大器U2A的反向输入端连接，射极跟随式运算放大器U2A的正输入端还连接稳压二极管D2，对输入信号起稳压保护作用，然后通过射极跟随式运算放大器U2A，将信号电流放大。

如图8所示，是电子控制器的微处理电路的电路图。包括微处理器芯片U3，用于将AD采样得到的压力信号和目标压力信号进行对比计算，产生控制共轨喷射阀中电磁阀的工作个数的驱动信号，并将驱动信号发送至激磁线圈驱动电路，同时调整驱动信号的频率与脉冲宽度，向激磁线圈驱动电路提供一定宽度的电脉冲信号以控制电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。其中，目标压力信号通过可调电阻R1设置，微处理器芯片U3通过采样AD0管脚的电压，得到目标压力信号，将目标压力信号和通过AD1管脚输入的采样得到的压力信号相比较，对下一时刻的驱动信号做出调整。

如图9所示，是电子控制器的激磁线圈驱动电路的电路图。包括2+N路三极管开关电路，每一路控制三极管开启的驱动信号通过三极管的基极输入，用于激励需要工作的电磁阀的打开和关闭，每一路三极管的发射极通过稳压二极管连接共轨喷射阀中的一个电磁阀的激磁线圈。图中为第n路电磁阀的激磁线圈驱动电路的具体实现方法，其余各路激磁线圈的驱动电路与此雷同。激磁线圈接在图9中虚线所示的位置。驱动信号由三极管Qn基极输入，当有高电平信号时，Qn导通，电磁阀工作，当驱动信号为低电平时，Qn截止，电磁阀不工作。

如图10所示，是电子控制器的稳压电路的电路图。包括稳压模块U1，通过稳压模块U1以及外围的输入电容C1、二极管D1以及输出电容C2、C3，实现将电源电压VHH变换为稳定的供电电压VCC提供给微处理器电路、信号调理电路和激磁线圈驱动电路。

压力的控制通过电磁阀的工作时间长短来控制。四个电磁阀均工作在高频开-关状态，四个阀结构相同，控制方式相同。考虑到阀的发热量(占空比越高，线圈温度越高)，每个阀的控制脉冲占空比均不超过50％，4个阀的占空比总计200％。当占空比0-50％时，一个阀工作，当占空比51～100％时，两个阀工作，占空比101～150％时，三个阀工作，占空比151～200％时，四个阀工作。控制器上电后，先后对压力传感器输入的压力信号Ps和目标压力信号Pt进行采样，如果两值相差不多，则不进行调整，如果相差超过某阈值(即|Pt-Ps|＞ΔP)，则当Pt＜Ps时，驱动信号占空比减小1％，以使下一时刻的喷射量减小，压力下降。否则Pt＞Ps时，驱动信号占空比增大1％。此外，控制脉冲的频率可调节压力的波动大小。频率越高，压力越稳定。但受限于阀的机械动作响应时间，一般将频率设定在数百赫兹即可达到足够的稳定性。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种电子减压器，其特征在于，包括共轨喷射阀、电子控制器，所述共轨喷射阀包括高压进气通道和低压出气通道以及2+N个直动式电磁阀，所述2+N个直动式电磁阀的入气口均相互连通并与高压进气通道连通，所述2+N个直动式电磁阀的出气口均相互连通并与低压出气通道连通；所述电子控制器连接共轨喷射阀，用于根据压力控制精度及流量变化范围输出控制信号，控制共轨喷射阀上的电磁阀的工作个数以及电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

2.根据权利要求1所述的电子减压器，其特征在于，所述电子减压器还包括压力传感器，所述压力传感器设置在共轨喷射阀的低压出气通道上，并与控制器连接，用于感应低压出气通道的气体压力，并转换为电信号反馈给控制器。

3.根据权利要求1所述的电子减压器，其特征在于，所述共轨喷射阀的高压进气通道上安装有安全阀，用于当入口气体压力超过设定值时进行压力释放。

4.根据权利要求1至3之一所述的电子减压器，其特征在于，所述共轨喷射阀包括四个依次直线排列的直动式电磁阀，所述电磁阀包括激磁线圈、阀体、阀芯和导套，所述阀芯通过导套设置于阀体内的阀座上，所述阀座上的阀口与同轴设置的出气口相通，阀芯顶部具有复位弹簧，底部具有缓冲垫。

5.根据权利要求4所述的电子减压器，其特征在于，所述电子控制器包括信号调理电路、微处理器电路、激磁线圈驱动电路和稳压电路，所述信号调理电路的输入端连接压力传感器，信号调理电路的输出端连接微处理器电路的输入端，微处理器电路的输出端连接激磁线圈驱动电路的输入端，激磁线圈驱动电路的输出端连接共轨喷射阀中的电磁阀激磁线圈；稳压电路分别连接信号调理电路、微处理器电路和激磁线圈驱动电路。

6.根据权利要求5所述的电子减压器，其特征在于，所述信号调理电路包括射极跟随式运算放大器，射极跟随式运算放大器的正输入端接收来自压力传感器的输入信号，射极跟随式运算放大器的输出端输出微处理器电路能够接收的AD采样信号；射极跟随式运算放大器的输出端还与射极跟随式运算放大器的反向输入端连接，射极跟随式运算放大器的正输入端还连接稳压二极管。

7.根据权利要求5所述的电子减压器，其特征在于，所述微处理器电路包括微处理器芯片，用于将AD采样得到的压力信号和目标压力信号进行对比计算，产生控制共轨喷射阀中电磁阀的工作个数的驱动信号，并将驱动信号发送至激磁线圈驱动电路，同时调整驱动信号的频率与脉冲宽度，向激磁线圈驱动电路提供一定宽度的电脉冲信号以控制电磁阀的工作频率、打开和关闭的时间。

8.根据权利要求5所述的电子减压器，其特征在于，所述激磁线圈驱动电路包括2+N路三极管开关电路，每一路控制三极管开启的驱动信号通过三极管的基极输入，用于激励需要工作的电磁阀的打开和关闭，每一路三极管的发射极通过稳压二极管连接共轨喷射阀中的各个电磁阀的激磁线圈。

9.根据权利要求5所述的电子减压器，其特征在于，所述稳压电路包括稳压模块，用于将电源电压变换为稳定的供电电压提供给微处理器电路、信号调理电路和激磁线圈驱动电路，稳压模块的输入端和输出端分别连接有输入电容和输出电容。

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