CN86208387U - 二进制数字式流量调节阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型是由四个换向阀和一个调节部件组成的组合式流量调节阀。调节部件使四位二进制数的每位权系数呈8∶4∶2∶1的比例关系是通过四个节流口面积大小成8∶4∶2∶1的比例关系来实现的，供给电磁铁的电流通断控制信号组成的四位二进制码由0000到1111可组成16种不同的流量状态。另外节流口面积可方便地实现比例保持不变的同时放大和缩小。该阀换向时间短、切换频率高、抗干扰能力强、制造方便。适用于流体的计算机或数字控制系统中调节流体的流量。

Description

本实用新型是计算机或数字控制系统中流体流量的调节元件。

在流体流量的计算机或数字控制系统中，过去一般都是将数字控制信号经数模转换接口控制伺服阀或比例阀进行调节的，这种方法环节较多，使用不便。近年来相继出现的数字阀可直接接收数字信号，虽然不需数模转换接口，但这类阀大多结构复杂，制造成本较高。

本实用新型的目的是为流体流量的计算机和数控系统所研制的一种新型二进制数字式流量调节阀，其主要特点是快速、可靠和价廉。

本实用新型是由四个二位二通电磁换向阀和一个节流调节部件组成的组合式流量调节阀，图1是其原理图。一个四位二进制数每位有8、4、2、1四个权系数，由0000到1111可组成十六种不同的值。本实用新型的四个二位二通电磁换向阀K₈、K₄、K₂、K₁分别代表四位二进制数从高到低位的四个数。阀断代表0；阀通代表1。与四个阀对应的节流器L₈、L₄、L₂、L₁的节流口面积保持严格的8、4、2、1的比例关系，分别代表四位二进制数的四个权系数。当输入阀的一个四位二进制控制信号N（N＝0000～1111），四个二位二通电磁换向阀产生与之相应的通断状态，则本数字阀输出一个与N相应的流量状态Q。当输入信号为1111时，四个电磁换向阀全部打开，数字阀的出口流量达最大流量，这个最大流量可根据使用情况而设定，在设定中四个节流口面积同时改变大小而始终保持8、4、2、1的比例关系。图2是本实用新型的流量输出特性，Q₁是最大流量较小时的流量特性；Q₂是最大流量较大时的流量特性。

本实用新型的结构如图3所示，其中a为左视图，b为主视图。底座（1）是为了便于安装而设计的。四个二位二通电磁换向阀K₈、K₄、K₂、K₁围装在调节部件（2）的四周。调节部件（2）是由各开有四个扇形槽的调节静块（9）和调节动块（10）组成，其作用是使四个二位二通电磁换向阀K₈、K₄、K₂、K₁的流体通道联接起来，并且使流体在调节部件（2）中受到节流口的作用而便于调节流量大小。四个二位二通电磁换向阀K₈、K₄、K₂、K₁的结构基本相同，只是额定流量随权系数不同而有所差异。图3中的主视图b是本实用新型内部结构的Z－Z剖视图。电磁铁（3）受控制电流信号产生推力，推动阀芯（4）在阀套（5）中移动使流体产生接通状态。复位弹簧（6）的作用是当电磁铁（3）断电后使阀芯恢复关闭状态。阀体（7）与调节部件（2）相联，（8）为端盖。这种结构属滑阀工作式金属密封结构。

流体从数字阀进口A进入调节部件（2）的左端容腔B，再分支流到围装在调节部件（2）上的四个换向阀，换向阀换向后，流体再经换向阀出口返回到调节部件（2），经过调节静块（9）和调节动块（10）之间的节流口（11）节流后，再汇集到调节部件（2）右端容腔C，最终经出口D流出，从而得到与输入的二进制数相对应的流量。

图4是调节静块（9）的扇形槽的剖面图，即图3中剖切平面W－W的剖面图。调节静块（9）上开有S₈、S₄、S₂、S₁共四个扇形槽，每个扇形槽的扇形角g₁相同；底部半径分别对应为r₈、r₄、r₂、r₁。（12）为限止调节动块（10）的转动极限位置的销钉孔。图5是调节动块（10）的扇形槽的剖面图，即图3中剖切平面X－X的剖面图。调节动块（10）的直径d与调节静块（9）直径相同。调节动块（10）上开有四个相同的扇形槽，扇形角g₂应符合 (π)/2 －g₂＞g₁条件。另外还开有一个转动限位槽。

调节静块（9）和调节动块（10）之间的端面为平面配合，配合面之间扇形角重叠的部分形成节流口（11）。流体经调节静块（9）的扇形槽经过节流口（11）流向调节动块（10）的扇形槽中，再汇集到调节部件（2）的右端容腔C。

图6和图7是调节静块（9）和调节动块（10）在调节部件（2）中的结构图，即图3中剖切平面Y－Y的剖面图。图6中四个节流口全部被遮挡，节流口开口角度E＝0时的情况。限位销（13）与限位槽相接触，这时数字阀的最大流量为零。图7是节流口开口角度E＞0时的情况，这时就形成了A₈、A₄、A₂、A₁共四个节流面积：

Ai＝ 1/8 （d²－4ri²）E （i＝8、4、2、1）

（1）

由式（1）确定各个ri之间的关系，就可使

A₈：A₄：A₂：A₁＝8：4：2：1

成立，这些节流口面积分别代表四位二进制数的权系数。数字阀的总节流面积A为

A＝A₈＋A₄＋A₂＋A₁

＝ 1/8 〔d²－4（r₈ ²＋r₄ ²＋r₂ ²＋r₁ ²）〕E（Ⅱ）

在式（Ⅱ）中的d和ri都在制造中确定了，因此总节流面积与调节动块（10）的节流口开口角度E成比例关系。调节动块（10）的节流口开口角度就是调节动块（10）的旋转角度，旋转调节E的大小，就可获得不同的最大流量。角度E的大小可在阀外壳上指示出来。在四个节流口处，流体是否流过，取决于二位二通电磁换向阀是否打开，这样数字阀就可得到与输入阀的四位二进制电流信号相对应的十六种不同的流量状态。

本实用新型具有如下优点：

1.适用于计算机或数字控制系统中调节流体的流量，不需要数模转换接口，只要用继电器或可控硅开关之类简单的开关元件即可实现控制信号从0000到1111的十六种不同的流量状态，与控制系统联接简单。

2.具有较强的抗干扰能力。因为电磁铁工作时允许电压有较大的波动，而不影响控制精度，工作可靠。

3.最大流量可调。决定数字阀最大流量的调节动块（10）旋转角度E可根据控制系统所需流量调节范围而设定。调节范围大，旋转角度E大；调节范围小，旋转角度小，并可在阀外壳上指示出来。

4.二位二通换向阀为滑阀工作式金属密封结构，阀芯用直动式电磁铁直接驱动，具有摩擦力小，换向时间短，切换频率高。适用于许多流体控制系统中。

5.制造方便、成本低、精度易于保证。

本实用新型是按四位二进制数说明的，若需改变控制精度，可相似地增多或减少二位二通电磁阀和节流口的个数，增多可提高控制精度。

附图1为本实用新型的原理图，其中K₈K₄K₂K₁为四个二位二通电磁换向阀，L₈L₄L₂L₁为节流器，Q表示流量状态；

附图2为本实用新型的流量输出特性，其中Q₁和Q₂分别是最大流量较小和较大时的流量特性；

附图3为本实用新型的结构图，它是由两部分组成，即左视图a和主视图b。其中（1）为底座，（2）为调节部件，K₈K₄K₂K₁是四个二位二通电磁换向阀，（3）为电磁铁，（4）为阀芯，（5）为阀套，（6）为复位弹簧，（7）为阀体，（8）为端盖，（9）为调节静块，（10）为调节动块，（11）为节流口。

附图4是调节静块（9）的扇形槽的剖面图，即图3中剖切平面W－W的剖面图。其中S₈S₄S₂S₁是四个扇形槽，r₈r₄r₂r₁是与之对应的底部半径，g₁是扇形槽的扇形角，d是调节静块（9）的直径，（12）是销钉孔；

附图5是调节动块（10）的扇形槽的剖面图，即图3中剖切平面X－X的剖面图，其中g₂是扇形槽的扇形角，d、r₃等与图4中的相同；

图6和图7是调节静块（9）与调节动块（10）在调节部件（2）中的结构图，即图3中剖切平面Y－Y的剖面图。其中图6中g₁和g₂是扇形角，E是节流口开口角，（13）是限位销；图7中A₈A₄A₂A₁表示四个节流面积，E是节流口开口角。

本实用新型适用于计算机或数字控制系统中调节流体的流量。现有的液压元件生产厂或相类似的工厂均可制造。

Claims (3)

1、一种二进制数字式流量调节阀，是由底座(1)、调节部件(2)、四个二位二通电磁换向阀K₈K₄、K₂K₁、电磁铁(3)、阀芯(4)、阀套(5)、复位弹簧(6)、阀体(7)、端盖(8)、调节静块(9)、调节动块(10)、节流口(11)等部件组成，其特征是：a、四个二位二通电磁换向阀K₈K₄K₂K₁围装在调节部件(2)的周围，b、调节部件(2)又由各开有四个扇形槽的调节静块(9)和调节动块(10)组成，而且形成四个节流口，这四个节流口的节流面积，严格保持8∶4∶2∶1的比例关系，且在设定最大流量时，节流口面积同时改变大小，但8∶4∶2∶1的比例关系不变，c、流体进入数字流量阀后分四条支路，每条支路又由一个换向阀和一个节流口组成，并且分别对应于四位二进制码的控制信号的每一位数，d、二位二通电磁换向阀断开时对应于0，接通时对应于1，e、四个节流口面积8、4、2、1的比例关系分别对应于四位二进制码从高位到低位的权系数，f、四条支路的流体汇总后的总流量随四位二进制码控制信号从0000到1111可组成16种不同的流量状态。

2、根据权利要求1所说的数字式流量阀，其特征是二位二通电磁换向阀K₈K₄K₂K₁采用摩擦力小、换向速度快的滑阀工作式金属密封结构。

3、根据权利要求1所说的数字式流量调节阀，其特征是可按照控制精度的需要，增多或者减少二位二通电磁换向阀和节流口的个数。

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