專利名稱：電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體控制系統(tǒng)中對流體壓力、流量實現(xiàn)比例控制的裝置。
流量控制系統(tǒng)中對壓力和流量進(jìn)行連續(xù)無級控制的方法有兩種。一種稱為容積式比例控制方法，另一種稱為節(jié)流式比例控制方法。采用容積式方法無論控制壓力還是流量，最終都?xì)w結(jié)為控制變量泵的排量，所以現(xiàn)在已實現(xiàn)了利用一套控制裝置，配上壓力和位移傳感器就能對泵的輸出壓力和流量乃至功率都進(jìn)行控制的功能。對于節(jié)流式比例控制元件，由于目前還沒有象壓力傳感器一樣不起節(jié)流作用的動態(tài)流量傳感器可供使用，所以利用現(xiàn)有的控制原理是無法構(gòu)造只用一個節(jié)流元件，再配以壓力和位移傳感器就能對流量和壓力進(jìn)行復(fù)合控制的比例閥。對流體壓力和流量進(jìn)行控制時就必須采用一個比例壓力閥和一個比例調(diào)速閥，共二個閥。
本發(fā)明正是為此而提出一種新的流量控制原理，在一普通的比例節(jié)流閥上配以壓力傳感器實現(xiàn)了只用一個節(jié)流元件就能控制壓力和流量的目的?，F(xiàn)對這一新的流量控制原理說明如下流過節(jié)流閥口的流量為Q=k·X·ΔP]]>(其中K是與流量系數(shù)、面積增益有關(guān)的常數(shù)，X是閥口開度，△P是節(jié)流口前后壓差)。現(xiàn)在控制流量的方法是使X與輸入量成線性關(guān)系，并同時設(shè)法保證△P不隨負(fù)載壓力的變化而改變。這樣就必須在一個節(jié)流閥前或后再串聯(lián)一個起定壓作用的定差減壓閥或二通插裝式的所謂流量傳感器，使閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。新的方法假定，Q0=k·X·ΔP0]]>。為一基準(zhǔn)流量，(△P0為人為規(guī)定的一個最低控制壓差)，可見當(dāng)△P0不變時，Q0將隨X而線性變化。但當(dāng)X不變而△P改變時，Q0就會偏離基準(zhǔn)值而成為Q1=k·X·ΔPa]]>，但這是系統(tǒng)所不希望的，所以應(yīng)Q1=k·X1·ΔP1=k·XΔP0]]>，得X1=XΔP0/ΔP1]]>，可見只要使閥口開度與閥前后的壓力差滿足上式關(guān)系就能使閥的輸出流量不隨負(fù)載壓力而改變。這只要用壓力傳感器隨時檢測出△P并用一模擬的或數(shù)字的運算器按上式計算出X1隨時對輸入量修正即可。所采用的壓力傳感器正好可用來控制壓力。
本發(fā)明的目的就是僅用一個比例節(jié)流閥，通過應(yīng)用新的流量控制原理而使其具有控制壓力和流量的復(fù)合控制功能。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)實施方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明人所設(shè)計的壓力流量控制閥的結(jié)構(gòu)圖，稱為電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥。
電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥是由調(diào)節(jié)器[1]，比例節(jié)流閥[2]，流量修正運算器[3]，壓力傳感器[4]、[5]所組成。
其中調(diào)節(jié)器[1]的作用是1.將壓力傳感器[4]輸出的電信號同設(shè)定值Ups在減法器[8]中進(jìn)行比較，并對比較后的差值進(jìn)行某種規(guī)律的運算;2.根據(jù)設(shè)定值Uqs和Ups的大小，選擇是控制流量還是控制壓力，并將這一選擇結(jié)果輸入到比例節(jié)流閥的控制電路中去。比例節(jié)流閥[2]的作用是將調(diào)節(jié)器供給的電信號轉(zhuǎn)換成與之成比例的閥口開度，即P-A口之間節(jié)流口的大小，它可以是目前所使用的任何一種比例節(jié)流閥。壓力傳感器[4]安裝在連通比例節(jié)流閥[2]上出口A與執(zhí)行機(jī)構(gòu)[12]的流道[6]中，其作用是將該流道中的壓力線性地轉(zhuǎn)換成電壓信號，并同時供給調(diào)節(jié)器[1]和流量修正運算器[3]，對壓力和流量進(jìn)行控制及對負(fù)載壓力進(jìn)行監(jiān)視或測量。壓力傳感器[5]用來檢測流道[7]中的壓力，它只在該流道壓力變化較大的場合下才需要，而在一般的定壓系統(tǒng)中，如裝有溢流閥[10]的系統(tǒng)中，可省去這一壓力傳感器。流量修正運算器[3]的作用是根據(jù)壓力傳感器[4]、[5]提供的壓差信號及設(shè)定值Uqso計算出修正后的流量設(shè)定值Uqs，并將這一值輸入到調(diào)節(jié)器[1]中。
該閥的工作過程是首先由調(diào)節(jié)器[1]根據(jù)輸入的電信號Uqs和Ups的大小，選擇是對流量還是對壓力進(jìn)行控制，并將結(jié)果輸入到比例節(jié)流閥的控制電路中。如控制壓力，則(Ups-Upf)這一差值起調(diào)節(jié)作用，用來控制比例節(jié)流閥開口的大小，穩(wěn)態(tài)時由于積分調(diào)節(jié)的作用，使流道[6]中的壓力與設(shè)定值Ups一致，即Ups-Upf＝0。這樣不斷地改變設(shè)定值Ups，閥的輸出壓力就隨Ups而改變，且穩(wěn)態(tài)時總是與Ups保持一致，這就是對壓力的控制過程。
如果是對輸出流量進(jìn)行控制，則供給比例節(jié)流閥的控制信號為Uqs，由前述的流量控制新原理可知，因這時Uqs滿足關(guān)系式X1=XΔP0/ΔP]]>，所以無論負(fù)載壓力怎樣改變，閥的輸出流量始終與輸入信號Uqso成線性關(guān)系，且具有水平的等流量特性。這時的壓力信號Ups將設(shè)定系統(tǒng)的最高使用壓力。
以上是本閥的結(jié)構(gòu)及對壓力和流量的控制過程，其主要優(yōu)點如下1.僅用一比例節(jié)流閥就實現(xiàn)了對壓力和流量二個流體參量的控制，大大簡化了現(xiàn)有控制閥的結(jié)構(gòu)，并降低了成本。
2.電閉環(huán)控制大大提高了對壓力和流量的控制精度。在液壓系統(tǒng)中僅此一閥就能對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力和速度進(jìn)行連續(xù)地、高精度地控制，且抗污染?？梢源娆F(xiàn)有比例減壓閥和二通比例調(diào)速閥，廣泛地應(yīng)用于壓機(jī)，工程機(jī)械等多種液壓主機(jī)中。
3.該閥還為液壓系統(tǒng)的計算機(jī)控制提供了最方便、最簡單、最可靠的電機(jī)械轉(zhuǎn)換接口。
下面結(jié)合圖1，通過實施例對本發(fā)明進(jìn)一步描述。
調(diào)節(jié)器[1]選用PID調(diào)節(jié)算法，其選擇功能由二級管組成的電路完成。比例節(jié)流閥采用先導(dǎo)控制的位移-力反饋型比例節(jié)流閥，通徑為16mm。壓力傳感器[4]、[5]選擇測量范圍為0～35MPa的電阻應(yīng)變式壓力傳感器，并帶有集成的前置放大級。流量修正運算器由運算放大器LM741組成的模擬電路實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥是包含有一個比例節(jié)流閥[2]、調(diào)節(jié)器[1]、流量修正運算器[3]、壓力傳感器[4]、[5]組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥，其特征是所述的壓力傳感器[4]安裝在連通節(jié)流閥[2]上出口A及執(zhí)行機(jī)構(gòu)[12]的流道[6]中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥，其特征是所述的壓力傳感器[5]安裝在連通節(jié)流閥[2]上進(jìn)口P及油泵[9]的出口和執(zhí)行機(jī)構(gòu)[11]的流道[7]中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥，其特征是在流道[7]中壓力基本不變的情況下，可以去掉壓力傳感器[5]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的電液比例減壓調(diào)速復(fù)合控制閥，它可以制成板式、管式和插件式。
全文摘要
一種對流體壓力和流量可進(jìn)行連續(xù)無級控制的裝置。本發(fā)明在一普通的比例節(jié)流閥[2]的出口處安裝一壓力傳感器[4]檢測該腔的壓力，從而實現(xiàn)了對輸出壓力的閉環(huán)控制，提高了控制精度并使最低可控壓力為零壓。此外用同一節(jié)流閥，通過采用壓力傳感器檢測負(fù)載壓力，并對節(jié)流閥的開口量按壓力修正的方法，使閥具有控制流量的功能。只用一比例節(jié)流閥就起到了需一比例減壓閥和比例調(diào)速閥才具有的功能。
文檔編號F15B13/043GK1053110SQ8910971
公開日1991年7月17日 申請日期1989年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月31日
發(fā)明者權(quán)龍 , 周文, 陸世鑫 申請人:太原工業(yè)大學(xué)