專利名稱：電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬流體控制系統(tǒng)中對(duì)流體壓力，流量實(shí)現(xiàn)比例控制的裝置。
一種對(duì)流體壓力和流量進(jìn)行連續(xù)無(wú)級(jí)控制的裝置是比例溢流閥和比例調(diào)速閥。盡管最新一代的比例溢流閥由于采用了“輸出壓力-電檢測(cè)”原理，性能已達(dá)到了非常理想的程度(西德專利公報(bào)DE3629226、DE36201957)。但是由于目前還沒(méi)有象壓力傳感器那樣不起節(jié)流作用的動(dòng)態(tài)流量傳感器可供使用，采用現(xiàn)有原理此閥無(wú)法兼有控制流量的功能。同樣現(xiàn)有的流量控制元件也無(wú)法兼有控制壓力的功能。本發(fā)明提出的觀點(diǎn)是用新的流量控制方法在現(xiàn)有電反饋比例溢流閥上增加一位移傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)該閥對(duì)壓力和流量的復(fù)合控制功能?，F(xiàn)對(duì)新的流量控制原理說(shuō)明如下流過(guò)溢流閥口的流量為Q=k·XPA]]>，其中k是和流量系數(shù)，閥口面積增益等有關(guān)的常數(shù)，X是主閥芯位移，PA是閥進(jìn)口P處的壓力?，F(xiàn)假設(shè)Q0=k·XPA0]]>為一基準(zhǔn)流量，可見(jiàn)當(dāng)PAO不變時(shí)QO與X成線性關(guān)系，這時(shí)只需控制X就可實(shí)現(xiàn)對(duì)流量Q的控制目的。而實(shí)際情況是PA0將隨負(fù)載壓力的變化而改變。如當(dāng)PA0變化到PA1時(shí)，流過(guò)閥的流量成為Q1=k·XPA1]]>。這是控制系統(tǒng)所不希望的，所以應(yīng)該有
可見(jiàn)只要使主閥口的開(kāi)度X1與負(fù)載壓力PA之間滿足上面的關(guān)系，閥的輸出流量就不會(huì)隨負(fù)載而改變。這只要用一壓力傳感器隨時(shí)檢測(cè)出壓力PA，并用一模擬的或數(shù)字的運(yùn)算器按上式計(jì)算出X1隨時(shí)對(duì)設(shè)定值修正即可。所用的壓力傳感器正好可用來(lái)控制系統(tǒng)的壓力。
本發(fā)明的目的就是將原只能控制系統(tǒng)壓力的單一功能閥，在不改變基本結(jié)構(gòu)的前題下，使其兼起有了對(duì)流量的控制功能。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和結(jié)構(gòu)實(shí)施方案作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。


圖1是本發(fā)明人所設(shè)計(jì)的壓力，流量控制閥的結(jié)構(gòu)圖。稱為電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥。
電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥是由電流控制器[1]，電機(jī)械轉(zhuǎn)換器[2]，壓力傳感器[6]，位移傳感器[7]，流量修正運(yùn)算器[8]，調(diào)節(jié)器[3]，先導(dǎo)閥[4]和主閥[5]組成。
其中電流控制器[1]用來(lái)供給電機(jī)械轉(zhuǎn)換器[2]電流信號(hào)，對(duì)它輸出的力或力矩進(jìn)行控制。電機(jī)械轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成比例的力或力矩來(lái)推動(dòng)先導(dǎo)閥。壓力傳感器[6]安裝在與主閥[5]上進(jìn)油口P相通的流道[15]中，其作用是將該流道內(nèi)的壓力線性地轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，供給調(diào)節(jié)器[3]和運(yùn)算器[8]來(lái)控制壓力和流量，同時(shí)也可以用來(lái)對(duì)該腔壓力進(jìn)行監(jiān)視和測(cè)量。位移傳感器[7]同軸地安裝在主閥芯上，以便將其的位移能轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)供給調(diào)節(jié)器[3]來(lái)監(jiān)測(cè)和控制主閥的開(kāi)口量。流量修正運(yùn)算器[8]的作用是根據(jù)壓力傳感器[6]提供的壓力信號(hào)及設(shè)定值Uqso計(jì)算出修正后的流量設(shè)定值Uqs，并將這一結(jié)果輸入到調(diào)節(jié)器[3]中，其功能可以由模擬電路實(shí)現(xiàn)也可以由數(shù)字電路或計(jì)算機(jī)完成。調(diào)節(jié)器[3]的作用是1、將傳感器[6]輸出的電信號(hào)同設(shè)定值Ups進(jìn)行比較，并對(duì)比較后的差值進(jìn)行某種規(guī)律的運(yùn)算;2.根據(jù)設(shè)定值Uqs和Ups的大小，選擇是對(duì)流量還是對(duì)壓力進(jìn)行控制。先導(dǎo)閥[4]和液阻[12]構(gòu)成一B型的液壓半橋，控制主閥上腔[17]中的壓力，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)主閥開(kāi)口量的控制，其中先導(dǎo)閥可以是滑閥，錐閥或噴嘴擋板閥等任何一種可變液阻。主閥[5]的作用是通過(guò)調(diào)節(jié)從節(jié)流口[18]流到油箱[10]的流體體積對(duì)供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)[11]的壓力和流量進(jìn)行控制，它可以是錐閥、滑閥等任一種結(jié)構(gòu)形式，其上開(kāi)有與外部油路的接口P與O。液阻[13]是為改善閥的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性而設(shè)置。
該閥的工作過(guò)程是首先由調(diào)節(jié)器[3]根據(jù)輸入電信號(hào)Uqs和Ups的大小，確定閥的控制功能。如控制壓力，則(Ups-Upf)這一差值起調(diào)節(jié)作用，用來(lái)控制主閥開(kāi)口量的大小，穩(wěn)態(tài)時(shí)由于積分的調(diào)節(jié)作用，使流道[15]中的壓力與設(shè)定值Ups一致。即Ups-Upf＝0。這樣，不斷地改變?cè)O(shè)定值Ups，閥的輸出壓力PA就隨Ups而改變，且穩(wěn)態(tài)時(shí)總是于Ups保持一致，這就是對(duì)壓力的控制過(guò)程。
如果對(duì)流量進(jìn)行控制，則供給電流控制器的電信號(hào)為Uqs，由前述的控制流量原理可知，因這時(shí)Uqs滿足關(guān)系式X1=XPA0/PA1]]>，所以無(wú)論負(fù)載壓力怎樣改變，閥的輸出流量始終與輸入信號(hào)Uqso成線性關(guān)系。因供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)的流量等于泵[9]的輸出流量(為常數(shù))與這一流量之差，從而也就控制了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度，這時(shí)的壓力信號(hào)Ups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(duì)壓力和流量的控制過(guò)程，其主要優(yōu)點(diǎn)如下1.用過(guò)去只能控制單一參量壓力的閥，實(shí)現(xiàn)了對(duì)壓力、流量二個(gè)參量的控制。
2.使用本閥不僅使系統(tǒng)簡(jiǎn)化，而且構(gòu)成最節(jié)能的閥控調(diào)速、調(diào)壓回路。
3.電閉環(huán)控制大大提高了對(duì)壓力和流量的控制精度，僅此一閥就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壓力和速度高精度的連續(xù)無(wú)級(jí)控制，且抗污染。故可以代替現(xiàn)有比例溢流閥和比例流量閥，廣泛地應(yīng)用于注塑機(jī)、工程機(jī)械等多種液壓主機(jī)中。
4.該閥也是計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)可采用的最方便、最簡(jiǎn)單、最可靠、最理想的電機(jī)械轉(zhuǎn)換接口。
下面結(jié)合圖1通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。
電流控制器[1]選用脈寬調(diào)制的BKJ型控制器。電機(jī)械轉(zhuǎn)換器[2]選045型號(hào)的比例電磁鐵，額定輸出力為70N。先導(dǎo)閥[4]采用普通的錐閥結(jié)構(gòu)。主閥[5]采用通徑16mm的標(biāo)準(zhǔn)插裝閥。壓力傳感器[6]的測(cè)量范圍是0～40MPa，選帶有前置放大級(jí)的電阻應(yīng)變式結(jié)構(gòu)。位移傳感器為差動(dòng)變壓器型，額定行程應(yīng)在6mm以上，調(diào)節(jié)器[3]選用PID調(diào)節(jié)算法，其選擇功能由二級(jí)管組成的電路完成，流量修正運(yùn)算器由運(yùn)算放大器741組成的模擬電路實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥是包含有一個(gè)電流控制器[1]、一個(gè)電機(jī)械轉(zhuǎn)換器[2]、壓力傳感器[6]、位移傳感器[7]、流量修正運(yùn)算器[8]、調(diào)節(jié)器[3]、先導(dǎo)閥[4]和主閥[5]組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥，其特征是所述的先導(dǎo)閥[4]與主閥[5]經(jīng)流道[14]和[16]而連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥，其特征是所述的壓力傳感器[6]安裝在與主閥[5]上進(jìn)口P連通的流道[15]中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥，其特征是所述的位移傳感器[7]同軸地安裝在主閥[5]中的主閥芯上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的電液比例溢流調(diào)速?gòu)?fù)合控制閥，它們可制成板式，管式和插件式。
全文摘要
一種對(duì)流體壓力和流量可進(jìn)行連續(xù)無(wú)級(jí)控制的裝置。本發(fā)明用插入式的壓力傳感器[6]檢測(cè)被控制的壓力，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)與設(shè)定值比較，再用比較產(chǎn)生的差值對(duì)壓力進(jìn)行控制，提高了控制精度。采用相同的原理，本發(fā)明還在同一結(jié)構(gòu)上用一位移傳感器[7]控制主閥[5]上節(jié)流口[18]的開(kāi)口大小，并同壓力傳感器[6]，流量修正運(yùn)算器[8]一起實(shí)現(xiàn)了控制通過(guò)閥流量的功能和控制流量時(shí)的壓力保護(hù)功能。
文檔編號(hào)F15B13/02GK1053111SQ8910971
公開(kāi)日1991年7月17日 申請(qǐng)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(qǐng)人:太原工業(yè)大學(xué)