專利名稱:二進(jìn)制數(shù)字式流量調(diào)節(jié)閥的制作方法
本實(shí)用新型是計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制系統(tǒng)中流體流量的調(diào)節(jié)元件。
在流體流量的計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制系統(tǒng)中，過去一般都是將數(shù)字控制信號(hào)經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換接口控制伺服閥或比例閥進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這種方法環(huán)節(jié)較多，使用不便。近年來相繼出現(xiàn)的數(shù)字閥可直接接收數(shù)字信號(hào)，雖然不需數(shù)模轉(zhuǎn)換接口，但這類閥大多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本較高。
本實(shí)用新型的目的是為流體流量的計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)所研制的一種新型二進(jìn)制數(shù)字式流量調(diào)節(jié)閥，其主要特點(diǎn)是快速、可靠和價(jià)廉。
本實(shí)用新型是由四個(gè)二位二通電磁換向閥和一個(gè)節(jié)流調(diào)節(jié)部件組成的組合式流量調(diào)節(jié)閥，圖1是其原理圖。一個(gè)四位二進(jìn)制數(shù)每位有8、4、2、1四個(gè)權(quán)系數(shù)，由0000到1111可組成十六種不同的值。本實(shí)用新型的四個(gè)二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1分別代表四位二進(jìn)制數(shù)從高到低位的四個(gè)數(shù)。閥斷代表0；閥通代表1。與四個(gè)閥對(duì)應(yīng)的節(jié)流器L8、L4、L2、L1的節(jié)流口面積保持嚴(yán)格的8、4、2、1的比例關(guān)系，分別代表四位二進(jìn)制數(shù)的四個(gè)權(quán)系數(shù)。當(dāng)輸入閥的一個(gè)四位二進(jìn)制控制信號(hào)N(N＝0000～1111)，四個(gè)二位二通電磁換向閥產(chǎn)生與之相應(yīng)的通斷狀態(tài)，則本數(shù)字閥輸出一個(gè)與N相應(yīng)的流量狀態(tài)Q。當(dāng)輸入信號(hào)為1111時(shí)，四個(gè)電磁換向閥全部打開，數(shù)字閥的出口流量達(dá)最大流量，這個(gè)最大流量可根據(jù)使用情況而設(shè)定，在設(shè)定中四個(gè)節(jié)流口面積同時(shí)改變大小而始終保持8、4、2、1的比例關(guān)系。圖2是本實(shí)用新型的流量輸出特性，Q1是最大流量較小時(shí)的流量特性；Q2是最大流量較大時(shí)的流量特性。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中a為左視圖，b為主視圖。底座(1)是為了便于安裝而設(shè)計(jì)的。四個(gè)二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1圍裝在調(diào)節(jié)部件(2)的四周。調(diào)節(jié)部件(2)是由各開有四個(gè)扇形槽的調(diào)節(jié)靜塊(9)和調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)組成，其作用是使四個(gè)二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1的流體通道聯(lián)接起來，并且使流體在調(diào)節(jié)部件(2)中受到節(jié)流口的作用而便于調(diào)節(jié)流量大小。四個(gè)二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1的結(jié)構(gòu)基本相同，只是額定流量隨權(quán)系數(shù)不同而有所差異。圖3中的主視圖b是本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的Z－Z剖視圖。電磁鐵(3)受控制電流信號(hào)產(chǎn)生推力，推動(dòng)閥芯(4)在閥套(5)中移動(dòng)使流體產(chǎn)生接通狀態(tài)。復(fù)位彈簧(6)的作用是當(dāng)電磁鐵(3)斷電后使閥芯恢復(fù)關(guān)閉狀態(tài)。閥體(7)與調(diào)節(jié)部件(2)相聯(lián)，(8)為端蓋。這種結(jié)構(gòu)屬滑閥工作式金屬密封結(jié)構(gòu)。
流體從數(shù)字閥進(jìn)口A進(jìn)入調(diào)節(jié)部件(2)的左端容腔B，再分支流到圍裝在調(diào)節(jié)部件(2)上的四個(gè)換向閥，換向閥換向后，流體再經(jīng)換向閥出口返回到調(diào)節(jié)部件(2)，經(jīng)過調(diào)節(jié)靜塊(9)和調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)之間的節(jié)流口(11)節(jié)流后，再匯集到調(diào)節(jié)部件(2)右端容腔C，最終經(jīng)出口D流出，從而得到與輸入的二進(jìn)制數(shù)相對(duì)應(yīng)的流量。
圖4是調(diào)節(jié)靜塊(9)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面W－W的剖面圖。調(diào)節(jié)靜塊(9)上開有S8、S4、S2、S1共四個(gè)扇形槽，每個(gè)扇形槽的扇形角g1相同；底部半徑分別對(duì)應(yīng)為r8、r4、r2、r1。(12)為限止調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的轉(zhuǎn)動(dòng)極限位置的銷釘孔。圖5是調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面X－X的剖面圖。調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的直徑d與調(diào)節(jié)靜塊(9)直徑相同。調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)上開有四個(gè)相同的扇形槽，扇形角g2應(yīng)符合 (π)/2 －g2＞g1條件。另外還開有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)限位槽。
調(diào)節(jié)靜塊(9)和調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)之間的端面為平面配合，配合面之間扇形角重疊的部分形成節(jié)流口(11)。流體經(jīng)調(diào)節(jié)靜塊(9)的扇形槽經(jīng)過節(jié)流口(11)流向調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的扇形槽中，再匯集到調(diào)節(jié)部件(2)的右端容腔C。
圖6和圖7是調(diào)節(jié)靜塊(9)和調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)在調(diào)節(jié)部件(2)中的結(jié)構(gòu)圖，即圖3中剖切平面Y－Y的剖面圖。圖6中四個(gè)節(jié)流口全部被遮擋，節(jié)流口開口角度E＝0時(shí)的情況。限位銷(13)與限位槽相接觸，這時(shí)數(shù)字閥的最大流量為零。圖7是節(jié)流口開口角度E＞0時(shí)的情況，這時(shí)就形成了A8、A4、A2、A1共四個(gè)節(jié)流面積Ai＝ 1/8 (d2－4ri2)E (i＝8、4、2、1)(1)由式(1)確定各個(gè)ri之間的關(guān)系，就可使A8A4A2A1＝8421成立，這些節(jié)流口面積分別代表四位二進(jìn)制數(shù)的權(quán)系數(shù)。數(shù)字閥的總節(jié)流面積A為A＝A8＋A4＋A2＋A1＝ 1/8 〔d2－4(r82＋r42＋r22＋r12)〕E(Ⅱ)
在式(Ⅱ)中的d和ri都在制造中確定了，因此總節(jié)流面積與調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的節(jié)流口開口角度E成比例關(guān)系。調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的節(jié)流口開口角度就是調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的旋轉(zhuǎn)角度，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)E的大小，就可獲得不同的最大流量。角度E的大小可在閥外殼上指示出來。在四個(gè)節(jié)流口處，流體是否流過，取決于二位二通電磁換向閥是否打開，這樣數(shù)字閥就可得到與輸入閥的四位二進(jìn)制電流信號(hào)相對(duì)應(yīng)的十六種不同的流量狀態(tài)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1.適用于計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流體的流量，不需要數(shù)模轉(zhuǎn)換接口，只要用繼電器或可控硅開關(guān)之類簡單的開關(guān)元件即可實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)從0000到1111的十六種不同的流量狀態(tài)，與控制系統(tǒng)聯(lián)接簡單。
2.具有較強(qiáng)的抗干擾能力。因?yàn)殡姶盆F工作時(shí)允許電壓有較大的波動(dòng)，而不影響控制精度，工作可靠。
3.最大流量可調(diào)。決定數(shù)字閥最大流量的調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)旋轉(zhuǎn)角度E可根據(jù)控制系統(tǒng)所需流量調(diào)節(jié)范圍而設(shè)定。調(diào)節(jié)范圍大，旋轉(zhuǎn)角度E大；調(diào)節(jié)范圍小，旋轉(zhuǎn)角度小，并可在閥外殼上指示出來。
4.二位二通換向閥為滑閥工作式金屬密封結(jié)構(gòu)，閥芯用直動(dòng)式電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)，具有摩擦力小，換向時(shí)間短，切換頻率高。適用于許多流體控制系統(tǒng)中。
5.制造方便、成本低、精度易于保證。
本實(shí)用新型是按四位二進(jìn)制數(shù)說明的，若需改變控制精度，可相似地增多或減少二位二通電磁閥和節(jié)流口的個(gè)數(shù)，增多可提高控制精度。
附圖1為本實(shí)用新型的原理圖，其中K8K4K2K1為四個(gè)二位二通電磁換向閥，L8L4L2L1為節(jié)流器，Q表示流量狀態(tài)；附圖2為本實(shí)用新型的流量輸出特性，其中Q1和Q2分別是最大流量較小和較大時(shí)的流量特性；附圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖，它是由兩部分組成，即左視圖a和主視圖b。其中(1)為底座，(2)為調(diào)節(jié)部件，K8K4K2K1是四個(gè)二位二通電磁換向閥，(3)為電磁鐵，(4)為閥芯，(5)為閥套，(6)為復(fù)位彈簧，(7)為閥體，(8)為端蓋，(9)為調(diào)節(jié)靜塊，(10)為調(diào)節(jié)動(dòng)塊，(11)為節(jié)流口。
附圖4是調(diào)節(jié)靜塊(9)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面W－W的剖面圖。其中S8S4S2S1是四個(gè)扇形槽，r8r4r2r1是與之對(duì)應(yīng)的底部半徑，g1是扇形槽的扇形角，d是調(diào)節(jié)靜塊(9)的直徑，(12)是銷釘孔；附圖5是調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面X－X的剖面圖，其中g(shù)2是扇形槽的扇形角，d、r3等與圖4中的相同；圖6和圖7是調(diào)節(jié)靜塊(9)與調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)在調(diào)節(jié)部件(2)中的結(jié)構(gòu)圖，即圖3中剖切平面Y－Y的剖面圖。其中圖6中g(shù)1和g2是扇形角，E是節(jié)流口開口角，(13)是限位銷；圖7中A8A4A2A1表示四個(gè)節(jié)流面積，E是節(jié)流口開口角。
本實(shí)用新型適用于計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流體的流量。現(xiàn)有的液壓元件生產(chǎn)廠或相類似的工廠均可制造。
權(quán)利要求
1.一種二進(jìn)制數(shù)字式流量調(diào)節(jié)閥，是由底座(1)、調(diào)節(jié)部件(2)、四個(gè)二位二通電磁換向閥K8K4、K2K1、電磁鐵(3)、閥芯(4)、閥套(5)、復(fù)位彈簧(6)、閥體(7)、端蓋(8)、調(diào)節(jié)靜塊(9)、調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)、節(jié)流口(11)等部件組成，其特征是a、四個(gè)二位二通電磁換向閥K8K4K2K1圍裝在調(diào)節(jié)部件(2)的周圍，b、調(diào)節(jié)部件(2)又由各開有四個(gè)扇形槽的調(diào)節(jié)靜塊(9)和調(diào)節(jié)動(dòng)塊(10)組成，而且形成四個(gè)節(jié)流口，這四個(gè)節(jié)流口的節(jié)流面積，嚴(yán)格保持8∶4∶2∶1的比例關(guān)系，且在設(shè)定最大流量時(shí)，節(jié)流口面積同時(shí)改變大小，但8∶4∶2∶1的比例關(guān)系不變，c、流體進(jìn)入數(shù)字流量閥后分四條支路，每條支路又由一個(gè)換向閥和一個(gè)節(jié)流口組成，并且分別對(duì)應(yīng)于四位二進(jìn)制碼的控制信號(hào)的每一位數(shù)，d、二位二通電磁換向閥斷開時(shí)對(duì)應(yīng)于0，接通時(shí)對(duì)應(yīng)于1，e、四個(gè)節(jié)流口面積8、4、2、1的比例關(guān)系分別對(duì)應(yīng)于四位二進(jìn)制碼從高位到低位的權(quán)系數(shù)，f、四條支路的流體匯總后的總流量隨四位二進(jìn)制碼控制信號(hào)從0000到1111可組成16種不同的流量狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的數(shù)字式流量閥，其特征是二位二通電磁換向閥K8K4K2K1采用摩擦力小、換向速度快的滑閥工作式金屬密封結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所說的數(shù)字式流量調(diào)節(jié)閥，其特征是可按照控制精度的需要，增多或者減少二位二通電磁換向閥和節(jié)流口的個(gè)數(shù)。
專利摘要
本實(shí)用新型是由四個(gè)換向閥和一個(gè)調(diào)節(jié)部件組成的組合式流量調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)部件使四位二進(jìn)制數(shù)的每位權(quán)系數(shù)呈8∶4∶2∶1的比例關(guān)系是通過四個(gè)節(jié)流口面積大小成8∶4∶2∶1的比例關(guān)系來實(shí)現(xiàn)的，供給電磁鐵的電流通斷控制信號(hào)組成的四位二進(jìn)制碼由0000到1111可組成16種不同的流量狀態(tài)。另外節(jié)流口面積可方便地實(shí)現(xiàn)比例保持不變的同時(shí)放大和縮小。該閥換向時(shí)間短、切換頻率高、抗干擾能力強(qiáng)、制造方便。適用于流體的計(jì)算機(jī)或數(shù)字控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)流體的流量。
文檔編號(hào)F15C3/00GK86208387SQ86208387
公開日1987年12月12日 申請(qǐng)日期1986年12月10日
發(fā)明者陳奇明, 史維祥, 林文坡, 范鴻滏, 石學(xué)友 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan