專利名稱：一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣體數字閥，尤其是涉及一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥。
背景技術：
工作壓力在IOMPa以上的高壓氣體因擁有瞬間膨脹性大、爆發力強及溫度適應范圍廣和高能量密度等特性，使得高壓氣動系統在許多領域得到應用。此外，高壓氣體所特有的防爆性、易獲得性及清潔性等特點使其可以完成很多常規氣壓及 液壓技術無法勝任的工作。但高壓氣動系統的自動化水平仍不高，在氣體的壓力控制方面，以壓力閥中應用最廣泛的減壓閥為例，目前手動控制減壓閥發展已較為成熟，但缺乏成熟的通用型電控減壓閥。在氣體的流量控制方面，現有的氣動流量閥仍停留在對閥口面積開度的調節而非實際過流流量上。現在有關高壓氣體質量流量閥以及壓力-流量復合閥仍缺乏相關研究報道，其原因主要在于高壓氣體質量流量難以通過傳統方法進行精確控制。高壓氣動系統的自動化對于壓力閥和流量閥都有迫切的需求，而氣體的可壓縮性決定了其壓力控制和流量控制都可以都歸結到閥口的流量調節上，而由于氣體質量流量的閉環控制需要采集上下游的壓力和溫度參數，因此可以利用該壓力溫度信號結合控制程序進行壓力溫度的閉環控制，這就可以使得在同一套裝置上實現壓力和流量的復合控制，再將在低壓氣動及液壓領域發展較為成熟的數字閥控制方案引入高壓氣動領域，可以使整個控制系統的設計和控制得到簡化，可靠性也得以提高。本實用新型即是基于這一原理和理念設計的高壓氣體壓力流量復合閥裝置。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥，是通過采集高壓氣體壓力流量復合控制數字閥中進氣腔和出氣腔的壓力以及溫度參數，調節實際閥口過流流量并應用數字閥控制方案進行精確控制，實現在同一套機械裝置上對高壓氣體壓力和流量的復合控制。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體內設置由兩個一級高壓氣動高速開關閥為一組結合二級閥體構成的八個二級高壓氣動開關閥，高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體一端設有進氣腔，另一端設有出氣腔和出氣閥，且八個二級高壓氣動開關閥在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體上對應設置有排氣口 ；其中七個二級高壓氣動開關閥并列設置，且七個并列設置的二級高壓氣動開關閥閥口面積依次按照二進制編碼確定；所述進氣腔安裝有第一壓力傳感器和第一溫度傳感器；所述出氣腔安裝有第二壓力傳感器和第二溫度傳感器；所述出氣閥為第八個二級高壓氣動開關閥。所述八個二級高壓氣動開關閥結構相同，二級閥體內部由階梯型閥芯分隔成控制腔和閥芯腔，控制腔內的第一彈簧與階梯型閥芯的大端面接觸，階梯型閥芯的小端面正對裝有密封圈的拉法爾噴嘴結構的閥口 ；第一個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口分別與高壓氣源和閥芯腔連通；第一個一級高壓氣動高速開關閥的出氣口分別與控制腔和第二個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口連通，第二個一級高壓氣動高速開關閥出氣口和排氣口相連。[0009]所述一級高壓氣動高速開關閥結構相同，其一級閥體內部被錐形閥芯分隔成高壓端與低壓端；所述高壓端的進氣口即為一級高壓氣動高速開關閥的進氣口，低壓端的出氣口即為一級高壓氣動高速開關閥的出氣口 ；設有兩個氣孔的錐形閥芯大端面與高壓端的第二彈簧接觸，錐形閥芯錐面與高速開關電磁鐵在低壓端接觸。本實用新型具有的有益效果是把二級高壓氣動開關閥閥口面積與二進制編碼數字化控制方案結合，使閥門的控制精度達到1/128，且利用高壓氣體壓力流量復合控制數字閥的進氣腔和出氣腔的壓力和溫度參數，通過控制器組合啟閉二級高壓氣動開關閥對氣體質量流量進行實時控制，最終實現對高壓氣體進行壓力和流量的復合控制，并能使高壓氣體的壓力和流量控制系統的設計與控制得以簡化，可靠性得到提高。
圖I是高壓氣體壓力流量復合控制數字閥結構示意圖。圖2是二級高壓氣動開關閥的結構示意圖。圖3是一級聞壓氣動聞速開關閥的結構不意圖。圖中1、進氣腔，2、第一壓力傳感器，3、第一溫度傳感器，4、二級閥體，5、第二壓力傳感器，6、第二溫度傳感器，7、出氣腔，8、出氣閥，9、排氣口，10、一級高壓氣動高速開關閥，
11、高壓氣源，12、控制腔，13、閥芯腔，14、密封圈，15、閥口，16、階梯型閥芯，17、第一彈簧，18、高壓端，19、進氣口，20、一級閥體，21、高速開關電磁體，22、低壓端，23、出氣口，24、錐形閥芯，25、第二彈簧。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖I、圖2、圖3所示，在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體內設置由兩個一級高壓氣動高速開關閥10為一組結合二級閥體4構成的八個二級高壓氣動開關閥，高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體一端設有進氣腔1，另一端設有出氣腔7和出氣閥8，且八個二級高壓氣動開關閥在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體上對應設置有排氣口 9 ；其中七個二級高壓氣動開關閥并列設置，且七個并列設置的二級高壓氣動開關閥閥口 15面積依次按照二進制編碼確定；所述進氣腔I安裝有第一壓力傳感器2和第一溫度傳感器3 ;所述出氣腔7安裝有第二壓力傳感器5和第二溫度傳感器6 ;所述出氣閥8為第八個二級高壓氣動開關閥。所述進氣腔I與出氣腔7通過并列排列的七個二級高壓氣動開關閥連通。所述八個二級高壓氣動開關閥結構相同，二級閥體4內部由階梯型閥芯16分隔成控制腔12和閥芯腔13，控制腔12內的第一彈簧17與階梯型閥芯16的大端面接觸，階梯型閥芯16的小端面正對裝有密封圈14的拉法爾噴嘴結構的閥口 15 ;第一個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口分別與高壓氣源11和閥芯腔13連通；第一個一級高壓氣動高速開關閥的出氣口分別與控制腔12和第二個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口連通，第二個一級高壓氣動高速開關閥出氣口和排氣口 9相連。所述一級高壓氣動高速開關閥10結構相同，其一級閥體20內部被錐形閥芯24分隔成高壓端18與低壓端22 ;所述高壓端18的進氣口 19即為一級高壓氣動高速開關閥10的進氣口，低壓端22的出氣口 23即為一級高壓氣動高速開關閥10的出氣口 ；設有兩個氣 孔的錐形閥芯24大端面與高壓端18的第二彈簧25接觸，錐形閥芯24錐面與高速開關電磁鐵21在低壓端22接觸。
以下結合附圖，簡述本實用新型工作原理圖I所示高壓氣體壓力流量復合控制數字閥的進氣腔和出氣腔分別安裝有壓力和溫度傳感器(Pi、Ti和Po、T0)，當高壓氣體壓力流量復合控制數字閥用作壓力閥時，控制器根據出氣腔7的壓力P。啟閉七個二級高壓氣動開關閥及出氣閥8，出氣壓力P。低于目標壓力時，高壓氣體從進氣腔I經七個二級高壓氣動開關閥通過出氣腔7進入負載端，控制器根據誤差大小組合啟閉七個二級高壓氣動開關閥( ...%)，使精度達到1/128 ;出氣壓力P。高于目標壓力時，控制器開啟放氣閥8 (qr)。當高壓氣體壓力流量復合控制數字閥用作流量閥時，控制器根據進氣腔I的溫度Ti、壓力Pi以及出氣腔7的壓力p。組合啟閉七個二級高壓氣動開關閥。具體高壓氣體壓力流量復合控制數字閥氣體質量流量計算如公式(I)所示
權利要求1.一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥，其特征在于在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體內設置由兩個一級高壓氣動高速開關閥(10)為一組結合二級閥體(4)構成的八個二級高壓氣動開關閥，高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體一端設有進氣腔(1)，另一端設有出氣腔(7)和出氣閥(8)，且八個二級高壓氣動開關閥在高壓氣體壓力流量復合控制數字閥閥體上對應設置有排氣口(9);其中七個二級高壓氣動開關閥并列設置，且七個并列設置的二級高壓氣動開關閥閥口(15)面積依次按照二進制編碼確定；所述進氣腔(I)安裝有第一壓力傳感器(2)和第一溫度傳感器(3);所述出氣腔(7)安裝有第二壓力傳感器(5)和第二溫度傳感器￠);所述出氣閥(8)為第八個二級高壓氣動開關閥。
2.根據權利要求I所述的一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥，其特征在于所述八個二級高壓氣動開關閥結構相同，二級閥體(4)內部由階梯型閥芯(16)分隔成控制腔(12)和閥芯腔(13)，控制腔(12)內的第一彈簧(17)與階梯型閥芯(16)的大端面接觸，階梯型閥芯(16)的小端面正對裝有密封圈(14)的拉法爾噴嘴結構的閥口(15);第一個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口分別與高壓氣源(11)和閥芯腔(13)連通；第一個一級高壓氣動高速開關閥的出氣口分別與控制腔(12)和第二個一級高壓氣動高速開關閥的進氣口連通，第二個一級高壓氣動高速開關閥出氣口和排氣口(9)相連。
3.根據權利要求2所述的一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥，其特征在于所述一級高壓氣動高速開關閥(10)結構相同，其一級閥體(20)內部被錐形閥芯(24)分隔成高壓端(18)與低壓端(22);所述高壓端(18)的進氣口(19)即為一級高壓氣動高速開關閥(10)的進氣口，低壓端(22)的出氣口(23)即為一級高壓氣動高速開關閥(10)的出氣口 ；設有兩個氣孔的錐形閥芯(24)大端面與高壓端(18)的第二彈簧(25)接觸，錐形閥芯(24)錐面與高速開關電磁鐵(21)在低壓端(22)接觸。
專利摘要本實用新型公開了一種高壓氣體壓力流量復合控制數字閥。在數字閥閥體內設置由兩個一級高壓氣動高速開關閥為一組結合二級閥體構成的八個二級高壓氣動開關閥，一端設有進氣腔，另一端設有出氣腔和出氣閥；八個二級高壓氣動開關閥在數字閥閥體上設置有排氣口，其中七個二級高壓氣動開關閥并列設置，且閥口面積依次按照二進制編碼確定；進氣腔和出氣腔均安裝有壓力和溫度傳感器；出氣閥為第八個二級高壓氣動開關閥。本實用新型把二級高壓氣動開關閥與二進制編碼數字化控制方案結合起來，使控制精度達到1/128，利用進氣腔和出氣腔的壓力和溫度參數，通過控制器組合開啟二級高壓氣動開關閥對氣體流量實時控制，最終實現對高壓氣體進行壓力和流量的復合控制。
文檔編號F16K27/00GK202360823SQ20112050879
公開日2012年8月1日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉丁發, 徐志鵬, 樊奇 申請人:中國計量學院