一種高壓差調節閥和使用方法以及壓力調節系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高壓差調節閥和壓力調節技術領域，具體講是一種高壓差調節閥和使用方法以及壓力調節系統。
【背景技術】
[0002]高壓差調節閥用于調節液體的壓力，與普通截止閥、調節閥相比減壓比和壓降更大。目前高壓差調節閥的結構幾乎都是采用多級降壓原理，主要有多級籠套式、多級迷宮式、多級螺旋槽式、多級階梯式、多級疊板式等方式。采用多級降壓原理防止高壓差下液體的空化和氣體的沖蝕，大大提高了高壓差調節閥的防空化和防沖蝕能力以及密封性能，振動和噪聲大為降低。但采用這些方式在需要進行高靈敏度調節的時候尚有不足。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是，提供一種新的高壓差調節閥的結構方式，采用此種結構的閥在實現高壓差調節的前提下，可以實現高靈敏度的壓力調節，并且提出一種壓力調節方法以及實現其方法的系統。
[0004]本發明的技術方案是:一種高壓差調節閥，包括閥芯、閥座和閥體，閥體設置有依次連通的入口、腔體和出口，閥芯和閥座安裝在閥體所設置的腔體中，閥座設置有通流孔，閥體入口與閥座通流孔相通，閥芯活動安裝在閥座上，通過閥芯的移動來密封或打開通流孔，其特征在于，閥芯與閥座之間采用錐形面密封，設閥座通流孔的直徑為d，所述錐形面密封面軸向橫截面的角度A滿足以下條件:12° <A<17°，橫截面高度H滿足以下條件:
0.8d 彡 H 彡 1.5cL
[0005]采用以上結構的高壓差調節閥通過控制閥芯來控制壓力，調節時，閥芯上移，閥芯和閥座之間形成縫隙，液體從縫隙流過，縫隙對液體有節流效應，不同尺寸的節流效果不同，控制閥芯上移的幅度，可以影響縫隙的尺寸，從而影響流入和流出液體的壓差；錐形面密封面軸向橫截面的角度A小于或等于17°，橫截面高度H大于或等于0.8倍的閥座通流孔的直徑d。閥芯與閥座采用這種尺寸關系配合可以得到較高的控制靈敏度，同時比較小的角度的流道接受液體沖擊面積小，當液體中帶有較多雜質時對閥密封面的損傷較小，有利于提高閥的壽命。錐形面密封面軸向橫截面的角度A太小，會導致閥芯與閥座密封面粘滯力太大，閥不易打開，因此所述錐形面密封面軸向橫截面的角度A大于或等于12°。流道太長不便于閥的制作，同時也會導致閥芯與閥座密封面粘滯力太大，因此所述錐形面密封面軸向橫截面高度H小于或等于1.5倍的閥座通流孔的直徑d。
[0006]在閥的工作時，液體流過縫隙過程中壓力的變化會造成氣相和液相的轉換，從而造成了汽蝕，汽蝕會對閥芯和閥座造成破壞，從而影響使用效果和使用壽命。為了減少或消除這個情況，在閥座上方還設置了閥套，所述閥套設置有一端與閥座上的通流孔相通、另一端與閥體上的液體出口相通的通道，所述通道的高度B應大于或等于0.5d。
[0007]為便于調節，對本發明的高壓差調節閥結構作了進一步改進，其特征在于:通道的高度B小于或等于1.5d。
[0008]使用時，在本發明的高壓差調節閥的閥體上安裝執行部件，執行部件的執行機構與閥芯連接或抵壓住閥芯，控制閥芯、閥座的開度。所述執行部件是用以控制閥芯上下移動的部件的統稱，在實際使用時，執行部件可以是氣缸、液壓缸、電動執行機構、馬達等多種形式。
[0009]采用本發明的高壓差調節閥的執行時，入口的液體對閥芯有向上的力，力量的大小與液體的壓力P相關，而液體的壓力又和閥芯、閥座的開度相關，因此可通過控制執行部件施加給閥芯的力來控制液體壓力P。其實施步驟為:
(O設定所需要的液體壓力Pk ;
(2)檢測入口的液體壓力P，如果P>Pk，減小施加給閥芯的力，閥芯上移，閥芯、閥座的開度增大，從而降低P ;如果P〈Pk，增加施加給閥芯的力，閥芯下移，閥芯、閥座的開度減小，從而提尚P ；
(3)反復執行步驟(I)和步驟(2)，直至P=Pk。
[0010]用于實現以上控制方法的控制系統是，由高壓差調節閥、壓力變送器、比較運算部件、控制器以及連接各個部件的電路、管路組成，在高壓差調節閥的入口處連接壓力變送器的壓力輸入端，壓力變送器的輸出端與比較運算部件的一個信號輸入端相連，比較運算部件的另一個信號輸入端輸入設定壓力值信號，比較運算部件的輸入端與控制器的輸入端連接，控制器的輸出端連接高壓差調節閥的執行部件。壓力變送器檢測閥入口的液體壓力P，將其變成比較運算部件識別的信號后輸入比較運算部件，比較運算部件將其與設定的液體壓力值進行比較，比較所得的差值引入控制器，控制器計算后，得出所需要施加給閥芯的力，控制執行部件施加給閥芯的力來控制閥芯的移動。所述比較運算部件是比較P和PkdA行“P-Pk”運算、并將其差值輸出的器件，實際使用時可以有多種形式，如PLC等。所述控制器在實際應用時有多種實現形式，如:PID控制器、比例控制器等等。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明的高壓差調節閥的一種實施方式的結構示意圖。
[0012]圖2至圖5是圖1中的高壓差調節閥局部結構放大圖。圖2至圖5表示高壓差調節閥在閥芯不同高度下的狀態。
[0013]圖6是本發明的高壓差調節閥另一種實施方式的結構示意圖。
[0014]圖7是采用本發明的高壓差調節閥所搭建的壓力控制系統的原理圖。
【具體實施方式】
[0015]實施方式I。
[0016]圖1是本發明的高壓差調節閥的一種實施方式的結構示意圖。圖中閥座1、閥芯
2、閥套3安裝在閥體4中，閥體4的液體入口與閥座I的通流孔相通，閥套3安裝在閥座I上方，閥套3上設置的通流孔6 —端與閥座I上的通流孔5相通，另一端與閥體4上的液體出口相通；閥芯2與閥套3活動連接，可上下滑動，閥芯末端的錐形面與閥座I上的錐形面配合，兩者接觸時，形成密封。氣缸7作為執行部件安裝在閥體4上部，氣缸7的缸桿伸入閥體4內部，抵壓住閥芯2。
[0017]圖2至圖5表示高壓差調節閥在閥芯不同高度下的狀態。圖2中，高壓差調節閥的閥芯2和閥座I的錐形面貼合，流入的液體無法經過通道流出。
[0018]圖3中，閥芯2上移，閥芯2和閥座I脫離接觸，閥芯2的外錐形面與閥座2的內錐形面之間形成縫隙，液體從縫隙流過，縫隙對液體有節流效應，從而降低了壓力。
[0019]圖4中，閥芯2繼續上移，縫隙增大，液體流量加大，降壓效應增大。
[0020]圖5中，閥芯2的下端面離開閥座，此時由閥芯2與閥套3上的通道進行節流。
[0021]如圖2，閥座I上設置的通流孔5的橫截面的直徑是d，所述錐形面軸向橫截面的角度A滿足以下條件:12° SAS 17°。在液體帶雜質的情況下，較小的角度對液體的導向作用明顯，對密封面的沖擊較小，有助于提高壽命。
[0022]如圖3，當閥芯2向上移動Δ H時，對應的閥芯2的外錐形面與閥座2的內錐形面之間形成的縫隙寬度為Ad，Δ d=tan (Α/2) ΔΗ，因此控制Δ H的大小可以控制縫隙的寬度，進而控制節流效果。
[0023]當Α=17。時，Ad=tan8.5。Δ Η=0.149 Δ H，Δ H/Δ d=6.71。
[0024]當A=12。時，Ad=tan6。Δ Η=0.105 Δ H，Δ H/Δ d=9.5