專利名稱:二進制數字式流量調節閥的制作方法
本實用新型是計算機或數字控制系統中流體流量的調節元件。
在流體流量的計算機或數字控制系統中，過去一般都是將數字控制信號經數模轉換接口控制伺服閥或比例閥進行調節的，這種方法環節較多，使用不便。近年來相繼出現的數字閥可直接接收數字信號，雖然不需數模轉換接口，但這類閥大多結構復雜，制造成本較高。
本實用新型的目的是為流體流量的計算機和數控系統所研制的一種新型二進制數字式流量調節閥，其主要特點是快速、可靠和價廉。
本實用新型是由四個二位二通電磁換向閥和一個節流調節部件組成的組合式流量調節閥，圖1是其原理圖。一個四位二進制數每位有8、4、2、1四個權系數，由0000到1111可組成十六種不同的值。本實用新型的四個二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1分別代表四位二進制數從高到低位的四個數。閥斷代表0；閥通代表1。與四個閥對應的節流器L8、L4、L2、L1的節流口面積保持嚴格的8、4、2、1的比例關系，分別代表四位二進制數的四個權系數。當輸入閥的一個四位二進制控制信號N(N＝0000～1111)，四個二位二通電磁換向閥產生與之相應的通斷狀態，則本數字閥輸出一個與N相應的流量狀態Q。當輸入信號為1111時，四個電磁換向閥全部打開，數字閥的出口流量達最大流量，這個最大流量可根據使用情況而設定，在設定中四個節流口面積同時改變大小而始終保持8、4、2、1的比例關系。圖2是本實用新型的流量輸出特性，Q1是最大流量較小時的流量特性；Q2是最大流量較大時的流量特性。
本實用新型的結構如圖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計的。四個二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1圍裝在調節部件(2)的四周。調節部件(2)是由各開有四個扇形槽的調節靜塊(9)和調節動塊(10)組成，其作用是使四個二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1的流體通道聯接起來，并且使流體在調節部件(2)中受到節流口的作用而便于調節流量大小。四個二位二通電磁換向閥K8、K4、K2、K1的結構基本相同，只是額定流量隨權系數不同而有所差異。圖3中的主視圖b是本實用新型內部結構的Z－Z剖視圖。電磁鐵(3)受控制電流信號產生推力，推動閥芯(4)在閥套(5)中移動使流體產生接通狀態。復位彈簧(6)的作用是當電磁鐵(3)斷電后使閥芯恢復關閉狀態。閥體(7)與調節部件(2)相聯，(8)為端蓋。這種結構屬滑閥工作式金屬密封結構。
流體從數字閥進口A進入調節部件(2)的左端容腔B，再分支流到圍裝在調節部件(2)上的四個換向閥，換向閥換向后，流體再經換向閥出口返回到調節部件(2)，經過調節靜塊(9)和調節動塊(10)之間的節流口(11)節流后，再匯集到調節部件(2)右端容腔C，最終經出口D流出，從而得到與輸入的二進制數相對應的流量。
圖4是調節靜塊(9)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面W－W的剖面圖。調節靜塊(9)上開有S8、S4、S2、S1共四個扇形槽，每個扇形槽的扇形角g1相同；底部半徑分別對應為r8、r4、r2、r1。(12)為限止調節動塊(10)的轉動極限位置的銷釘孔。圖5是調節動塊(10)的扇形槽的剖面圖，即圖3中剖切平面X－X的剖面圖。調節動塊(10)的直徑d與調節靜塊(9)直徑相同。調節動塊(10)上開有四個相同的扇形槽，扇形角g2應符合 (π)/2 －g2＞g1條件。另外還開有一個轉動限位槽。
調節靜塊(9)和調節動塊(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流口(11)。流體經調節靜塊(9)的扇形槽經過節流口(11)流向調節動塊(10)的扇形槽中，再匯集到調節部件(2)的右端容腔C。
圖6和圖7是調節靜塊(9)和調節動塊(10)在調節部件(2)中的結構圖，即圖3中剖切平面Y－Y的剖面圖。圖6中四個節流口全部被遮擋，節流口開口角度E＝0時的情況。限位銷(13)與限位槽相接觸，這時數字閥的最大流量為零。圖7是節流口開口角度E＞0時的情況，這時就形成了A8、A4、A2、A1共四個節流面積Ai＝ 1/8 (d2－4ri2)E (i＝8、4、2、1)(1)由式(1)確定各個ri之間的關系，就可使A8A4A2A1＝8421成立，這些節流口面積分別代表四位二進制數的權系數。數字閥的總節流面積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，因此總節流面積與調節動塊(10)的節流口開口角度E成比例關系。調節動塊(10)的節流口開口角度就是調節動塊(10)的旋轉角度，旋轉調節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。在四個節流口處，流體是否流過，取決于二位二通電磁換向閥是否打開，這樣數字閥就可得到與輸入閥的四位二進制電流信號相對應的十六種不同的流量狀態。
本實用新型具有如下優點1.適用于計算機或數字控制系統中調節流體的流量，不需要數模轉換接口，只要用繼電器或可控硅開關之類簡單的開關元件即可實現控制信號從0000到1111的十六種不同的流量狀態，與控制系統聯接簡單。
2.具有較強的抗干擾能力。因為電磁鐵工作時允許電壓有較大的波動，而不影響控制精度，工作可靠。
3.最大流量可調。決定數字閥最大流量的調節動塊(10)旋轉角度E可根據控制系統所需流量調節范圍而設定。調節范圍大，旋轉角度E大；調節范圍小，旋轉角度小，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構，閥芯用直動式電磁鐵直接驅動，具有摩擦力小，換向時間短，切換頻率高。適用于許多流體控制系統中。
5.制造方便、成本低、精度易于保證。
本實用新型是按四位二進制數說明的，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流口的個數，增多可提高控制精度。
附圖1為本實用新型的原理圖，其中K8K4K2K1為四個二位二通電磁換向閥，L8L4L2L1為節流器，Q表示流量狀態；附圖2為本實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的流量特性；附圖3為本實用新型的結構圖，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)為調節部件，K8K4K2K1是四個二位二通電磁換向閥，(3)為電磁鐵，(4)為閥芯，(5)為閥套，(6)為復位彈簧，(7)為閥體，(8)為端蓋，(9)為調節靜塊，(10)為調節動塊，(11)為節流口。
附圖4是調節靜塊(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是四個扇形槽，r8r4r2r1是與之對應的底部半徑，g1是扇形槽的扇形角，d是調節靜塊(9)的直徑，(12)是銷釘孔；附圖5是調節動塊(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g2是扇形槽的扇形角，d、r3等與圖4中的相同；圖6和圖7是調節靜塊(9)與調節動塊(10)在調節部件(2)中的結構圖，即圖3中剖切平面Y－Y的剖面圖。其中圖6中g1和g2是扇形角，E是節流口開口角，(13)是限位銷；圖7中A8A4A2A1表示四個節流面積，E是節流口開口角。
本實用新型適用于計算機或數字控制系統中調節流體的流量。現有的液壓元件生產廠或相類似的工廠均可制造。
權利要求
1.一種二進制數字式流量調節閥，是由底座(1)、調節部件(2)、四個二位二通電磁換向閥K8K4、K2K1、電磁鐵(3)、閥芯(4)、閥套(5)、復位彈簧(6)、閥體(7)、端蓋(8)、調節靜塊(9)、調節動塊(10)、節流口(11)等部件組成，其特征是a、四個二位二通電磁換向閥K8K4K2K1圍裝在調節部件(2)的周圍，b、調節部件(2)又由各開有四個扇形槽的調節靜塊(9)和調節動塊(10)組成，而且形成四個節流口，這四個節流口的節流面積，嚴格保持8∶4∶2∶1的比例關系，且在設定最大流量時，節流口面積同時改變大小，但8∶4∶2∶1的比例關系不變，c、流體進入數字流量閥后分四條支路，每條支路又由一個換向閥和一個節流口組成，并且分別對應于四位二進制碼的控制信號的每一位數，d、二位二通電磁換向閥斷開時對應于0，接通時對應于1，e、四個節流口面積8、4、2、1的比例關系分別對應于四位二進制碼從高位到低位的權系數，f、四條支路的流體匯總后的總流量隨四位二進制碼控制信號從0000到1111可組成16種不同的流量狀態。
2.根據權利要求
1所說的數字式流量閥，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構。
3.根據權利要求
1所說的數字式流量調節閥，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流口的個數。
專利摘要
本實用新型是由四個換向閥和一個調節部件組成的組合式流量調節閥。調節部件使四位二進制數的每位權系數呈8∶4∶2∶1的比例關系是通過四個節流口面積大小成8∶4∶2∶1的比例關系來實現的，供給電磁鐵的電流通斷控制信號組成的四位二進制碼由0000到1111可組成16種不同的流量狀態。另外節流口面積可方便地實現比例保持不變的同時放大和縮小。該閥換向時間短、切換頻率高、抗干擾能力強、制造方便。適用于流體的計算機或數字控制系統中調節流體的流量。
文檔編號F15C3/00GK86208387SQ86208387
公開日1987年12月12日 申請日期1986年12月10日
發明者陳奇明, 史維祥, 林文坡, 范鴻滏, 石學友 申請人:西安交通大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan