高精度超高壓壓力曲線控制系統的製作方法
2024-02-24 23:04:15
專利名稱：高精度超高壓壓力曲線控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種主要應用於對エ件材料進行不小於IOOMPa超高壓處理工藝的高精度壓カ曲線控制系統，壓カ控制精度可達±2% F. S的超高壓技術領域。
背景技術：
目前能夠實現高精度壓カ曲線控制的控制閥件，主要是通過常規的比例溢流閥、比例調速閥或伺服閥等來實現的。粉末製品材料進行超高壓處理工藝的壓力要求不小於IOOMPa0然而，上述類型閥件的最高壓カ一般在31.5MPa，最高不超過70MPa。國內外常用的超高壓閥件一般都屬於二位二通液控閥件，通過安裝在二位二通液控閥件的前部或後部安裝節流孔，實現對卸壓速度的調節。由於定徑節流孔的卸壓特性固定，二位二通液控閥件不能實現對卸壓速度的連續可調。增壓階段的壓カ曲線控制，現有技術只能通過手動調節
實現，主要是採用調節驅動增壓器的液壓泵流量來調節增壓速度。採用這種方式實現增壓階段的壓カ曲線控制不足之處在於操作使用不方便，實用性差。對於高精度超高壓壓カ曲線控制目前還未見相關的文獻報導。隨著生產エ藝需求的發展，航空航天複合材料、陶瓷、高強工程塑料等特種材料不斷湧現，各種加工需求的エ藝要求越來越高，特種成型エ藝的需求越來越多。尤其是在某些複合材料、粉未製品材料的等靜壓處理過程中，對加壓速度和卸壓速度比較敏感。若控制不適當，就會導致製品在壓製成形過程或後續燒結過程中內部產生裂紋，使製品報廢。因此對超高壓壓カ曲線進行控制勢在必行。
發明內容
為實現增壓階段和卸壓階段中精確的壓力曲線控制，本發明提出一種控制精度高，控制原理簡單的高精度超高壓壓カ曲線控制系統。本發明的上述目的是這樣實現的，所述的高精度超高壓壓カ曲線控制系統，包括，電控系統18，共路相連超高壓容器7和壓カ傳感器17的壓カ釋放系統及比例增壓系統，其特徵在於，所述比例增壓系統在電控系統的控制下，電控比例變量泵11輸出液壓油，通過驅動閥組15，經增壓器16增壓，以動態電控比例流量無級調節的增壓速度，向超高壓容器7充入超高壓介質；電控系統根據壓カ傳感器17所檢測的超高壓容器7內部壓カ變化情況，與需要的壓カ曲線控制要求進行對比，使壓カ釋放系統經安裝在超高壓容器與回油管路之間的多個組合卸壓閥8和安裝在卸壓閥閥前或閥後不同孔徑的節流組件9，對卸壓速度進行調整。控制泵組(I)通過傳輸管路連通的控制油路單向閥2向電磁換向閥6提供控制油，控制電磁換向閥6通電進行選擇卸壓閥的通斷，將超高壓容器7內部壓カ釋放。本發明技術具有如下有益效果本發明在增壓階段控制通過電控比例無級調節電控比例變量泵的流量，動態調節增壓器的增壓速度，達到調節充入超高壓容器的排量，實現增壓階段高精度超高壓曲線控制；在卸壓階段通過多組超高壓卸壓閥組合方式，組合出多種卸壓特性，控制泵組提供液控動カ源，採用多個卸壓閥和不同孔徑節流組件組合，對卸壓速度進行調整，實現卸壓階段的壓カ曲線控制。所構成的壓カ曲線控制系統控制原理簡單，控制精度高。本發明採用兩種功能共同作用方式，同時完成高精度超高壓增壓階段壓力曲線和卸壓階段壓カ曲線的控制。一方面控制電磁換向閥通電，壓カ油經電磁換向閥控制卸壓閥開啟，將超高壓容器內部壓カ釋放；另ー方面電控比例變量泵啟動，通過主油路單向閥、驅動閥組，驅動增壓器向超高壓容器增壓，形成邊增壓、邊卸壓的方式來實現對高精度超高壓增壓壓カ曲線和卸壓曲線控制。
圖I是高精度超高壓壓カ曲線控制系統實施例的原理圖。圖中1.控制泵組，2.控制油路單向閥，3.控制油路溢流閥，4.油箱，5.控制油路壓カ表，6.電磁換向閥，7.超高壓容器，8.卸壓閥，9.節流組件，10.主電機，11.電控比例
變量泵，12.主油路單向閥，13.主油路溢流閥，14.主油路壓カ表，15.驅動閥組，16.增壓器，17.壓カ傳感器，18.電控系統。
具體實施例方式在圖I描述的ー種高精度超高壓壓カ曲線控制系統實施例中，所述的高精度超高壓壓カ曲線控制系統，包括，電控系統18，共路相連超高壓容器7和壓カ傳感器17的壓カ釋放系統及比例增壓系統。壓カ釋放系統和比例增壓系統可以共用一個油箱4。比例增壓系統由主電機10、電控比例變量泵11、主油路單向閥12、主油路溢流閥13、主油路壓カ表14、驅動閥組15、增壓器16、壓カ傳感器17和相應管路等組成。通過主電機10驅動電控比例變量泵11輸出液壓油，液壓油通過主油路單向閥12和驅動閥組15驅動增壓器16，液壓油通過增壓器增壓後，向超高壓容器7充入液壓油。主油路單向閥12和驅動閥組15之間旁路連接有主油路溢流閥13和主油路壓カ表14，主油路溢流閥13用於維持主油路壓カ恆定，主油路壓カ表14用於指示主油路壓力。增壓器增壓與超高壓容器之間安裝有壓カ傳感器17和壓カ釋放系統的卸壓閥8及節流組件9。增壓器16採用典型的液壓超高壓增壓器結構，根據帕斯卡原理，增壓比等於低壓活塞的橫截面積與高壓柱塞的橫截面積之比。電控比例變量泵11輸出流量與增壓器16輸出流量存在一定的比例關係，即與增壓器16的增壓比成反比。可以動態無級調節電控比例變量泵11輸出流量，間接改變增壓器16的增壓速度，實現動態無級調節的增壓速度，達到向超高壓容器7充入超高壓介質的無級調節。壓カ釋放系統由控制泵組I、控制油路單向閥2、控制油路溢流閥3、控制油路壓カ表5、電磁換向閥6、卸壓閥8和節流組件9組成。其中，控制泵組(I)通過傳輸管路連通的控制油路單向閥2向電磁換向閥6提供控制油，並通過電磁換向閥6對應控制卸壓閥8和節流組件9。控制油路單向閥2和電磁換向閥6之間旁路連接有控制油路溢流閥3和控制油路壓カ表5，控制油路溢流閥用於維持控制油路壓カ恆定，控制油路壓カ表用於指示控制油路壓力。電磁換向閥6可以是由至少兩個或以上並聯的電磁換向閥6-1、6-2、6-3組成的。電磁換向閥6對應控制的卸壓閥8至少由兩個或以上並聯連通超高壓容器7的卸壓閥
8-1、8-2、8-3組成，其後對應連接有節流組件9-1、9-2、9-3。在以下實施例中，卸壓閥8_1、8-2,8-3的輸入端對應相連電磁換向閥6-1、6-2、6-3，輸出端對應串聯三個節流組件9-1、
9-2、9-3組成的組件。具有不同通徑的三個節流組件9-1、9-2、9-3串聯在相應三個卸壓閥8-1、8-2、8-3後面。卸壓閥8-1、8-2、8-3可以是二位二通液控閥件，安裝在超高壓容器7與回油管路之間，節流組件安裝在卸壓閥的閥前或閥後，對卸壓速度進行調整。壓カ釋放系統可通過多個卸壓閥和不同孔徑節流組件的組合方式，形成多種卸壓特性。電控系統根據壓力傳感器17所檢測的超高壓容器7內部壓カ變化情況，與壓カ曲線控制要求進行對比，使壓カ釋放系統經安裝在超高壓容器與回油管路之間的多個組合卸壓閥和安裝在卸壓閥閥前或閥後不同孔徑的節流組件9，對卸壓速度進行調整。本發明的工作原理是本發明中增壓階段的壓カ曲線控制主要是通過動態無級調節電控比例變量泵的流量來實現的，卸壓階段的壓カ曲線控制較為複雜，動態控制可以選擇多個卸壓閥和不同孔徑節流墊的組合方式，動態改變卸壓速度，同時動態無級調節電控比例變量泵的流量進行增壓，形成邊卸壓、邊增壓的方式，兩種方式的共同作用下實現高精
度的壓カ曲線控制。在增壓階段，卸壓閥8關閉，電控比例變量泵11啟動，通過主油路單向閥12、驅動閥組15等共同作用下，驅動增壓器16向超高壓容器7增壓，電氣控制系統根據壓カ傳感器17所檢測的超高壓容器7內部壓カ變化情況，與要求的升壓曲線進行對比，動態控制電控比例變量泵11的流量，改變增壓器的輸出流量，從而實現升壓曲線的動態控制。電控比例變量泵一般選擇軸向柱塞泵。電氣控制系統通過改變電控比例變量泵配套的比例放大板上的輸出，控制安裝在電控比例變量泵上的比例閥等改變軸向柱塞泵斜盤傾角，改變泵的流量輸出多少。增壓器16由電控比例變量泵11輸出的流量驅動進行增壓，電控比例變量泵的流量與增壓器輸出流量成比例關係，可通過改變電控比例變量泵11的流量實現對增壓速度的控制。具體控制方式如下為實現適應範圍廣，控制精度高的實用化壓カ曲線控制系統，卸壓閥8可設置為3組，亦可為2至多組，即卸壓閥8-1、8-2、8-3，控制其啟閉的分別為電磁換向閥6-1、6-2、6-3，同時在卸壓閥8-1、8-2、8-3後分別安裝有不同的孔徑的三個串聯定徑節流組件9-1、9-2、9-3。在卸壓閥開啟的情況下，通過卸壓閥的流量特性主要決定於閥的前後的壓差和節流口徑的大小。在相同的壓カ下，卸壓閥的閥前、閥後壓差固定，定徑節流組件9孔徑越大，卸壓速度越快，反之卸壓速度越慢。因此通過電控系統選擇電磁換向閥6的開啟數量，3種不同節流孔徑的卸壓閥組合可達到7種不同的卸壓特性(理論上如配置更多的卸壓閥，可達到更多的卸壓特性，但成本和可靠性較差)。通過電控系統，按此方式進行控制卸壓閥8的開啟數量，可實現較粗糙的卸壓速度控制。上述方式中，卸壓速度是有級的，而且隨著超高壓容器7內壓カ的逐步下降，卸壓閥的閥前、閥後壓差變化較大，相同孔徑的節流孔的作用下卸壓速度變化也較大，不能實現精確的卸壓階段壓カ曲線控制。根據上述缺陷，電氣控制系統根據超高壓容器7內的壓カ變化，調節比例放大板的輸出，動態調節電控比例變量泵11的流量，改變驅動增壓器的流量，從而動態調節增壓速度。當壓カ曲線控制系統比照壓カ控制曲線要求，卸壓速度過快時，増加電控比例變量泵11的流量，增壓器的流量相應增加，彌補通過卸壓閥8過快的流量損耗，反之則降低電控比例泵11的流量，增壓器的流量相應減小。通過上述邊增壓、邊卸壓的方式，可將卸壓階段的壓カ曲線控制的精度保持在較高的水平上，滿足航空航天複合材料、陶瓷、高強工程塑料等特種材料超高壓處理工藝的需求。
權利要求
1.一種高精度超高壓壓力曲線控制系統，包括，電控系統(18)，共路相連超高壓容器(7)和壓力傳感器(17)的壓力釋放系統及比例增壓系統，其特徵在於，所述比例增壓系統在電控系統的控制下，電控比例變量泵(11)輸出液壓油，通過主油路單向閥(12)和驅動閥組(15)，經增壓器(16)增壓，向超高壓容器(7)充入超高壓介質；電控系統根據壓力傳感器(17)所檢測的超高壓容器(7)內部壓力變化情況，與需要的壓力曲線控制要求進行對t匕，使壓力釋放系統經安裝在超高壓容器與回油管路之間的多個組合卸壓閥(8)和安裝在卸壓閥閥前或閥後不同孔徑的節流組件(9)，對卸壓速度進行調整；壓力釋放系統的控制泵組(I)通過傳輸管路連通的控制油路單向閥(2)向電磁換向閥(6)提供控制油，控制電磁換向閥(6)通電，組合控制選擇卸壓閥的通斷，將超高壓容器(7)內部壓力釋放。
2.根據權利要求I所述的高精度超高壓壓力曲線控制系統，其特徵在於，所述的比例增壓系統，包括，通過主電機(10)驅動電控比例變量泵(11)輸出液壓油，液壓油通過主油路單向閥(12)和驅動閥組(15)驅動增壓器(16)。
3.根據權利要求2所述的高精度超高壓壓力曲線控制系統，其特徵在於，增壓器(16)與超高壓容器(7)之間迴路並聯壓力傳感器(17)和壓力釋放系統的卸壓閥(8)和節流組件(9)。
4.根據權利要求I所述的高精度超高壓壓力曲線控制系統，其特徵在於，壓力釋放系統由控制泵組、控制電磁閥、多個卸壓閥和定徑節流組件組成，其中，電機驅動的控制泵組(I)輸出控制油，通過控制油路單向閥⑵向電磁換向閥(6)提供控制油，電磁換向閥件(6)控制對應的卸壓閥(8)和節流組件(9)啟閉。
5.根據權利要求I所述的高精度超高壓壓力曲線控制系統，其特徵在於，控制電磁換向閥(6)是由至少兩個或以上並聯的電磁換向閥(6-1、6-2、6-3)組成的。
6.根據權利要求5所述的高精度超高壓壓力曲線控制系統，其特徵在於，對應電磁換向閥(6)控制的卸壓閥(8)由至少兩個並聯的卸壓閥組成，其後對應連接有節流組件(9)。
全文摘要
本發明提出一種高精度超高壓壓力曲線控制系統，包括，電控系統(18)和共路相連超高壓容器(7)和壓力傳感器(17)的壓力釋放系統及比例增壓系統，所述比例增壓系統在電控系統的控制下，電控比例變量泵(11)輸出液壓油，通過驅動閥組(15)，經增壓器(16)增壓，以動態電控比例流量無級調節增壓速度，向超高壓容器(7)充入超高壓介質；電控系統根據壓力傳感器(17)所檢測的超高壓容器內部壓力變化情況，與需要的壓力曲線控制要求進行對比，使壓力釋放系統經安裝在超高壓容器與回油管路之間的多個組合卸壓閥(8)和節流組件(9)，對卸壓速度進行調整，通過電磁換向閥(6)組合控制選擇卸壓閥通斷，將超高壓容器內部壓力釋放。
文檔編號B30B15/16GK102785396SQ20121027809
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月27日 優先權日2012年7月27日
發明者鄒木基, 鄭漢康 申請人:四川航空工業川西機器有限責任公司