一種精密氣體流量調節閥的製作方法

2023-06-23 15:51:06

專利名稱：一種精密氣體流量調節閥的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種調節閥，尤其是關於精密氣體流量調節閥。
技術背景 流量調節閥廣泛應用於工業控制領域，隨著工業控制自動化技術的快速發展，對 流量調節閥的需求也日益突出，如在汽車、發動機、燃燒等領域，結構簡單、線性度好、精度 高的流量調節閥，一直是設計師追求的目標。專利號為ZL03151230. 5的中國專利公開了一 種精密流量調節閥，其包含具有流體進出口及閥座的閥體、具有傳動螺杆的閥芯、伺服電機 和由伺服電機驅動且與傳動螺杆嚙合的傳動螺母，有若干串疊在一起的蝶簧套置於由傳動 螺杆和傳動螺母組成的螺紋副的外圍，處於兩端頭的蝶簧分別支承在傳動螺杆的軸肩和蝶 簧座上。上述的流量調節閥通過螺紋傳動來改變調節閥的開度，解決了閥體螺紋傳動間隙 的技術問題，其結構簡單，線性度較好，流量的重複性好，可承受較高壓力。但該種調節閥工 作時是由伺服電機直接驅動傳動螺母，通過與之嚙合的傳動螺杆將電機的旋轉運動轉換為 閥杆的直線運動，以實現流量調節的目的，伺服電機採用直接驅動方式，對於中小流量的調 節閥，閥杆調節行程非常短，伺服電機的運動範圍也較小，誤差影響大，流量調節精度相對 低，同時由於對伺服電機的驅動力矩要求大，對調節閥的可靠性有一定影響。
發明內容本發明的目的在於提供一種精密氣體流量調節閥，解決了上述的技術問題，其具 有調節精度高、線性度好、穩定性和可靠性高的特點。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是一種精密氣體流量調節閥，其包含由伺服電機驅動的線性執行機構、支架、包括閥 芯和氣體進出接口的調節閥組件、控制盒組件，以及用於判斷線性執行機構的調節杆或閥 芯位置的位置測控機構，線性執行機構與調節閥組件相連接，控制盒組件與位置測控機構 和伺服電機進行電路連接，其特徵在於其還包括一個用於連接線性執行機構和調節閥組 件的槓桿調節機構，其將線性執行機構的大位移量轉換成調節閥組件閥芯的小位移量；線 性執行機構和調節閥組件上下並行布置，通過支架支撐。上述的精密氣體流量調節閥，所述的槓桿調節機構包括連接杆、連接杆座、過渡 杆，連接杆的連接點A與線性執行機構的調節杆連接，連接杆的連接點B通過過渡杆與調節 閥組件的閥杆連接，連接杆的支撐點與連接杆座鉸鏈連接；連接杆的連接點A和連接點B位 於支撐點的同一側；連接杆的連接點A與支撐點的投影距離大於連接點B與支撐點的投影距離。上述的精密氣體流量調節閥，所述的連接杆的連接點A與支撐點的投影距離是連 接點B與支撐點的投影距離的2倍以上。上述的精密氣體流量調節閥，所述的位置測控機構包括位置傳感器、上、下限位機 構、與位置傳感器配合的拉杆，拉杆與線性執行機構的調節杆相連接，隨調節杆移動，即時測試線性執行機構的位移值。上述的精密氣體流量調節閥，在所述的連接杆的連接點A，連接杆與線性執行機構 的調節杆通過滾動軸承配合連接。上述的精密氣體流量調節閥，所述的連接杆為折形的，即包括三段組成，兩端為平 行的兩個小段，中間連接段為較長的傾斜段。本實用新型的有益效果是該調節閥由伺服電機驅動線性執行器，將電機的旋轉運動轉化為線性執行機構的調節杆的直線運動，通過槓桿調節機構將作用力放大，帶動調節閥組件的閥杆移動以達到 調節氣體流量的目的，降低了伺服電機的功率要求，提高了可靠性；更重要的是，通過槓桿 調節機構將線性執行器的大位移量轉換為閥頭的小位移量，便於伺服電機的控制，消除了 配合間隙、運行死區等誤差影響，達到了提高調節閥流量控制精度的目的，且線性度好，可 靠性高。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。


圖1為本實用新氣體流量調節閥的結構示意圖。圖2為
圖1中槓桿調節機構的結構示意圖，為正向視圖。圖3為
圖1中槓桿調節機構的結構外形圖。其中1.調節杆，2.連接杆，3.拉杆，4.位置測控機構，5.線性執行機構，6.伺服 電機，7.氣體進出接口，8.支架，9.調節閥組件，10.控制盒組件，11.接口，12.連接杆座， 13.過渡杆，14.閥杆，15.支架，A.連接點，B.連接點，C.支撐點
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型的氣體流量調節閥由伺服電機6、線性執行機構5、與線性 執行機構5連接的調節杆1、調節閥組件9、位置測控機構4和槓桿調節機構、控制盒組件10 等組成，伺服電機6與線性執行機構5相連接，伺服電機6根據流量調節控制信號，正向或 反向運轉，並通過螺紋傳動機構或渦輪蝸杆傳動機構將伺服電機6的旋轉運動轉換成線性 執行機構5的調節杆1的往復運動。調節閥組件9與線性執行機構5並行布置，並通過支 架8、15連接，這種上下並行的布置方式減小了整個流量調節閥的總體尺寸，結構緊湊。調 節閥組件9由閥芯、氣體進出接口 7、閥體，以及與閥芯連接的閥杆14等組成，線性執行機構 5的調節杆1與調節閥組件9的閥杆14通過槓桿調節機構連接。所述的槓桿調節機構由連接杆2、過渡杆13和連接杆座12組成，連接杆座12固 定在與調節閥組件9連接成一體的支架15上，連接杆2的支撐點C與連接杆座12鉸鏈連 接，連接杆2的連接點B與過渡杆13的一端鉸鏈連接，過渡杆13的另一端與閥杆14連接， 連接杆2的連接點A與調節杆1連接。連接杆2的連接點A與支撐點的投影距離大於連接 點B與支撐點的投影距離，也就是槓桿比例，一般槓桿比例根據流量調節閥的精度要求和 閥芯的行程決定，一般槓桿比例設置為2以上。本實用新型的流量調節閥，採用了槓桿調節 機構，將伺服電機6驅動的線性執行機構5的大位移量轉換為調節閥組件9閥芯的小位移 量，降低了傳動機構中間隙誤差、運行死區等對流量調節精度的影響，提高了調節閥的控制精度，同時，根據槓桿原理，將線性執行器的作用力放大後傳遞給調節閥組件9的閥杆14， 調節閥芯動作，也降低了伺服電機6或線性執行機構5的作用力要求，即只要很小的伺服電 機驅動力矩就可對閥芯進行調節，降低了伺服電機6的功率要求。連接杆2在連接點A —端通過滾動軸承與線性執行器的調節杆1相連，滾動軸承 結構避免了連接杆2動作過程中與線性執行器調節杆1的機械幹涉，消除了連接杆2端在 移動過程中產生的垂直於線性執行機構5位移方向的側推力，使工作更平穩。當然，採用滑 動軸承或直接鉸鏈的方式連接也是可以的。同時，由於調節閥組件9中的碟簧結構通過槓桿作用使滾動軸承在動作過程中始 終緊密貼合線性執行器的配合面，消除了調節過程中的死區，有效保障了流量調節的精度。 此外，連接杆2設計成折形結構，其兩端有平行的直段，中間為傾斜過渡段，這種結構便於 連接點的布置，防止幹涉，在尺寸上也可以減小。過渡杆13與閥杆14採用鉸接連接，避免了線性執行器的作用力傳遞給閥杆14的 過程中，由於過渡杆13鉸接處的徑向位移產生的側推力導致閥杆14與閥杆導管卡死。位置測控機構4包括位置傳感器、上、下限位機構、與位置傳感器配合的拉杆3，拉 杆3與線性執行機構5的調節杆1連接，平行布置，隨調節杆1移動，即時測試線性執行機 構5的位移值，這也就是對應了閥芯的位置和流量值。限位機構設置上、下限位機構各一 個，上限位機構對應流量調節閥的最大流量位置，即閥芯的下位；下限位機構對應流量調節 閥的最小流量位置，即閥芯的上位，一般為零位。設定上、下限位機構避免了調節閥超調引 起的故障，起到了安全保護的作用。同樣，將位置測控機構4與槓桿調節機構或拉杆3相連 也是可以的。上述的流量調節閥，其還具有一個控制盒組件10，伺服電機6和位置測控機構4與 控制盒組件10進行電路連接，控制盒組件10通過接口 11與外接控制模塊連接，控制模塊 輸出控制信號驅動調節閥調整到指定流量，實現調節閥的自動控制功能。該氣體流量調節閥採用「伺服電機+線性執行機構+槓桿連接機構+調節閥組件」 的伺服機構提高了控制精度，放大了伺服電機6的傳遞力，並將閥芯的小位移量進行了槓 杆放大，提高了控制精度，消除了伺服電機6和傳遞機構的誤差影響，也有效消除了位置調 節過程中的死區，降低了氣體流量調節的穩態誤差，保障了流量調節的精度。該流量調節閥可應用於多種氣體的流量調節，尤其是高壓條件下的氣體流量調 節，具有調節精度高、可靠性好、使用壽命長的優點。以上實施例僅用於說明本實用新型而非限制本實用新型所描述的技術方案，並不 局限於以上的形式，還可以對本實用新型進行修改或等同的替換；一切不脫離本實用新型 的精神和範圍的技術方案及其改進，都將落入本實用新型的保護範圍。
權利要求一種精密氣體流量調節閥，其包含由伺服電機(6)驅動的線性執行機構(5)、支架(9)、包括閥芯和氣體進出接口(7)的調節閥組件(10)、控制盒組件(11)，以及用於判斷線性執行機構調節杆(1)或閥芯位置的位置測控機構(4)，線性執行機構(5)與調節閥組件(10)相連接，控制盒組件(11)和位置測控機構(4)和伺服電機(6)進行電路連接，其特徵在於其還包括一個用於連接線性執行機構(5)和調節閥組件(10)的槓桿調節機構，其將線性執行機構(5)的大位移量轉換成調節閥組件(10)閥芯的小位移量；線性執行機構(5)和調節閥組件(10)上下並行布置，通過支架(8、15)支撐。
2.根據權利要求1所述的精密氣體流量調節閥，其特徵在於所述的槓桿調節機構包 括連接杆(2)、連接杆座、過渡杆(13)，連接杆(2)的連接點A與線性執行機構(5)的調節 杆⑴連接，連接杆⑵的連接點B通過過渡杆(13)與調節閥組件(10)的閥杆(14)連接， 連接杆(2)的支撐點C與連接杆座(12)鉸鏈連接；連接杆(2)的連接點A和連接點B位於 支撐點C的同一側；連接杆(2)的連接點A與支撐點C的投影距離大於連接點B與支撐點 C的投影距離。
3.根據權利要求2所述的精密氣體流量調節閥，其特徵在於所述的連接杆(2)的連 接點A與支撐點C的投影距離是連接點B與支撐點C的投影距離的2倍以上。
4.根據權利要求1或2所述的的精密氣體流量調節閥，其特徵在於所述的位置測控 機構(4)包括位置傳感器、上下限位機構、與位置傳感器配合的拉杆(3)，拉杆(3)與線性 執行機構(5)的調節杆(1)相連接，隨調節杆(1)移動，即時測試線性執行機構(5)的位移 值。
5.根據權利要求3所述的的精密氣體流量調節閥，其特徵在於所述的位置測控機構 (4)包括位置傳感器、上下限位機構、與位置傳感器配合的拉杆(3)，拉杆(3)與線性執行機 構(5)的調節杆(1)相連接，隨調節杆(1)移動，即時測試線性執行機構(5)的位移值。
6.根據權利要求3所述的的精密氣體流量調節閥，其特徵在於在連接杆(2)的連接 點A，連接杆(2)與線性執行機構(5)的調節杆(1)通過滾動軸承配合連接。
7.根據權利要求4所述的的精密氣體流量調節閥，其特徵在於在所述的連接杆(2) 的連接點A，連接杆(2)與線性執行機構(5)的調節杆(1)通過滾動軸承配合連接。
8.根據權利要求4所述的的精密氣體流量調節閥，其特徵在於所述的連接杆(2)為 折形的，即包括三段組成，兩端為平行的兩個小段，中間連接段為較長的傾斜段。
專利摘要本實用新型公開了一種精密氣體流量調節閥，其包含由伺服電機驅動的線性執行機構、支架、包括閥芯和氣體進出接口的調節閥組件、控制盒組件，以及用於判斷線性執行機構的調節杆或閥芯位置的位置測控機構，線性執行機構與調節閥組件相連接，控制盒組件與位置測控機構和伺服電機進行電路連接，其特徵在於其還包括一個用於連接線性執行機構和調節閥組件的槓桿調節機構，其將線性執行機構的大位移量轉換成調節閥組件閥芯的小位移量；線性執行機構和調節閥組件上下並行布置，通過支架支撐；其具有調節精度高、線性度好、穩定性和可靠性高的特點，適合控制精度要求高的氣體流量控制場合。
文檔編號F16K31/44GK201593639SQ20092007454
公開日2010年9月29日 申請日期2009年9月22日 優先權日2009年9月22日
發明者曾佳, 金永星, 顧根香 申請人:上海齊耀動力技術有限公司