一種機電一體化數控調壓器的製作方法
2023-06-07 12:07:41 1
專利名稱：一種機電一體化數控調壓器的製作方法
一種機電一體化數控調壓器，它用在各種輸氣、液管路中，用於調節輸氣、液管路的輸送壓力，特別適用於石油化工以及實驗室等需要經常調節其壓力值的地方。
現在在各種應用領域所用的壓力調節器(俗稱減壓閥)多是彈簧式壓力調節器。使用一個壓縮彈簧頂住一個可動閥芯，在氣體或液體壓力的平衡作用下，閥芯有一定的開口量。通過開口量的節流減壓，保持輸出壓力值的衡定，而輸出壓力值的設定，是通過調節壓縮彈簧的預緊來實現的。由於彈簧預緊力是通過手工調節的，每次改變壓力值都必須重新調整，在需要經常調節時，有較大的工作量，同時也不適應自動化操作。此外，調整量與壓力的改變值不是線性關係，需要一定的技巧。
本發明的目的是發明一種機電一體化數控調壓器，它採用彈簧調壓器原理，使用機電一體化技術，可以通過數字控制改變調壓器的輸出壓力值，操作方便。
本發明如附
圖1所示，它有閥體1、閥芯2、壓縮彈簧3和調節壓縮彈簧3壓縮量的滑塊4，其特徵在於在滑塊軸線上有螺紋，該螺紋與螺杆5相配，螺杆5上端連有大速比減速器6和數控電機7，在閥體1近旁有標準工業控制介面11，在閥體1出口裝有壓力傳感器12，在標準工業控制介面11內插有對數控電機7進行控制的適配模塊8和連接於壓力傳感器12的測量適配模塊9，標準工業制介面6通過標準串行接口與可為其它測量控制系統所共有的中央控制計算機10相連。
本發明保持壓力的方法是當輸出壓力降低時，閥芯2底面所受壓力減小，與壓縮彈簧3的壓力不平衡，在壓縮彈簧3的作用下，閥芯2下移使其進口開度增加，節流壓差減小，輸出壓力恢復，重新保持與壓縮彈簧3的平衡。反之，當輸出壓力升高時，閥芯2底面所受壓力增大，大於壓縮彈簧3的壓力，使閥芯2上移，從而使進口開度減小，節流壓差增大，輸出壓力得以減小，重新保持與彈簧彈性力平衡。在需要調節輸出壓力時，中央控制計算機10通過標準串行通訊接口發出地址選通信號，標準工業控制介面11收到地址選通信號後，選通相應的控制電機的適配模塊8。在需要增加其輸出壓力時，中央控制計算機10發出電機正轉信號，由適配模塊7鎖存並控制數控電機7正轉。在適配模塊8鎖存後，中央控制計算機10發出新的地址選通信號，通過標準工業控制介面11選通測量適配模塊9，測量適配模塊9不斷把壓力傳感器12測得的輸出壓力值經A/D變換後送回給中央控制計算機10，通過中央控制計算機10的處理與要求調整值比較，在滿足需要後，重新發出選通適配模塊8的地址選通信號，選通適配模塊8，給出電機停轉信號，通過適配模塊8控制電機停轉。由於在調節過程中，數控電機7正向轉動時，通過減速器6帶動螺杆5正向轉動，使滑塊4向下移動，增加壓縮彈簧3的預壓力，從而增大了本發明輸出口邊的設定壓力。反之，在需要降低本發明輸出口邊的設定壓力時，中央控制計算機10與控制增壓過程相仿，只是把控制數控電機7正轉改為控制其反轉，螺杆5帶動滑塊4向上移動，減小了壓縮彈簧的預緊壓力，使輸出口壓力降低。
本發明使用中央控制計算機加標準工業控制介面這種機電一體化的方法，可以通過數位化技術對其進行壓力的調節控制，從而解決了人工調定的操作困難問題。在調節過程中，通過直接測量輸出口的壓力值進行調節控制，也解決了輸出壓力與滑塊位移的非線性問題。由於壓力傳感器的測量精度很高，因此本發明有較高的設定精度。
在本發明中，用於直接調節壓力的閥芯2、閥體1與普通彈簧式壓力調節閥一樣，可以使用現有調節閥進行改型設計或直接改造。可以使用如本發明附圖1所給出的移動閥芯的形式。其閥芯也可以是變形薄膜形式。
在本發明中，減速器6可以使用多級普通減速器，也可以使用諧波齒輪減速器，有較大的減速比。還可以使用如專利申請號為CN91103847的「一種大速比差動減速器」，有很大的減速比和很小的體積。在本發明中的數控電機7，可以使用普通的步進電機，但為簡化電機控制與驅動系統，也可以採用用稀土永磁材料做轉子的交流同步電動機。如使用變頻電源進行驅動，可以通過調整變頻電源的頻率來調整電動機的轉速，例如專利號為CN89209067的專利。或使用以霍爾元件為無機械接觸同步換向控制器的檢測元件的隨機同軸換向電動機，例如專利號為CN89215098的專利。和普通直流電機一樣，可以通過輸入電壓控制電機工作工況，也可以用數控方法對其控制。採用稀土材料的永磁轉子，可以比感應電機有更大的起動力矩，製造簡單。本發明還可以把電機與減速器做成一個整體，例如專利申請號為CN91103795的「一種差動減速電動伺服單元」的專利，有更小的組合結構尺寸。
在本發明中，標準工業控制介面11可以選用美國ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I/OK32，或是美國OPTO22公司的PB16AH，適配模塊8和9可以選用美國OPTO22公司的OAC5和AD3模塊。中央控制計算機10可以選用美國OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用ME公司的PCS-1工業過程工作站。
權利要求
1.一種機電一體化數控調壓器，它有閥體1、閥芯2、壓縮彈簧3和調節壓縮彈簧3壓縮量的滑塊4，其特徵在於在滑塊軸線上有螺紋，該螺紋與螺杆5相配，螺杆5上端連有大速比減速器6和數控電機7，在閥體1近旁有標準工業控制介面11，在閥體1出口裝有壓力傳感器12，在標準工業控制介面11內插有對數控電機7進行控制的適配模塊8和連接於壓力傳感器12的測量適配模塊9，標準工業制介面6通過標準串行接口與可為其它測量控制系統所共有的中央控制計算機10相連。
全文摘要
一種機電一體化數控調壓器，它用在各種輸氣、液管路中。它有閥體、閥芯、壓縮彈簧和滑塊，其特徵在於有螺杆與滑塊相配，在螺杆上端連有大速比減速器和數控電機，在閥體近旁有標準工業控制介面，在閥體出口裝有壓力傳感器，在標準工業控制介面內插有控制數控電機和壓力傳感器的適配模塊，有與標準工業控制介面相連的中央控制計算機。
文檔編號F16K31/02GK1073535SQ91111658
公開日1993年6月23日 申請日期1991年12月20日 優先權日1991年12月20日
發明者石行 申請人:北京市西城區新開通用試驗廠