一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置的製作方法

2024-01-25 16:37:15

專利名稱：一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置。
背景技術：
幾乎所有氣動元件上都存在氣動容腔，而容腔的壓力控制更是氣動領域的 核心內容之一，氣動技術的深入研究離不開氣動容腔壓力特性的研究。目前尚 無專門裝置用於測試存在固定排氣間隙的容腔的壓力特性，尤其是容腔容積以 及配合間隙可調的測試裝置。
另外，在10MPa以上的超高壓氣動領域，自動壓力控制元件尚無成熟的產 品。普通的手調壓力控制閥操作緩慢，調節精度低；現有的電磁開關閥響應速 度較慢，同樣無法用於小容腔的精確壓力控制。大範圍壓力的連續快速控制需 要有響應速度快、調節精度高的自動壓力控制閥，且工作壓力與流量應能滿足 要求。 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置。 可以對不同配合間隙及容積的容腔的壓力特性進行測試的超高壓氣動裝置，同 時提供一種快響應、高精度的小流量壓力控制閥。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是
包括氣源，壓力控制閥，流量計，固定的活塞杆，活塞套，可調基座，壓 力傳感器以及控制器；氣源與壓力控制閥的進氣端相連，流量計接在壓力控制 閥排氣端與活塞杆進氣端中間，活塞套安裝在可調基座上，活塞杆與活塞套之 間為間隙配合，壓力傳感器安裝在活塞套上，壓力控制閥、流量計及壓力傳感 器的信號線分別與控制器相連。
所述的壓力控制閥為一直動式比例滑閥，包括閥體，閥套，密封圈，閥芯， 比例電磁鐵以及閥芯彈簧；閥體、閥套及閥芯上均開有進氣口與排氣口；閥套 安裝在閥體內部，其進氣口與排氣口和閥體的進氣口與排氣口對應相通；閥套 外側開有環形氣槽，內部開有軸向通孔，徑向開有通孔連接環形氣槽與內部軸 向通孔；閥芯安裝在閥套的軸向通孔內並與其形成間隙配合，閥芯軸向孔連通 自身的進氣口與排氣口，非工作狀態時，閥芯的進氣口與排氣口和閥套的進氣口與排氣口不相通；比例電磁鐵安裝在閥體的端部，其推桿與閥芯的一端接觸; 閥芯彈簧安裝在閥套內並與閥芯的另一端接觸；第一密封圈分別安裝在閥套外 側的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例電磁鐵端部的密封凹槽內。所述的徑 向通孔為矩形通孔。
本實用新型具有的有益效果是
使用較為簡單的系統實現對存在固定配合間隙的氣動容腔進行壓力特性測 試，最高工作壓力可達35MPa，通過調整活塞套安裝位置可以實現不同容積的 容腔的壓力特性測試，通過更換活塞杆或活塞套可以實現不同配合間隙的容腔 的壓力特性測試，同時可以提供一種快響應、高精度的小流量壓力控制閥。

圖1是本實用新型的結構原理示意圖。
圖2是本實用新型中壓力控制閥的結構原理示意圖。
圖3是壓力控制閥中閥套的結構示意圖。
圖4是未施加控制信號時閥芯與閥套的配合狀態圖圖5是施加控制信號時閥芯與閥套的配合狀態圖
圖中1、氣源，2、壓力控制閥，3、流量計，4、固定的活塞杆，5、活塞 套，6、可調基座，7、壓力傳感器，8、控制器，9、閥體，10、閥套，11、密 封圈，12、閥芯，13、比例電磁鐵，14、閥芯彈簧，15，環形氣槽，16、矩形 通孔。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
如圖1所示，本實用新型包括氣源l，壓力控制閥2，流量計3，固定的活 塞杆4，活塞套5，可調基座6，壓力傳感器7以及控制器8;氣源1與壓力控 制閥2的進氣端相連，流量計3接在壓力控制閥2排氣端與活塞杆4進氣端中 間，活塞套5安裝在可調基座6上，活塞杆4與活塞套5之間為間隙配合，壓 力傳感器7安裝在活塞套5上，壓力控制閥2、流量計3及壓力傳感器7的信號 線分別與控制器8相連。所述控制器8為機電設備較通用產品，能實現功能即 可。
如圖l所示，所述的壓力控制閥2為一直動式比例滑閥，包括閥體9，閥套 10，密封圈ll，閥芯12，比例電磁鐵13以及閥芯彈簧14;閥體9、闊套10及 閥芯12上均開有進氣口與排氣口；閥套10安裝在閥體9內部，其進氣口與排 氣口和閥體9的進氣口與排氣口對應相通；閥套10外側開有環形氣槽15，內部開有軸向通孔，徑向開有通孔16連接環形氣槽15與內部軸向通孔；閥芯12安 裝在閥套10的軸向通孔內並與其形成間隙配合，閥芯12軸向孔連通自身的進 氣口與排氣口，非工作狀態時，閥芯12的進氣口與排氣口和閥套10的進氣口 與排氣口不相通；比例電磁鐵13安裝在閥體9的端部，其推桿與閥芯12的一 端接觸；閥芯彈簧14安裝在閥套10內並與閥芯12的另一端接觸；第一密封圈 11安裝在閥套10外側的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例電磁鐵13端部的 密封凹槽內。
如圖3所示，為本實用新型壓力控制閥的閥套的結構示意圖，閥套10外側 開有環形氣槽15，內部開有軸向通孔，徑向開有矩形通孔16連接環形氣槽15 與內部軸向通孔。
如圖4所示，閥芯與閥套為正開口配合，即在未施加控制信號時閥芯的臺 肩完全蓋住閥套的矩形通孔，此時閥體的進氣口與排氣口不通；施加控制信號 後，比例電磁鐵推動閥芯克服閥芯彈簧的作用力運動，此時閥芯與閥套的配合 狀態如圖5所示，此時閥體的進氣口與排氣口之間有一定的過流面積，且該過 流面積與控制器施加的控制信號成線性關係，通過改變控制電流的大小即可實 現對壓力控制閥的開度控制。
活塞容腔的進氣由控制器調整壓力控制閥的開度實現，容腔氣體通過活塞 套與活塞杆的間隙自發完成排氣。進行壓力特性測試時，控制器根據待測試的 壓力特性如階躍響應或正弦響應等確定實時的目標壓力值P(目標壓力應低於氣 源壓力P1)，並與檢測到的活塞容腔壓力P2進行比較，如果P2〉P，說明容腔壓 力高於目標壓力，則減小壓力控制閥的開度以使容腔壓力下降，反之如果P2〈P， 則加大壓力控制閥的開度以使容腔壓力升高。如果進行恆值目標壓力控制，容 腔的進排氣流量應穩定在一固定值，壓力控制閥的閥芯最終在某一位置附近達 到平衡；如果進行非恆值目標壓力控制，容腔的進排氣流量始終在變化，壓力 控制閥的閥芯隨目標壓力的變化始終處於運動狀態。
控制器能記錄控制過程中壓力、流量以及控制信號的數據，可以用於對容 腔的壓力特性進行詳細的分析研究。在不更換元件的情況下，通過調整活塞套 的安裝位置可以完成不同容積的容腔測試；通過更換配合間隙不同的活塞杆或 活塞套可以完成不同配合間隙的容腔測試。
權利要求1、一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置，其特徵在於包括氣源(1)，壓力控制閥(2)，流量計(3)，固定的活塞杆(4)，活塞套(5)，可調基座(6)，壓力傳感器(7)以及控制器(8)；氣源(1)與壓力控制閥(2)的進氣端相連，流量計(3)接在壓力控制閥(2)排氣端與活塞杆(4)進氣端中間，活塞套(5)安裝在可調基座(6)上，活塞杆(4)與活塞套(5)之間為間隙配合，壓力傳感器(7)安裝在活塞套(5)上，壓力控制閥(2)、流量計(3)及壓力傳感器(7)的信號線分別與控制器(8)相連。
2、 根據權利要求1所述的一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置， 其特徵在於所述的壓力控制閥(2)為一直動式比例滑閥，包括閥體(9)，閥 套(10)，密封圈(11)，閥芯(12)，比例電磁鐵(13)以及閥芯彈簧(14); 閥體(9)、閥套(10)及閥芯(12)上均開有進氣口與排氣口；閥套(10)安 裝在閥體(9)內部，其進氣口與排氣口和閥體(9)的進氣口與排氣口對應相 通；閥套(10)外側開有環形氣槽(15)，內部開有軸向通？L，徑向開有通孔(16) 連接環形氣槽(15)與內部軸向通孔；閥芯(12)安裝在閥套(10)的軸向通 孔內並與其形成間隙配合，閥芯(12)軸向孔連通自身的進氣口與排氣口，非 工作狀態時，閥芯(12)的進氣口與排氣口和閥套(10)的進氣口與排氣口不 相通；比例電磁鐵(13)安裝在閥體(9)的端部，其推桿與閥芯(12)的一端 接觸；閥芯彈簧(14)安裝在閥套(10)內並與閥芯(12)的另一端接觸；第 一密封圈(11)安裝在閥套(10)外側的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例 電磁鐵(13)端部的密封凹槽內。
3、 根據權利要求2所述的一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置， 其特徵在於所述的徑向通孔(16)為矩形通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置。氣源與壓力控制閥的進氣端相連，流量計接在壓力控制閥排氣端與活塞杆進氣端中間，活塞套安裝在活塞套安裝在可調基座上，活塞杆與活塞套之間為間隙配合，壓力傳感器安裝在活塞套上，壓力控制閥、流量計及壓力傳感器的信號線分別與控制器相連。使用較為簡單的系統實現對存在固定配合間隙的氣動容腔進行壓力特性測試，最高工作壓力可達35MPa，通過調整活塞套安裝位置可以實現不同容積的容腔的壓力特性測試，通過更換活塞杆或活塞套可以實現不同配合間隙的容腔的壓力特性測試，同時可以提供一種快響應、高精度的小流量壓力控制閥。
文檔編號G01L11/00GK201141792SQ20082008192
公開日2008年10月29日 申請日期2008年1月7日 優先權日2008年1月7日
發明者徐志鵬, 王宣銀, 羅語溪 申請人:浙江大學