專利名稱：電液比例減壓調速復合控制閥的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于流體控制系統(tǒng)中對流體壓力、流量實現(xiàn)比例控制的裝置。
流量控制系統(tǒng)中對壓力和流量進行連續(xù)無級控制的方法有兩種。一種稱為容積式比例控制方法，另一種稱為節(jié)流式比例控制方法。采用容積式方法無論控制壓力還是流量，最終都歸結為控制變量泵的排量，所以現(xiàn)在已實現(xiàn)了利用一套控制裝置，配上壓力和位移傳感器就能對泵的輸出壓力和流量乃至功率都進行控制的功能。對于節(jié)流式比例控制元件，由于目前還沒有象壓力傳感器一樣不起節(jié)流作用的動態(tài)流量傳感器可供使用，所以利用現(xiàn)有的控制原理是無法構造只用一個節(jié)流元件，再配以壓力和位移傳感器就能對流量和壓力進行復合控制的比例閥。對流體壓力和流量進行控制時就必須采用一個比例壓力閥和一個比例調速閥，共二個閥。
本發(fā)明正是為此而提出一種新的流量控制原理，在一普通的比例節(jié)流閥上配以壓力傳感器實現(xiàn)了只用一個節(jié)流元件就能控制壓力和流量的目的?，F(xiàn)對這一新的流量控制原理說明如下流過節(jié)流閥口的流量為Q=k·X·ΔP]]>(其中K是與流量系數(shù)、面積增益有關的常數(shù)，X是閥口開度，△P是節(jié)流口前后壓差)。現(xiàn)在控制流量的方法是使X與輸入量成線性關系，并同時設法保證△P不隨負載壓力的變化而改變。這樣就必須在一個節(jié)流閥前或后再串聯(lián)一個起定壓作用的定差減壓閥或二通插裝式的所謂流量傳感器，使閥的結構復雜化。新的方法假定，Q0=k·X·ΔP0]]>。為一基準流量，(△P0為人為規(guī)定的一個最低控制壓差)，可見當△P0不變時，Q0將隨X而線性變化。但當X不變而△P改變時，Q0就會偏離基準值而成為Q1=k·X·ΔPa]]>，但這是系統(tǒng)所不希望的，所以應Q1=k·X1·ΔP1=k·XΔP0]]>，得X1=XΔP0/ΔP1]]>，可見只要使閥口開度與閥前后的壓力差滿足上式關系就能使閥的輸出流量不隨負載壓力而改變。這只要用壓力傳感器隨時檢測出△P并用一模擬的或數(shù)字的運算器按上式計算出X1隨時對輸入量修正即可。所采用的壓力傳感器正好可用來控制壓力。
本發(fā)明的目的就是僅用一個比例節(jié)流閥，通過應用新的流量控制原理而使其具有控制壓力和流量的復合控制功能。
下面將結合附圖對本發(fā)明的原理和結構實施方案作進一步詳細說明。


圖1是本發(fā)明人所設計的壓力流量控制閥的結構圖，稱為電液比例減壓調速復合控制閥。
電液比例減壓調速復合控制閥是由調節(jié)器[1]，比例節(jié)流閥[2]，流量修正運算器[3]，壓力傳感器[4]、[5]所組成。
其中調節(jié)器[1]的作用是1.將壓力傳感器[4]輸出的電信號同設定值Ups在減法器[8]中進行比較，并對比較后的差值進行某種規(guī)律的運算;2.根據(jù)設定值Uqs和Ups的大小，選擇是控制流量還是控制壓力，并將這一選擇結果輸入到比例節(jié)流閥的控制電路中去。比例節(jié)流閥[2]的作用是將調節(jié)器供給的電信號轉換成與之成比例的閥口開度，即P-A口之間節(jié)流口的大小，它可以是目前所使用的任何一種比例節(jié)流閥。壓力傳感器[4]安裝在連通比例節(jié)流閥[2]上出口A與執(zhí)行機構[12]的流道[6]中，其作用是將該流道中的壓力線性地轉換成電壓信號，并同時供給調節(jié)器[1]和流量修正運算器[3]，對壓力和流量進行控制及對負載壓力進行監(jiān)視或測量。壓力傳感器[5]用來檢測流道[7]中的壓力，它只在該流道壓力變化較大的場合下才需要，而在一般的定壓系統(tǒng)中，如裝有溢流閥[10]的系統(tǒng)中，可省去這一壓力傳感器。流量修正運算器[3]的作用是根據(jù)壓力傳感器[4]、[5]提供的壓差信號及設定值Uqso計算出修正后的流量設定值Uqs，并將這一值輸入到調節(jié)器[1]中。
該閥的工作過程是首先由調節(jié)器[1]根據(jù)輸入的電信號Uqs和Ups的大小，選擇是對流量還是對壓力進行控制，并將結果輸入到比例節(jié)流閥的控制電路中。如控制壓力，則(Ups-Upf)這一差值起調節(jié)作用，用來控制比例節(jié)流閥開口的大小，穩(wěn)態(tài)時由于積分調節(jié)的作用，使流道[6]中的壓力與設定值Ups一致，即Ups-Upf＝0。這樣不斷地改變設定值Ups，閥的輸出壓力就隨Ups而改變，且穩(wěn)態(tài)時總是與Ups保持一致，這就是對壓力的控制過程。
如果是對輸出流量進行控制，則供給比例節(jié)流閥的控制信號為Uqs，由前述的流量控制新原理可知，因這時Uqs滿足關系式X1=XΔP0/ΔP]]>，所以無論負載壓力怎樣改變，閥的輸出流量始終與輸入信號Uqso成線性關系，且具有水平的等流量特性。這時的壓力信號Ups將設定系統(tǒng)的最高使用壓力。
以上是本閥的結構及對壓力和流量的控制過程，其主要優(yōu)點如下1.僅用一比例節(jié)流閥就實現(xiàn)了對壓力和流量二個流體參量的控制，大大簡化了現(xiàn)有控制閥的結構，并降低了成本。
2.電閉環(huán)控制大大提高了對壓力和流量的控制精度。在液壓系統(tǒng)中僅此一閥就能對執(zhí)行機構的壓力和速度進行連續(xù)地、高精度地控制，且抗污染?？梢源娆F(xiàn)有比例減壓閥和二通比例調速閥，廣泛地應用于壓機，工程機械等多種液壓主機中。
3.該閥還為液壓系統(tǒng)的計算機控制提供了最方便、最簡單、最可靠的電機械轉換接口。
下面結合圖1，通過實施例對本發(fā)明進一步描述。
調節(jié)器[1]選用PID調節(jié)算法，其選擇功能由二級管組成的電路完成。比例節(jié)流閥采用先導控制的位移-力反饋型比例節(jié)流閥，通徑為16mm。壓力傳感器[4]、[5]選擇測量范圍為0～35MPa的電阻應變式壓力傳感器，并帶有集成的前置放大級。流量修正運算器由運算放大器LM741組成的模擬電路實現(xiàn)。
權利要求
1.一種電液比例減壓調速復合控制閥是包含有一個比例節(jié)流閥[2]、調節(jié)器[1]、流量修正運算器[3]、壓力傳感器[4]、[5]組成。
2.根據(jù)權利要求1所述的電液比例減壓調速復合控制閥，其特征是所述的壓力傳感器[4]安裝在連通節(jié)流閥[2]上出口A及執(zhí)行機構[12]的流道[6]中。
3.根據(jù)權利要求1所述的電液比例減壓調速復合控制閥，其特征是所述的壓力傳感器[5]安裝在連通節(jié)流閥[2]上進口P及油泵[9]的出口和執(zhí)行機構[11]的流道[7]中。
4.根據(jù)權利要求1所述的電液比例減壓調速復合控制閥，其特征是在流道[7]中壓力基本不變的情況下，可以去掉壓力傳感器[5]。
5.根據(jù)權利要求1至4所述的電液比例減壓調速復合控制閥，它可以制成板式、管式和插件式。
全文摘要
一種對流體壓力和流量可進行連續(xù)無級控制的裝置。本發(fā)明在一普通的比例節(jié)流閥[2]的出口處安裝一壓力傳感器[4]檢測該腔的壓力，從而實現(xiàn)了對輸出壓力的閉環(huán)控制，提高了控制精度并使最低可控壓力為零壓。此外用同一節(jié)流閥，通過采用壓力傳感器檢測負載壓力，并對節(jié)流閥的開口量按壓力修正的方法，使閥具有控制流量的功能。只用一比例節(jié)流閥就起到了需一比例減壓閥和比例調速閥才具有的功能。
文檔編號F15B13/043GK1053110SQ8910971
公開日1991年7月17日 申請日期1989年12月31日 優(yōu)先權日1989年12月31日
發(fā)明者權龍 , 周文, 陸世鑫 申請人:太原工業(yè)大學