专利名称：防水击操纵阀阀芯控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体压力执行机构，尤其是涉及一种防水击操纵阀阀芯控制系统。
背景技术：
在水利、核电、介质输送等工业领域中，大流量工况下流量控制阀的切换 容易产生具有严重危害的水击现象。控制大流量控制阀的阀芯切换速度是防治 水击危害的重要措施，特别是阀芯切换的慢速控制以及保持压差的调速控制都 是高性能大流量控制阀的关键。近几年随着工业发展对核电和水利机械中水击 控制的要求越来越高，而相关的传统慢速控制阀芯技术无法满足实际需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水击操纵阀阀芯控制系统，用于大流量工况 下的流量控制，作为防水击阀芯操纵的控制系统，控制阀芯切换的慢速控制以 及保持节流阀芯进出口压差的调速控制，实现防治水击危害和大流量管道系统 的调速，适用于水击危害严重的流体系统的高性能流量控制。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
包括油箱或水箱、过滤器、电机、泵、安全阀、比例溢流阀、单向阀、减 压阀、伺服阀、弹簧缸、液压缸、压差传感器、压差控制器；电机拖动的泵的
入口通过过滤器与油箱或水箱连接，泵的出口连接安全阀入口和单向阀后分为 两路， 一路接比例溢流阀入口和弹簧缸的一腔，另一路连接减压阀的入口，减
压阀的出口连接伺服阀的P 口，伺服阀的A、 B、 T 口分别连接液压缸的两腔和 油箱或水箱，安全阀和比例溢流阀的出口以及弹簧缸的弹簧腔均接油箱或水箱; 弹簧缸与液压缸的输出活塞杆分别连接节流阀芯和调压阀芯。
压差控制器包括压差设定信号和相加单元，压差传感器的两个测压点连接 节流阀芯的入口和出口，测得的压差信号输出连接到压差控制器的相加单元， 相加单元与压差设定信号连接，并将获得的偏差信号输出连接到伺服阀形成闭
环反馈控制。
所述的弹簧缸的弹簧腔内装有弹簧，被比例溢流阀入口调定压力推动的活 塞杆压在弹簧上，活塞杆伸出弹簧缸外的部分连接节流阀芯，另一端连接位移 传感器。
3所述的弹簧缸的弹簧或者置于弹簧缸的缸体之外，弹簧的一端与缸体固接， 另一端被活塞杆推压或者拉伸，活塞杆穿过弹簧与节流阀芯连接，活塞杆的另 一端连接位移传感器。
本发明具有的有益效果是
(1) 采用比例溢流阀控制压力，通过弹簧转换为位移，可以实现慢速阀芯控 制，压力变化对应节流阀芯位移变化，可以根据阀芯控制速度要求设定压力变 化率，灵活方便，且容易实现阀芯切换的慢速控制。
(2) 利用闭环控制实现压差稳定控制，具有控制精度高，抗干扰能力强的特 点，特别适用于水击压力波动产生时的压差稳定。
(3) 液压驱动部分应设计有超压保护装置，防止超过负载损伤阔杆；比例溢 流阀一方面用于节流阀芯位移的控制，另一方面可以防止系统过载损伤阀杆， 具有超压超载保护的功能
(4) 减压阀用于调节伺服阀P 口的压力，对于调节伺服阀工作压力，保持工 作点稳定具有较好的效果。
(5) 该阀芯控制系统具有结构简单、工作范围大、性能高的优点，适合于系 列化和模块化生产。
(6) 操纵节流阀芯的弹簧缸带有位移传感器，可以实时检测节流阀芯的开度，
具有直观可靠的特点。
(7) 本阀芯控制系统还可通过将泵、阀、液压缸、管路等更换为水液压元件
和防锈材料，适应特殊场合如核电系统等的应用。
附图是本发明的结构原理示意图。
图中l.油箱或水箱，2.过滤器，3.电机，4.泵，5.安全阀，6.比例溢流阔， 7.单向阀，8.减压阀，9.伺服阀，IO.位移传感器，ll.弹簧缸，11-1.活塞杆，11-2. 弹簧，11-3.缸体，12.液压缸，13.节流阀芯，14.调压阀芯，15.压差传感器，16. 压差设定信号，17.相加点，18.压差控制器。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如附图所示，本发明防水击操纵阀阀芯控制系统包括包括油箱或水箱l、
过滤器2、电机3、泵4、安全阀5、比例溢流阀6、单向阀7、减压阀8、伺服 阀9、弹簧缸11、液压缸12、压差传感器15及压差控制器18;电机3拖动的 泵4的入口通过过滤器2与油箱或水箱1连接，泵4的出口连接安全阀5入口和单向阀7后分为两路， 一路接比例溢流阀6入口和弹簧缸11的一腔，另一路 连接减压阀8的入口，减压阀8的出口连接伺服阀9的P 口，伺服阀9的A、B、 T 口分别连接液压缸12的两腔和油箱/水箱1，安全阀5和比例溢流阀6的出口 以及弹簧缸11的弹簧腔均接回油箱/水箱1;弹簧缸11与液压缸12的输出活塞 杆分别连接节流阀芯13和调压阔芯14，推动节流阀芯13和调压阀芯14分别动 作改变主通路上的各自的通流面积。泵4的出口处的安全阀5用于保护泵4，比 例溢流阀6 —方面调节弹簧缸11 一腔的压力，另一方面可以防止系统过载损伤 阀杆，减压阀8用于调节伺服阀9的P口压力。
压差控制器18包括压差设定信号16和相加单元17，压差传感器15的两个 测压点连接节流阀芯13的入口和出口，测得的压差信号输出反馈到压差控制器 18的相加单元17，相加单元17与压差设定信号16连接，在相加单元17压差 设定信号18减去压差测量信号获得偏差控制信号并输出连接到伺服阀9，由此 形成节流阀芯13两端压差的闭环反馈控制。当来流压力发生变化，或者由于节 流阀芯13流通面积发生变化，造成管路系统流阻分布变化时，节流阀芯13的 进出口压差与压差设定信号16产生偏差，伺服阀9便按该偏差信号自动调整， 对调压阀芯14的开度进行调节，重新使节流阀芯13进出口压差达到设定值， 以维持其前后压差恒定。其具体工作过程是，当压差传感器15检测到的压差增 大时，反馈到压差控制器18，在相加单元17比较之后得到负的偏差信号，使伺 服阀9切换到左位，液压缸12就推动调压阀芯14减小阀口通流面积，进而减 小节流阀芯13两端的压差，直到回到压差设定信号16的设定值，偏差信号变 为零，伺服阀9回到零位；反之亦然。对节流阀芯13进出口压差的闭环控制具 有控制精度高，抗干扰能力强等特点，适用于水击压力波动的工作环境。
弹簧缸ll的弹簧腔内装有弹簧ll-2，如附图所示，被比例溢流阀6入口调 定压力推动的活塞杆11-1通过压縮弹簧11-2，将比例溢流阀6控制的压力转换 为位移并由弹簧缸11的活塞杆11-1输出并推动节流阀芯13动作，以改变操纵 阀的节流阀口通流面积。弹簧缸11的活塞杆11-1的另一端连接有位移传感器 10，可以实时检测节流阀芯13的位移。
弹簧缸11的弹簧11-2或者置于缸体11-3外部，弹簧11-2 —端与缸体11-3 固接，另一端被活塞杆11-1推压或者拉伸，活塞杆11-1仍然穿过弹簧11-2与节 流阀芯B连接。
增大比例溢流阀6的控制信号，比例溢流阀6入口以及与之相连的弹簧缸 11的一腔的压力上升，弹簧缸11的活塞杆11-1压縮弹簧11-2的压缩量增大并推动节流阀芯13，进而减小节流阀口通流面积；反之，当减小比例溢流阀6的 输入信号，比例溢流阀6入口以及与之相连的弹簧缸11的一腔的压力下降，弹 簧缸11的活塞杆11-1压縮弹簧11-2的压縮量减小并拉动节流阀芯13，进而增 大节流阀口通流面积。这样，通过改变比例溢流阀6的控制信号可以控制节流 阀芯13的阀口通流面积，节流阀芯13的阀口通流面积的调节大小和调节速度 都可以由比例溢流阀6的控制信号控制，并且，由弹簧ll-2将比例溢流阀6的 控制压力转换为位移，可以实现节流阀芯13的慢速切换控制，达到防水击的目 的。节流阀芯13的切换速度由比例溢流阀6的控制信号的变化速率调控，其工 作范围大，控制性能高。
比例溢流阀6的入口连接泵出口的单向阀7、减压阀8的入口和弹簧缸11 的一腔， 一方面用于节流阀芯13位移的控制，另一方面可以防止系统过载损伤 阀杆，具有超压超载保护的功能。减压阀8用于调节伺服阀9的P 口压力，可 以调节伺服阀9工作压力，保持其工作点稳定。
权利要求
1、一种防水击操纵阀阀芯控制系统，其特征在于包括油箱或水箱(1)、过滤器(2)、电机(3)、泵(4)、安全阀(5)、比例溢流阀(6)、单向阀(7)、减压阀(8)、伺服阀(9)、弹簧缸(11)、液压缸(12)、压差传感器(15)、压差控制器(18)；电机(3)拖动的泵(4)的入口通过过滤器(2)与油箱或水箱(1)连接，泵(4)的出口连接安全阀(5)入口和单向阀(7)后分为两路，一路接比例溢流阀(6)入口和弹簧缸(11)的一腔，另一路连接减压阀(8)的入口，减压阀(8)的出口连接伺服阀(9)的P口，伺服阀(9)的A、B、T口分别连接液压缸(12)的两腔和油箱或水箱(1)，安全阀(5)和比例溢流阀(6)的出口以及弹簧缸(11)的弹簧腔均接油箱或水箱(1)；弹簧缸(11)与液压缸(12)的输出活塞杆分别连接节流阀芯(13)和调压阀芯(14)，所述压差控制器(18)，包括压差设定信号(16)和相加单元(17)，压差传感器(15)的两个测压点连接节流阀芯(13)的入口和出口，测得的压差信号输出连接到压差控制器(18)的相加单元(17)，相加单元(17)与压差设定信号(16)连接，并将获得的偏差信号输出连接到伺服阀(9)形成闭环反馈控制。
2. 根据权利要求l所述的一种防水击操纵阀阀芯控制系统，其特征在于 所述的弹簧缸(ll)的弹簧腔内装有弹簧(ll-2)，被比例溢流阀(6)入口调定压力推 动的活塞杆(ll-l)压在弹簧(ll-2)上，活塞杆(ll-l)伸出弹簧缸(ll)外的部分连接 节流阀芯(13)，另一端连接位移传感器(IO)。
3. 根据权利要求1所述的一种防水击操纵阀阀芯控制系统，其特征在于 所述的弹簧缸(ll)的弹簧(l 1-2)或者置于弹簧缸(1 l)的缸体(ll-3)之外，弹簧(l 1-2) 的一端与缸体(ll-3)固接，另一端被活塞杆(ll-l)推压或者拉伸，活塞杆(ll-l)穿 过弹簧(11-2)与节流阀芯(13)连接，活塞杆(11-1)的另一端连接位移传感器(10)。
全文摘要
本发明公开了一种防水击操纵阀阀芯控制系统。它包括电机、泵、油箱/水箱、过滤器、安全阀、单向阀、减压阀、比例溢流阀、伺服阀、液压缸、压差传感器、压差控制器。比例溢流阀的入口连接弹簧缸的一腔，通过活塞杆压缩弹簧腔的弹簧，把比例溢流阀的控制压力转化为控制节流阀芯的位移，实现防水击操纵阀阀芯切换速度可控。压差传感器的两个测压点连接节流阀芯的入口和出口，将压差反馈到压差控制器，通过伺服阀控制的液压缸调节调压阀芯的开度，闭环控制节流阀芯前后的压差，实现主液体通路上的调速。本发明可以实现节流阀芯的慢速可控切换，有效抑制和削弱水击。
文档编号F16K37/00GK101307840SQ20081006263
公开日2008年11月19日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者华 周, 张增猛, 谢安桓 申请人:浙江大学