专利名称：一种精密气体流量调节阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种调节阀，尤其是关于精密气体流量调节阀。
技术背景 流量调节阀广泛应用于工业控制领域，随着工业控制自动化技术的快速发展，对 流量调节阀的需求也日益突出，如在汽车、发动机、燃烧等领域，结构简单、线性度好、精度 高的流量调节阀，一直是设计师追求的目标。专利号为ZL03151230. 5的中国专利公开了一 种精密流量调节阀，其包含具有流体进出口及阀座的阀体、具有传动螺杆的阀芯、伺服电机 和由伺服电机驱动且与传动螺杆啮合的传动螺母，有若干串叠在一起的蝶簧套置于由传动 螺杆和传动螺母组成的螺纹副的外围，处于两端头的蝶簧分别支承在传动螺杆的轴肩和蝶 簧座上。上述的流量调节阀通过螺纹传动来改变调节阀的开度，解决了阀体螺纹传动间隙 的技术问题，其结构简单，线性度较好，流量的重复性好，可承受较高压力。但该种调节阀工 作时是由伺服电机直接驱动传动螺母，通过与之啮合的传动螺杆将电机的旋转运动转换为 阀杆的直线运动，以实现流量调节的目的，伺服电机采用直接驱动方式，对于中小流量的调 节阀，阀杆调节行程非常短，伺服电机的运动范围也较小，误差影响大，流量调节精度相对 低，同时由于对伺服电机的驱动力矩要求大，对调节阀的可靠性有一定影响。
发明内容本发明的目的在于提供一种精密气体流量调节阀，解决了上述的技术问题，其具 有调节精度高、线性度好、稳定性和可靠性高的特点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种精密气体流量调节阀，其包含由伺服电机驱动的线性执行机构、支架、包括阀 芯和气体进出接口的调节阀组件、控制盒组件，以及用于判断线性执行机构的调节杆或阀 芯位置的位置测控机构，线性执行机构与调节阀组件相连接，控制盒组件与位置测控机构 和伺服电机进行电路连接，其特征在于其还包括一个用于连接线性执行机构和调节阀组 件的杠杆调节机构，其将线性执行机构的大位移量转换成调节阀组件阀芯的小位移量；线 性执行机构和调节阀组件上下并行布置，通过支架支撑。上述的精密气体流量调节阀，所述的杠杆调节机构包括连接杆、连接杆座、过渡 杆，连接杆的连接点A与线性执行机构的调节杆连接，连接杆的连接点B通过过渡杆与调节 阀组件的阀杆连接，连接杆的支撑点与连接杆座铰链连接；连接杆的连接点A和连接点B位 于支撑点的同一侧；连接杆的连接点A与支撑点的投影距离大于连接点B与支撑点的投影距离。上述的精密气体流量调节阀，所述的连接杆的连接点A与支撑点的投影距离是连 接点B与支撑点的投影距离的2倍以上。上述的精密气体流量调节阀，所述的位置测控机构包括位置传感器、上、下限位机 构、与位置传感器配合的拉杆，拉杆与线性执行机构的调节杆相连接，随调节杆移动，即时测试线性执行机构的位移值。上述的精密气体流量调节阀，在所述的连接杆的连接点A，连接杆与线性执行机构 的调节杆通过滚动轴承配合连接。上述的精密气体流量调节阀，所述的连接杆为折形的，即包括三段组成，两端为平 行的两个小段，中间连接段为较长的倾斜段。本实用新型的有益效果是该调节阀由伺服电机驱动线性执行器，将电机的旋转运动转化为线性执行机构的调节杆的直线运动，通过杠杆调节机构将作用力放大，带动调节阀组件的阀杆移动以达到 调节气体流量的目的，降低了伺服电机的功率要求，提高了可靠性；更重要的是，通过杠杆 调节机构将线性执行器的大位移量转换为阀头的小位移量，便于伺服电机的控制，消除了 配合间隙、运行死区等误差影响，达到了提高调节阀流量控制精度的目的，且线性度好，可 靠性高。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新气体流量调节阀的结构示意图。图2为
图1中杠杆调节机构的结构示意图，为正向视图。图3为
图1中杠杆调节机构的结构外形图。其中1.调节杆，2.连接杆，3.拉杆，4.位置测控机构，5.线性执行机构，6.伺服 电机，7.气体进出接口，8.支架，9.调节阀组件，10.控制盒组件，11.接口，12.连接杆座， 13.过渡杆，14.阀杆，15.支架，A.连接点，B.连接点，C.支撑点
具体实施方式
如
图1所示，本实用新型的气体流量调节阀由伺服电机6、线性执行机构5、与线性 执行机构5连接的调节杆1、调节阀组件9、位置测控机构4和杠杆调节机构、控制盒组件10 等组成，伺服电机6与线性执行机构5相连接，伺服电机6根据流量调节控制信号，正向或 反向运转，并通过螺纹传动机构或涡轮蜗杆传动机构将伺服电机6的旋转运动转换成线性 执行机构5的调节杆1的往复运动。调节阀组件9与线性执行机构5并行布置，并通过支 架8、15连接，这种上下并行的布置方式减小了整个流量调节阀的总体尺寸，结构紧凑。调 节阀组件9由阀芯、气体进出接口 7、阀体，以及与阀芯连接的阀杆14等组成，线性执行机构 5的调节杆1与调节阀组件9的阀杆14通过杠杆调节机构连接。所述的杠杆调节机构由连接杆2、过渡杆13和连接杆座12组成，连接杆座12固 定在与调节阀组件9连接成一体的支架15上，连接杆2的支撑点C与连接杆座12铰链连 接，连接杆2的连接点B与过渡杆13的一端铰链连接，过渡杆13的另一端与阀杆14连接， 连接杆2的连接点A与调节杆1连接。连接杆2的连接点A与支撑点的投影距离大于连接 点B与支撑点的投影距离，也就是杠杆比例，一般杠杆比例根据流量调节阀的精度要求和 阀芯的行程决定，一般杠杆比例设置为2以上。本实用新型的流量调节阀，采用了杠杆调节 机构，将伺服电机6驱动的线性执行机构5的大位移量转换为调节阀组件9阀芯的小位移 量，降低了传动机构中间隙误差、运行死区等对流量调节精度的影响，提高了调节阀的控制精度，同时，根据杠杆原理，将线性执行器的作用力放大后传递给调节阀组件9的阀杆14， 调节阀芯动作，也降低了伺服电机6或线性执行机构5的作用力要求，即只要很小的伺服电 机驱动力矩就可对阀芯进行调节，降低了伺服电机6的功率要求。连接杆2在连接点A —端通过滚动轴承与线性执行器的调节杆1相连，滚动轴承 结构避免了连接杆2动作过程中与线性执行器调节杆1的机械干涉，消除了连接杆2端在 移动过程中产生的垂直于线性执行机构5位移方向的侧推力，使工作更平稳。当然，采用滑 动轴承或直接铰链的方式连接也是可以的。同时，由于调节阀组件9中的碟簧结构通过杠杆作用使滚动轴承在动作过程中始 终紧密贴合线性执行器的配合面，消除了调节过程中的死区，有效保障了流量调节的精度。 此外，连接杆2设计成折形结构，其两端有平行的直段，中间为倾斜过渡段，这种结构便于 连接点的布置，防止干涉，在尺寸上也可以减小。过渡杆13与阀杆14采用铰接连接，避免了线性执行器的作用力传递给阀杆14的 过程中，由于过渡杆13铰接处的径向位移产生的侧推力导致阀杆14与阀杆导管卡死。位置测控机构4包括位置传感器、上、下限位机构、与位置传感器配合的拉杆3，拉 杆3与线性执行机构5的调节杆1连接，平行布置，随调节杆1移动，即时测试线性执行机 构5的位移值，这也就是对应了阀芯的位置和流量值。限位机构设置上、下限位机构各一 个，上限位机构对应流量调节阀的最大流量位置，即阀芯的下位；下限位机构对应流量调节 阀的最小流量位置，即阀芯的上位，一般为零位。设定上、下限位机构避免了调节阀超调引 起的故障，起到了安全保护的作用。同样，将位置测控机构4与杠杆调节机构或拉杆3相连 也是可以的。上述的流量调节阀，其还具有一个控制盒组件10，伺服电机6和位置测控机构4与 控制盒组件10进行电路连接，控制盒组件10通过接口 11与外接控制模块连接，控制模块 输出控制信号驱动调节阀调整到指定流量，实现调节阀的自动控制功能。该气体流量调节阀采用“伺服电机+线性执行机构+杠杆连接机构+调节阀组件” 的伺服机构提高了控制精度，放大了伺服电机6的传递力，并将阀芯的小位移量进行了杠 杆放大，提高了控制精度，消除了伺服电机6和传递机构的误差影响，也有效消除了位置调 节过程中的死区，降低了气体流量调节的稳态误差，保障了流量调节的精度。该流量调节阀可应用于多种气体的流量调节，尤其是高压条件下的气体流量调 节，具有调节精度高、可靠性好、使用寿命长的优点。以上实施例仅用于说明本实用新型而非限制本实用新型所描述的技术方案，并不 局限于以上的形式，还可以对本实用新型进行修改或等同的替换；一切不脱离本实用新型 的精神和范围的技术方案及其改进，都将落入本实用新型的保护范围。
权利要求一种精密气体流量调节阀，其包含由伺服电机(6)驱动的线性执行机构(5)、支架(9)、包括阀芯和气体进出接口(7)的调节阀组件(10)、控制盒组件(11)，以及用于判断线性执行机构调节杆(1)或阀芯位置的位置测控机构(4)，线性执行机构(5)与调节阀组件(10)相连接，控制盒组件(11)和位置测控机构(4)和伺服电机(6)进行电路连接，其特征在于其还包括一个用于连接线性执行机构(5)和调节阀组件(10)的杠杆调节机构，其将线性执行机构(5)的大位移量转换成调节阀组件(10)阀芯的小位移量；线性执行机构(5)和调节阀组件(10)上下并行布置，通过支架(8、15)支撑。
2.根据权利要求1所述的精密气体流量调节阀，其特征在于所述的杠杆调节机构包 括连接杆(2)、连接杆座、过渡杆(13)，连接杆(2)的连接点A与线性执行机构(5)的调节 杆⑴连接，连接杆⑵的连接点B通过过渡杆(13)与调节阀组件(10)的阀杆(14)连接， 连接杆(2)的支撑点C与连接杆座(12)铰链连接；连接杆(2)的连接点A和连接点B位于 支撑点C的同一侧；连接杆(2)的连接点A与支撑点C的投影距离大于连接点B与支撑点 C的投影距离。
3.根据权利要求2所述的精密气体流量调节阀，其特征在于所述的连接杆(2)的连 接点A与支撑点C的投影距离是连接点B与支撑点C的投影距离的2倍以上。
4.根据权利要求1或2所述的的精密气体流量调节阀，其特征在于所述的位置测控 机构(4)包括位置传感器、上下限位机构、与位置传感器配合的拉杆(3)，拉杆(3)与线性 执行机构(5)的调节杆(1)相连接，随调节杆(1)移动，即时测试线性执行机构(5)的位移 值。
5.根据权利要求3所述的的精密气体流量调节阀，其特征在于所述的位置测控机构 (4)包括位置传感器、上下限位机构、与位置传感器配合的拉杆(3)，拉杆(3)与线性执行机 构(5)的调节杆(1)相连接，随调节杆(1)移动，即时测试线性执行机构(5)的位移值。
6.根据权利要求3所述的的精密气体流量调节阀，其特征在于在连接杆(2)的连接 点A，连接杆(2)与线性执行机构(5)的调节杆(1)通过滚动轴承配合连接。
7.根据权利要求4所述的的精密气体流量调节阀，其特征在于在所述的连接杆(2) 的连接点A，连接杆(2)与线性执行机构(5)的调节杆(1)通过滚动轴承配合连接。
8.根据权利要求4所述的的精密气体流量调节阀，其特征在于所述的连接杆(2)为 折形的，即包括三段组成，两端为平行的两个小段，中间连接段为较长的倾斜段。
专利摘要本实用新型公开了一种精密气体流量调节阀，其包含由伺服电机驱动的线性执行机构、支架、包括阀芯和气体进出接口的调节阀组件、控制盒组件，以及用于判断线性执行机构的调节杆或阀芯位置的位置测控机构，线性执行机构与调节阀组件相连接，控制盒组件与位置测控机构和伺服电机进行电路连接，其特征在于其还包括一个用于连接线性执行机构和调节阀组件的杠杆调节机构，其将线性执行机构的大位移量转换成调节阀组件阀芯的小位移量；线性执行机构和调节阀组件上下并行布置，通过支架支撑；其具有调节精度高、线性度好、稳定性和可靠性高的特点，适合控制精度要求高的气体流量控制场合。
文档编号F16K31/44GK201593639SQ20092007454
公开日2010年9月29日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者曾佳, 金永星, 顾根香 申请人:上海齐耀动力技术有限公司