专利名称：一种气控用步进式调压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压气动控制设备领域，特别涉及一种气控用步进式调压装置，其大量应用冶金化工装置。
背景技术：
目前，现有的气控调压装置结构，包括调整手柄、调压弹簧、下弹簧座、膜片、阀芯、阀套、阻尼孔和复位弹簧，当顺时针方向调整手柄时，调压弹簧推动下弹簧座、膜片、和阀芯、向下移动，使阀口开启，气流通过阀口后压力降低，从右侧输出二次压力气，与此同时，有一部分气流由阻尼孔进入膜片室，在膜片下产生一个向上的推力与弹簧力平衡，调压阀便有稳定的压力输出，当输入压力Pl增高时，输出压力P2也随之增高,使膜片下的压力也增高，将膜片向上推，阀芯在复位弹簧的作用下上移，从而使阀口的开度减小，节流作用增强，使输出压力降低到调定值为止；反之，若输入压力下降，则输出压力也随之下降，膜片下移，阀上开度增大，节流作用降低，使输出压力回升到调定压力，以维持压力稳定，调节手柄可以控制阀口开度的大小，即可控制输出压力的大小。现代冶金化工行业的设备现场大多比较分散，而且远离控制中心，因此，需要在无人看守的情况下实现远程调节。而现有的气控调压装置均为手动调压，调压方式是手动控制，因而只能在设备现场操作，不具备远程调节的条件，因此有必要通过对调压方式和设备结构进行改进，来克服现有技术的缺陷，实现远程调节。
实用新型内容本实用新型的目的就是为克服现有技术的不足，针对远程气控调压难题，提供一种对调压方式和设备结构进行改进方案，在设备系统内部组成闭环控制，由工控机设置气压设定值、与压力传感器采集的实际检测值进行比较计算，得出小于或者大于的结果后，工控机输出脉冲信号控制步进电机进行调节，进而实现对阀口的开度的调节。本实用新型是通过这样的技术方案实现的气控用步进式调压装置，由调压结构件和控制系统组成，其特征在于，调压结构件包括过度支架、减压阀体、步进电机、联轴器、螺杆母、丝杠、弹簧、膜片和压力传感器；过度支架作为连接减压阀体、步进电机的中间支承称体，同时作为步进调压组件的一部分，其底部加工开口槽，上部为平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔，六方孔与开口槽通透；减压阀体安装在过度支架上面，减压阀体上面中心部位的压力表接口安装压力传感器，减压阀体的阀腔内部固定膜片，减压阀体的两侧面分别设有气体入口和气体出口 ；气体入口、气体出口与减压阀体的阀腔内部相通；联轴器安装在开口槽内，联轴器下端与步进电机的电机轴连接，步进电机安装在过度支架下面；联轴器的上端连接丝杠，丝杠下端加工为四面切扁的方形柱体，方形柱体的上端依次为限位台和丝杠主体；丝杠的方形柱体和限位台安装位置在开口槽一侧，丝杠主体则穿过六方孔并延伸至过度支架上平面以外；丝杠的丝杠主体和螺杆母配合，使旋在丝杠主体上的螺杆母位于过度支架的六方孔内，六方孔作为螺杆母上下移动的导向孔，其内壁与螺杆母的外壁滑动配合，螺杆母在六方孔11内上下移动的行程范围为10毫米 40毫米；丝杠的丝杠主体延伸出过度支架上平面以外的部分上套装弹簧，弹簧的上端与膜片接触，下端顶在螺杆母上平面，以其作为活动弹簧座；所述控制系统包括工控机、FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源；其中，工控机内置CK0080R数据采集接口卡，FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源安装在电控箱内；由开关电源为压力传感器提供DC24V电源，从压力传感器采集4 20mA的电流信号通过CK0080R数据采集接口卡传送到工控机，工控机内装软件包括气压值设定模块、数值比较计算模块、脉冲控制信号输出模块。本实用新型的有益效果是对调压方式和设备结构进行了改进，系统内部实现闭环控制，由工控机设置气压设定值、与压力传感器采集的实际检测值进行比较计算，得出小于或者大于的结果后，工控机输出脉冲信号控制步进电机进行调节，进而实现对阀口的开度的调节，装置可利RS232接口通讯，稳定性高，可联网，软件采用M0DBUS-RTU协议，数据传输稳定，通用型好，远程控制，调节精度高，工控机采集信号通过运算比较根据气压的实时变化随时调节。
图1、气控用步进式调压装置结构图；图2、调压结构件爆炸图A ；图3、调压结构件爆炸图B ;图4、调压结构件爆炸图C ;图5、调压结构件爆炸图D ；图6、调压结构件主视图；图7、调压结构件俯视图；图8、调压结构件侧视图。图中1.过度支架，2.减压阀体，3.步进电机，4.联轴器，5.螺杆母，6.丝杠，7.弹簧，8.膜片，9.压力传感器，10.螺栓，11六方孔，21.气体入口，22.气体出口；31.电机轴，61.四方柱体，62.限位盘，63.丝杠体；
具体实施方式
为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型如图1-8所示，气控用步进式调压装置，由调压结构件和控制系统组成，调压结构件包括过度支架1、减压阀体2、步进电机3、联轴器4、螺杆母5、丝杠6、弹簧7、膜片8和压力传感器9；[0027]过度支架I作为连接减压阀体2、步进电机3的中间支承称体，同时作为步进调压组件的一部分，其底部加工开口槽12，上部为平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔11，六方孔11与开口槽12通透；减压阀体2安装在过度支架I上面，减压阀体2上面中心部位的压力表接口安装压力传感器9，减压阀体2的阀腔内部固定膜片8，减压阀体2的两侧面分别设有气体入口21和气体出口 22 ;气体入口 21、气体出口 22与减压阀体2的阀腔内部相通；联轴器4安装在开口槽12内，联轴器4下端与步进电机3的电机轴31连接，步进电机3安装在过度支架I下面；联轴器4的上端连接丝杠6，丝杠6下端加工为四面切扁的方形柱体61，方形柱体61的上端依次为限位台62和丝杠主体63 ；丝杠6的方形柱体61和限位台62安装位置在开口槽12—侧，丝杠主体63则穿过六方孔11并延伸至过度支架I上平面以外；丝杠主体63和螺杆母5配合，使旋在丝杠主体63上的螺杆母5位于过度支架I的六方孔11内，六方孔11作为螺杆母5上下移动的导向孔，其内壁与螺杆母5的外壁滑动配合，螺杆母5在六方孔11内上下移动的行程范围为10毫米 40毫米。最常用到的行程是25毫米。丝杠6的丝杠主体63延伸出过度支架I上平面以外的部分上套装弹簧7，弹簧7的上端与膜片8接触，下端顶在螺杆母5上平面，以其作为活动弹簧座；丝杠6随步进电机转动；螺杆母5在过渡支架内部的六方孔内上下移动，作用在弹簧7上的压力随着螺杆母5上下移动而变化，螺杆母5作为活动弹簧座用来压缩和释放弹黃;随弹簧7上的压力变化，弹簧7作用在膜片8上的压力随之改变，使膜片8发生形变，气体入口 21的开度随膜片8的形变而变化；进而气体通过量发生变化；装置内部零件装配好之后，通过螺栓10将过度支架I，减压阀体2和步进电机3紧固；所述控制系统包括工控机、FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源；其中，工控机内置CK0080R数据采集接口卡，FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源安装在电控箱内；由开关电源为压力传感器9提供DC24V电源，从压力传感器9采集4_20mA的电流信号通过CK0080R数据采集接口卡传送到工控机，工控机内装软件包括气压值设定模块、数值比较计算模块、脉冲控制信号输出模块；由气压值设定模块设置气压设定值；由数值比较计算模块将气压设定值与压力传感器采集的实际检测值进行比较计算；比较计算得出小于或者大于设定值的结果后，再由脉冲控制信号输出模块输出控制信号，脉冲控制信号输出给FD5-3五相步进电机驱动控制器，通过FD5-3五相步进电机驱动控制器控制步进电机3进行动作，对气体入口 21的开度的调节，进而实现气控。本装置是在精密调压装置膜片支撑弹簧丝杠调节端增置五相混合式步进电机，步进角为O. 72度；采用FD5-3五相步进电机驱动器，该驱动器采用先进的开关电源作为控制电源，驱动器电路采用大规模可编程芯片进行升频升压控制方式，具有欠压，过压，过流保护功能，输入信号与TTL电平兼容，内置光耦隔离，掉电记忆，运行平稳，振动小，可靠性高，五线制接线方式。装置的压力表接口安装模拟量信号为4_20mA的数显压力传感器；远程工控机内置CK0080R数据采集接口卡，采集传感器的电流信号，内置软件读取电流信号计算出压力值显示在工控机画面上。CK0080R数据采集接口卡具有适用范围广、功能齐全、稳定性好、性能价格比高等特点。可广泛应用于工业过程控制系统以及实验室数据采集系统。通讯采用RS232接口，稳定性高，可远程控制，可联网。软件采用M0DBUS-RTU协议，数据传输稳定，通用型好。使用螺钉式接线端子，连接方便且牢固可靠。特征I) 8路模拟量输入，IObitADC精度，转换速度250K/S，可采集4_20mA电流、0-5V、0-10V、0-15V、0-20V、0-30V电压，适用于大多数工业传感器和变送器，抗干扰能力强。具有过压过流保护，在0-5V电压模式下，可以耐24V电压，具有RC滤波。2) RS232通讯接口，采用原装进口的232芯片，板子上集成TVS管，可防止600W雷击浪涌电流。3)通讯可以软件更改地址，更改波特率，并具有硬件恢复出厂设置功能。4)采用工业级高速微处理器，速度快且稳定，有内部看门狗，防止死机及程序跑飞。5)采用M0DBUS-RTU协议，适用范围广，易于与其他设备联网，采用CRC校验，防止数据出错，具有自动处理错误命令功能，完全解决误动作问题。6) 12V-24V宽范围电源电压输入，具有反接保护。7)为提高稳定性，分别从硬件和软件方面做了很多保护及抗干扰的措施。软件方面，优化程序，做了周密复杂的测试，在以任何波特率，连续发送随机码或错误命令十分钟，未出现任何无操作，且停止发送后，立即发送正确命令，工作完全正常！8)为了加密，具有一个唯一不可更改的7个字节的序列号作为采集卡的唯一标识，有16个字节的存储空间可以读写，掉电不丢失，用于存储简单的信息。远程操作人员可以手动操作步进电机的正反转及其步进的脉冲信号来精确控制调压。也可以经过工控机运算设定值与检测值的大小关系来输出相应的脉冲信号来进行自动实时调节。根据上述说明，结合本领域技术可实现本实用新型的方案。
权利要求1. 一种气控用步进式调压装置，由调压结构件和控制系统组成，其特征在于，调压结构件包括过度支架(I)、减压阀体(2)、步进电机(3)、联轴器(4)、螺杆母(5)、丝杠(6)、弹簧(7)、膜片(8)和压力传感器(9);过度支架(I)作为连接减压阀体(2)、步进电机(3)的中间支承称体，同时作为步进调压组件的一部分，其底部加工开口槽(12)，上部为平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔(11)，六方孔(11)与开口槽(12)通透；减压阀体(2)安装在过度支架(I)上面，减压阀体(2)上面中心部位的压力表接口安装压力传感器(9)，减压阀体(2)的阀腔内部固定膜片(8)，减压阀体(2)的两侧面分别设有气体入口(21)和气体出口(22);气体入口(21)、气体出口(22)与减压阀体(2)的阀腔内部相通；联轴器(4)安装在开口槽(12)内，联轴器(4)下端与步进电机(3)的电机轴(31)连接，步进电机(3)安装在过度支架(I)下面；联轴器(4)的上端连接丝杠(6)，丝杠(6)下端加工为四面切扁的方形柱体(61)，方形柱体(61)的上端依次为限位台(62)和丝杠主体(63);丝杠(6)的方形柱体(61)和限位台(62)安装位置在开口槽(12)—侧，丝杠主体(63)则穿过六方孔(11)并延伸至过度支架(I)上平面以外；丝杠(6)的丝杠主体(63)和螺杆母(5)配合，使旋在丝杠主体(63)上的螺杆母(5)位于过度支架(I)的六方孔(11)内，六方孔(11)作为螺杆母(5)上下移动的导向孔，其内壁与螺杆母(5)的外壁滑动配合，螺杆母(5)在六方孔(11)内上下移动的行程范围为10毫米 40毫米；丝杠(6)的丝杠主体(63)延伸出过度支架(I)上平面以外的部分上套装弹簧(7)，弹簧(7)的上端与膜片(8)接触，下端顶在螺杆母(5)上平面，以其作为活动弹簧座；所述控制系统包括工控机、FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源；其中，工控机内置CK0080R数据采集接口卡，FD5-3五相步进电机驱动控制器和24V直流开关电源安装在电控箱内；由开关电源为压力传感器(9)提供DC24V电源，从压力传感器(9)采集4-20mA的电流信号通过CK0080R数据采集接口卡传送到工控机，工控机内装软件包括气压值设定模块、数值比较计算模块、脉冲控制信号输出模块。
专利摘要本实用新型涉及一种气控用步式进调压装置，调压结构件包括过度支架、减压阀体、步进电机、联轴器、螺杆母、丝杠、弹簧、膜片和压力传感器；螺杆母作为活动弹簧座用来压缩和释放弹簧；弹簧作用在膜片上的压力随之改变，使膜片发生形变，气体入口的开度随膜片的形变而变化；系统内部实现闭环控制，由工控机设置气压设定值、与压力传感器采集的实际检测值进行比较计算，得出小于或者大于的结果后，工控机输出脉冲信号控制步进电机进行调节，进而实现对阀口的开度的调节，装置可利RS232接口通讯，稳定性高，可联网，软件采用MODBUS-RTU协议，数据传输稳定，通用型好，远程控制，调节精度高，工控机采集信号通过运算比较根据气压的实时变化随时调节。
文档编号F16K31/04GK202867989SQ201220528619
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月16日 优先权日2012年10月16日
发明者刘振华, 陈龙, 蒋向冬, 张周普, 徐海 申请人:天津德同液压技术有限公司