自动比例积分压力控制器的制作方法

本发明涉及自动气压控制器，特别地，涉及一种自动比例积分压力控制器。

背景技术：

1、在地下施工领域中，泥水和土压盾构机得以广泛应用，保压系统作为盾构机的重要系统之一，直接关乎施工安全和施工进度，在施工过程中由于开挖环境复杂多变，需要维持盾构机气仓的气压稳定，而自动气压控制器则起着维持气仓压力稳定的作用，是保压系统最核心的部件。自动气压控制器通过采集气仓压力与人为设定的压力进行比较，通过自动运算输出控制信号，以控制气仓进气阀门、排气阀门的启闭和开度，从而控制气仓压力，使其与设定压力一致。但是，现有的自动气压控制器大多为电控压力控制器，需要将压力信号与电信号进行相互转化，很容易受到电磁干扰，可靠性较低。另外，虽然目前也有一些纯机械的气动压力控制器，但是其零件众多、结构复杂、装配繁琐，而且在响应速度、控制精度、初始输出压力等调节方式上存在调节精度低的缺点。

技术实现思路

1、本发明提供了一种自动比例积分压力控制器，以解决现有的电控压力控制器容易受到电磁干扰而导致的可靠性低，现有的气动压力控制器结构复杂、装配繁琐的技术问题。

2、根据本发明的一个方面，提供一种自动比例积分压力控制器，包括固定板、浮动板、弹性机构、第一波形弹簧组件、第二波形弹簧组件、第三波形弹簧组件、第四波形弹簧组件、第一连接块、挡板、喷嘴、气动放大器和储气腔，所述固定板固定设置，所述浮动板位于所述固定板的上方，两者的中间部位通过所述弹性机构连接，所述第一波形弹簧组件与第四波形弹簧组件、所述第二波形弹簧组件与第三波形弹簧组件均对称设置在所述弹性机构的两侧，四个波形弹簧组件的两端分别与所述固定板、浮动板连接，每个波形弹簧组件根据输入的气压变化而产生伸缩位移，以对所述浮动板产生向上的推力或向下的拉力，所述挡板通过所述第一连接块与所述浮动板连接，所述喷嘴安装在所述固定板上，且所述挡板位于所述喷嘴的正下方，所述气动放大器的输入腔和气源腔、所述喷嘴均与第一气源连接，所述气动放大器的输出腔与所述第二波形弹簧组件的进气口、储气腔连接，所述储气腔与第三波形弹簧组件的进气口连接，输出腔还通过输出口与气仓的进气气动调节阀和排气气动调节阀连接，用于控制进气气动调节阀和排气气动调节阀的启闭和开度，所述第四波形弹簧组件的进气口与第二气源连接，第二气源输出的压力值基于预设气仓压力值线性缩小后得到，第一波形弹簧组件的进气口通过接收口与气仓连接，且接收口与气仓之间设置有气动压力变送器，用于对气仓的实际压力值进行线性缩小，且线性函数与第二气源相同；

3、当气仓的实际压力值与预设压力值不相等时，所述第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件的伸缩幅度不同，从而驱动所述浮动板发生转动，进而调整所述挡板与所述喷嘴之间的距离，使得所述气动放大器的输入压力和输出压力发生变化，从而控制所述第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件的伸缩幅度发生变化，以调整所述浮动板的转动幅度，同时控制进气气动调节阀或排气气动调节阀的启闭状态和开度，以控制气仓进气或排气，直至气仓的实际压力值与预设压力值相等，在气仓压力的自动控制过程中，所述第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件起到比例控制作用，所述第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件起到积分控制作用。

4、进一步地，所述第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件设置在内侧，所述第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件设置在外侧，以增强比例控制作用、减弱积分控制作用；

5、或者，所述第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件设置在外侧，所述第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件设置在内侧，以增强积分控制作用、减弱比例控制作用。

6、进一步地，所述固定板和浮动板上开设有横向的移动凹槽和限位凹槽，每个波形弹簧组件的两端设置有凸起，每个波形弹簧组件的两端凸起分别与所述固定板和浮动板上的移动凹槽滑动配合，且每个波形弹簧组件的两端通过螺钉固定在所述固定板和浮动板的限位凹槽内，当由于制造误差导致四个波形弹簧组件的尺寸或刚度出现偏差，进而导致所述浮动板受力不平衡时，通过松开两端的固定螺钉、微调波形弹簧组件的固定位置，以将所述浮动板调整至受力平衡状态。

7、进一步地，所述喷嘴通过第二连接块安装在所述固定板上，所述第二连接块上开设有竖向的限位凹槽，螺钉穿过竖向的限位凹槽将所述第二连接块固定在所述固定板上，通过调整螺钉在限位凹槽中的位置可粗调所述喷嘴与所述挡板之间的初始距离。

8、进一步地，所述第一连接块在所述浮动板上的安装位置可进行左右调节。

9、进一步地，所述第一连接块上开设有两个螺纹孔，所述挡板的一端通过一颗螺钉与其中一个螺纹孔配合固定安装在所述第一连接块上，另一颗螺钉从下方穿过另一个螺纹孔并向上顶住所述挡板的下表面，通过调整另一颗螺钉的伸出长度可精调所述挡板与所述喷嘴之间的初始距离。

10、进一步地，所述弹性机构包括上支撑座、上支撑片、水平弹性片、竖直弹性片、下支撑片和下支撑座，所述上支撑座与所述浮动板连接，所述下支撑座与所述固定板连接，所述上支撑片安装在所述上支撑座上，所述下支撑片安装在所述下支撑座上，所述水平弹性片和竖直弹性片均分别与所述上支撑片、下支撑片连接，当所述浮动板发生转动时，所述水平弹性片和竖直弹性片发生弹性变形并产生反方向扭矩，以使所述浮动板在不受力时恢复原状。

11、进一步地，通过调整所述水平弹性片和竖直弹性片的厚度来调节所述弹性机构的复原扭矩。

12、进一步地，所述储气腔与所述气动放大器的输出腔之间还设置有节流阀。

13、进一步地，波形弹簧组件包括上盖板、波形弹簧和下盖板，所述上盖板的上端与所述浮动板连接，所述下盖板的下端与所述固定板连接，所述波形弹簧的两端分别与所述上盖板、下盖板连接，所述下盖板上开设有接气口，用于与外部气源连通，所述接气口与所述波形弹簧的进气口连接，当外部气源输入气压进入所述波形弹簧后，所述波形弹簧向上伸长以推动所述浮动板转动。

14、本发明具有以下效果：

15、本发明的自动比例积分压力控制器，基于气仓的实际压力与预设压力之间的压力差来实现第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件的伸长量不同，从而驱动浮动板转动，并将浮动板的转动转化为挡板的上下移动，以调节挡板与喷嘴之间的距离，从而改变气动放大器的输出气压，将机械结构的运动转化为气压变动。而气动放大器的输出气压变化一方面可以控制进气气动调节阀或排气气动调节阀的启闭状态和开度，从而控制气仓进行进气或排气，进而控制气仓的压力；另一方面，气动放大器的输出气压直接输送至第三波形弹簧组件，同时通过储气腔输送至第二波形弹簧组件，由于储气腔的缓冲作用，第二波形弹簧组件的气压变化滞后于第三波形弹簧组件，第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件之间的压力差则对浮动板的转动起到反馈调节作用。在气仓压力的自动控制过程中，第一波形弹簧组件和第四波形弹簧组件直接控制浮动板的转动幅度，起到比例控制作用，而第二波形弹簧组件和第三波形弹簧组件对浮动板的转动幅度进行反馈控制，起到积分控制作用。本发明的自动比例积分压力控制器，通过两组波形弹簧组件实现了气压的自动比例积分控制，响应速度快且控制精度高，稳定性好，采取纯机械结构设计，抗干扰能力强，并且整体结构简单、装配操作简便。

16、除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。