CN107676492A - 球针精密控制稳压阀 - Google Patents

Abstract

本发明是一种稳压阀门，由气体入口经压力传感器到达经阀门内部的协调弹簧，流向协调弹簧一端的球体。球体与密封环表面在针、弹簧片的配合下形成阀腔，气体经过限流后流向气体出口压力传感器。气体入口与出口的压力传感器的信号传输给电子控制器，由电子控制器控制电机的转动，经行程杆上的轨迹螺纹带动行程环挤压压缩弹簧，带动活塞块与弹簧片压缩阀门内部的针，顶动球体，调节球体与密封环间的间隙，只要气体出口流量小于球体与密封环表面间隙流量，组件相互协调配合下气体就可以在阀腔形成压力。球面与密封环的间隙可在全开与全闭之间相互交换力的变化，从而保证输出压力的精确稳定性，这就是球针精密控制稳压阀。

Description

球针精密控制稳压阀

技术领域

本发明用于仪器、仪表、石油、矿井、油气开采、化工、气体、冶金、核能、国防、医用、沼气、能源、科研院所及教学等的技术分析和产生管路或管道安装领行业。

背景技术

许多生产研发教学行业通常设有管路管道的各种阀门。阀门中的稳压是保证生产试验过程的关键指标，稳压阀是确保气体在管道或压力容器传输或输出气体压力的稳定性，更是确保企业生产分析过程的质量的依据。目前，市场上可通过人工进行调节的阀门众多五花八门，他们的调节方式过程耗时、耗力、更耗人，调节效率低，且调节故障率较高，难以满足生产分析实验需求。是在当下急需一种阀门能解决这类问题的存在。本发明能解决这些阀门的问题所在。不仅可以实现电动气动，同时也具备手动调节等功能。

附图说明

图1为摘要图

图2为位置结构图

图3为原理结构图一

图4为原理结构图二

图5为原理结构图三

发明内容

技术原理

本发明的技术原理就是气体由（1）气体入口经压力传感器监测气体到达气流体内部（26）上游，在上游的腔体中装有一个（15）协调弹簧，紧顶（16）球体，球体表面与（17）密封环的表面吻合，形成一个（27）调节孔，在（19）顶针的反推下，球体与密封环形成一定间隙，气体流向下游经出口压力传感器检测把信号反馈给控制器，控制器经计算控制电机传动圈数带到（25）调节体，在调节体的（29）限位调节腔中由（12）电机的转动带动（11）行程杆螺纹旋转带动（10）行程环的上下运功使得（9）压缩弹簧随电机的左右旋转压缩或复位，使得调节孔与密封环的表面发生位置的改变及空隙的变化使流量产生改变，形成开与关、密封于调节的关系式，前提是下游流量大于出口流量形成流量，并且在协调弹簧和压缩弹簧的推力与反推力与入气压力达到平衡的前提下形成稳定的输出压力，在一定环境条件下到通过电机、手动或其它方式转动达设定的使用的压力。

实施方案

如图所示：

（1）气体入口经（33）入口压力传感器到达经阀门内部上游，该级压力传感器的主要作用就是监测上游气体的压力是否供气正常是否能保证下级压力的正常调节输出。

当气体流经腔体的（15）协调弹簧，直通协调弹簧另一端的（16）球体，在球体接触面与（17）密封环表面相吻合。气流和压力在球体接触面与密封环表面所形成的空间与（18）针、（19）弹簧片的配合间隙形成稳压阀阀体腔。气体经腔体流向（20）气体出口流经（34）出口压力传感器与阀体腔相连通。本压力传感器是决定下游压力的关键数据。

气体入口与出口的压力传感器的信号传输给电子控制器，由电子控制器经PID计算后控制电机的转动圈数。（12）电机的转动带动（11）行程杆(36)轨迹螺纹旋转带动（10）行程环的上下运功的，行程杆与行程环的关系就是螺杆与螺母的连接运动关系式。行程杆在电机马达或手柄及其它方式的转动下带动行程环，行程环有一条（30）限位槽，限位槽被（8）调节壳体的（14）定位销定位，所以行程环不能旋转只能随行程杆的外螺纹与行程环的内螺纹形成上下运动。行程环的行程距离只能来自于行程杆的圈数，这个距离变化量就决定压变压缩弹簧的均匀距变及停留位置，是决定（17）球体与（18）密封环的接触面的间隙大小。球体的停留位置更是界定下游产生压力流量输出的关键数据。

球体接触面与密封环表面所形成的间隙叫（27）节流孔。

压缩弹簧距离的变化决定活塞块的行程微距离的变化和稳压的输出的精度。就是在（25）调节体中的（29）限位行程腔的（6）活塞块与（9）压缩弹簧把力传递给了（5）弹簧片，弹簧片把压力传给压缩阀体内部的针，顶动球面与密封环的间隙，迫使调体（15）协调弹簧收缩，位置距离发生变化距离，协调弹簧间隙丝与丝的间距内可随针的顶力变大、变小或复原。同时与球体与密封环表面形成缝隙，气体的入气口就直接流向出口或缺流。就这样形成了压缩弹簧与协调弹簧、压缩弹簧与弹簧片与针、入口气压之间形推成力与反作用力的过程，产生了一个作力即推力等于反作用力的稳压关系。前提条件就是只有气体出口流量小于球体与密封环表面间隙流量的条件下，阀体内的组件相互协调配合下，气体在阀腔形成压力，否则压力成非曲线关系。球面与密封环的间隙可在全开与全闭之间相互交换力的变化，从而保证输出压力的精确稳定性。

弹簧片在稳压阀内的主要作用有自身的弹力外，还具有在（24）气流体在隔断气体流向（25）调节体，避免气体流向大气外漏，保证气体自身纯度不受外界干扰。

在阀体中的弹簧分为：协调弹簧、压缩弹簧、弹簧片。

协调弹簧就是入气口的气压与协调弹簧自身的弹力压住（24）气流体中（26）上游腔体的球体与密封环端面的密封度，其目的就是协调弹簧顶柱（28）下游体给（26）上游体球体的反作用力，在有限距离内实现均匀的调节、等压、定位球体的位置，稳定不变保证位置平衡不失调。

压缩弹簧其作用就是条件固定下弹力大远大于协调弹簧，并且要保证弹簧是弹力大于入气口最大压力的1到3倍，所以再设计上充分计算弹簧丝的直经和绕经的距离充分保证入气口压力过高时不受影响，能缓慢均衡的微细变化，位置任意停留时保证外界压力等于位置变化压力停留点的力决定平衡无变化。

弹簧片的作用一是具有柔和的弹性，能内外伸缩；二是具有隔膜的功能；

压块的作用

压块（7）就是固定压紧（5）弹簧片。其目的就是牢牢顶住弹簧片与（4）O行密封圈，不让气流体内部下游气体不泄漏。

气流体的作用

就是在气流体的体内打通气路和固定、装配阀件的位置，使得气路在阀体中相互连通，决定气孔直径大小、协调弹簧孔的大小、球体位置大小，（3）固定钉的位置、螺纹长度、结构方式，针、球、协调弹簧、密封环、弹簧片之间的关系式。

调节体的作用

就是调节体的壳体上选择最佳开孔位置，决定孔的直经，决定限位销的大小、长短，决定限位行程、腔体与活塞块、压缩弹簧与弹簧片、行程环的上下运功的，行程环与腔体之间的大小，决定行程杆螺纹与行程环螺母牙具大小、运动方式，决定压缩弹簧与行程环的固定尺寸大小，开孔深度决定电机或手柄的安装方式、开孔大小位置等作用。

结构组成

球针精密控制稳压阀是由（24）气流体→（25）调节体、→（12）电机（变速马达）→电源（21）正极（22）负极→（23）控制器←（35）信号线←（33/34）出口/入口压力传感器构成。

气流体（24）由（1）入气口→（32）过滤器→（33）压力传感器；

由（1）入气口→（32）过滤器→（2）气流体壳体→（15）协调弹簧→（16）球体→（17）密封环→（3）固定螺钉→（18）压垫→（19）顶针→（4）密封圈→（5）弹簧片所构成。

调节体（25）由（8）调节壳体→（7）压块→（6）活塞块→（9）压缩弹簧→（10）行程环→（11）行程杆→（30）限位销等所构成。

发明的关键点

一、稳压阀进出口采用压力传感器；

二、稳压阀可实现电动、启动、手柄、或其它方式的转动；

三、稳压阀稳压调节采用球体与密封环的密封间隙，调节流量的大小；

四、弹簧片采用不锈钢片，代替传统的隔膜片；

五、采用控制器控制；

六、阀体稳压节流控制采用不锈钢球、石英球、陶瓷球；

七、稳压采用弹簧与弹簧的作用力与反作用力均衡支撑调节；

八、行程杆螺与行程环螺纹带动，能在任意位置停留，保证压输出压力范围任意调节，达到所需的设定值；

九、阀门应用广泛，体积、输出流量可根据用户需求可大可小灵活方便。

Claims (5)

1.本发明是采用压力传感器，压缩弹簧与协调弹簧、球体、弹簧片、针的协调配合，球体与密封环表面在电子控制器控制电机的转动行程环压变压缩弹簧的均匀距变，带动活塞块与压缩弹簧片同步压缩阀体内部的针，顶动球面与密封环的间隙形成出口，进出口经压力传感器的信号传输给电子控制器，由电子控制器控制电机的转动，行程杆带动行程环压缩或伸张压缩弹簧距离发生变化，形成球面与密封环的间隙可在全开与全闭之间相互交换力的变化，从而保证输出压力的精确稳定性，请求保护如下：

请求保护球针精密控制稳压阀的原理结构图、图1、图2、图3、位置结构图设计原理、机构、方式方法、装配逻辑顺序、运动轨迹。

2.请求保护球针精密控制稳压阀出入口采用压力传感器；信号反馈采用控制器PID计算控制，电机传动稳压阀，也可实现手柄手动、或其它方式的转动。

3.请求保护球针精密控制稳压阀的行程杆螺与行程环螺纹带动，能在任意位置停留，保证压输出压力范围任意调节的方式方法。

4.请求保护球针精密控制稳压阀中调节采用球体与密封环的密封间隙，调节流量的大小，节流控制采用不锈钢球、石英球、陶瓷球与针或柱的推力。

5.请求保护球针精密控制稳压阀的弹簧片采用不锈钢片，代替传统的隔膜片的作用，采用弹簧与弹簧的作用力与反作用力均衡支撑调节。