[发明专利]一种带位置反馈功能的先导式比例流量阀

说明书

本发明涉及一种带位置反馈功能的先导式比例流量阀，包括相连通的先导阀和主阀，先导阀包括控制器和先导阀模块；主阀包括阀体、阀芯、左端盖、右端盖以及弹簧；先导阀的先导阀控制口与主阀的主阀控制口相连通，主阀的主阀控制口与主阀的右控制腔相连通，主阀内设置有用于测量阀芯位移的位移传感器；先导阀的先导阀控制口的压力与输入信号之间呈第一非线性特性关系，主阀的主阀控制口的压力与主阀的阀口开度之间呈线性关系，主阀的阀口开度与输出气体流量之间呈第二非线性特性关系；将输出气体流量和输入信号校正形成线性关系，将中间变量先导阀控制口的压力值固化到控制器中。其优点在于：结构合理，适用气体流量控制，稳定性好，响应速度快。

技术领域

本发明涉及气体流量控制技术领域，尤其指一种带位置反馈功能的先导式比例流量阀。

背景技术

流体(气体和液体)的流量，在外部条件(压力和温度等)不变时，一般与流体流过的空间的横截面的大小相关。对于具体的流量阀来说，就是控制阀口的开度来实现所需大小的流量值的输出。

所谓的比例流量阀是指，一个控制阀的流量输出量与其所加的输入信号值(电流或电压)成线性关系。所谓先导式控制阀是指主阀的阀芯的运动受之于先导阀的输出压力控制。

先导阀一般是一个微小型直动式比例压力阀。直动式比例压力阀一般由控制电路，电机械转换器，控制阀芯组成。其控制机理是，输入电信号(电压/电流)输入到控制电路，信号放大后，输入到电机械转换器输出机械位移，这个位移形成一个阀口的开度来控制输出压力值。这个压力值与输入电信号之间一般设计成比例关系。

将先导阀的控制压力引入主阀中的控制腔，以此来控制主阀芯的运动，通过阀芯弹簧系统，使得阀芯输出一个与压力成线性关系的位移(阀口开度)。

对于液体来说，在一定的流量范围内，阀口的开度与流量之间可以近似看成比例关系。所以在液压控制领域，已经得到广泛应用，而且效果良好。

但是，由于气体的物理特性和液体有很大的不同，一般液体被认为是不可压缩流体，而气体，显然是可压缩流体。气体流过阀口的流量与阀口的开度是非线性关系。这样，气体的流量就不可能与输入信号成比例关系了。

控制系统中，将目标输出量反馈到前端与输入量对比，从而让系统自动适应输出目标值的这个过程叫做反馈控制。在流体控制阀中，反馈技术被广泛地应用；位置反馈就是将主阀芯的输出位移值，反馈到前端控制器中，与目标控制值进行比较。然后，控制器进一步发出控制指令，来纠正实际输出量的偏差。与开环控制相比较，具有负反馈功能的闭环控制系统，无论是系统的稳定性和系统响应的快速性，都会大为改观。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构合理，适用于气体流量控制，稳定性好，响应速度快的一种带位置反馈功能的先导式比例流量阀。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种带位置反馈功能的先导式比例流量阀，包括有相连通的先导阀和主阀，先导阀设置有先导阀进气口、先导阀泄压口以及先导阀控制口，先导阀包括有控制器和先导阀模块；主阀上设置有主阀供气口、主阀排气口、主阀控制口、工作口以及先导阀接口，主阀包括有阀体、阀芯、左端盖、右端盖以及弹簧，弹簧设置于阀芯与左端盖之间；先导阀的先导阀控制口与主阀的主阀控制口相连通，主阀的主阀控制口与主阀的右控制腔相连通，主阀内设置有用于测量阀芯位移的位移传感器，该位移传感器与控制器反馈连接；

先导阀的先导阀控制口的压力与输入信号之间呈第一非线性特性关系，主阀的主阀控制口的压力与主阀的阀口开度之间呈线性关系，主阀的阀口开度与输出气体流量之间呈第二非线性特性关系；通过实验室测试，将输出气体流量和输入信号校正形成线性关系，并将中间变量先导阀控制口的压力值固化到控制器中。

优化的技术措施还包括：