[发明专利]一种切换速度可调节的管道流体切换开关

摘要

本发明公开了一种切换速度可调节的管道流体切换开关，包括轴承座、轴体、轴体驱动件和安装座，轴承座底部有四个安装固定孔，用于固定轴承座，轴承座上部有两个横向穿孔，用于流体流通，穿孔靠近轴承外壁端设置内螺纹，用于和不同规格的管道连接；轴体上有横向矩形穿孔和轴向螺纹孔，横向矩形穿孔用于流体流通，轴向螺纹孔用于连接轴体和驱动件，防止轴体轴向运动时发生转动；轴体的矩形穿孔宽度大于或等于轴承座穿孔孔径，这样开关的最小流通截面为轴承座穿孔截面。本发明切换开关切换速度可以根据需要调节，理论上可以达到毫秒级别的切换速度，满足需要快速响应的工况需求；切换开关流通截面尺寸可以自由定制，避免节流、堵塞等情况。

主权项

1.一种切换速度可调节的管道流体切换开关，其特征在于：包括轴承座、轴体、轴体驱动件和安装座，轴承座底部有四个安装固定孔，用于固定轴承座，轴承座上部有两个横向穿孔，用于流体流通，穿孔靠近轴承外壁端设置内螺纹，用于和不同规格的管道连接；轴体上有横向矩形穿孔和轴向螺纹孔，横向矩形穿孔用于流体流通，轴向螺纹孔用于连接轴体和驱动件，防止轴体轴向运动时发生转动；轴体的矩形穿孔宽度大于或等于轴承座穿孔孔径，这样开关的最小流通截面为轴承座穿孔截面；驱动件可以根据不同的需求选择，要求缓慢切换时可以选取伺服型直线推杆模组，要求快速切换时可以选取撞击型电磁铁，二者目的都在于驱动轴体进行轴向运动，伺服型直线推杆模组可以精确定位，驱动速度可以通过计算机软件设置，实现精确的缓慢切换过程和切换时间；该切换速度可调节的管道流体切换开关切换速度可以根据需要调节，可以达到毫秒级别的切换速度，满足需要快速响应的工况需求；切换开关流通截面尺寸可以自由定制，避免节流、堵塞情况；根据切换过程中是否需要或者屏蔽出现多个通孔相通状态，可以设置轴承座的两个通孔之间最短距离大于或等于轴体矩形穿孔长度L，则在切换的过程中，不会出现轴承座一侧的通孔相通的状态；该切换开关可以设置任意多个进口或出口，用于多个流体管道流通与关闭的同时切换，以及满足分流或合流的要求；驱动件(15)选用计算机控制的伺服型直线推杆模组，用于对管道流体进行缓慢且精确的切换，切换过程描述如下：1)、将轴承座与伺服电机安装固定在安装座(16)上，设置初始状态，此时第一通孔(5)和第二通孔(6)为导通状态，第三通孔(7)和第四通孔(8)为关闭状态；2)、轴体突出轴套一段距离，利用长螺栓(13)连接轴体的端面螺纹孔与控制伺服电机的推杆(14)，防止伺服电机推进过程中轴体转动；3)、设置伺服电机推动速度，达到状态为：此时轴承座第一通孔(5)和第二通孔(6)导通，第三通孔(7)和第四通孔(8)关闭，此时轴体通孔上边界与第一通孔(5)和第二通孔(6)相切，开关刚好开始切换；4)、伺服电机继续推进，达到状态为：轴承座第一通孔(5)、第二通孔(6)、第三通孔(7)和第四通孔(8)导通，此时为开关切换的过渡状态；5)、伺服电机继续推进，达到状态为：此时轴承座第一通孔(5)和第二通孔(6)关闭，第三通孔(7)和第四通孔(8)导通，开关切换完成；6)、通道的一次切换结束，如果需要，可以控制伺服电机以一定速度返回，进行循环切换，如果不需要，切换结束，关闭伺服电机；或者驱动件选用撞击型电磁铁(19)，用于对管道流体进行毫秒级别的快速切换；切换过程描述如下：1)、将轴承座与电磁铁(19)安装固定在安装座(20)上，设置初始状态，此时第一通孔(5)和第二通孔(6)为导通状态，第三通孔(7)和第四通孔(8)为关闭状态，该初始状态下矩形穿孔下边界与第一通孔(5)和第二通孔(6)相切，当轴体运动到切换位置，开关才开始进行切换，这样设置初始位置，目的在于使开关开始进行切换时具有一定的初速度V₀，当V0为2m/s，完成切换的行程为20mm情况下，理论切换时间为10ms；2)、轴体向外突出轴套一段距离，在端部用螺栓固定一根定向条21，定向条21另一端伸入安装座20上的矩形槽22，该设计方式目的在于防止轴体前进过程中发生转动；3)、设置电磁铁初始状态，电磁铁铁芯(18)与轴体预留一小段距离，目的在于使电磁铁铁芯(18)与轴体碰撞发生时刻，电磁铁铁芯(18)具有一定的初始速度，增加轴体碰撞后运动速度，减少切换时间；4)、接通电磁铁电源，电磁铁通电铁芯(18)迅速响应，推动轴体至完成切换状态，依靠惯性，轴体会继续前进至轴套底端，根据轴承座和轴体的设计尺寸参数，不会影响通道的导通状态；5)、切断电磁铁电源，电磁铁通电铁芯恢复原位。