專利名稱:氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)裝置,特別是關(guān)于一種用于氣動(dòng)伺服正負(fù)壓力控制的裝置。
背景技術(shù):
在全尺寸飛機(jī)結(jié)構(gòu)的靜力/疲勞試驗(yàn)中,對(duì)各加載點(diǎn)的精度、速度及跟隨性的要 求越來(lái)越高。在油箱、座艙等氣密試驗(yàn)項(xiàng)目中,由于受到現(xiàn)有設(shè)備的影響,其精度、速度和跟 隨性等方面的效果比較差。因此需要使用充氣臺(tái)來(lái)降低設(shè)備的影響。對(duì)于正氣壓加載試驗(yàn)項(xiàng)目,現(xiàn)有技術(shù)充氣臺(tái)是由4個(gè)并聯(lián)使用的兩位兩通比例閥 同時(shí)動(dòng)作來(lái)完成氣密載荷的施加,比例閥的動(dòng)作包含對(duì)試驗(yàn)件進(jìn)行充氣和放氣及應(yīng)急卸 壓,所有功能都由兩位兩通比例閥實(shí)現(xiàn),閥的功能較全面,因此其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密,價(jià)格 昂貴,維護(hù)成本較高、周期長(zhǎng)等缺點(diǎn),給使用帶來(lái)極大不便,同時(shí)該充氣臺(tái)的使用壽命表現(xiàn) 較短,在使用5年左右時(shí)間之后,其工作穩(wěn)定性、可靠性較低,在近期試驗(yàn)中性能表現(xiàn)不穩(wěn) 定,影響試驗(yàn)進(jìn)度,并且該充氣臺(tái)不具備負(fù)壓試驗(yàn)加載能力的缺點(diǎn)。而對(duì)于負(fù)氣壓加載試驗(yàn)項(xiàng)目,至今尚無(wú)一套完整的伺服加載設(shè)備,在以往的型號(hào) 試驗(yàn)中,負(fù)氣壓加載試驗(yàn)一直以來(lái)是采用真空泵直接對(duì)試驗(yàn)件抽負(fù)壓,現(xiàn)場(chǎng)人工監(jiān)測(cè)壓力, 操作人員控制真空泵電源的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種依靠人工手動(dòng)的加載方法,在精度及跟隨性 方面難以控制,試驗(yàn)效果比較差,周期長(zhǎng)且對(duì)試驗(yàn)件存在較大的不確定性風(fēng)險(xiǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的提供一種控壓精度高、卸壓時(shí)間快、成本低的氣動(dòng)伺服正負(fù)壓 控制裝置。本實(shí)用新型技術(shù)方案所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其包括顯示面板、正/負(fù)壓 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、應(yīng)急按鈕、氣源壓力表、先導(dǎo)壓力表、單向閥、過(guò)濾減壓閥、 氣動(dòng)薄膜閥、大角座開(kāi)關(guān)閥、小角座開(kāi)關(guān)閥、壓力傳感器、氣罐、控制電路、連接管路、控制線 纜,其中,設(shè)置在氣源與試驗(yàn)件之間的氣動(dòng)薄膜閥和設(shè)置在試驗(yàn)件與排氣口之間的大、小角 座開(kāi)關(guān)閥之間相互并列,三者的先導(dǎo)氣路均由氣源引入后通過(guò)單向閥進(jìn)入氣罐,再經(jīng)過(guò)濾 減壓閥并連通于先導(dǎo)壓力表,結(jié)構(gòu)壓力表和壓力傳感器則并聯(lián)設(shè)置在三者與試驗(yàn)件之間的 管路上,且所述氣動(dòng)薄膜閥、大小角座開(kāi)關(guān)閥以及壓力傳感器均通過(guò)控制線纜與控制電路 相連,所述氣源壓力表設(shè)置在氣動(dòng)薄膜閥和大、小角座開(kāi)關(guān)閥的先導(dǎo)氣路上的單向閥前,而 先導(dǎo)壓力表則設(shè)置在單向閥、氣罐和過(guò)濾減壓閥之后,并由過(guò)濾減壓閥控制,且所述氣罐并 聯(lián)接入單向閥與過(guò)濾減壓閥之間。所述顯示面板上設(shè)置有與控制電路以及遠(yuǎn)程信號(hào)輸入接口相連的自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn) 換開(kāi)關(guān)、正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及應(yīng)急按鈕。所述大角座開(kāi)關(guān)閥和小角座開(kāi)關(guān)閥采用常開(kāi)式機(jī)械結(jié)構(gòu)。所述氣動(dòng)薄膜閥與試驗(yàn)件之間還設(shè)置有結(jié)構(gòu)壓力表。[0010]所述遠(yuǎn)程信號(hào)輸入接口輸入的信號(hào)是士50mA。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置利用氣動(dòng)泊膜比 例閥和角座開(kāi)關(guān)閥分別控制壓力加載和壓力卸載的方法,具有壓力控制精度高、成本低的 優(yōu)點(diǎn),且能實(shí)現(xiàn)正壓控制和負(fù)壓控制,該控制臺(tái),控制精度高,速度及跟隨性好,安全性好, 可靠性高。并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制的切換,操作性好,具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
圖1是本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明請(qǐng)參閱圖1,其是本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置一較佳實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示 意圖。所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置包括顯示面板、正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi) 關(guān)、應(yīng)急按鈕、氣源壓力表、先導(dǎo)壓力表、結(jié)構(gòu)壓力表、單向閥、過(guò)濾減壓閥、氣動(dòng)薄膜閥、大 角座開(kāi)關(guān)閥、小角座開(kāi)關(guān)閥、壓力傳感器、遠(yuǎn)程信號(hào)接口、氣罐、控制電路、連接管路、控制線 纜。其中,設(shè)置在氣源與試驗(yàn)件之間的氣動(dòng)薄膜閥和設(shè)置在試驗(yàn)件與排氣口之間的兩個(gè)角 座開(kāi)關(guān)閥為所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置的主構(gòu)件。所述氣動(dòng)薄膜閥與大角座開(kāi)關(guān)閥以及 小角座開(kāi)關(guān)閥之間相互并列,氣動(dòng)薄膜閥的一端連接與氣源,大角座開(kāi)關(guān)閥以及小角座的 一端連接與排氣口,三者的另一端均經(jīng)壓力傳感器后連接于試驗(yàn)件,且所述氣動(dòng)薄膜閥、兩 個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥以及壓力傳感器均通過(guò)控制線纜與控制電路相連。而且所述氣動(dòng)薄膜閥、兩 個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥與試驗(yàn)件之間還設(shè)置有用于反映壓力大小的結(jié)構(gòu)壓力表和壓力傳感器。所述 氣源壓力表設(shè)置在氣動(dòng)薄膜閥和大、小角座開(kāi)關(guān)閥的先導(dǎo)氣路上的單向閥前,而先導(dǎo)壓力 表則設(shè)置在單向閥、氣罐和過(guò)濾減壓閥之后,并由過(guò)濾減壓閥控制,且所述氣罐并聯(lián)接入 單向閥與過(guò)濾減壓閥之間。所述顯示面板為PLC液晶面板,其上設(shè)置有與控制電路以及遠(yuǎn) 程信號(hào)輸入接口相連的自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及應(yīng)急按鈕,以方便實(shí)現(xiàn) 正負(fù)壓的綜合控制。本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置中,所述氣動(dòng)薄膜閥和兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)作為壓 力控制元件,其中,氣動(dòng)薄膜閥用于實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)件的充壓,而兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥用于實(shí)現(xiàn)對(duì)試 驗(yàn)件的卸壓,并通過(guò)控制電路板實(shí)現(xiàn)它們之間的協(xié)調(diào)動(dòng)作,完成對(duì)試驗(yàn)件內(nèi)部氣密載荷的 伺服比例控制。其中,兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)通徑較小的是小角座開(kāi)關(guān)閥,用于試驗(yàn)件內(nèi)部反饋壓力與控 制指令之間的調(diào)整,當(dāng)反饋壓力接近控制指令時(shí),所需要的氣體流量較小,小角座開(kāi)關(guān)閥即 能滿足流量要求,同時(shí)由于角座開(kāi)關(guān)閥口徑較小,擁有響應(yīng)速度快的特點(diǎn),從而使得試驗(yàn)件 內(nèi)部壓力控制精度提高,并且速度及跟隨性也相應(yīng)提高。所述小角座開(kāi)關(guān)配合氣動(dòng)泊膜比 例閥使結(jié)構(gòu)壓力保持穩(wěn)定。當(dāng)結(jié)構(gòu)壓力值小于命令值時(shí)氣動(dòng)泊膜比例閥工作,進(jìn)行充氣,結(jié) 構(gòu)壓力值等于命令值時(shí)該閥停止工作,處于關(guān)閉狀態(tài);當(dāng)結(jié)構(gòu)壓力值大于命令值時(shí),小角座 開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)排氣,當(dāng)結(jié)構(gòu)壓力值等于命令值時(shí)該閥關(guān)閉。而所述通徑較大的大角座開(kāi)關(guān)閥是用于試驗(yàn)件內(nèi)部在大指令狀態(tài)下快速卸壓或應(yīng)急卸壓,由于其口徑較大,為小角座開(kāi)關(guān)口徑的1倍,擁有流量大的特點(diǎn),從而使得試驗(yàn) 件內(nèi)部的壓力能得到快速卸壓,保證試驗(yàn)件安全。另外,所屬先導(dǎo)氣路上的氣罐,使先導(dǎo)壓力保持穩(wěn)定,保證氣動(dòng)泊膜比例閥與角 座開(kāi)關(guān)閥持續(xù)穩(wěn)定地工作。本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置正壓控制過(guò)程如下控制裝置先對(duì)試驗(yàn)協(xié)調(diào) 加載控制系統(tǒng)輸出的一路士50mA驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換成2路0 IOV電壓信號(hào)。其 中0 50mA對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換的0 IOV電壓信號(hào),用于控制氣動(dòng)泊膜比例閥,以實(shí)現(xiàn)充氣的功能。 0 -50mA對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換的0 IOV電壓信號(hào),用于控制大角座開(kāi)關(guān)閥和小角座開(kāi)關(guān)閥,以實(shí)現(xiàn) 排氣卸壓功能。其中,小角座開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟電壓為0. IV(可調(diào)),當(dāng)控制電壓大于0. IV時(shí), 小角座開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)排氣;大角座角座開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟電壓為IV(可調(diào)),當(dāng)控制電壓大于IV 時(shí),兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥同時(shí)打開(kāi)排氣。當(dāng)應(yīng)急保護(hù)和突然斷電時(shí)兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥同時(shí)打開(kāi)排氣卸壓。本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置負(fù)壓控制過(guò)程如下控制裝置對(duì)試驗(yàn)協(xié)調(diào)加 載控制系統(tǒng)輸出的一路士50mA驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理,轉(zhuǎn)換成2路0 IOV電壓信號(hào)。其中 0 -50mA對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換的0 IOV電壓信號(hào),用于控制氣動(dòng)泊膜比例閥,以實(shí)現(xiàn)抽負(fù)壓的功能。 0 +50mA對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)換的0 IOV電壓信號(hào),用于控制兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥,以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)氣卸壓功能。 小角座開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟電壓為0. IV(可調(diào)),當(dāng)控制電壓大于0. IV時(shí),小角座開(kāi)關(guān)閥打開(kāi)補(bǔ) 氣;大角座角座開(kāi)關(guān)閥的開(kāi)啟電壓為IV(可調(diào)),當(dāng)控制電壓大于IV時(shí),兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥同 時(shí)打開(kāi)補(bǔ)氣。應(yīng)急保護(hù)和突然斷電時(shí),兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥同時(shí)打開(kāi)補(bǔ)氣卸壓。另外,本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置中的兩個(gè)角座開(kāi)關(guān)閥采用常開(kāi)式機(jī)械 結(jié)構(gòu),既作為壓力卸載執(zhí)行元件,又作為超壓保護(hù)裝置,從而確??刂婆_(tái)系統(tǒng)在任何時(shí)刻、 任何原因斷電情況下,及時(shí)排出試驗(yàn)件中壓力,保護(hù)試驗(yàn)件的安全。本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置的遠(yuǎn)程信號(hào)接口用于試驗(yàn)加載控制系統(tǒng)遠(yuǎn) 程操作控制。同時(shí)氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)反饋回路,安裝壓力傳感器,組成內(nèi)部 閉環(huán)系統(tǒng),用于現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作控制。遠(yuǎn)程控制與現(xiàn)場(chǎng)控制之間切換,是通過(guò)設(shè)計(jì)在控制面板 上的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)的。遠(yuǎn)程控制時(shí),由試驗(yàn)協(xié)調(diào)加載控制系統(tǒng)控制正/負(fù)壓控制臺(tái)自動(dòng)完 成加壓、保壓及排氣卸壓的遠(yuǎn)程控制;手動(dòng)控制時(shí),是在控制臺(tái)面板上以液晶數(shù)字文本顯示 輸入方式設(shè)定壓力命令值,控制臺(tái)根據(jù)命令值與反饋值之間差異自動(dòng)控制完成加壓及排氣 卸壓,當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止加壓及排氣卸壓。另外,本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置采取安全設(shè)計(jì),其在控制臺(tái)面板上以 液晶數(shù)字文本顯示輸入方式設(shè)定超壓保護(hù)上限值,當(dāng)試驗(yàn)件內(nèi)部壓力值超過(guò)保護(hù)限時(shí),控 制臺(tái)自動(dòng)停止工作并卸壓;設(shè)計(jì)應(yīng)急按鈕確保充氣臺(tái)在應(yīng)急情況下快速卸壓,停止工作。正/負(fù)壓控制臺(tái)在電路上設(shè)計(jì)濾波裝置,消除噪音、振蕩和小信號(hào)的干擾,提高控 制精度和穩(wěn)定性。綜上所述本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置利用氣動(dòng)泊膜比例閥和角座開(kāi)關(guān) 閥分別控制壓力加載和壓力卸載的方法,具有壓力控制精度高(控制精度優(yōu)于)、流量 大(可達(dá)178m7min)、成本低的優(yōu)點(diǎn)。禾Ij用大、小角座開(kāi)關(guān)閥的雙閥并聯(lián)控制壓力卸載,提高 了跟隨性,減少了卸載時(shí)間,卸載響應(yīng)所需時(shí)間從2. 5秒減小到小于1秒。并具有對(duì)氣密試驗(yàn)件內(nèi)部壓力精確加載控制能力,能實(shí)現(xiàn)正壓控制和負(fù)壓控制,控制精度高,速度及跟隨性 好,且在先導(dǎo)氣路上設(shè)計(jì)小型儲(chǔ)壓罐,使先導(dǎo)壓力保持穩(wěn)定,保證氣動(dòng)泊膜比例閥與角座 開(kāi)關(guān)閥持續(xù)穩(wěn)定地工作,可靠性高。同時(shí)輸入的控制信號(hào)為士50mA,與試驗(yàn)協(xié)調(diào)加載控制系 統(tǒng)兼容,而且內(nèi)置PLC設(shè)定的超壓保護(hù)上限和控制面板上的應(yīng)急開(kāi)關(guān),以及常開(kāi)式角座開(kāi) 關(guān)閥的安全保護(hù)設(shè)計(jì),從電路到機(jī)械結(jié)構(gòu)上多重有效地保護(hù)措施,確??刂婆_(tái)在任何時(shí)刻, 及任何原因斷電情況下,及時(shí)排出試驗(yàn)件中壓力,降低了試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn),提高了安全性。同時(shí)采 取現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作控制與試驗(yàn)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制兩種方式,即可接入試驗(yàn)控制系統(tǒng),實(shí) 現(xiàn)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制,也可以脫離試驗(yàn)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)壓力控制,操作控制功能全面、 方便。采用電、氣相結(jié)合的伺服控制技術(shù),簡(jiǎn)化了控制方式,節(jié)約了系統(tǒng)資源,提高了可靠 性。而且本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置已成功地應(yīng)用于實(shí)際試驗(yàn)之中,該控制臺(tái)系 統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠、加載準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)便,滿足實(shí)際靜力/疲勞試驗(yàn)要求,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
權(quán)利要求1.一種所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其特征在于包括顯示面板、正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi) 關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、應(yīng)急按鈕、氣源壓力表、先導(dǎo)壓力表、單向閥、過(guò)濾減壓閥、氣動(dòng)薄 膜閥、大角座開(kāi)關(guān)閥、小角座開(kāi)關(guān)閥、壓力傳感器、氣罐、控制電路,其中,設(shè)置在氣源與試驗(yàn) 件之間的氣動(dòng)薄膜閥和設(shè)置在試驗(yàn)件與排氣口之間的大、小角座開(kāi)關(guān)閥之間相互并列,三 者的先導(dǎo)氣路均由氣源引入后通過(guò)單向閥進(jìn)入氣罐,再經(jīng)過(guò)濾減壓閥并連通于先導(dǎo)壓力 表,結(jié)構(gòu)壓力表和壓力傳感器則并聯(lián)設(shè)置在三者與試驗(yàn)件之間的管路上,且所述氣動(dòng)薄膜 閥、大小角座開(kāi)關(guān)閥以及壓力傳感器均通過(guò)控制線纜與控制電路相連,所述氣源壓力表設(shè) 置在氣動(dòng)薄膜閥和大、小角座開(kāi)關(guān)閥的先導(dǎo)氣路上的單向閥前,而先導(dǎo)壓力表則設(shè)置在單 向閥、氣罐和過(guò)濾減壓閥之后,并由過(guò)濾減壓閥控制,且所述氣罐并聯(lián)接入單向閥與過(guò)濾減 壓閥之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其特征在于所述顯示面板上設(shè)置 有與控制電路以及遠(yuǎn)程信號(hào)輸入接口相連的自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)以及 應(yīng)急按鈕。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其特征在于所述大角座開(kāi)關(guān)閥和 小角座開(kāi)關(guān)閥采用常開(kāi)式機(jī)械結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其特征在于所述氣動(dòng) 薄膜閥與試驗(yàn)件之間還設(shè)置有結(jié)構(gòu)壓力表。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置,其特征在于所述遠(yuǎn)程信號(hào)輸入接 口輸入的信號(hào)是士50mA。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種氣動(dòng)裝置,特別是關(guān)于一種用于氣動(dòng)伺服正負(fù)壓力控制的裝置。所述氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置包括顯示面板、正/負(fù)壓轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、應(yīng)急按鈕、氣源壓力表、先導(dǎo)壓力表、單向閥、過(guò)濾減壓閥、氣動(dòng)薄膜閥、大角座開(kāi)關(guān)閥、小角座開(kāi)關(guān)閥、壓力傳感器、氣罐、控制電路。本實(shí)用新型氣動(dòng)伺服正負(fù)壓控制裝置利用氣動(dòng)泊膜比例閥和角座開(kāi)關(guān)閥分別控制壓力加載和壓力卸載的方法,具有壓力控制精度高、成本低的優(yōu)點(diǎn),且能實(shí)現(xiàn)正壓控制和負(fù)壓控制,該控制臺(tái),控制精度高,速度及跟隨性好,安全性好,可靠性高。并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制的切換,操作性好,具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)F15B21/00GK201916283SQ20102069122
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者宋鵬飛, 堯建平, 張革命, 李洪文, 陳戈 申請(qǐng)人:中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所