專利名稱:可自動(dòng)調(diào)整壓力的減壓閥的制作方法
本發(fā)明涉及一種用來(lái)調(diào)整流體壓力的閥。尤其涉及一種減壓閥，用來(lái)減低其一次側(cè)的流體壓力以維持其二次側(cè)之壓力為定值。
減壓閥通常有兩類型式一類是有一主閥，由一膜片之位移直接控制之;另一類是有一主閥例如活塞閥，間接由一先導(dǎo)閥所控制。流體二次壓力作用在膜片一側(cè)，而一壓力調(diào)定彈簧的彈性力作用于其另一側(cè)。若此兩力不相平衡，則膜片移動(dòng)促使一閥芯移動(dòng)控制流經(jīng)閥的流體量而維持和彈簧的彈性力相當(dāng)?shù)亩瘟黧w壓力。
和閥體螺紋連接的調(diào)整螺絲用來(lái)設(shè)定所需要的二次流體壓力。該螺絲是用手轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)整壓力設(shè)定彈簧的彈性力直至壓力計(jì)指示出所需要的壓力。當(dāng)調(diào)定壓力要經(jīng)常改變時(shí)，此裝置非常不便。此裝置亦不容許任何搖控操作或自動(dòng)控制。
因此，已知有一種自動(dòng)控制閥。依照自動(dòng)控制閥之工作原理，被控制值被測(cè)定并與一目標(biāo)值相比較，根據(jù)其間之任何差值所得到的判斷或指令被處理成一個(gè)信號(hào)以控制一個(gè)閥芯致動(dòng)器，例如電動(dòng)馬達(dá)或流體致動(dòng)器。
若其為一種減壓閥，則二次壓力由一壓力傳感器測(cè)知并與經(jīng)由一調(diào)定機(jī)構(gòu)輸入的一目標(biāo)值比較，比較的結(jié)果被處理成一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)用以使電動(dòng)馬達(dá)等致動(dòng)器作比例控制操縱或微分/積分控制操縱。因此，此閥便于實(shí)現(xiàn)任何目標(biāo)值的變化，且允許搖控操作或自動(dòng)控制。
然而，自動(dòng)控制閥價(jià)格昂貴。這是由于要直接、微量并迅速地引動(dòng)閥芯，須要具有高輸出的致動(dòng)器及用來(lái)作信號(hào)的復(fù)雜處理的控制器。
自動(dòng)控制閥應(yīng)答比具有膜片的減壓閥為慢。這是由于致動(dòng)器并不直接連接于信號(hào)處理器。
本發(fā)明的目的是提供一種減壓閥，該閥包括具有小輸出的致動(dòng)器，但該閥便于進(jìn)行壓力調(diào)定的任何改變且允許搖控操作及自動(dòng)控制。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的是由如下的減壓閥而達(dá)到的(a)包含一膜片，一壓力調(diào)定彈簧，調(diào)整彈簧彈性力的裝置，及一用以控制設(shè)定裝置的致動(dòng)器。
(b)在測(cè)得的閥的二次側(cè)流體壓力與調(diào)定壓力之目標(biāo)值間之差值大于基準(zhǔn)差值時(shí)才使致動(dòng)器動(dòng)作;而在測(cè)得之差值實(shí)質(zhì)上為零時(shí)才使致動(dòng)器停止動(dòng)作。
以下說(shuō)明此閥之操作方式。
用一調(diào)定器調(diào)定所需要的壓力。用一壓力傳感器連續(xù)或定期測(cè)定二次流體壓力。二次流體壓力與目標(biāo)壓力間之差值被測(cè)定并由比較控制器而與基準(zhǔn)差值比較。若測(cè)定差值大于基準(zhǔn)差值，則一個(gè)信號(hào)被傳至驅(qū)動(dòng)器用以操作致動(dòng)器，使測(cè)定差值實(shí)質(zhì)上能變?yōu)榱恪?br>致動(dòng)器由驅(qū)動(dòng)器所操作以便沿任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)彈性力調(diào)定裝置(例如習(xí)知之調(diào)整螺絲)而調(diào)整壓力調(diào)定彈簧之彈性力。所產(chǎn)生之膜片位移引動(dòng)閥芯以增加或減少經(jīng)過(guò)閥之流體流量，籍以增加或減小二次流體壓力。
二次流體壓力由壓力傳感器測(cè)知并傳送至比較控制器。當(dāng)測(cè)定差值實(shí)質(zhì)上已變?yōu)榱銜r(shí)，傳送一停止信號(hào)至驅(qū)動(dòng)器以使致動(dòng)器停止操作。
包含膜片之減壓器動(dòng)作方式如同習(xí)知技術(shù)，只要是二次流體壓力在基準(zhǔn)差值范圍內(nèi)致動(dòng)器即不發(fā)生作用，但膜片之機(jī)械動(dòng)作可獲得流體壓力減小。若其偏離開(kāi)基準(zhǔn)差值，則致動(dòng)器動(dòng)作以調(diào)整壓力調(diào)定彈簧之彈性力，如上述。
因此，依據(jù)本發(fā)明，調(diào)定壓力易于改變;且若被控制之量被偵知并輸入作為一目標(biāo)值，則不僅可達(dá)到搖控操作，且可以自動(dòng)控制。
使用具有小輸出之致動(dòng)器即已足夠，因?yàn)樗挥脕?lái)控制彈簧彈性力調(diào)整裝置，而非用來(lái)完成閥芯之任何快速引動(dòng)。如習(xí)知者，閥芯對(duì)膜片之機(jī)械動(dòng)作迅速應(yīng)答。
本發(fā)明產(chǎn)生很多特殊效果，此將陳述于后。
僅當(dāng)測(cè)定之差值己自基準(zhǔn)差值偏離開(kāi)時(shí)致動(dòng)器始動(dòng)作;且在測(cè)定差值己實(shí)質(zhì)上變?yōu)榱銜r(shí)停止作動(dòng)。因此，致動(dòng)器并非經(jīng)常在操作中或長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)操作，此閥之使用壽命遠(yuǎn)比任何自動(dòng)控制閥為長(zhǎng)。
若減壓閥為具有一先導(dǎo)閥之型式者，則先導(dǎo)閥由一小力量引動(dòng)用以操作一主閥，該主閥須要一大操作力操作。由于壓力調(diào)定彈簧具有小彈性力，故使用具有小輸出之致動(dòng)器即己足夠。
只要致動(dòng)器是用來(lái)使彈簧之調(diào)整螺絲軸向移動(dòng)者，即可容易地應(yīng)用于任何現(xiàn)存之減壓閥。
若二次流體壓力與調(diào)定壓力間之差值超過(guò)基準(zhǔn)差值，則致動(dòng)器即動(dòng)作以改變調(diào)定壓力使較大量之流體能流過(guò)。故，在二次流體壓力有任何變化時(shí)，本發(fā)明之閥比僅依賴機(jī)械控制之任何減壓閥能作更迅速之控制。
以下將參考圖1中所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更明確的說(shuō)明。
實(shí)施本發(fā)明的可自動(dòng)調(diào)整壓力的減壓閥包含一機(jī)械式減壓閥部分1，一電動(dòng)馬達(dá)部分，及一控制部分。
閥部分1的構(gòu)造與習(xí)知的減壓閥相同。具有流體入口2及流體出口3，分別和一次通道4及二次通道5連接。閥部分1有主閥口7，可由主閥芯6開(kāi)啟或關(guān)閉。閥芯6由一彈簧推至其關(guān)閉閥口位置，并由一閥桿和活塞8連接。
經(jīng)由主閥口7流至流體出口3的流體壓力作用在活塞8之下表面，而經(jīng)由通道9及11作用在活塞8上表面之流體壓力由先導(dǎo)閥芯12控制。先導(dǎo)閥芯12由一彈簧壓至其關(guān)閉位置，且和與膜片13下表面接觸的閥桿連接，使其向下移動(dòng)可迫使先導(dǎo)閥芯12進(jìn)入其開(kāi)啟位置。
若使膜片13朝下方移動(dòng)，則先導(dǎo)閥芯12被迫向下而允許流體由流體入口2經(jīng)通道9及11而流入活塞8上方區(qū)域，并將活塞8及主閥芯6下推，借此而開(kāi)啟主閥口7，允許流體由流體入口2流至流體出口3。若使膜片13向上移動(dòng)，則先導(dǎo)閥芯12被彈簧上推而切斷通道9與11間的流體連通，且活塞8上方區(qū)域中的流體經(jīng)由通道11，先導(dǎo)閥芯12的閥桿周?chē)拈g隙，及通道10而流至流體出口3，借此而迫使主閥芯6及活塞8向上關(guān)閉主閥口7。
在膜片13上方區(qū)域借一小直經(jīng)的通道14而與大氣連通并保持在基本不變的大氣壓力之下。壓力調(diào)定彈簧16的下端部與膜片13上表面接觸，并施力于膜片13表面上。彈簧16之上端部由一彈簧支座所支持。調(diào)整螺絲17下端與彈簧支座接觸，使得調(diào)整螺絲17向任一方向之轉(zhuǎn)動(dòng)均可調(diào)整彈簧16之壓縮量及其作用在膜片13上之彈性力。調(diào)整螺絲17與安裝在構(gòu)成閥體之一部分的彈簧殼體15內(nèi)的一內(nèi)螺紋構(gòu)件作螺紋連接。
馬達(dá)部分由固定于彈簧殼體15上的軛18而和閥部分1連接。輸出軸20與調(diào)整螺絲17共軸，且其下端由連接件19和螺絲17之六角頭42連接。
輸出軸20形成滾珠花鍵軸。齒輪22固定于花鍵21之外周且?jiàn)A持于上，下軸承構(gòu)件23及24之間，以防止垂直及徑向移動(dòng)。軸承構(gòu)件23及24夾持于安裝板25及底板26間。電動(dòng)馬達(dá)29及減速器28固定于安裝板25上，其輸出軸27與齒輪22作螺紋連接。
若馬達(dá)29被驅(qū)動(dòng)，則減速器28之輸出軸27被轉(zhuǎn)動(dòng)而經(jīng)由齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)花鍵軸21之外周。視其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，輸出軸20被向上或向下轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連接構(gòu)件19而使調(diào)整螺絲17沿任一方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
輸出軸20設(shè)有圓盤(pán)35，當(dāng)調(diào)整螺絲17被移至其最高或最低位置時(shí)，可以測(cè)定之。一對(duì)位置傳感器33及34設(shè)于圓盤(pán)35之一側(cè)以分別在螺絲之最高及最低位置處測(cè)定之。傳感器33及34分別被固定在馬達(dá)29及減速器28之側(cè)壁。
測(cè)感器33及34最好為反射型之光感受器，當(dāng)然亦可使用任何其他型式之傳感器，如電位計(jì)，限位開(kāi)關(guān)或磁力傳感器。
驅(qū)動(dòng)器30設(shè)于馬達(dá)29旁邊。馬達(dá)部分容納于殼套36內(nèi)，后者保護(hù)防止其受塵埃，水氣之害。馬達(dá)部分還包括必要之配線及端子(但未圖示)。
控制部分包括位置傳感器33及34，比較控制器31，目標(biāo)壓力調(diào)定器32，及壓力傳感器40，該壓力傳感器40設(shè)于二次流體通道內(nèi)。信號(hào)線37及38分別由位置傳感器33及34延伸至比較控制器31。信號(hào)線39由壓力傳感器40延伸至比較傳感器31。還有信號(hào)線由設(shè)定器32延伸至比較控制器31，信號(hào)線由比較控制器31延伸至驅(qū)動(dòng)器30。比較控制器31亦可設(shè)在驅(qū)動(dòng)器30處。
一目標(biāo)壓力由調(diào)定器32所調(diào)定并輸入比較控制器31內(nèi)。在二次通道5內(nèi)之流體壓力由壓力傳感器40偵知并連續(xù)地或短時(shí)間地輸入至比較控制器31內(nèi)。比較控制器31計(jì)算由傳感器40測(cè)得之二次通道5內(nèi)之流體壓力與目標(biāo)壓力之差值，并將之與一基準(zhǔn)差值比較。
若此比較指示出測(cè)定差值與基準(zhǔn)差值有偏差，則比較控制器31傳送一控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器30以便使測(cè)定差值實(shí)質(zhì)上變成零，即使兩次通道5內(nèi)之流體壓力實(shí)質(zhì)上等于目標(biāo)壓力。馬達(dá)29由驅(qū)動(dòng)器30驅(qū)動(dòng)以調(diào)整流過(guò)閥的流體流量。若測(cè)定差值實(shí)質(zhì)上已變成零，則由比較控制器31送出一控制信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器30以停止馬達(dá)29之運(yùn)行;而上述測(cè)定差值實(shí)質(zhì)上變成零也就是說(shuō)該差值處于很小的基準(zhǔn)差值范圍內(nèi)且遠(yuǎn)比上述基準(zhǔn)差值為小。
位置傳感器33及34與圓盤(pán)35協(xié)同以分別在調(diào)整螺絲17之最高及最低位置處偵測(cè)之，并將對(duì)應(yīng)信號(hào)傳至比較控制器31。比較控制器31對(duì)此兩信號(hào)之應(yīng)答比對(duì)任何其他控制信號(hào)為迅速，并傳送一信號(hào)至驅(qū)動(dòng)器以使馬達(dá)29之運(yùn)轉(zhuǎn)停止。如此而可防止任何不當(dāng)之力施加于調(diào)整螺絲17之控制系統(tǒng)。
附圖之簡(jiǎn)單說(shuō)明如下圖1為根據(jù)本發(fā)明之一電氣操作減壓閥之縱剖面圖，其控制部以方塊圖表示。
1…機(jī)械式減壓閥部分5…二次通道6…主閥芯8…活塞
12…先導(dǎo)閥芯13…膜片15…彈簧殼體16…壓力調(diào)定彈簧17…調(diào)整螺絲20…輸出軸21…滾珠花鍵軸27…減速器輸出軸29…電動(dòng)馬達(dá)30…驅(qū)動(dòng)器31…比較控制器32…目標(biāo)壓力調(diào)定器33…偵測(cè)最高位置用位置傳感器34…偵測(cè)最低位置用位置傳感器35…圓盤(pán)40…壓力傳感器。
權(quán)利要求
一種可自動(dòng)調(diào)整壓力的減壓閥，其特征為該閥包含一膜片，一個(gè)壓力調(diào)定彈簧，調(diào)整彈簧彈性力的裝置，及一個(gè)用以控制調(diào)定裝置的致動(dòng)器。當(dāng)測(cè)得之該閥之二次側(cè)流體壓力與調(diào)定壓力之目標(biāo)值間之差值大于基準(zhǔn)差值時(shí)才使致動(dòng)器動(dòng)作，而在測(cè)得之差值實(shí)質(zhì)上為零時(shí)才使致動(dòng)器停止動(dòng)作。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種可自動(dòng)調(diào)整壓力的減壓閥，該閥包含一個(gè)膜片，一個(gè)壓力調(diào)定彈簧，調(diào)整彈簧彈性力的裝置及一個(gè)用以控制調(diào)定裝置的致動(dòng)器；當(dāng)測(cè)得之該閥之二次側(cè)流體壓力與一調(diào)定壓力之目標(biāo)值間之差值大于基準(zhǔn)差值時(shí)才使致動(dòng)器動(dòng)作；而在測(cè)得之差值實(shí)質(zhì)上為零時(shí)才使致動(dòng)器停止動(dòng)作。
文檔編號(hào)G05D16/20GK85105826SQ85105826
公開(kāi)日1986年3月10日 申請(qǐng)日期1985年8月1日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川義彥 申請(qǐng)人:Tlv有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan