專利名稱：超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置。
技術(shù)背景幾乎所有氣動元件上都存在氣動容腔，而容腔的壓力控制更是氣動領(lǐng)域的 核心內(nèi)容之一，氣動技術(shù)的深入研究離不開氣動容腔壓力特性的研究。目前尚 無專門裝置用于測試存在固定排氣間隙的容腔的壓力特性，尤其是容腔容積以 及配合間隙可調(diào)的測試裝置。另外，在10MPa以上的超高壓氣動領(lǐng)域，自動壓力控制元件尚無成熟的產(chǎn) 品。普通的手調(diào)壓力控制閥操作緩慢，調(diào)節(jié)精度低；現(xiàn)有的電磁開關(guān)閥響應(yīng)速 度較慢，同樣無法用于小容腔的精確壓力控制。大范圍壓力的連續(xù)快速控制需 要有響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)精度高的自動壓力控制閥，且工作壓力與流量應(yīng)能滿足 要求。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置?？梢?對不同配合間隙及容積的容腔的壓力特性進(jìn)行測試的超高壓氣動裝置，同時提 供一種快響應(yīng)、高精度的小流量壓力控制閥。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括氣源，壓力控制閥，流量計，固定的活塞桿，活塞套，可調(diào)基座，壓 力傳感器以及控制器；氣源與壓力控制閥的進(jìn)氣端相連，流量計接在壓力控制 闊排氣端與活塞桿進(jìn)氣端中間，活塞套安裝在可調(diào)基座上，活塞桿與活塞套之 間為間隙配合，壓力傳感器安裝在活塞套上，壓力控制閥、流量計及壓力傳感 器的信號線分別與控制器相連。所述的壓力控制閥為一直動式比例滑閥，包括閥體，閥套，密封圈，閥芯， 比例電磁鐵以及閥芯彈簧；閥體、閥套及閥芯上均開有進(jìn)氣口與排氣口；閥套 安裝在閥體內(nèi)部，其進(jìn)氣口與排氣口和閥體的進(jìn)氣口與排氣口對應(yīng)相通；閥套 外側(cè)開有環(huán)形氣槽，內(nèi)部開有軸向通孔，徑向開有通孔連接環(huán)形氣槽與內(nèi)部軸 向通孔；閥芯安裝在閥套的軸向通孔內(nèi)并與其形成間隙配合，閥芯軸向孔連通 自身的進(jìn)氣口與排氣口，非工作狀態(tài)時，閥芯的進(jìn)氣口與排氣口和閥套的進(jìn)氣口與排氣口不相通；比例電磁鐵安裝在閥體的端部，其推桿與閥芯的一端接觸； 闊芯彈簧安裝在閥套內(nèi)并與閥芯的另一端接觸；第一密封圈分別安裝在閥套外 側(cè)的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例電磁鐵端部的密封凹槽內(nèi)。所述的徑 向通孔為矩形通孔。本發(fā)明具有的有益效果是-使用較為簡單的系統(tǒng)實現(xiàn)對存在固定配合間隙的氣動容腔進(jìn)行壓力特性測 試，最高工作壓力可達(dá)35MPa，通過調(diào)整活塞套安裝位置可以實現(xiàn)不同容積的 容腔的壓力特性測試，通過更換活塞桿或活塞套可以實現(xiàn)不同配合間隙的容腔 的壓力特性測試，同時可以提供一種快響應(yīng)、高精度的小流量壓力控制閥。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2是本發(fā)明中壓力控制閥的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖3是壓力控制閥中閥套的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是未施加控制信號時閥芯與閥套的配合狀態(tài)5是施加控制信號時閥芯與閥套的配合狀態(tài)中1、氣源，2、壓力控制閥，3、流量計，4、固定的活塞桿，5、活塞 套，6、可調(diào)基座，7、壓力傳感器，8、控制器，9、閥體，10、閥套，11、密 封圈，12、閥芯，13、比例電磁鐵，14、閥芯彈簧，15，環(huán)形氣槽，16、矩形 通孔。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明包括氣源l,壓力控制閥2，流量計3，固定的活塞桿 4，活塞套5，可調(diào)基座6，壓力傳感器7以及控制器8;氣源1與壓力控制閥2 的進(jìn)氣端相連，流量計3接在壓力控制閥2排氣端與活塞桿4進(jìn)氣端中間，活 塞套5安裝在可調(diào)基座6上，活塞桿4與活塞套5之間為間隙配合，壓力傳感 器7安裝在活塞套5上，壓力控制閥2、流量計3及壓力傳感器7的信號線分別 與控制器8相連?？刂破?為機(jī)電設(shè)備較通用產(chǎn)品，能實現(xiàn)功能即可。如圖1所示，所述的壓力控制閥2為一直動式比例滑閥，包括閥體9，閥套 10，密封圈ll，閥芯12，比例電磁鐵13以及閥芯彈簧14;閥體9、閥套10及 閥芯12上均開有進(jìn)氣口與排氣口；閥套10安裝在閥體9內(nèi)部，其進(jìn)氣口與排 氣口和閥體9的進(jìn)氣口與排氣口對應(yīng)相通；閥套10外側(cè)開有環(huán)形氣槽15，內(nèi)部 開有軸向通孔，徑向開有通孔16連接環(huán)形氣槽15與內(nèi)部軸向通孔；閥芯12安裝在閥套10的軸向通孔內(nèi)并與其形成間隙配合，閥芯12軸向孔連通自身的進(jìn) 氣口與排氣口，非工作狀態(tài)時，閥芯12的進(jìn)氣口與排氣口和閥套10的進(jìn)氣口 與排氣口不相通；比例電磁鐵13安裝在閥體9的端部，其推桿與閥芯12的一 端接觸；閥芯彈簧14安裝在閥套10內(nèi)并與闊芯12的另一端接觸；第一密封圈 11安裝在閥套10外側(cè)的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例電磁鐵13端部的 密封凹槽內(nèi)。如圖3所示，為本發(fā)明壓力控制閥的閥套的結(jié)構(gòu)示意圖，閥套10外側(cè)開有 環(huán)形氣槽15，內(nèi)部開有軸向通孔，徑向開有矩形通孔16連接環(huán)形氣槽15與內(nèi) 部軸向通孔。如圖4所示，閥芯與閥套為正開口配合，即在未施加控制信號時閥芯的臺 肩完全蓋住閥套的矩形通孔，此時閥體的進(jìn)氣口與排氣口不通；施加控制信號 后，比例電磁鐵推動閥芯克服閥芯彈簧的作用力運(yùn)動，此時閥芯與閥套的配合 狀態(tài)如圖5所示，此時閥體的進(jìn)氣口與排氣口之間有一定的過流面積，且該過 流面積與控制器施加的控制信號成線性關(guān)系，通過改變控制電流的大小即可實 現(xiàn)對壓力控制閥的開度控制。活塞容腔的進(jìn)氣由控制器調(diào)整壓力控制閥的開度實現(xiàn)，容腔氣體通過活塞 套與活塞桿的間隙自發(fā)完成排氣。進(jìn)行壓力特性測試時，控制器根據(jù)待測試的 壓力特性如階躍響應(yīng)或正弦響應(yīng)等確定實時的目標(biāo)壓力值P(目標(biāo)壓力應(yīng)低于氣 源壓力P1)，并與檢測到的活塞容腔壓力P2進(jìn)行比較，如果P2〉P，說明容腔壓 力高于目標(biāo)壓力，則減小壓力控制閥的開度以使容腔壓力下降，反之如果P2〈P， 則加大壓力控制閥的開度以使容腔壓力升高。如果進(jìn)行恒值目標(biāo)壓力控制，容 腔的進(jìn)排氣流量應(yīng)穩(wěn)定在一固定值，壓力控制閥的閥芯最終在某一位置附近達(dá) 到平衡；如果進(jìn)行非恒值目標(biāo)壓力控制，容腔的進(jìn)排氣流量始終在變化，壓力 控制閥的閥芯隨目標(biāo)壓力的變化始終處于運(yùn)動狀態(tài)?？刂破髂苡涗浛刂七^程中壓力、流量以及控制信號的數(shù)據(jù)，可以用于對容 腔的壓力特性進(jìn)行詳細(xì)的分析研究。在不更換元件的情況下，通過調(diào)整活塞套 的安裝位置可以完成不同容積的容腔測試；通過更換配合間隙不同的活塞桿或 活塞套可以完成不同配合間隙的容腔測試。
權(quán)利要求
1、一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置，其特征在于包括氣源(1)，壓力控制閥(2)，流量計(3)，固定的活塞桿(4)，活塞套(5)，可調(diào)基座(6)，壓力傳感器(7)以及控制器(8)；氣源(1)與壓力控制閥(2)的進(jìn)氣端相連，流量計(3)接在壓力控制閥(2)排氣端與活塞桿(4)進(jìn)氣端中間，活塞套(5)安裝在可調(diào)基座(6)上，活塞桿(4)與活塞套(5)之間為間隙配合，壓力傳感器(7)安裝在活塞套(5)上，壓力控制閥(2)、流量計(3)及壓力傳感器(7)的信號線分別與控制器(8)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置， 其特征在于所述的壓力控制閥(2)為一直動式比例滑閥，包括閥體(9)，閥 套(10),密封圈(11)，閥芯(12)，比例電磁鐵(13)以及閥芯彈簧(14); 閥體(9)、閥套(10)及閥芯(12)上均開有進(jìn)氣口與排氣口；閥套(10)安 裝在閥體(9)內(nèi)部，其進(jìn)氣口與排氣口和閥體(9)的進(jìn)氣口與排氣口對應(yīng)相 通；閥套(10)外側(cè)開有環(huán)形氣槽(15)，內(nèi)部開有軸向通 L徑向開有通孔(16) 連接環(huán)形氣槽(15)與內(nèi)部軸向通孔；閥芯(12)安裝在閥套(10)的軸向通 孔內(nèi)并與其形成間隙配合，閥芯(12)軸向孔連通自身的進(jìn)氣口與排氣口，非 工作狀態(tài)時，閥芯(12)的進(jìn)氣口與排氣口和閥套(10)的進(jìn)氣口與排氣口不 相通；比例電磁鐵(13)安裝在閥體(9)的端部，其推桿與閥芯(12)的一端 接觸；閥芯彈簧(14)安裝在閥套(10)內(nèi)并與閥芯(12)的另一端接觸；第 一密封圈(11)安裝在閥套(10)外側(cè)的密封凹槽中，第二密封圈安裝在比例 電磁鐵(13)端部的密封凹槽內(nèi)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置， 其特征在于所述的徑向通孔(16)為矩形通孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超高壓氣動間隙-容積-壓力特性測試裝置。氣源與壓力控制閥的進(jìn)氣端相連，流量計接在壓力控制閥排氣端與活塞桿進(jìn)氣端中間，活塞套安裝在活塞套安裝在可調(diào)基座上，活塞桿與活塞套之間為間隙配合，壓力傳感器安裝在活塞套上，壓力控制閥、流量計及壓力傳感器的信號線分別與控制器相連。使用較為簡單的系統(tǒng)實現(xiàn)對存在固定配合間隙的氣動容腔進(jìn)行壓力特性測試，最高工作壓力可達(dá)35MPa，通過調(diào)整活塞套安裝位置可以實現(xiàn)不同容積的容腔的壓力特性測試，通過更換活塞桿或活塞套可以實現(xiàn)不同配合間隙的容腔的壓力特性測試，同時可以提供一種快響應(yīng)、高精度的小流量壓力控制閥。
文檔編號G01L11/00GK101216362SQ20081005903
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月7日
發(fā)明者徐志鵬, 王宣銀, 羅語溪 申請人:浙江大學(xué)