数字阀

组合式流量调节阀

数字阀，是组合式流量调节阀。调节部件使四位二进制数的每位权系数呈8∶4∶2∶1的比例关系是通过四个节流口面积大小成8∶4∶2∶1的比列关系来实现的，供给电磁铁的电流通断控制信号组成的四位二进制码由0000到1111可组成16种不同的的流量状态。另外节流口面积可方便地实现比例保持不变的同时放大和缩小。该阀换向时间短、切换频率高、抗干扰能力强、制造方便。适用于流体的计算机或数字控制系统中调节流体的流量。

专利介绍

数字阀简介

二进制数字式流量调节阀，是由底座、调节部件、电磁换向阀、阀体、调节动块、节流口等部件组成。这四个节流口的节流面积，严格保持8∶4∶2∶1的比例关系，且在设定最大流量时，节流口面积同时改变大小，但8∶4∶2∶1的比例关系不变，c、流体进入数字流量阀后分四条支路，每条支路又由一个换向阀和一个节流口组成，并且分别对应于四位二进制码的控制信号的每一位数，d、电磁换向阀断开时对应于0，接通时对应于1，e、四个节流口面积8、4、2、1的比例关系分别对应于四位二进制码从高位到低位的权系数，f、四条支路的流体汇总后的总流量随四位二进制码控制信号从0000到1111可组成16种不同的流量状态。

数字阀是由多个按二进制排列的阀门组成的阀组.每个阀门的流量系数按二进制序列设计,即按2的幂次设计,例如,20、21、22、23等设计。下面以一个8个阀门组成的8位数字阀为例说明。假设该数字阀的最小流量系数为0.25，则第一个阀的流量系数设计为0.25；第二个阀的流量系数设计为0.5；即后一阀的流量系数是前一阀流量系数的2倍，则第8个阀的流量系数是32。这8个阀只开最小一个阀时，流量可达0.25(m3/h,以Kv计算)，8个阀全部打开时流量可达63.75 (m3/h)，可调比达255：1。如果每个阀开启时的流量满足数度要求，则控制流量的精度可达0.25 m3/h。

数字阀的驱动信号是二进制的数字信号，例如，8位数字阀由8个二进制信号驱动，当这些信号取不同数值时可获得0～225数值，对应的流量为0.25-63.75m3/h，因此，8位数字的阀的可调比是255:1。增加数字阀的倍数，可提高可调比，例如，10位数字的可调比是1023:1。

组成数字阀的各阀是开关阀，即只有开和关两种状态。因此，对它们的控制可采用电磁阀或带弹簧返回的活塞式执行机构实现。各阀的开关速度很快，例如，电磁驱动的数字阀可达25ms,活塞式执行机构驱动的数字阀可达50～100ms.各阀的关闭特性是衡量数字阀性能的重要指标，它不仅影响流通能力和泄漏量，也影响控制系统的控制品质。为保证各阀的关闭特性，通常采用弹簧返回式执行机械，同时，对大流量系数的阀采用多个较小口径的阀同时开闭开实现。例如，上例中，流量系数为32的阀用4个流量系数为8的阀并联组成，流量系数为16的阀用2个流量系数为8的阀并联组成。这样，4个流量系数为8的阀，其泄漏量小于一个流量系数为32的阀的泄漏量。

通常，组成数字阀的各阀所使用的节流孔都安装预先校正流量特性的喷嘴或文丘里管，因经，流量的控制精度可达0.015级，所以，数字阀还可作为流量的校准装置或直接作为流量仪表使用。在作为流量仪表使用时，每个阀的节流孔要进行校准，其节流孔入口通常安装流量调节装置用于流速测定，出口也设置开关控制，通过计算机将各节流孔的信号检测并记录，因此，数字阀作为流量仪表使用时，其测量精度远高于其他常规流量仪表。

产品特点

复现性好，跟踪性好

数字阀响应快，即使是活塞式执行机构，其响应时间也仅50~100ms，因此，与生产过程时间常数和时滞比较，可认为没有时滞和时间常数，因此，阀位复现性好，几乎没有回差。此外，各阀是开关式控制，因此，数字阀不会发生超调或欠调情况，具有良好跟踪特性。

可直接与计算机或其他数字式控制装置连接

数字阀驱动信号是二进制信号，因此可方便地与计算机或其他数字式控制装置直接连接，不需要数模转换等装置，因此，精度得到提高。与计算机等数字式控制装置直接连接的另一个优点是可通过计算机控制装置完成有关模型的计算，实现模型运算和控制。例如，可直接根据流体温度、压力和流量计算出该流体的质量流量，从而用数字阀直接实现质量流量控制。

结构复杂，价格贵

数字阀位数越多，控制元件越多，结构也越复杂，因此，价格也越贵。此外，数字阀对流体温度也有限制，影响了其使用范围。

分辨率高

数字阀的位数越多，在同样的最大流量系数条件下，可控制的流量分辨率越高。

精度高

由于组成数字阀的各阀，其节流孔是经过流量校正的，因此，其流量控制精度可很高。

响应速度快，关闭特性好

与生产过程的时间常数比较，可认为阀的开关是瞬时完成的，因此，数字阀的响应速度快。此外，在数字阀设计中，采取了一系列措施来降低和消除泄漏量，使数字阀的关闭特性好。

原理

一种数字阀，其特征是由通水阀和通水控制阀构成，通水阀由阀体、接固定在阀体上的阀盖、由阀盖压紧固定在阀体上将阀体进水腔和出水腔隔绝的膜片式阀芯构成，阀体进水腔通过阀体、阀盖上的孔道与阀盖腔连通，阀盖中央凸台有出水腔，出水腔排水口外有带出水口的环形水槽，膜片式阀芯有回位弹簧，回位弹簧一端装于阀芯的弹簧座架上，其另一端卧入阀盖弹簧定位槽内，通水控制阀由连接固定在阀盖中央凸台上的导磁罩、通过线架固定在导磁罩内的电磁线圈、固定在电磁线圈内的由导磁体和磁绝缘体结为一体构成的比例电磁阀套、固定在通水阀阀盖与导磁罩间将阀盖中央凸台出水腔和环形水槽隔绝的带有梃杆的模片式阀芯、装于比例电磁滑套内的阀芯梃杆导向滑套、连接固定在导磁罩上带有过线孔的导磁盖、连接固定在导磁盖上与电磁线圈电联接的电插头构成，阀芯梃杆套装有回位弹簧，回味弹簧一端由膜片式阀芯止挡另一端由带有弹簧定位槽的弹簧座止挡并定位，弹簧座连接固定在导磁罩上。

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