氣動高速開關(guān)閥的研究進(jìn)展及展望

一、高速開關(guān)閥

氣動高速開關(guān)閥在現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中發(fā)揮了越來越重要的作用。高響應(yīng)、長壽命、低功耗、模塊化及具有高穩(wěn)定性和可靠性的氣動高速開關(guān)閥的開發(fā)，是促進(jìn)工業(yè)自動化及氣動技術(shù)自身發(fā)展所必需面對的課題, 高速開關(guān)閥作為航空航天高速開關(guān)閥式系統(tǒng)的核心元件,國內(nèi)外眾多學(xué)者和機(jī)構(gòu)對其進(jìn)行了大量研究,在高頻電液開關(guān)閥的開發(fā)中、采用了壓電陶瓷材料、電致伸縮材料等新材料作為開關(guān)閥的電-機(jī)轉(zhuǎn)換裝置, 其中詳細(xì)設(shè)計了高速開關(guān)閥的電源、顯示、串口和CAN通訊電路;重點設(shè)計了控制高速開關(guān)閥的驅(qū)動放大電路，設(shè)計中采用了CPU與功率放大部分電氣隔離措施,提高其可靠性和安全性;同時使用雙電壓驅(qū)動方式,縮短了高速開關(guān)閥的開關(guān)響應(yīng)時間,因而提高了響應(yīng)頻率、在硬件電路基礎(chǔ)上、設(shè)計了高速開關(guān)閥顯示、串行和CAN通訊接口以及PWM控制信號的軟件模塊，zui后對高速開關(guān)閥的閥芯運(yùn)動特性以及占空比對閥芯運(yùn)動的影響做了分析,進(jìn)而分析了高速開關(guān)閥的靜、動態(tài)特性,提高動態(tài)特性的性能; 高速開關(guān)閥應(yīng)用于電液可變氣門系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究,實驗結(jié)果表明:在輸入信號頻率為133Hz,輸入電壓幅值為5V,彈簧剛度35N/mm,預(yù)緊力265N,系統(tǒng)壓力8.5MPa,流量20L/min的條件下,彈簧回復(fù)的氣門zui大升程(10mm)比液壓力回復(fù)的氣門zui大升程(8mm)高出25%,從而證實了高速開關(guān)閥及其電動機(jī)械轉(zhuǎn)換器的有效性,根據(jù)開關(guān)閥的技術(shù)要求對開關(guān)閥進(jìn)行了試驗研究,其中包括樣機(jī)的靜態(tài)試驗和動態(tài)試驗,并對試驗結(jié)果進(jìn)行了分析得出了開關(guān)閥相機(jī)的性能參數(shù),試驗結(jié)果表明:開關(guān)閥樣機(jī)開啟壓力小,啟閉迅速在公稱壓力下實現(xiàn)了零泄漏,滿足設(shè)計要求, 在真空樹脂灌注機(jī)中計量閥是一個很重要的部件、它的性能的好壞、密封性能如何及壽命的長短，都直接關(guān)系到灌注機(jī)的真空度及計量配比精度;而計量配比精度又是灌注機(jī)灌注質(zhì)量的根本保證。因此，要想提高灌注機(jī)的灌注質(zhì)量，就必須提高計量閥的各項性能。

二、開關(guān)閥的電業(yè)控制系統(tǒng)

氣動活塞式切斷閥由氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)與直行程調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)二部分組成，中間由支架連接而成。根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的型式，氣動活塞式切斷閥可分為直通單座切斷閥(ZSQP型)、直通套筒切斷閥(ZSQM型)、二位三通切斷閥(ZSQN型)三種型式;氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)有單作用(彈簧復(fù)位)和雙作用(雙進(jìn)氣)二種，采用單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)，整機(jī)作用方式可分為氣關(guān)式(水平管路接通)和氣水平管路斷開)在結(jié)構(gòu)上，氣動開關(guān)閥與電動開關(guān)閥的閥體是沒有什么區(qū)別的，主要區(qū)別在于推動閥體中的滑塊改變閥位的推動力不同，氣動開關(guān)閥由氣路(管子)中的控制空氣送到閥中的操作氣缸推動活塞移動帶動滑塊改變閥體閥位;電動開關(guān)閥則通過螺旋線圈產(chǎn)生電磁吸力帶動滑塊改變閥體閥位， 氣動開關(guān)閥所接的控制信號是氣壓信號，必須用管子連接體積較大，由于氣動開關(guān)閥改變閥位是通過其氣缸內(nèi)控制空氣形成一定的壓力后才能推動活塞與滑塊改變閥體閥位;實際控制時開關(guān)速度相對較慢，電動開關(guān)閥的控制信號一般電流信號也將用導(dǎo)線連接且沒有操作柱塞，所以電動開關(guān)閥的體積比氣動開關(guān)閥的體積小產(chǎn)生吸力的速度相對較快，從工作速度看電動開關(guān)閥動作較快，由于氣動開關(guān)閥改變閥位是通過其氣缸內(nèi)控制空氣形成一定的壓力后才能推動活塞與滑塊改變閥體閥位，實際控制時開關(guān)速度相對較慢，而電動開關(guān)閥電流產(chǎn)生吸力的速度相對較快，開關(guān)容積減壓是為提率而提出的一種新型減壓方法，對其關(guān)鍵元件超高壓大流量氣動開關(guān)閥的原理、動態(tài)特性進(jìn)行詳細(xì)的理論和試驗研究，利用氣動力平衡,解決超高壓主閥心驅(qū)動力大和響應(yīng)慢的難題,設(shè)計出小流量驅(qū)動大開口的超高壓大流量開關(guān)閥。 此外，電動開關(guān)閥的體積比氣動開關(guān)閥的體積小，氣體告訴開關(guān)閥具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、動作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、拆裝方便等優(yōu)點，切斷閥接受來自調(diào)節(jié)儀表的信號，切斷、開啟或改變介質(zhì)流向，達(dá)到對壓力、流量、液位等工藝參數(shù)自動控制，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、輕工、紡織等各種工業(yè)部門的生產(chǎn)過程自動控制和運(yùn)程控制系統(tǒng)中，本系列產(chǎn)品有薄膜式、活塞式兩種，閥體結(jié)構(gòu)有單座、套筒、雙座(二位三通)三種，密封形式有填料密封和波紋管密封兩種，產(chǎn)品公稱壓力等級有PN10、16、40、46四種，公稱口徑范圍DN20～200mm，適用流體溫度由-60～450℃，泄漏量等級為IV級或VI級，流量特性為快開;因而對液壓系統(tǒng)的設(shè)計也提出了更高的要求 ,采用傳統(tǒng)的以完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)預(yù)定的動作循環(huán)和滿足靜態(tài)性能要求的系統(tǒng)設(shè)計遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人們的生活需要，氣動高速開關(guān)閥再今后的生活里將給我們帶來方便和便利。

三、氣動高速開關(guān)閥的分類

氣動高速開關(guān)閥它包括閥芯、閥座、端蓋、力矩電機(jī)，其閥芯為階梯形圓柱體，閥芯右端臺肩上開有兩通孔，閥座右端設(shè)有敏感腔，閥座軸向中空徑向開有大氣口、高壓口、負(fù)載口，閥座內(nèi)孔右端軸向開有通道，兩通孔分別與高壓口及大氣口相通，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單、流量大、無需彈簧、用于脈寬調(diào)制控制時不會產(chǎn)生彈性元件疲勞破壞，控制方

法能夠使系統(tǒng)的動態(tài)特性得到改善，氣動開關(guān)閥是以氣缸為動力實現(xiàn)開關(guān)作用，氣動式高速開關(guān)閥是由6bar壓縮空氣通過氣源處理器調(diào)節(jié)壓力實現(xiàn)扭矩控制，精度達(dá)±5%;4位式功率管理器，扭矩跨度更大，效率更高;采用高性能氣動馬達(dá)，zui大功率耗氣量600L/min; 杰出的連續(xù)運(yùn)行功能，能夠滿足高負(fù)荷作業(yè)需要;單手操作的正、反轉(zhuǎn)按鈕，觸摸式開關(guān)閥，便于使用;有直柄和彎柄兩種操作型式，適合不同應(yīng)用場合;整體反作用力臂，強(qiáng)度高、可360°調(diào)節(jié)支撐位置，開關(guān)閥能阻止或開通雙向流通的二通閥，又稱截止閥氣動高速開關(guān)閥的頻率響應(yīng)是當(dāng)信號電流在二個頻率范圍內(nèi)作正弦規(guī)律變化時，控制流量對輸入信號的復(fù)數(shù)比，頻率響應(yīng)通常在輸入信號恒定和負(fù)載壓降為零的條件下測定，并表示為幅值比、相對于位移，閥的頻率響應(yīng)可能隨著信號的幅值、溫度和供給壓力等條件而變化，氣動滯后雙張多 膠印機(jī)中存在電動，機(jī)動，氣動等控制的動作，這些動作中,電動反應(yīng)zui快,氣動zui慢而機(jī)動則具有周期性，氣動動作由于是靠單位時間抽氣量來控制的,它無法與電動 機(jī)動的速度相提并論，在低速時配合會很好但在高速時,氣動動作相對機(jī)動動作可能呈滯后狀態(tài)。

總結(jié)：

氣動高速開關(guān)閥是一種新型的材料，在現(xiàn)今的社會里將會給人們到來很好的效益和發(fā)展前景，是我們的材料。