一种高压自动比例调节装置及调节方法
【专利摘要】本发明一种高压自动比例调节装置及调节方法，属于静态压力计量校准【技术领域】。包括造压设备（1）、增压比例调节部分、储油器（6）、卸压比例调节部分、排油容器（12）、压力传感器（14）。本发明的装置与传统单活塞变容积调节方式相比控制速度可显著提高。
【专利说明】一种高压自动比例调节装置及调节方法
【技术领域】
[0001]本发明一种高压自动比例调节装置及调节方法，属于静态压力计量校准【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前常见的液体高压标准装置是活塞式压力计，它是基于帕斯卡原理以及静力平衡原理制成的，其产生以及调节压力时需要加载标准砝码，难以实现自动校准，在对高压仪器仪表进行多点校准时，校准效率较低。虽然国外已经有自动加压、自动加砝码的全自动活塞压力计可以实现全自动校准，但这些活塞压力计的体积较大，结构复杂、价格昂贵，不适合用于现场校准。
[0003]油介质压力控制器是传感器技术、计算机技术和流体控制技术相结合的产物，通过对油液的控制，快速、准确、稳定地产生目标压力，同时又能通过压力传感器的实时反馈并显示被测压力，从而实现对油液压力的连续精确控制。
[0004]油介质压力控制器的核心技术就是精确的压力控制技术，它是通过对流体的精确调节来实现的。其压力调节方法主要有两种:流量调节方法和变容积调节方法。流量调节方法是通过增加或减少对密闭容腔中油液的质量来实现对油液压力的调节，这种控制方式所采用的压力控制系统较简单，但对进行流量控制的阀门的性能要求非常高，要实现高压下的压力精确控制较难。变容积调节方法是通过调压活塞的移动，改变密闭容腔内定质量的油液的体积来实现对油液压力的控制，在高压下具有较高的控制准确度，这种压力控制方法通常采用基于单活塞的压力调节装置。为了提高压力调节的分辨率，单活塞的直径一般不超过10_，对于高压来说，当系统进行大范围的压力调节时，会使得压力的调节时间变得很长，不能满足高压计量校准的需要。因此，基于单活塞结构的传统压力调节装置及调节方法，很难同时兼顾压力控制速度和压力控制分辨率这一对相互制约的指标。
[0005]本发明就是在上述技术背景下产生的，本发明结合针阀的结构，采用比例流量调节的方式，实现了从低压到高压的整个压力量程范围之内任意压力点的快速精确调节。
【发明内容】
[0006]本发明目的是解决变容积压力控制技术在实际使用过程中对压力控制速度和压力控制分辨率不能同时兼顾的问题，提供一种高压自动比例调节装置及调节方法，该方法控制速度快，控制准确度高。
[0007]本发明的目的是通过下述技术方案实现的。
[0008]本发明的一种高压自动比例调节装置，包括造压设备1、增压比例调节部分、储油器6、卸压比例调节部分、排油容器12、压力传感器14 ；
[0009]所述增压比例调节部分，包括增压电机2、增压减速器3、增压联轴器4、增压针阀5 ；
[0010]所述卸压比例调节部分，包括卸压电机8、卸压减速器9、卸压联轴器10、卸压针阀11;
[0011]造压设备I与增压针阀5的入口通过油路连接，增压针阀5的出口与储油器6的入口通过油路连接，储油器6的出口分为三路，其中一路与卸压针阀11的入口通过油路连接，一路与压力传感器14通过油路连接，最后一路与测试出口 13通过管路连接，测试出口13与被校准的高压仪器仪表连接；
[0012]增压电机2、增压减速器3、增压联轴器4三者同轴连接，增压联轴器4与增压针阀5的旋转杆A相连接，增压联轴器4与旋转杆A同速旋转；
[0013]卸压电机8、卸压减速器9、卸压联轴器10三者同轴连接，卸压联轴器10与卸压针阀11的旋转杆B相连接，卸压联轴器10与旋转杆B同速旋转；
[0014]卸压针阀11的出口与排油容器12的入口通过油路连接；
[0015]所述的增压针阀5包括旋转杆15、导向套筒16、阀芯、连接螺栓20、锁紧螺母21、T型密封档柱22、密封组件23、出油口 25、固定螺母27、针阀主体28、限位台阶29、出油限制孔34 ；
[0016]所述的阀芯为一体成形加工，包括导向螺杆17、止转四方19、锥形阀尖24 ;阀芯的上部为导向螺杆17，阀芯的中间部分为止转四方19，阀芯的底端为锥形阀尖24 ；
[0017]旋转杆15位于导向套筒16内，可在导向套筒16内旋转并上下移动；
[0018]导向螺杆17位于旋转杆15内，二者通过螺纹连接；
[0019]连接螺栓20上部设有定位台26，定位台26将止转四方19限制住，使旋转杆15旋转时，导向螺杆17在旋转杆内15不做旋转运动，保证整个阀芯只能在止转四方的垂直方向上下移动较小的位移，固定螺母27将定位台26和导向套筒16固定；
`[0020]针阀主体28为带有螺纹孔的长方体，螺纹孔内有限位台阶29 ;连接螺栓20通过锁紧螺母21固定在针阀主体28的螺纹孔内；
[0021]锥形阀尖24位于针阀主体28的螺纹孔内；锥形阀尖24的上面部分包覆有T型密封档柱22，锥形阀尖24的下面部分包覆有密封组件23 ;密封组件23的上面通过T型密封档柱22进行限位，密封组件23的下面通过限位台阶29进行限位；
[0022]针阀主体28的一侧带有出油口 25，出油口 25的四周为密封的；
[0023]针阀主体28的另一侧为进油口 30，进油口 30的四周为密封的；
[0024]针阀主体28的螺纹孔的最低端有出油限制孔34。
[0025]所述的卸压针阀11的组成与增压针阀5的组成一致。
[0026]所述造压设备I的主要功能是:为整套装置提供初始压力；
[0027]所述增压电机2、卸压电机8的主要功能是:分别为两套比例调节部分提供传动；
[0028]所述增压减速器3、卸压减速器9的主要功能是:降低电机转速；
[0029]所述增压联轴器4、卸压联轴器10的主要功能是:连接作用，上端与减速器输出轴相连，下端与旋转杆相连；
[0030]所述储油器6的主要功能是:盛装油液，压力缓冲；
[0031]所述油路主要功能是:在压力传感器和针阀、造压设备等之间进行连接；
[0032]所述排油容器12的主要功能是:盛装由卸压比例调节部分排出的油液；
[0033]所述压力传感器14的主要功能是:用来测量输出的压力，并反馈信号；
[0034]所述卸压针阀11、增压针阀5的主要功能是:依靠锥型阀尖24在出油限制孔34垂直方向上的上下移动，调节出油限制孔34的出油截面积，从而控制进入系统和排出系统的油液比例。
[0035]本发明的一种高压自动比例调节方法，增加比例调节部分，步骤为:
[0036]增压电机的转速为R，增压减速器的减速比是N:1，经过减速后，可得到旋转杆的转速为RN，转速单位为r/s ;设旋转杆最小转动时间为t，因此旋转杆在最小转动时间内旋
转的角度为
【权利要求】
1.一种高压自动比例调节装置，包括造压设备(I)、增压比例调节部分、储油器(6)、卸压比例调节部分、排油容器(12)、压力传感器(14); 所述增压比例调节部分，包括增压电机(2)、增压减速器(3)、增压联轴器(4)、增压针阀(5)； 所述卸压比例调节部分，包括卸压电机(8)、卸压减速器(9)、卸压联轴器(10)、卸压针阀(11)； 造压设备(I)与增压针阀(5)的入口通过油路连接，增压针阀(5)的出口与储油器(6)的入口通过油路连接，储油器(6)的出口分为三路，其中一路与卸压针阀(11)的入口通过油路连接，一路与压力传感器(14)通过油路连接，最后一路与测试出口(13)通过管路连接，测试出口(13)与被校准的高压仪器仪表连接； 增压电机(2)、增压减速器(3)、增压联轴器(4)三者同轴连接，增压联轴器(4)与增压针阀(5)的旋转杆相连接，增压联轴器(4)与旋转杆同速旋转； 卸压电机(8)、卸压减速器(9)、卸压联轴器(10)三者同轴连接，卸压联轴器(10)与卸压针阀(11)的旋转杆相连接，卸压联轴器(10)与旋转杆同速旋转； 卸压针阀(11)的出口与排油容器(12)的入口通过油路连接； 所述的增压针阀(5)包括旋转杆(15)、导向套筒(16)、阀芯、连接螺栓(20)、锁紧螺母(21)、T型密封档柱(22)、密封组件(23)、出油口(25)、固定螺母(27)、针阀主体(28)、限位台阶(29)、出油限制孔(34); 所述的阀芯为一体成形加工，包括导向螺杆(17)、止转四方(19)、锥形阀尖(24);阀芯的上部为导向螺杆(17)，阀芯的`中间部分为止转四方(19)，阀芯的底端为锥形阀尖(24);旋转杆(15)位于导向套筒(16)内，可在导向套筒(16)内旋转并上下移动； 导向螺杆(17)位于旋转杆(15)内，二者通过螺纹连接； 连接螺栓(20)上部设有定位台(26)，定位台(26)将止转四方(19)限制住，使旋转杆(15)旋转时，导向螺杆(17)在旋转杆内(15)不做旋转运动，固定螺母(27)将定位台(26)和导向套筒(16)固定； 针阀主体(28)为带有螺纹孔的长方体，螺纹孔内有限位台阶(29);连接螺栓(20)通过锁紧螺母(21)固定在针阀主体(28)的螺纹孔内； 锥形阀尖(24)位于针阀主体(28)的螺纹孔内；锥形阀尖(24)的上面部分包覆有T型密封档柱(22 )，锥形阀尖(24 )的下面部分包覆有密封组件(23 );密封组件(23 )的上面通过T型密封档柱(22)进行限位，密封组件(23)的下面通过限位台阶(29)进行限位； 针阀主体(28)的一侧带有出油口(25)，出油口(25)的四周为密封的； 针阀主体(28)的另一侧为进油口(30)，进油口(30)的四周为密封的； 针阀主体(28)的螺纹孔的最低端有出油限制孔(34)； 所述的卸压针阀(11)的组成与增压针阀(5)的组成一致。
2.一种高压自动比例调节方法，其特征在于步骤为: 增压电机的转速为R，增压减速器的减速比是N:1，经过减速后，可得到旋转杆的转速为RN，转速单位为r/s ;设旋转杆最小转动时间为t，因此旋转杆在最小转动时间内旋转的角度为360/|，导螺杆的螺距为L，所以导螺杆在旋转杆内前进或后退的距离Λ 1，即阀芯在出油限制孔垂直方向上移动的位移跟电机的转速有以下关系:AI^tL-(I)
N 将出油孔截面积设计为Stl，设定出油限制孔刚好全开的位置为控制起始位置，设计锥型阀尖的角度为Θ，当阀芯在出油限制孔垂直方向向下移动的位移Λ I时，出油孔的出油截面积S与ΔI存在以下关系: 「Θ I2⑵
S = Sj-U tg(-)M 此时，就达到比例调节由造压 设备进入储油容器的油液流量的目的； 基于高压自动比例调节装置的压力调节方法，当前压力小于目标压力值时，操作过程如下: 步骤1.1:卸压电机转动，使卸压针阀处于关闭状态，启动造压设备为系统造压，根据当前压力与目标压力差距，增压电机旋转，调节出油限制孔出油截面积，确定需要进入储油容器的油液比例，压力增加； 步骤1.2:实时反馈当前压力，当前压力与目标压力差距更小时，相应缩小出油截面积，压力增加速率减慢，直到输出压力为目标压力为止； 当前压力大于目标压力值，操作过程如下: 步骤2.1:增压电机转动，使增压针阀处于关闭状态，测量当前压力，发现与目标压力差距较大时，卸压电机旋转，调节卸压针阀，使卸压针阀处于全开的工作位置，油液经过卸压针阀从储油容器进入排油容器中，系统压力减小； 步骤2.2:实时反馈当前压力，当前压力与目标压力差距很小时，相应缩小卸压针阀的出油截面积，压力减小速率减慢，直到输出压力为目标压力为止。
【文档编号】F15B21/08GK103511404SQ201310350560
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年8月13日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】盛晓岩, 彭轶, 李鑫武, 王丽, 张贤 申请人:中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所