专利名称：喷嘴扬程比例控制阀的制作方法
技术领域：
本发明喷嘴扬程比例控制阀，涉及一种专门用于水景喷泉中可连续调节喷嘴水柱高度的喷嘴扬程比例控制阀(以下简称比例控制阀)。
背景技术：
水景喷泉要求喷泉水柱高度能跟随计算机控制指令同步变化。目前，公知的可连续调节喷嘴水柱高度的方法是采用变频器对供水电泵进行变频调速，电泵转速提高，则输出流量增加，于是喷嘴水柱随之升高。反之降低电泵转速，则输出流量减少，于是喷嘴水柱随之降低。但是眼前市场上变频器洋品牌占上风，一台质量可靠、性能稳定的变频器售价相当昂贵，而且变频调速方法只允许一台泵供给一个喷嘴，整个工程的造价因而提高。又由于电泵转子惯量较大，影响了响应速度，不能很好适应喷泉水形快速变化的要求。
发明内容
本发明提供一种比例控制阀，它不仅可以根据计算机指令连续调节喷嘴水柱高度，且因调节活门惯量较小，故响应速度比较快。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是由于喷泉喷嘴出口水柱高度与喷嘴入口处水流压力成正比例，故欲连续调节水柱高度可以连续调节喷嘴入口处水流压力来实现。将本发明——比例控制阀串接于供水电泵和喷嘴之间，比例控制阀的入口与潜水电泵出口连接，比例控制阀的出口与喷嘴入口相连。
比例控制阀由两级直径不同的非泄漏阀组成，直径较小的先导座阀活门兼有比较器和先导液压放大的作用，先导活门的一端受计算机控制的电--机械转换器的输出电磁力作用，另一端受喷嘴入口处的水流压力作用，两者如失去平衡，则不平衡力将克服活门的复位弹簧力，改变先导座阀过流面积，此可变节流孔与主控活门上的固定节流孔构成一液压半桥，半桥输出压力作用在主控活门上端调节主控活门开度、影响输出流量以改变喷嘴入口处水流压力，变化着的水流压力经反馈通道实时地反馈到先导活门左腔，如此循环往复待动态调节过程结束时喷嘴入口处水流压力将比例于给定的电磁控制力。
所述的比例控制阀，包括阀体8、主控活门9、固定节流孔10、主活门弹簧11、电-机械转换器1、阀盖3、先导活门5、先导活门弹簧6、阻尼孔7、其特征是比例控制阀内部由两级非泄漏阀构成，一主控座阀，由阀体8和主控活门9构成，一先导座阀，由阀盖3和先导活门5构成，主控座阀的直径大于先导座阀的直径；阀体8是两端开口的中空体，竖直设置，下端为入口，上端与阀盖3固接，阀体8侧面设有出口；阀体8内部是主控活门9，它与阀体8构成主控座阀，串接于阀体8的出口和入口之间，主控活门9为杯状，上端开口，下端中心有一凸台，凸台中心轴线上有一通孔，通孔与主控活门9的容室相通，通孔与主控活门9的容室相接处设有固定节流孔10，主控活门9的容室内有主活门弹簧11；阀体8、主控活门9和凸台共一中心轴线；阀体8右侧上部顺轴线方向设有通道B，通道B下端与出口相通；阀盖3是一中空体，其中空容腔水平设置，右端的直径小于左端的直径，在水平容腔右部形成台阶，其右端与电一机械转换器1固接；阀盖3的中空容腔内部是先导活门5，它与阀盖3容腔内的台阶构成的先导座阀和固定节流孔10组成一液压半桥，先导活门5为柱体，左端有一容腔，容腔内有先导活门弹簧6，容腔下方设有阻尼孔7与通道B相通，先导活门5的右侧与电一机械转换器1的输出顶杆2相接触；阀盖3水平容腔下侧阀体8中心轴线上，设有通道A，水平容腔靠近右端的侧面设有泄水孔4，泄水孔4与外界相通；比例控制阀串接于水泵与喷嘴之间，阀体8的入口与水泵相通，阀体8的出口与喷嘴入口相连。
所述的比例控制阀，其所述两级非泄漏阀，是平面座阀或是锥形座阀。
所述的比例控制阀，其所述主控活门9、先导活门5是单一的金属件或塑料件，或是塑料和金属的组合件。
所述的比例控制阀，其所述先导活门5的阀口控制边的周长是部分圆周长或是全部圆周长。
本发明的有益效果是，除性能上的优点以外，就是成本低廉。一方面在额定功率相同时，单台比例控制阀的价格低于单台变频器的价格，另一方面，由变频器调速改为比例控制阀调压后整个工程中水泵的配置可不受“一台泵只能供给一个喷嘴”的限制。一般一台水泵可供给12个喷嘴。于是整个工程的成本就降下来了。
图1是比例控制阀实施例的纵剖面构造图；图2是一种先导活门的构造图；图3是比例控制阀控制的喷嘴扬程与线圈电流之间的比例关系曲线。
具体实施例方式
本发明采用的技术方案是已知喷嘴出口水柱高度与喷嘴入口处的水流压力成正比例。据此可推断欲连续调节水柱高度，可以通过连续调节喷嘴入口处水流压力来实现。将本发明--比例控制阀串接于供水电泵和喷嘴之间，比例控制阀的入口与潜水电泵出口连接、比例控制阀的出口与喷嘴入口相连。比例控制阀由两直径不同的非泄漏阀(座阀)组成，直径较小的先导座阀活门兼有比较器和先导液压放大的作用，先导活门的一端受计算机控制的电--机械转换器的输出电磁力作用，另一端受喷嘴入口处的水流压力作用，两者如失去平衡，则不平衡力将克服先导座阀活门的复位弹簧力，改变先导座阀过流面积，此可变节流孔与主控活门上的固定节流孔构成一液压半桥，半桥的输出压力作用在主活门的上端面调节主控活门开度、影响输出流量以改变喷嘴入口处水流压力，变化着的水流压力经反馈通道实时地反馈到先导活门左腔，如此循环往复待动态调节过程结束时喷嘴入口处水流压力将比例于给定的电磁控制力。
考虑到喷泉水景中工作介质为水，故优先采用非泄漏阀座阀。在图1所示实施例中，比例控制阀主要由两级直径不同的平面座阀构成。其中比例控制阀内部由两级非泄漏阀构成，一主控座阀，由阀体8和主控活门9构成，一先导座阀，由阀盖3和先导活门5构成，主控座阀的直径大于先导座阀的直径；阀体8是两端开口的中空体，竖直设置，下端为入口，上端与阀盖3固接，阀体8侧面设有出口；阀体8内部是主控活门9，它与阀体8构成主控座阀，串接于阀体8的出口和入口之间，主控活门9为杯状，上端开口，下端中心有一凸台，凸台中心轴线上有一通孔，通孔与主控活门9的容室相通，通孔与主控活门9的容室相接处设有固定节流孔10，主控活门9的容室内有主活门弹簧11；阀体8、主控活门9和凸台共一中心轴线；阀体8右侧上部顺轴线方向设有通道B，通道B下端与出口相通；阀盖3是一中空体，其中空容腔水平设置，右端的直径小于左端的直径，在水平容腔右部形成台阶，其右端与电-机械转换器1固接；阀盖3的中空容腔内部是先导活门5，它与阀盖3容腔内的台阶构成的先导座阀和固定节流孔10组成一液压半桥，先导活门5为柱体，左端有一容腔，容腔内有先导活门弹簧6，容腔下方设有阻尼孔7与通道B相通，先导活门5的右侧与电-机械转换器1的输出顶杆2相接触；阀盖3水平容腔下侧阀体8中心轴线上，设有通道A，水平容腔靠近右端的侧面设有泄水孔4，泄水孔4与外界相通；比例控制阀串接于水泵与喷嘴之间，阀体8的入口与水泵相通，阀体8的出口与喷嘴入口相连。
直径较小的先导活门5兼有比较器和先导液压放大的作用。先导活门5的右端作用着受计算机控制的电--机械转换器输出顶杆2施加的电磁控制力，此力使先导活门左移而开启座阀。先导活门5的左端空腔通过阻尼孔7、液流通道B经出口和喷嘴入口相连，喷嘴入口处的水流压力即循此通道反馈作用于先导活门5的左端面、使先导活门5右移而关闭座阀。假设比例控制阀原本处于平衡状态，忽然先导座阀的先导活门5受到电磁控制力的阶跃输入作用，由于喷嘴入口处水流压力变化滞后，一时不足以平衡电磁控制力，其差值将克服复位弹簧6的弹力向左推移先导活门5，使平面座阀的过流截面增大。、图2为本实施例采用的一种阀口非全周开放的先导活门构造，阀口周长为2W，设活门提升量为X，则过流断面积为2WX。此可变节流孔与主控活门9上的固定节流孔10构成一液压半桥，通过半桥的控制流量由先导平面座阀泄出，从阀盖3上的泄水孔4注入水池中。半桥敏感腔经通道A与主控座阀上腔相通。可变节流截面增大将使半桥敏感腔内流体压力下降，于是主控座阀的活门9将失去力平衡而提升以增加输出流量、提高喷嘴入口处水流的压力P，变化着的水流压力经反馈通道B和阻尼孔7实时反馈到先导活门5左腔，如此循环往复，待动态调节过程结束时，喷嘴入口处的水流压力P将比例于给定的电磁控制力D*P＝K*I式中I--由计算机指令给定的电-机械转换器控制电流、数值在0--600ma之间；K--取决于电--机械转换器结构的比例常数，目前市场上可供应的允许潜水使用的电--机械转换器K值为5kg/安；D--先导活门左端面积平方厘米；P--喷嘴入口处水流的压力kg/平方厘米；一般要得到喷高6米的水柱、喷嘴入口处水流压力最高应在1kg/平方厘米左右。据此在本实施例中取先导活门直径为18mm、以充分发挥电--机械转换器的潜力。
如从外部特性看，喷嘴水柱高度和线圈控制电流关系曲线将如图3所示，曲线转折点C的位置决定于先导活门复位弹簧6的予紧力，如果加大复位弹簧的予紧力，C点将右移。反之则左移。实施例中取C点在150mA。
权利要求
1.一种喷嘴扬程比例控制阀，为水景喷泉专用，是可连续调节喷嘴水柱高度的比例控制阀，其特征是串接于水泵和喷嘴之间、由两级直径不同的非泄漏阀组成，直径较小的先导座阀活门兼有比较器和先导液压放大的作用，先导活门的一端受计算机控制的电--机械转换器的输出电磁力作用，另一端受喷嘴入口处的水流压力作用，两者如失去平衡，则不平衡力将克服活门的复位弹簧力，改变先导座阀过流面积，此可变节流孔与主控活门上的固定节流孔构成一液压半桥，半桥输出压力作用在主控活门上端调节主控活门开度、影响输出流量以改变喷嘴入口处水流压力，变化着的水流压力经反馈通道实时地反馈到先导活门左腔，如此循环往复待动态调节过程结束时喷嘴入口处水流压力将比例于给定的电磁控制力。
2.根据权利要求1所述的比例控制阀，包括阀体[8]、主控活门[9]、固定节流孔[10]、主活门弹簧[11]、电-机械转换器[1]、阀盖[3]、先导活门[5]、先导活门弹簧[6]、阻尼孔[7]、其特征是比例控制阀内部由两级非泄漏阀构成，一主控座阀，由阀体[8]和主控活门[9]构成，一先导座阀，由阀盖[3]和先导活门[5]构成，主控座阀的直径大于先导座阀的直径；阀体[8]是两端开口的中空体，竖直设置，下端为入口，上端与阀盖[3]固接，阀体[8]侧面设有出口；阀体[8]内部是主控活门[9]，它与阀体[8]构成主控座阀，串接于阀体[8]的出口和入口之间，主控活门[9]为杯状，上端开口，下端中心有一凸台，凸台中心轴线上有一通孔，通孔与主控活门[9]的容室相通，通孔与主控活门[9]的容室相接处设有固定节流孔[10]，主控活门[9]的容室内有主活门弹簧[11]；阀体[8]、主控活门[9]和凸台共一中心轴线；阀体[8]右侧上部顺轴线方向设有通道B，通道B下端与出口相通；阀盖[3]是一中空体，其中空容腔水平设置，右端的直径小于左端的直径，在水平容腔右部形成台阶，其右端与电-机械转换器[1]固接；阀盖[3]的中空容腔内部是先导活门[5]，它与阀盖[3]容腔内的台阶构成的先导座阀和固定节流孔[10]组成一液压半桥，先导活门[5]为柱体，左端有一容腔，容腔内有先导活门弹簧[6]，容腔下方设有阻尼孔[7]与通道B相通，先导活门[5]的右侧与电-机械转换器[1]的输出顶杆[2]相接触；阀盖[3]水平容腔下侧阀体[8]中心轴线上，设有通道A，水平容腔靠近右端的侧面设有泄水孔[4]，泄水孔[4]与外界相通；比例控制阀串接于水泵与喷嘴之间，阀体[8]的入口与水泵相通，阀体[8]的出口与喷嘴入口相连。
3.根据权利要求1或2所述的比例控制阀，其特征是所述两级非泄漏阀，是平面座阀或是锥形座阀。
4.根据权利要求2所述的比例控制阀，其特征是所述主控活门[9]、先导活门[5]是单一的金属件或塑料件，或是塑料和金属的组合件。
5.根据权利要求2所述的比例控制阀，其特征是所述先导活门[5]的阀口控制边的周长是部分圆周长或是全部圆周长。
全文摘要
本发明喷嘴扬程比例控制阀，串接于水泵和喷嘴之间、由两级直径不同的非泄漏阀组成，直径较小的先导座阀活门兼有比较器和先导液压放大的作用，先导活门的一端受计算机控制的电－－机械转换器的输出电磁力作用，另一端受喷嘴入口处的水流压力作用，两者如失去平衡，则不平衡力将克服活门的复位弹簧力，改变先导座阀过流面积，此可变节流孔与主控活门上的固定节流孔构成一液压半桥，半桥输出压力作用在主控活门上端调节主控活门开度、影响输出流量以改变喷嘴入口处水流压力，变化着的水流压力经反馈通道实时地反馈到先导活门左腔，如此循环往复待动态调节过程结束时喷嘴入口处水流压力将比例于给定的电磁控制力。
文档编号F16K31/06GK1796833SQ20041009898
公开日2006年7月5日 申请日期2004年12月23日 优先权日2004年12月23日
发明者汪云, 刘宝英 申请人:北京三博中自科技有限公司, 中国科学院自动化研究所