一种气动阀门定位器及其控制方法与流程

本发明涉及气动阀门定位器领域，具体涉及一种气动阀门定位器及其控制方法。

背景技术：

气动阀门定位器是气动调节阀的重要附件和配件之一，起阀门定位作用，气动阀门定位器与气动执行机构共同构成自控单元和各种调节阀连接经过调试安装后，组合成气动调节阀。用于各种工业自动化过程控制领域当中。但是，现有的气动阀门定位器在使用时仍存在一定缺陷，由于气动薄膜调节阀内部的压力腔在进气时直接将气流顺着压力入口导入压力腔内部，利用气流以及气流所产生的气压挤压薄膜来带动阀杆活动，此种方式使得气流在进入后未被均匀分散，从而容易出现局部气压过大而出现损伤薄膜的情况，不仅会导致定位不精准，而且影响定位器的使用寿命，并且由于气动薄膜调节阀内部的平板底端只连接一个顶轮，使得平板在随着阀杆一同上下活动时容易出现一端高一端低的情况，从而容易导致阀芯的阀位开度不准确。

公开号为cn103335157a的专利公开了一种气动阀门定位器，与本申请文相比，对比文件提供的无法解决本申请文所提出的：现有的气动阀门定位器在使用时，由于气动薄膜调节阀内部的压力腔在进气时直接将气流顺着压力入口导入压力腔内部，利用气流以及气流所产生的气压挤压薄膜来带动阀杆活动，此种方式使得气流在进入后未被均匀分散，从而容易出现局部气压过大而出现损伤薄膜的情况，不仅会导致定位不精准，而且影响定位器的使用寿命，并且由于气动薄膜调节阀内部的平板底端只连接一个顶轮，使得平板在随着阀杆一同上下活动时容易出现一端高一端低的情况，从而容易导致阀芯的阀位开度不准确的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种气动阀门定位器及其控制方法，可以解决现有的气动阀门定位器在使用时，由于气动薄膜调节阀内部的压力腔在进气时直接将气流顺着压力入口导入压力腔内部，利用气流以及气流所产生的气压挤压薄膜来带动阀杆活动，此种方式使得气流在进入后未被均匀分散，从而容易出现局部气压过大而出现损伤薄膜的情况，不仅会导致定位不精准，而且影响定位器的使用寿命，并且由于气动薄膜调节阀内部的平板底端只连接一个顶轮，使得平板在随着阀杆一同上下活动时容易出现一端高一端低的情况，从而容易导致阀芯的阀位开度不准确的缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种气动阀门定位器，包括位于压力信号输入端的压力信号输入气泵、第一杠杆、第二杠杆气动放大器以及气动薄膜调节阀，所述压力信号输入气泵连接波纹管，所述波纹管连接第一杠杆，所述第一杠杆与位于其一侧的第一支点相连接，所述第一杠杆底部连接有挡板，所述挡板一侧设置有喷嘴，所述喷嘴与气动放大器相连接，所述气动放大器一侧连接底部气泵，且所述气动放大器一侧设置有恒节流孔，所述气动放大器通过一根导管连接气动薄膜调节阀，所述气动薄膜调节阀一侧设置有第二杠杆，所述第二杠杆顶端连接有第二节点，所述第二杠杆上安装有滚轮，所述滚轮一侧安装有偏心凸轮，所述偏心凸轮安装在倾斜设置的轴上，所述轴与第二杠杆相连接，所述第二杠杆与第一杠杆底端之间连接有拉伸弹簧；

所述气动薄膜调节阀顶部设置有压力入口，所述压力入口与导管相连接，所述气动薄膜调节阀顶部设置有压力腔，所述压力腔内部安装有薄膜，所述薄膜将压力腔划分成上下两个封闭的部分，所述压力入口底部连接有位于压力腔上半部分的汇聚腔，所述汇聚腔底部连接有两排均匀分布的排管，且所述汇聚腔内壁上设置有与排管相连接的弧形槽，所述薄膜中部连接有阀杆，所述阀杆顶端设置有挤压弹簧，所述阀杆接入位于压力腔下方的的底腔内部，所述阀杆接入底腔内部的部分上设置有平板，所述平板两端均连接有一个抵在底腔内壁上的滑轮，所述底腔底部连接流通腔，所述阀杆导入流通腔内部，所述阀杆导入流通腔内部的底端连接有阀芯，所述流通腔一端设置进气口，且树流通腔另一端设置出气口；

所述轴底部侧壁上连接有一根连杆，所述连杆一端连接有两个接入底腔内部的顶轮，两个顶轮顶部分别抵在平板下方，且两个顶轮之间通过平衡杆相连接。

优选的，所述第一杠杆通过波纹管围绕着第一支点与第二杠杆之间活动连接。

优选的，所述第二杠杆与轴之间通过滚轮、偏心凸轮转动连接。

优选的，两排所述排管的数量一致、间距一致，且两排排管均正对着薄膜。

优选的，所述底腔与流通腔之间的空腔内部填充有密封填料。

优选的，所述平板通过阀杆与底腔之间活动连接，且平板在活动时两个滑轮均沿着底腔内壁滑动。

优选的，两个所述顶轮位于同一水平高度，且平板在底腔内部活动时两个顶轮同步活动，两个顶轮之间连接的平衡杆呈v型结构。

一种气动阀门定位器的控制方法，具体步骤为：

步骤一：当通入波纹管的信号压力增加时，外接的控制器控制压力信号输入气泵启动往波纹管内部通气，使得波纹管膨胀伸长，从而使第一杠杆绕着第一支点转动，使挡板靠近喷嘴，喷嘴背压经气动放大器放大后，使底部气泵通过气动放大器放大后的气流顺着导管通入到气动薄膜调节阀内部；

步骤二：压力腔上半部分的压力增加，气流从压力入口导入压力腔上半部分时，先进入汇聚腔，气流在汇聚腔内部汇聚，并且经过弧形槽缓冲后均匀排向两排排管，由排管排出并挤压薄膜，从而使阀杆向下移动，阀杆在向下移动的过程中平板挤压两个顶轮来带动连杆下压，从而带动轴转动，偏心凸轮也随之作逆时针方向转动，通过滚轮使第二杠杆绕第二节点转动，并将拉伸弹簧拉伸，拉伸弹簧对第一杠杆的拉力与信号压力用在波纹管上的力达到力矩平衡时，达到平衡状态，使得气动薄膜调节阀的阀芯维持在此时的开度上；

步骤三：当需要改变作用方式时，只要将偏心凸轮翻转，气流从气动薄膜调节阀顺着导管导回底部气泵即可。

本发明的有益效果为：通过在气动薄膜调节阀顶部的压力入口下方安装汇聚腔，汇聚腔两端底部均连接一排排管，使得气流在汇聚腔内部汇聚，并且经过弧形槽缓冲后均匀排向两排排管，由排管排出并挤压薄膜，从而使得在增压进气、降压排气的过程中，气流在进入压力腔内部时能够被汇聚腔线汇聚，再由弧形槽均匀分散到每个排管上，由于排管等间距且均匀分布，从而使得冲击在薄膜上的气流均匀，不仅使得阀杆能够稳定下降，而且能够有效避免未经均匀分散的气流聚集在一个点上冲击薄膜而使薄膜受损，从而有效提升定位的准确性以及整个定位器的使用寿命。

由于在平板两端底部均安装一个顶轮，与传统的一个顶轮抵在平板一端的底部相比较，能够使得平板在上升、下降的过程中均能够保持平衡，同时两个顶轮之间连接有v型结构的平衡杆，使得两个顶轮能够保持同程度的上升、下降，从而能够有效避免平板在上升下降过程中出现一端高、一端低的情况，确保阀杆底部连接的阀芯始终能够保持垂直状态，有效避免阀芯与阀杆出现倾斜的情况发生，确保阀芯阀位开度的准确性。

由于平板两端均安装有抵在底腔内壁上的滑轮，使得平板能够始终保持沿着竖直方向上下活动，平板两端的滑轮与两个顶轮共同配合，使得阀芯以及阀杆运动时的稳定性得到保证。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明气动薄膜调节阀结构示意图；

图3为本发明的轴结构示意图；

图4为本发明图2中的a区域细节放大图；

图5为本发明汇聚腔内部结构示意图；

图中：1、种植架；2、首端；3、尾端；4、过滤架；5、循环培养槽；6、培养座；7、循环管；8、液压泵；9、料架；10、添加口；11、循环泵；12、固定撑；13、气泵；14、气动底撑；15、培养皿；16、吸收槽；17、落槽；18、第一滤网；19、第二滤网；20、接管；21、导管；22、横向液压伸缩杆；23、支杆；24、纵向液压伸缩杆；25、电磁阀；26、流通孔；27、弧形槽。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5所示，一种气动阀门定位器，包括位于压力信号输入端的压力信号输入气泵1、第一杠杆3、第二杠杆12气动放大器7以及气动薄膜调节阀17，压力信号输入气泵1连接波纹管2，波纹管2连接第一杠杆3，第一杠杆3与位于其一侧的第一支点4相连接，第一杠杆3底部连接有挡板5，挡板5一侧设置有喷嘴9，喷嘴9与气动放大器7相连接，气动放大器7一侧连接底部气泵6，且气动放大器7一侧设置有恒节流孔8，气动放大器7通过一根导管10连接气动薄膜调节阀17，气动薄膜调节阀17一侧设置有第二杠杆12，第二杠杆12顶端连接有第二节点13，第二杠杆12上安装有滚轮14，滚轮14一侧安装有偏心凸轮16，偏心凸轮16安装在倾斜设置的轴15上，轴15与第二杠杆12相连接，第二杠杆12与第一杠杆3底端之间连接有拉伸弹簧11；

气动薄膜调节阀17顶部设置有压力入口18，压力入口18与导管10相连接，气动薄膜调节阀17顶部设置有压力腔19，压力腔19内部安装有薄膜20，薄膜20将压力腔19划分成上下两个封闭的部分，压力入口18底部连接有位于压力腔19上半部分的汇聚腔33，汇聚腔33底部连接有两排均匀分布的排管34，且汇聚腔33内壁上设置有与排管34相连接的弧形槽35，薄膜20中部连接有阀杆23，阀杆23顶端设置有挤压弹簧21，阀杆23接入位于压力腔19下方的的底腔22内部，阀杆23接入底腔22内部的部分上设置有平板24，平板24两端均连接有一个抵在底腔22内壁上的滑轮27，底腔22底部连接流通腔26，阀杆23导入流通腔26内部，阀杆23导入流通腔26内部的底端连接有阀芯25，流通腔26一端设置进气口28，且树流通腔26另一端设置出气口29；

轴15底部侧壁上连接有一根连杆30，连杆30一端连接有两个接入底腔22内部的顶轮31，两个顶轮31顶部分别抵在平板24下方，且两个顶轮31之间通过平衡杆32相连接，使得两个顶轮31能够保持同程度的上升、下降，从而能够有效避免平板在上升下降过程中出现一端高、一端低的情况，确保阀杆23底部连接的阀芯25始终能够保持垂直状态，有效避免阀芯25与阀杆23出现倾斜的情况发生，确保阀芯25阀位开度的准确性。

第一杠杆3通过波纹管2围绕着第一支点4与第二杠杆12之间活动连接。

第二杠杆12与轴15之间通过滚轮14、偏心凸轮16转动连接。

两排排管34的数量一致、间距一致，且两排排管34均正对着薄膜20，使得气流在汇聚腔33内部汇聚，并且经过弧形槽35缓冲后均匀排向两排排管34，由排管34排出并挤压薄膜20，从而使得在增压进气、降压排气的过程中，气流在进入压力腔19内部时能够被汇聚腔33线汇聚，再由弧形槽35均匀分散到每个排管34上，由于排管34等间距且均匀分布，从而使得冲击在薄膜20上的气流均匀，不仅使得阀杆23能够稳定下降，而且能够有效避免未经均匀分散的气流聚集在一个点上冲击薄膜20而使薄膜受损，从而有效提升定位的准确性以及整个定位器的使用寿命。

底腔22与流通腔26之间的空腔内部填充有密封填料，使得阀杆23在活动时在流通腔26内部流通的气流不会挤入底腔22，从而不会影响压力腔19的正常运作。

平板24通过阀杆23与底腔22之间活动连接，且平板24在活动时两个滑轮27均沿着底腔22内壁滑动，使得平板24能够始终保持沿着竖直方向上下活动，平板24两端的滑轮27与两个顶轮31共同配合，使得阀芯25以及阀杆23运动时的稳定性得到保证。

两个顶轮31位于同一水平高度，且平板24在底腔22内部活动时两个顶轮31同步活动，两个顶轮31之间连接的平衡杆32呈v型结构。

一种气动阀门定位器的控制方法，具体步骤为：

步骤一：当通入波纹管2的信号压力增加时，外接的控制器控制压力信号输入气泵1启动往波纹管2内部通气，使得波纹管2膨胀伸长，从而使第一杠杆3绕着第一支点4转动，使挡板5靠近喷嘴9，喷嘴9背压经气动放大器7放大后，使底部气泵6通过气动放大器7放大后的气流顺着导管10通入到气动薄膜调节阀17内部；

步骤二：压力腔19上半部分的压力增加，气流从压力入口18导入压力腔19上半部分时，先进入汇聚腔33，气流在汇聚腔33内部汇聚，并且经过弧形槽35缓冲后均匀排向两排排管34，由排管34排出并挤压薄膜20，从而使阀杆23向下移动，阀杆23在向下移动的过程中平板24挤压两个顶轮31来带动连杆30下压，从而带动轴15转动，偏心凸轮16也随之作逆时针方向转动，通过滚轮14使第二杠杆12绕第二节点13转动，并将拉伸弹簧11拉伸，拉伸弹簧11对第一杠杆3的拉力与信号压力用在波纹管2上的力达到力矩平衡时，达到平衡状态，使得气动薄膜调节阀17的阀芯25维持在此时的开度上；

步骤三：当需要改变作用方式时，只要将偏心凸轮16翻转，气流从气动薄膜调节阀17顺着导管10导回底部气泵6即可。

本发明的有益效果为：通过在气动薄膜调节阀17顶部的压力入口18下方安装汇聚腔33，汇聚腔33两端底部均连接一排排管34，使得气流在汇聚腔33内部汇聚，并且经过弧形槽35缓冲后均匀排向两排排管34，由排管34排出并挤压薄膜20，从而使得在增压进气、降压排气的过程中，气流在进入压力腔19内部时能够被汇聚腔33线汇聚，再由弧形槽35均匀分散到每个排管34上，由于排管34等间距且均匀分布，从而使得冲击在薄膜20上的气流均匀，不仅使得阀杆23能够稳定下降，而且能够有效避免未经均匀分散的气流聚集在一个点上冲击薄膜20而使薄膜受损，从而有效提升定位的准确性以及整个定位器的使用寿命。

由于在平板24两端底部均安装一个顶轮31，与传统的一个顶轮31抵在平板一端的底部相比较，能够使得平板24在上升、下降的过程中均能够保持平衡，同时两个顶轮31之间连接有v型结构的平衡杆32，使得两个顶轮31能够保持同程度的上升、下降，从而能够有效避免平板在上升下降过程中出现一端高、一端低的情况，确保阀杆23底部连接的阀芯25始终能够保持垂直状态，有效避免阀芯25与阀杆23出现倾斜的情况发生，确保阀芯25阀位开度的准确性。

由于平板24两端均安装有抵在底腔22内壁上的滑轮27，使得平板24能够始终保持沿着竖直方向上下活动，平板24两端的滑轮27与两个顶轮31共同配合，使得阀芯25以及阀杆23运动时的稳定性得到保证。

本发明在使用时，首先，对整个定位器进行组装，在气动薄膜调节阀17顶部的压力入口18下方安装汇聚腔33，汇聚腔33两端底部均连接一排排管34，随后，在气动薄膜调节阀17一侧安装第二杠杆12，第二杠杆12一侧安装倾斜设置的轴15，轴15底部连接的连杆30接入底腔22内部，并且连杆30一端连接两个顶轮31，两个顶轮31均安装在平板24下方并与平板24相接触，随后，在轴15一侧安装第一杠杆3，第一杠杆3顶端与波纹管2相连接，波纹管2与压力信号输入气泵1相连接，第一杠杆3底端安装挡板5，挡板5一侧安装气动放大器7，气动放大器7与底部气泵6相连接，同时气动放大器7与底部气泵6相连接，与气动放大器7相连接的喷嘴9正对着挡板5，在完成组装后即可投入使用。当通入波纹管2的信号压力增加时，外接的控制器控制压力信号输入气泵1启动往波纹管2内部通气，使得波纹管2膨胀伸长，从而使第一杠杆3绕着第一支点4转动，使挡板5靠近喷嘴9，喷嘴9背压经气动放大器7放大后，使底部气泵6通过气动放大器7放大后的气流顺着导管10通入到气动薄膜调节阀17内部，从而压力腔19上半部分的压力增加，气流从压力入口18导入压力腔19上半部分时，先进入汇聚腔33，由于汇聚腔33的存在，使得气流在汇聚腔33内部汇聚，并且经过弧形槽35缓冲后均匀排向两排排管34，由排管34排出并挤压薄膜20，从而使阀杆23向下移动，阀杆23在向下移动的过程中平板24挤压两个顶轮31来带动连杆30下压，从而带动轴15转动，偏心凸轮16也随之作逆时针方向转动，通过滚轮14使第二杠杆12绕第二节点13转动，并将拉伸弹簧11拉伸，拉伸弹簧11对第一杠杆3的拉力与信号压力用在波纹管2上的力达到力矩平衡时，达到平衡状态，使得气动薄膜调节阀17的阀芯25维持在一定的开度上，一定的信号压力就对应于一定的阀芯25阀位开度。以上作用方式为正作用，若要改变作用方式，只要将偏心凸轮16翻转，气流从气动薄膜调节阀17顺着导管10导回底部气泵6即可。由于在压力腔19顶部设置汇聚腔33，并且汇聚腔33内部设置的弧形槽35连接两排均匀分布的排管34，排管34正对着薄膜20，从而使得在增压进气、降压排气的过程中，气流在进入压力腔19内部时能够被汇聚腔33线汇聚，再由弧形槽35均匀分散到每个排管34上，由于排管34等间距且均匀分布，从而使得冲击在薄膜20上的气流均匀，不仅使得阀杆23能够稳定下降，而且能够有效避免未经均匀分散的气流聚集在一个点上冲击薄膜20而使薄膜受损，从而有效提升定位的准确性以及整个定位器的使用寿命。由于在平板24两端底部均安装一个顶轮31，与传统的一个顶轮31抵在平板一端的底部相比较，能够使得平板24在上升、下降的过程中均能够保持平衡，同时两个顶轮31之间连接有v型结构的平衡杆32，使得两个顶轮31能够保持同程度的上升、下降，从而能够有效避免平板在上升下降过程中出现一端高、一端低的情况，确保阀杆23底部连接的阀芯25始终能够保持垂直状态，有效避免阀芯25与阀杆23出现倾斜的情况发生，确保阀芯25阀位开度的准确性，并且由于平板24两端均安装有抵在底腔22内壁上的滑轮27，使得平板24能够始终保持沿着竖直方向上下活动，平板24两端的滑轮27与两个顶轮31共同配合，使得阀芯25以及阀杆23运动时的稳定性得到保证。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。