高精度液体流量调节阀的制作方法

1.本发明属于动力驱动阀技术领域，涉及一种高精度液体流量调节阀。


背景技术：

2.制丝车间烟叶、烟丝加香工序段，通常采用气动薄膜调节阀来控制加香过程。这种气动薄膜调节阀的执行速度很快，综合工作效率高，但是，使用的气动薄膜调节阀存在许多影响精度控制的因素，阀门开合比例控制执行不够精确，在pid控制中常常出现比例调控震荡，出现加工物料流量加料波动不均等现象，对于加香工艺的精细控制危害十分大，从而降低产品的合格率甚至引起质量事故。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种高精度液体流量调节阀，采用阀体、机械传动机构、转动数字编码器、调节阀控制器及微动开关总成，共同组装成一套完整的阀系统，使阀门开合的执行动作平滑、稳定，阀门开合的执行量更细，从而大大提高调节阀的精度控制。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是：一种高精度液体流量调节阀，包括阀体、机械传动机构、转动数字编码器、调节阀控制器及微动开关总成。机械传动机构包括传动螺纹杆、齿轮传动机构及驱动电机，阀体和传动螺纹杆相连，传动螺纹杆通过齿轮传动机构与驱动电机相连，驱动电机与转动数字编码器相连，转动数字编码器将信号输出至调节阀控制器，从而使驱动电机动作。传动螺纹杆的顶部设有阀门开度限位片，阀门开度限位片触动微动开关总成，微动开关总成对阀体起保护作用。
5.优选地，齿轮传动机构包括第一齿轮、第二齿轮及第三齿轮，三个齿轮依次啮合，第一齿轮固定于驱动电机的底部，第三齿轮套设于所述传动螺纹杆上，两者通过螺纹安装。驱动电机能够带动第一齿轮转动，从而带同第二齿轮和第三齿轮转动，第三齿轮转动使得传动螺纹杆旋转式上下移动。驱动电机输出的高转速-弱扭力经过齿轮传动后转换为低转速-强扭力，将动力传递到传动螺纹杆，依靠整个传动系统自身稳定的机械支撑结构，使阀门开合的执行动作变为平滑、稳定。
6.优选地，第一齿轮的中心轴两端、第二齿轮的中心轴两端均通过轴承安装于支架上，驱动电机的转轴顶端通过轴承安装于支架上。采用轴承以实现驱动电机转轴、第一齿轮及第二齿轮可转动。
7.优选地，支架、阀体和调节阀控制器均固定于基座上，基座对该流量调节阀整体起支撑作用，便于将其固定安装于相应的设备或者零部件上。
8.优选地，阀体包括阀座、阀芯及阀盖，阀芯位于阀座和阀盖之间并固定于阀盖上，阀盖与传动螺纹杆的底部固定连接。传动螺纹杆旋转式上下移动使得阀盖及阀芯同步运动，从而实现阀芯的开启或关闭。
9.优选地，阀芯为锥体结构，阀座内部的阀腔成与阀芯相适应的锥形凹结构，阀座的
侧壁上设有两个相对设置的液体输送管接头。液体进入阀腔后利用内部锥形曲面使液体产生康达效应，叠加黏附于接触面的张力让液体形成实液态，从而将阀腔内空气迅速向出口挤出，有效消除阀腔内产生气泡液。阀芯和阀座的锥体面在阀门关闭时，较大的啮合面积使阀门最大程度减少漏液现象。两个液体输送管接头分别连接进液管和出液管，用于输送液体。
10.优选地，微动开关总成包括低限微动开关、低限微动开关基座、低限微动开关调节螺杆、高限微动开关、高限微动开关基座、高限微动开关调节螺杆及支架总成。低限微动开关固定于低限微动开关基座上，两者通过低限微动开关调节螺杆能够沿支架总成滑动。高限微动开关固定于高限微动开关基座上，两者通过高限微动开关调节螺杆能够沿支架总成滑动。低限微动开关和高限微动开关相对设置，阀门开度限位片位于低限微动开关和高限微动开关之间，能够触动低限微动开关或高限微动开关的触动片，从而使微动开关总成起到保护作用。
11.优选地，低限微动开关调节螺杆和高限微动开关调节螺杆相互平行设置，低限微动开关调节螺杆的两端和高限微动开关调节螺杆的两端均插入支架总成，低限微动开关调节螺杆的下部安装有低限螺杆锁紧螺母，高限微动开关调节螺杆的下部安装有高限螺杆锁紧螺母。低限微动开关调节螺杆和高限微动开关调节螺杆均能于支架总成上转动，低限螺杆锁紧螺母和高限螺杆锁紧螺母分别用于锁紧低限微动开关调节螺杆和高限微动开关调节螺杆，防止低限微动开关基座和高限微动开关基座意外滑动造成失控。
12.优选地，低限微动开关基座上设有低限螺纹孔和低限滑槽，低限微动开关调节螺杆通过低限螺纹孔与低限微动开关基座连接，高限微动开关调节螺杆穿过低限滑槽。转动低限微动开关调节螺杆，在低限螺纹孔的作用下，使低限微动开关基座沿高限微动开关调节螺杆滑动调节。低限滑槽用于避让高限微动开关调节螺杆穿行的空位。低限微动开关基座的左右两端设有低限凹槽，低限凹槽与支架总成上设置的滑轨相配合，对低限微动开关基座上下滑动调节起导向作用。
13.优选地，高限微动开关基座上设有高限螺纹孔和高限滑槽，高限微动开关调节螺杆通过高限螺纹孔与高限微动开关基座连接，低限微动开关调节螺杆穿过高限滑槽。转动高限微动开关调节螺杆，在高限螺纹孔的作用下，使高限微动开关基座沿低限微动开关调节螺杆滑动调节。高限滑槽用于避让低限微动开关调节螺杆穿行的空位。高限微动开关基座的左右两端设有高限凹槽，高限凹槽与支架总成上设置的滑轨相配合，对高限微动开关基座上下滑动调节起导向作用。
14.本发明提供的高精度液体流量调节阀具有以下有益效果：
15.1、该高精度液体流量调节阀主要控制生产线工艺中加料液体的流量大小，具备高精度控制能力，提高加注物料配比的精准度。
16.2、采用机械传动机构将驱动电机的高转速-弱扭力转换为低转速-强扭力传递到传动螺纹杆，各齿轮之间以及第三齿轮和传动螺纹杆之间均采用机械硬性嵌合组装来传递动力，使阀芯承压得到高强度的保持力，使阀芯开合过程更加平滑、稳定。
17.3、驱动电机增加转动数字编码器，对应阀门实际的开合位置距离，在控制的调节数字量化范围更大，同理，阀门执行的调节量更细，从而实现更高的精度控制。
18.4、采用微动开关总成，对阀体起保护作用，能够有效避免损坏阀芯和密封件。
19.5、高精度液体流量调节阀的阀体可换，能够适应生产线上不同的料液流量管路，通用性强。
附图说明
20.图1为本发明的结构示意图；
21.图2为本发明的透视图；
22.图3为本发明的爆炸图；
23.图4为本发明中阀体的剖视图；
24.图5为本发明中微动开关总成的结构示意图；
25.图6为本发明中微动开关总成的爆炸图。
26.主要元件符号说明：
27.c301阀座
28.c3011阀腔
29.c302阀芯
30.c303阀盖
31.c304阀芯固定螺栓
32.c305液体输送管接头
33.c306阀座安装螺栓
34.c307基座
35.c308支架
36.c309调节阀控制器
37.c310传动螺纹杆
38.c3111第一齿轮；c3112第二齿轮；c3113第三齿轮
39.c312驱动电机
40.c313转动数字编码器
41.d3微动开关总成
42.d301支架总成
43.d302阀门开度限位片
44.d303限位片基座
45.d304限位片固定螺栓
46.d305低限微动开关基座
47.d3051低限螺纹孔；d3052低限滑槽；d3053低限凹槽
48.d306高限微动开关基座
49.d3061高限螺纹孔；d3062高限滑槽；d3063高限凹槽
50.d307低限微动开关调节螺杆
51.d3071低限螺杆锁紧螺母
52.d308高限微动开关调节螺杆
53.d3081高限螺杆锁紧螺母
54.d309低限调节螺母
55.d310高限调节螺母
56.d311低限微动开关
57.d312高限微动开关
58.1顶板
59.2底板
60.3连接架
61.4螺钉
62.5小螺栓
63.6调节螺杆安装孔
64.7滑轨
具体实施方式
65.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明提供的高精度液体流量调节阀的实施例中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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
66.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
67.如图1和图2所示，本发明提供一种高精度液体流量调节阀，包括阀体、机械传动机构、转动数字编码器、调节阀控制器及微动开关总成，阀体与机械传动机构相连，机械传动机构上安装有转动数字编码器，转动数字编码器作用于调节阀控制器，调节阀控制器控制机械传动机构的运行，微动开关总成对阀体起保护作用。
68.如图3和图4所示，阀体包括阀座c301、阀芯c302及阀盖c303，阀芯c302位于阀座c301和阀盖c303之间，阀芯c302通过四个阀芯固定螺栓c304固定于阀盖c303上。阀芯c302为椎体结构，阀座c301内部的阀腔c3011成与阀芯c302相适应的锥形凹结构，阀芯c302能够完全贴合于阀腔c3011内。阀座c301的侧壁上还设有两个相对设置的液体输送管接头c305，两个液体输送管接头c305分别连接进液管和出液管，用于输送液体。于实际应用中，为了保证阀盖c303的密封性能，其更换周期为工作时间5000小时或24个月。
69.如图1、图2和图3所示，阀座c301的圆形边缘处通过八个阀座安装螺栓c306固定于基座c307上。基座c307上安装有支架c308和调节阀控制器c309。
70.机械传动机构包括传动螺纹杆c310、齿轮传动机构及驱动电机c312，其中，齿轮传动机构包括第一齿轮c3111、第二齿轮c3112及第三齿轮c3113，三个齿轮依次啮合。驱动电机c312的转轴顶端通过轴承安装于支架c308上，该转轴顶端与转动数字编码器c313固定相连，且转动数字编码器c313位于支架c308的上方。第一齿轮c3111固定于驱动电机c312的底部，即第一齿轮c3111的中心轴与驱动电机c312的转轴固定。第一齿轮c3111的中心轴两端、第二齿轮c3112的中心轴两端均通过轴承安装于支架c308上，该两个齿轮转动时由支架
c308支撑。第三齿轮c3113套设于传动螺纹杆c310上，其中部设有与传动螺纹杆c310相配合的螺纹，两者通过螺纹安装。传动螺纹杆c310的底部固定于阀盖c303上，传动螺纹杆c310旋转式上下移动使得阀盖c303及阀芯c302同步运动，从而实现阀芯c302的开启或关闭。
71.传动螺纹杆c310的顶部设有阀门开度限位片d302，本实施例中，阀门开度限位片d302通过限位片基座d303及限位片固定螺栓d304固定于传动螺纹杆c310上。
72.如图1、图2、图5和图6所示，微动开关总成d3固定于支架c308上，包括低限微动开关d311、低限微动开关基座d305、低限微动开关调节螺杆d307、高限微动开关d312、高限微动开关基座d306、高限微动开关调节螺杆d308及支架总成d301。
73.如图5和图6所示，支架总成d301由顶板1、底板2及连接架3构成方形可拆卸框架结构，其中，顶板1通过两颗螺钉4与连接架3固定，底板2和连接架3一体成型。底板2上设有小螺栓5，小螺栓5共设有两个，位于连接架3的两侧，用于将整个支架总成d301固定于相应的安装平面上。底板2的顶部和顶板1的底部均设有调节螺杆安装孔6，调节螺杆安装孔6为沉头孔，用于安装低限微动开关调节螺杆d307和高限微动开关调节螺杆d308。支架总成d301上设置滑轨7，具体地，两个连接架3的内侧上设有滑轨7，滑轨7为方形长凸块结构，用于安装低限微动开关基座d305和高限微动开关基座d306。
74.低限微动开关调节螺杆d307和高限微动开关调节螺杆d308相互平行设置，低限微动开关调节螺杆d307的两端和高限微动开关调节螺杆d308均插入支架总成d301上设置的调节螺杆安装孔6内，且两个螺杆均可转动。
75.低限微动开关调节螺杆d307的下部安装有低限螺杆锁紧螺母d3071，两者配合安装；高限微动开关调节螺杆d308的下部安装有高限螺杆锁紧螺母d3081，两者配合安装。低限螺杆锁紧螺母d3071和高限螺杆锁紧螺母d3081分别用于锁紧低限微动开关调节螺杆d307和高限微动开关调节螺杆d308，防止低限微动开关基座d305和高限微动开关基座d306意外滑动造成失控。
76.另外，低限微动开关调节螺杆d307上还设有低限调节螺母d309，低限调节螺母d309焊接于低限微动开关调节螺杆d307上；高限微动开关调节螺杆d308上还设有高限调节螺母d310，高限调节螺母d310焊接于高限微动开关调节螺杆d308上。低限调节螺母d309和高限调节螺母d310便于人工转动调节两个螺杆。
77.低限微动开关基座d305安装于低限微动开关调节螺杆d307和支架总成d301上。具体地，低限微动开关基座d305上设有低限螺纹孔d3051和低限滑槽d3052，低限微动开关调节螺杆d307通过低限螺纹孔d3051与低限微动开关基座d305连接，低限滑槽d3052为“u”型槽结构，高限微动开关调节螺杆d308穿过低限滑槽d3052。低限微动开关基座d305的左右两端设有低限凹槽d3053，低限凹槽d3053与滑轨7通过凹凸结构配合安装，使得低限微动开关基座d305能够沿滑轨7上下滑动。
78.低限微动开关d311固定于低限微动开关基座d305上，通过两颗螺钉安装固定。低限微动开关d311和低限滑槽d3052于低限微动开关基座d305上相对设置，即低限微动开关d311固定于低限微动开关基座d305的前端，低限滑槽d3052于低限微动开关基座d305的后端设置。
79.高限微动开关基座d306安装于高限微动开关调节螺杆d308和支架总成d301上。具体地，高限微动开关基座d306上设有高限螺纹孔d3061和高限滑槽d3062，高限微动开关调
节螺杆d308通过高限螺纹孔d3061与高限微动开关基座d306连接，高限滑槽d3062为“u”型槽结构，低限微动开关调节螺杆d307穿过高限滑槽d3062。高限微动开关基座d306的左右两端设有高限凹槽d3063，高限凹槽d3063与滑轨7通过凹凸结构配合安装，使得高限微动开关基座d306能够沿滑轨7上下滑动。
80.高限微动开关d312固定于高限微动开关基座d306上，通过两颗螺钉安装固定。高限微动开关d312和高限滑槽d3062于高限微动开关基座d306上相对设置，即高限微动开关d312固定于高限微动开关基座d306的前端，高限滑槽d3062于高限微动开关基座d306的后端设置。
81.高限微动开关基座d306位于低限微动开关基座d305的上方，高限微动开关d312上的触动片和低限微动开关d311上的触动片上下相对设置。阀门开度限位片d302位于低限微动开关d311和高限微动开关d312之间，能够触动低限微动开关d311或高限微动开关d312的触动片，从而使微动开关总成起到保护作用。
82.本发明提供的高精度液体流量调节阀使用前的调校工作：
83.人工转动第一齿轮c3111，依次带动第二齿轮c3112、第三齿轮c3113转动，传动螺纹杆c310旋转式向下运动，使得阀盖c303和阀芯c302同步向下运动，直至阀芯c302与阀座c301完全贴合，阀芯c302完全关闭。此时，在调节阀控制器c309上将转动数字编码器c313的检测读数设置为0，即高精度液体流量调节阀的关闭位置。
84.当高精度液体流量调节阀处于关闭状态时，人工对微动开关总成进行调校。转动低限调节螺母d309，低限微动开关调节螺杆d307同步转动，导致低限微动开关基座d305及其上的低限微动开关d311向上或向下移动，直至低限微动开关d311的触动片和阀门开度限位片d302之间留有合适间隙(约300-420个脉冲值)。然后，拧紧低限螺杆锁紧螺母d3071。
85.同理，人工反向转动第一齿轮c3111，使阀芯c302完全打开。此时，在调节阀控制器c309上将转动数字编码器c313的检测读数存储记录，即高精度液体流量调节阀的全开位置。全开位置调整需要使用流量计进行实际管径流量和阀体最大流量对照进行调谐修正，流量计出口的管路与液体输送管接头c305断开，在同等液体压力的条件下流量计记录读数(6次/分钟)得到流量平均值。液体输送管接头c305接入阀座c301的液体进口位置、液体出3直接排空，开始调整第一齿轮c3111，直至流量计读数和之前记录读数相同和接近。
86.当高精度液体流量调节阀处于全开状态时，人工对微动开关总成进行调校。转动高限调节螺母d310，高限微动开关调节螺杆d308同步转动，导致高限微动开关基座d306及其上的高限微动开关d312向上或向下移动，直至高限微动开关d312的触动片和阀门开度限位片d302之间留有合适间隙(约300-420个脉冲值)。然后，拧紧高限螺杆锁紧螺母d3081。
87.高精度液体流量调节阀的调节阀控制器c309接受生产线plc送入的加料比例信号作为目标设定值，另一组为流量计送入的实时流量信号为参考系。两组信号在调节阀控制器c309处理器中运算出实时阀门开度百分比或内部存储的编码区变量，控制驱动电机c312执行阀门调节。
88.于实际应用中，如果调节阀控制器c309接收转动数字编码器c313的脉冲信号丢失，或者脉冲计数异常增加或减少，那么，阀门开度限位片d302则会触动低限微动开关d311或高限微动开关d312的触动片，从而使微动开关总成起到保护作用，避免损坏调节阀。
89.需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例，不能一次限定本发明的实施
范围。因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。