气动放大器,以及气动执行系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工业过程控制技术，尤指一种气动放大器，以及气动执行系统。
【背景技术】
[0002] 气动执行系统被广泛地用于工业过程控制。气动执行系统使用压缩空气（比如4-7 巴)作为动力源产生一个压力差，并通过诸如活塞等执行器将压力差转换为机械功。气动执 行系统中一个重要的组成部分是气动放大器。气动放大器采用一个弱电控制信号驱动切换 阀。切换阀打开和关闭的时间是可控制的，从而对少量用于控制环节的压缩空气进行微量 调节，这部分经调节的压缩空气进而通过一个机械结构的放大作用控制主空气流。因此，气 动放大器能够为压缩空气提供一种低能耗的控制方式，故可作为气动执行系统中的核心部 分。
[0003] 常用的气动放大器有挡板喷嘴型、阀芯型等。挡板喷嘴型在US3082782A和 US3565391A等专利文献中有记载，阀芯型则可参见US4133510A和EP2238377B1等专利文 献。
[0004] 在挡板喷嘴型的气动放大器中，连接到压缩空气罐的喷嘴用于喷出空气，空气的 流速由一个挡板根据机械反馈进行控制。特别地，由于空气直接喷向挡板，通过改变喷嘴和 挡板之间的距离，可以得到与距离成比例的不同的流速。喷嘴内的压强与流速相关，因此可 以得到所需的压强，用于驱动执行器。由于该执行器可驱动一个用于调节主空气流的阀门， 因此喷嘴处喷出的空气流带来的影响被放大。
[0005] 另一方面，具有管结构的阀芯是阀芯型的气动放大器的核心。一般情况下，阀芯的 位置是由凸轮结构确定的，该结构可以由少量的压缩空气或一个简单的机械反馈结构来控 制。阀芯在不同位置之间移动，使得不同的管子被打开或关闭，从而对主空气流进行调节。
[0006] 上述气动放大器的机械结构通常很复杂，需要经过精心设计，并且只允许采取与 上述提及的类似的控制方法。
[0007] 为简化结构并对控制机制进行扩展，目前已开发出又一种类型的气动放大器，被 称为压电型(可参见US6659247B2等专利文献)。在这种类型的气动放大器中，由一个小的 电压信号控制的压电阀将微量的压缩空气压入一个腔室，该腔室直接连接到一个执行器， 详细的工作原理可参见US20100133957A1等专利文献。压电阀还允许该腔室排放空气到外 界。因此，该腔室可周期性地被加压或排空。在这种情况下，执行器被压力驱动以控制主空 气流。这种类型的气动放大器可通过灵活的控制方法实现对主空气流的精确调节，但是其 成本高，并且对工作环境的要求高，比如对空气湿度、粉尘水平、温度等均有要求。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，本发明提出一种气动放大器以及气动执行系统，用于更好地使用压缩 空气进行工业控制，实现简单。
[0009] 为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：
[0010] 本发明的一个实施例提供了一种气动放大器，包括：文丘利泵（10,101，201，301， 401，501)，第一阀门（20,103, 203, 303,403, 503)，压力传动机构（30)，以及第二阀门（40， 109,209,309)；
[0011] 所述文丘利泵（10,101，201，301，401，501)，用于从入口接收压缩空气（110, 210， 310,411，510)，在所述第一阀门（20,103, 203, 303,403, 503)的控制下将出口压强提供给压 力传动机构（30);
[0012] 当所述第一阀门（20，103,203,303,403,503)处于第一状态时，所述出口压强为第 一压强；当所述第一阀门（20,103, 203, 303,403, 503)处于第二状态时，所述出口压强为第 二压强；
[0013] 所述压力传动机构（30)，用于在所述第一压强的作用下，将所述第二阀门（40， 109，209，309 )设置为第三状态；在所述第二压强的作用下，将所述第二阀门（40，109，209， 309)设置为第四状态。
[0014] 本发明的一个实施例提供了一种气动执行系统，包括：如上所述的气动放大器。
[0015] 由上可见，本发明实施例提供的气动放大器，以及气动执行系统，通过第一阀门控 制文丘利泵的开关状态，利用文丘利泵在开关状态下提供的不同压力驱动压力传动机构， 从而对第二阀门的开关状态进行控制，其结构简单、易于实现。
[0016] 下文将以明确易懂的方式通过对实施例的说明并结合附图来对本发明上述方案、 技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0018] 图2为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0019] 图3为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0020] 图4为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0021] 图5为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0022] 图6为本发明实施例中气动放大器的结构示意图；
[0023] 图7为本发明实施例中气动放大器的结构示意图。
[0024] 具体地，上述附图中使用的参考符号如下：
[0025] 10 :文丘利泵；20 :第一阀门；30 :压力传动机构；40 :第二阀门；50 :锁定机构。
[0026] 101 :文丘利泵；102:文丘利泵的泄流出口； 103:EPV;104:泵送管路；105:加压管 路；106 :活塞板；107 :弹簧；108 :活塞臂；109 :主控阀；110 :文丘利泵的入口的压缩空气； 111 :喷气流；112 :主空气流；113 :主输出流；114 :第一空间；115 :第二空间。
[0027] 201:文丘利泵；202:文丘利泵的泄流出口；203:EPV;204:泵送管路；205:排气 口；206 :活塞板；207 :弹簧；208 :活塞臂；209 :主控阀；210 :压缩空气；211 :喷气流；212 : 主空气流；213 :主输出流；214 :第一空间；215 :第二空间。
[0028] 301 :文丘利泵；302:文丘利泵的泄流出口；303:EPV;304:泵送管路；305:加压管 路；306 :活塞板；307 :弹簧；308 :活塞臂；309 :主控阀；310 :文丘利泵的入口的压缩空气； 311 :喷气流；312 :主空气流；313 :主输出流；314 :第一空间；315 :第二空间。
[0029]401:文丘利泵；402:文丘利泵的泄流出口；403:EPV;404:泵送管路；405:加压 管路；406:第二密封塞；407:第一密封塞；408:第二齿条；409:第一齿条；410:齿轮；411: 文丘利泵的入口的压缩空气；412:喷气流；413:第一空间；414:第二空间；415:第三空间； 416:阀门柄。
[0030] 501:文丘利泵；502:文丘利泵的泄流出口；503 :EPV ;504:泵送管路；505:排气 口；506:薄膜；507:弹簧；508:驱动杆；509:喷气流；510:压缩空气；511:第一空间；512: 第二空间。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本发明进一步详细说明。
[0032] 本发明实施例公开了一种基于文丘利泵的气动放大器。如图1所示，该气动放大 器包括：文丘利泵10、第一阀门20、压力传动机构30、第二阀门40。
[0033] 具体地，文丘利泵10用于从入口接收压缩空气，在第一阀门20的控制下将出口压 强提供给压力传动机构30。当所述第一阀门20处于第一状态时，所述出口压强为第一压 强；当所述第一阀门20处于第二状态时，所述出口压强为第二压强。
[0034] 压力传动机构30用于在所述第一压强的作用下，将所述第二阀门40设置为第三 状态；在所述第二压强的作用下，将所述第二阀门40设置为第四状态。在具体实现中，压力 传动机构30输出力或力矩，控制第二阀门40的开关。在一个实施例中，所述第二阀门40 用于控制主管路中空气的传输。
[0035] 在本发明一个实施例中，当所述第一状态为开启状态时，所述第三状态为开启状 态；当所述第二状态为关闭状态时，所述第四状态为关闭状态。
[0036] 在本发明另一个实施例中，当所述第一状态为开启状态时，所述第三状态为关闭 状态；当所述第二状态为关闭状态时，所述第四状态为开启状态。
[0037] 需要说明的是，文丘利泵(或文丘利管，Venturitube)是一个漏斗形的流体动力 结构，较大的一侧作为压缩空气的入口，较小的一侧作为喷气流的出口。当入口被压入压缩 空气后，喷气流从出口喷射出。由于喷气流具有较高的速度，喷气流内的动态压强是非常小 的(接近于〇)，伯努利（Bernoulli)原理决定了该动态压强满足公式（1)。<