數字閥

數字閥，是組合式流量調節閥。調節部件使四位二進制數的每位權係數呈8∶4∶2∶1的比例關係是通過四個節流口面積大小成8∶4∶2∶1的比列關係來實現的，供給電磁鐵的電流通斷控制信號組成的四位二進制碼由0000到1111可組成16種不同的的流量狀態。另外節流口面積可方便地實現比例保持不變的同時放大和縮小。該閥換向時間短、切換頻率高、抗干擾能力強、製造方便。適用於流體的計算機或數字控制系統中調節流體的流量。

基本介紹

• 中文名：數字閥
• 申請專利號：CN02240311.6
• 專利申請日：2002.07.12
• 發明人：石峰

專利介紹

名稱	數字閥
公開（公告）號	CN2614297
公開（公告）日	2004.05.05
類別	機械工程；照明；加熱；武器；爆破
頒證日
優先權
申請（專利權）	天津市大德噴泉科技有限公司
地址	天津市河東區程林莊道122號
國際申請
國際公布
進入國家日期
專利代理機構	天津佳盟智慧財產權代理有限公司
代理人	廖曉榮

數字閥簡介

二進制數字式流量調節閥，是由底座、調節部件、電磁換向閥、閥體、調節動塊、節流口等部件組成。這四個節流口的節流面積，嚴格保持8∶4∶2∶1的比例關係，且在設定最大流量時，節流口面積同時改變大小，但8∶4∶2∶1的比例關係不變，c、流體進入數字流量閥後分四條支路，每條支路又由一個換向閥和一個節流口組成，並且分別對應於四位二進制碼的控制信號的每一位數，d、電磁換向閥斷開時對應於0，接通時對應於1，e、四個節流口面積8、4、2、1的比例關係分別對應於四位二進制碼從高位到低位的權係數，f、四條支路的流體匯總後的總流量隨四位二進制碼控制信號從0000到1111可組成16種不同的流量狀態。

數字閥是由多個按二進制排列的閥門組成的閥組.每個閥門的流量係數按二進制序列設計,即按2的冪次設計,例如,20、21、22、23等設計。下面以一個8個閥門組成的8位數字閥為例說明。假設該數字閥的最小流量係數為0.25，則第一個閥的流量係數設計為0.25；第二個閥的流量係數設計為0.5；即後一閥的流量係數是前一閥流量係數的2倍，則第8個閥的流量係數是32。這8個閥只開最小一個閥時，流量可達0.25(m3/h,以Kv計算)，8個閥全部打開時流量可達63.75 (m3/h)，可調比達255：1。如果每個閥開啟時的流量滿足數度要求，則控制流量的精度可達0.25 m3/h。

數字閥的驅動信號是二進制的數位訊號，例如，8位數字閥由8個二進制信號驅動，當這些信號取不同數值時可獲得0～225數值，對應的流量為0.25-63.75m3/h，因此，8位數字的閥的可調比是255:1。增加數字閥的倍數，可提高可調比，例如，10位數字的可調比是1023:1。

組成數字閥的各閥是開關閥，即只有開和關兩種狀態。因此，對它們的控制可採用電磁閥或帶彈簧返回的活塞式執行機構實現。各閥的開關速度很快，例如，電磁驅動的數字閥可達25ms,活塞式執行機構驅動的數字閥可達50～100ms.各閥的關閉特性是衡量數字閥性能的重要指標，它不僅影響流通能力和泄漏量，也影響控制系統的控制品質。為保證各閥的關閉特性，通常採用彈簧返回式執行機械，同時，對大流量係數的閥採用多個較小口徑的閥同時開閉開實現。例如，上例中，流量係數為32的閥用4個流量係數為8的閥並聯組成，流量係數為16的閥用2個流量係數為8的閥並聯組成。這樣，4個流量係數為8的閥，其泄漏量小於一個流量係數為32的閥的泄漏量。

通常，組成數字閥的各閥所使用的節流孔都安裝預先校正流量特性的噴嘴或文丘里管，因經，流量的控制精度可達0.015級，所以，數字閥還可作為流量的校準裝置或直接作為流量儀表使用。在作為流量儀表使用時，每個閥的節流孔要進行校準，其節流孔入口通常安裝流量調節裝置用於流速測定，出口也設定開關控制，通過計算機將各節流孔的信號檢測並記錄，因此，數字閥作為流量儀表使用時，其測量精度遠高於其他常規流量儀表。

特點

復現性好，跟蹤性好

數字閥回響快，即使是活塞式執行機構，其回響時間也僅50~100ms，因此，與生產過程時間常數和時滯比較，可認為沒有時滯和時間常數，因此，閥位復現性好，幾乎沒有回差。此外，各閥是開關式控制，因此，數字閥不會發生超調或欠調情況，具有良好跟蹤特性。

可直接與計算機或其他數字式控制裝置連線

數字閥驅動信號是二進制信號，因此可方便地與計算機或其他數字式控制裝置直接連線，不需要數模轉換等裝置，因此，精度得到提高。與計算機等數字式控制裝置直接連線的另一個優點是可通過計算機控制裝置完成有關模型的計算，實現模型運算和控制。例如，可直接根據流體溫度、壓力和流量計算出該流體的質量流量，從而用數字閥直接實現質量流量控制。

結構複雜，價格貴

數字閥位數越多，控制元件越多，結構也越複雜，因此，價格也越貴。此外，數字閥對流體溫度也有限制，影響了其使用範圍。

解析度高

數字閥的位數越多，在同樣的最大流量係數條件下，可控制的流量解析度越高。

精度高

由於組成數字閥的各閥，其節流孔是經過流量校正的，因此，其流量控制精度可很高。

回響速度快，關閉特性好

與生產過程的時間常數比較，可認為閥的開關是瞬時完成的，因此，數字閥的回響速度快。此外，在數字閥設計中，採取了一系列措施來降低和消除泄漏量，使數字閥的關閉特性好。

原理

一種數字閥，其特徵是由通水閥和通水控制閥構成，通水閥由閥體、接固定在閥體上的閥蓋、由閥蓋壓緊固定在閥體上將閥體進水腔和出水腔隔絕的膜片式閥芯構成，閥體進水腔通過閥體、閥蓋上的孔道與閥蓋腔連通，閥蓋中央凸台有出水腔，出水腔排水口外有帶出水口的環形水槽，膜片式閥芯有回位彈簧，回位彈簧一端裝於閥芯的彈簧座架上，其另一端臥入閥蓋彈簧定位槽內，通水控制閥由連線固定在閥蓋中央凸台上的導磁罩、通過線架固定在導磁罩內的電磁線圈、固定在電磁線圈內的由導磁體和磁絕緣體結為一體構成的比例電磁閥套、固定在通水閥閥蓋與導磁罩間將閥蓋中央凸台出水腔和環形水槽隔絕的帶有梃桿的模片式閥芯、裝於比例電磁滑套內的閥芯梃桿導向滑套、連線固定在導磁罩上帶有過線孔的導磁蓋、連線固定在導磁蓋上與電磁線圈電聯接的電插頭構成，閥芯梃桿套裝有回位彈簧，回味彈簧一端由膜片式閥芯止擋另一端由帶有彈簧定位槽的彈簧座止擋並定位，彈簧座連線固定在導磁罩上。

實物圖