数字量调节阀

　　1　引言

　　数字量调节阀可以不经过数/模转换的中间环节接收电子计算机发出的数字量脉冲信号,并按其指令实施开关动作。它既可以直接由电子计算机控制按预定程度进行开环调节,又可以接收电子计算机发出的脉冲信号指令实施闭环调节(图1)。其动力装置采用步进电机,由于传动系统和执行机构不同,运动型式分为直线型和旋转型,专利号分别为ZL85204355和ZL88221190·0。

　　2　直线型数字量调节阀

　　2·1　直线型数字量调节阀结构

　　直线型数字量调节阀由步进电动机、滚珠丝杠和双座阀门组成(图2)。电子计算机通过驱动电源输出脉冲信号,经过输入导线进入步进电动机定子。由于旋转磁场的作用,转子转动,与转子成为一体的滚珠丝杠副的螺母也同时转动,滚珠丝杠及另一端连接的锥形阀瓣做直线运动,流体由阀的入口流经阀座内孔从阀的出口流出。由于锥形阀门在阀座圆形内孔做直线运动,改变了流通截面,发生了流量变化,达到调节流量目的。

　　采用步进电动机作为调节阀动力装置的最大优点是不经任何数/模变换,步进电动机直接接收电子计算机发出的数字量脉冲信号,从而准确地进行右转、左转和停止等动作,无超调和停滞。加之步进电动机本身具有控制性能好、步距精度高及没有误差积累等优点,是数字量调节系统比较理想的动力装置。

　　滚珠丝杠副将步进电动机的旋转运动转换为阀门所需要的直线运动,并能起到力的放大作用。与其他传动元件比较,滚珠丝杠副传动效率高,它以滚动摩擦代替滑动摩擦,传动效率可达98%~99%,降低了动力装置的输出力要求。其连续运动时灵活、平稳、可靠,没有滞涩、颤动及传力突变现象。由于轴向间隙小,约0·02mm,提高了调节阀调节精度,减小了进回程差。

　　滚珠丝杠副的螺母和丝杠材料采用2Cr13或4Cr13,经淬火,硬度达HRC32~38。其滚道经过磨削,粗糙度为Ra0·2μm。螺母外圆与步进电动机的转子内孔采取过盈配合,以保证螺母与转子同步转动。转子内孔封住了螺母的外滚道,以便滚珠在滚道内通畅灵活地运动。过盈配合的螺母与转子组成转子组件,通过两端轴承安装在壳体上,以便转子组件随着定子旋转磁场在定子内腔灵活转动。

　　步进电动机与其他相同重量的力矩电机相比,输出力矩较小。由于调节阀重量不能太大,所以结构设计中应减小调节阀的驱动力。双座阀门能达到降低使用动力装置能源的作用。

　　按照工业自动化调节系统所需要的流量和压力,直线型数字量调节阀可以设计为不同规格的系列化产品(表1)。