一种无轴活塞式调流调压阀的制作方法

本发明涉及阀门，更具体地说它涉及一种无轴活塞式调流调压阀。

背景技术：

1、流体的流量调节在工业生产和老百姓日常生活中是一个不可或缺的过程。传统的流体流量调节阀通常选用球阀或截止阀，但由于球阀或截止阀都是有轴在做机械运动，轴在运行过程中容易出现泄漏、卡死等现象，大口径的球阀或者截止阀需要依靠电力驱动机械式的执行器进行动作，电动执行器因开关频繁而存在寿命极短的问题，在荒郊野外等电力不能到达的地方需要采用风力发电或者太阳能发电等成本昂贵的电力装置进行驱动。

2、由此可见，现有的调流调压阀存在以下不足：其一，阀门依靠阀轴传递动力，阀轴穿出阀体处必须设置动密封，运行过程中容易泄漏；其二，阀轴及其传动环节在流体冲击下容易出现卡死，影响阀门的正常启闭；其三，阀门的启闭依赖电力驱动的执行器，在电力不能到达的场合需要额外配置成本昂贵的发电装置，且电动执行器因开关频繁而寿命极短。

3、针对上述不足，本领域已出现以气压或液压直接驱动阀内运动件的技术方案，以期取消穿出阀体的阀轴。但现有这类方案存在欠缺：有的以气压与液压分别作用于阀内运动件的一侧，属气液混合驱动，两侧压力难以对称控制；有的仅着眼于阀门的通断与极限位置的切换，未涉及阀门中间开度的调节；有的需由外部液压管路持续供油，管路失压即无法保持开度。因此，在不使用阀轴、且现场不具备通电条件的情况下，如何实现大口径调流调压阀开度的双向、精确且低耗的调节，是本领域仍需解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明所要解决的技术问题是：在不使用阀轴、且现场不具备通电条件的情况下，实现大口径调流调压阀开度的双向、精确且低耗的调节。

2、上述技术问题具体包括相互关联的两个方面：其一，现有的调流调压阀依靠穿出阀体的阀轴传递动力，阀轴处的动密封容易泄漏，阀轴及其传动环节在流体冲击下容易卡死；其二，阀门的启闭依赖电力驱动的执行器，在电力不能到达的场合需额外配置成本昂贵的发电装置，且电动执行器因开关频繁而寿命极短。

3、上述两个方面相互关联而不能割裂：改变阀门开度需要有自阀外至阀内运动件的动力传递路径，现有的做法只能借助穿出阀体的阀轴来实现该传递，阀轴处的动密封既是泄漏源，又是卡死源；一旦取消阀轴，阀外的动力便失去了传入阀体的通道。为此，本发明一方面使活塞与出口活动部件在阀体内部固定连接，动力不再穿出阀体传递；另一方面以压力源提供的压力介质为动力源，经压力转换装置转换为液压介质的压力后输往油缸内活塞的两侧，由液压介质在阀体内部完成动力传递。二者结合，既消除了阀轴处的泄漏与卡死，又使阀门启闭的驱动力不取自电力，因而不需要电动执行器。

4、为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

5、一种无轴活塞式调流调压阀，包括阀体，所述阀体内设有油缸和阀腔，所述油缸内设有活塞，所述活塞将所述油缸分隔为第一油缸和第二油缸；所述阀腔内设有出口活动部件，所述出口活动部件与所述活塞固定连接，并且所述出口活动部件用于随所述活塞的移动而改变所述调流调压阀的开度；所述调流调压阀还包括第一压力转换装置和第二压力转换装置，所述第一压力转换装置和所述第二压力转换装置分别用于将来自其压力输入端的压力转换为液压介质的压力，并分别将所得的液压介质输出至所述第一油缸和所述第二油缸；所述第一压力转换装置和所述第二压力转换装置的压力输入端分别与换向阀的工作口相连通，所述换向阀的输入口与压力源相连通。

6、通过上述结构的设置：活塞与出口活动部件在阀体内部固定连接，出口活动部件的动作直接由活塞带动，动力无须经阀轴穿出阀体传递，从根本上消除了阀轴处的动密封泄漏和卡死隐患；第一压力转换装置和第二压力转换装置分别把压力源的压力转换为液压介质的压力后向油缸的两侧输出，活塞在液压介质的作用下往复移动，从而带动出口活动部件改变调流调压阀的开度，实现开度的双向调节；两路压力转换装置的压力输入端分别接换向阀的工作口，切换换向阀的通路即可改变活塞两侧的受压状态与活塞的运动方向，阀门启闭的动力来自压力源而不取自电力，因而不需要电动执行器，仅在换向阀换向的瞬间消耗少量控制用电。

7、本发明进一步设置为：所述第一压力转换装置包括第一气液缸，所述第一气液缸内设有第一气缸活塞，所述第一气缸活塞将所述第一气液缸分隔为第一气缸和第一轻油缸；所述第二压力转换装置包括第二气液缸，所述第二气液缸内设有第二气缸活塞，所述第二气缸活塞将所述第二气液缸分隔为第二气缸和第二轻油缸；所述第一轻油缸与所述第一油缸相连通，所述第二轻油缸与所述第二油缸相连通，所述第一气缸和所述第二气缸分别与所述换向阀的工作口相连通。

8、通过上述结构的设置：气缸活塞把气液缸分隔为彼此隔绝的气缸与轻油缸，压缩气体在气缸内推动气缸活塞移动，气缸活塞再把推力经轻油缸内的轻油传递至阀体内的活塞，气体与轻油分置于气缸活塞的两侧而互不掺混，既避免了气体直接进入阀体影响调节精度，又使气压被转换为连续可调的液压，且活塞两侧分别由一台气液缸供压，活塞得以双向受控移动。

9、本发明进一步设置为：所述阀体与所述油缸、所述阀腔之间通过板块连接，所述板块的内部设有第一油道和第二油道；所述第一油道的一端通过第一导油管与所述第一轻油缸相连通，所述第一油道的另一端与所述第一油缸相连通；所述第二油道的一端通过第二导油管与所述第二轻油缸相连通，所述第二油道的另一端与所述第二油缸相连通。

10、通过上述结构的设置：板块将阀体与油缸、阀腔连为一体，第一油道和第二油道直接开设在板块的内部，气液缸与油缸之间的油路无须在阀体外另行布置管路，结构紧凑，减少了外部管路带来的泄漏点。

11、本发明进一步设置为：所述活塞朝向所述第二油缸一侧的受压面积等于所述活塞朝向所述第一油缸一侧的受压面积s，所述活塞朝向所述第一油缸的一侧具有受所述第一油缸内液压介质的压力作用的第一受力面s1和受所述阀体出口端介质压力作用的第二受力面s2，且s等于s1与s2之和；所述第一气缸内的气压与所述第二气缸内的气压相等，并且等于所述阀体出口端的介质压力。

12、通过上述结构的设置：活塞朝向第二油缸一侧的受压面积s等于第一受力面s1与第二受力面s2之和，且第一气缸与第二气缸的气压均设定为等于阀体出口端的介质压力，因此活塞两侧所受的压力在任意行程位置均相等而处于平衡状态；两油缸之间的油路在换向阀断电后被隔断，轻油近似不可压缩，活塞因而保持在当前的开度位置而无须气压罐持续供气，两位五通电磁阀断电即可维持当前开度，大幅降低了气压罐内高压气体的消耗。

13、本发明进一步设置为：所述第一气缸与第一小型调节阀相连，所述第二气缸与第二小型调节阀相连，所述第一小型调节阀和所述第二小型调节阀分别通过所述换向阀与所述气压罐相连。

14、通过上述结构的设置：第一气缸和第二气缸各自经一台小型调节阀接入换向阀，由小型调节阀对进入气缸的气体压力和流量进行调节，使活塞两侧所得推力可控，从而可以对调流调压阀的动作过程进行精细调节。

15、本发明进一步设置为：所述换向阀为两位五通电磁阀。

16、通过上述结构的设置：两位五通电磁阀的两个工作口分别与第一气缸和第二气缸连通，只需对电磁阀通电换向即可改变高压气体的流向，进而改变活塞的运动方向，实现调流调压阀的开启与关闭，控制方式简单可靠，且仅在换向瞬间耗电。

17、本发明进一步设置为：所述第一小型调节阀的开度配置为调节所述调流调压阀的开启时间，所述第二小型调节阀的开度配置为调节所述调流调压阀的关闭时间。

18、通过上述结构的设置：调节第一小型调节阀的开度即可调节进入第一气缸的气体流量，从而调节活塞向开启方向运动的速度，即调节本发明的开启时间；调节第二小型调节阀的开度即可调节本发明的关闭时间，无需更换任何零部件即可使调流调压阀的启闭时间适配不同管路的运行要求。

19、本发明进一步设置为：所述油缸的内部还设有位移传感器，所述位移传感器用于检测所述活塞的行程。

20、通过上述结构的设置：位移传感器设置在油缸的内部，直接检测活塞的行程并将其转换为模拟信号输出，据此可以准确获知调流调压阀的当前开度，为开度的闭环控制提供依据，使流量和出口压力的控制更为精确。

21、本发明进一步设置为：所述位移传感器为激光位移传感器，或者所述位移传感器为磁致伸缩位移传感器。

22、通过上述结构的设置：激光位移传感器和磁致伸缩位移传感器均可在油缸内部长期稳定工作，实际应用时可根据现场的介质条件、安装空间和测量精度要求择一选用，适应性好。

23、本发明进一步设置为：还包括流量计和plc，所述流量计设置在所述调流调压阀出口端的下游，所述plc分别与所述流量计、所述位移传感器电连接，所述plc用于根据所述流量计输出的流量信号和所述位移传感器输出的位移信号控制所述换向阀换向。

24、通过上述结构的设置：流量计采集下游的流量信号、位移传感器采集活塞的行程信号并一并送入plc，由plc对下游流量与阀门开度进行比较和运算后控制换向阀换向，使调流调压阀的开度随下游用水量的变化而自动调整，从而自动维持系统的流量和出口压力。

25、综上所述，本发明具有以下有益效果：

26、本发明采用压力介质经压力转换后驱动活塞的方式，通过换向阀改变压力介质的通路方向便可改变调流调压阀的开启和关闭，还通过位移传感器的模拟信号可以控制调流调压阀的开度，从而控制系统的流量和出口压力。通过这种方式控制流量和压力，既解决了传统电动型流量调节阀的电动执行器因开关频繁而造成寿命极短的问题，又解决了现场不具备通电条件的难题，还解决了轴驱动容易卡死、容易泄漏的问题。