[发明专利]一种直动式微小流量比例阀

说明书

本发明涉及一种直动式微小流量比例阀，包括阀体，阀体上设置有进口和出口，进口和出口之间设置有阀口，阀体上固定有电磁线圈组件，电磁线圈组件包括有线圈架、绕置于线圈架上的线圈、静铁芯以及动铁芯，静铁芯固定于线圈架的中孔的上部，动铁芯能够轴向移动地装配于线圈架的中孔的下部，动铁芯的下端设置有与阀口配合的密封橡胶垫，密封橡胶垫的中部嵌配有一片式弹簧，片式弹簧的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，夹角≤90°。其优点在于：结构简单、合理，使直动式微小流量比例阀的输入电信号(电压、电流)与输出流量之间能够获得近似的线性关系，从而实现在气体领域的应用。

技术领域

本发明涉及气体流量控制技术领域，尤其指一种直动式微小流量比例阀。

背景技术

流体(气体和液体)的流量，在外部条件(压力和温度等)不变时。一般与流体流过的空间的横截面的大小相关。对于具体的流量控制阀来说，就是控制阀口的开度来实现所需大小的流量值的输出。

所谓的流量比例控制阀是指，一个控制阀的流量输出量与其所加的输入信号值(电流或电压)成线性关系。直动式比例流量阀一般由控制电路，电机械转换器，控制阀口组成。其控制机理是，输入电信号(电压/电流)输入到控制电路，信号放大后，输入到电机械转换器输出机械位移，这个位移对应于控制阀的阀口开度，于是控制阀输出的流量值与输入电信号建立相应的线性关系。

这种控制的方式，在液体流量控制领域，已经得到广泛应用，而且效果良好。其实现的机理是，输入信号通过控制电路放大后，输入到专门设计的被称为比例电磁铁的电机械转换器中，电机械转换器的动铁芯(衔铁)输出一个与输入信号成比例关系的位移，推动控制阀的阀芯输出一个对应的阀口开度，在一定的流量范围内，液体的流量与阀口的开度成近似的比例关系，这样控制阀的流量与输入信号也成比例关系了。

但是，由于气体的物理特性和液体有很大的不同，一般液体被认为是不可压缩流体，而气体，显然是可压缩流体。气体流过阀口的流量与阀口的开度是非线性关系。这样，气体的流量就不可能与输入信号成比例关系了。

现有电磁阀可以分为阀体组件和电磁线圈二部分组成。电磁线圈由线圈架、螺旋管线圈、静铁芯、动铁芯和弹簧组成。电磁阀实现电机械转换器的功能，即把电信号(电压/电流)通过电磁场转换成机械位移。阀体组件由阀体和相关密封圈组成，起到控制气体流动的作用；电磁力与输入电流的大小和动铁芯的位移相关，但是，现有电磁阀采用用的是螺旋弹簧，弹簧力与位移是线性关系(见图7)。当电磁力和弹簧力平衡时，动铁芯就会稳定在某个位置，因而产生一个稳定的位移；显然，这个位移，与线圈的输入电信号(电压/电流)很难产生线性关系。这样再考虑到气体在阀口流动的非线性特征，流量阀流量与输入电信号(电压/电流)之间是两级非线性关系的叠加。

因此，在气体流量控制领域，到目前为止，还没有好的产品提供市场应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供结构简单、合理，适用于气体流量控制的一种直动式微小流量比例阀。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种直动式微小流量比例阀，包括有阀体，阀体上设置有进口和出口，进口和出口之间设置有阀口，阀体上固定有电磁线圈组件，电磁线圈组件包括有线圈架、绕置于线圈架上的线圈、静铁芯以及动铁芯，静铁芯固定于线圈架的中孔的上部，动铁芯能够轴向移动地装配于线圈架的中孔的下部，动铁芯的下端设置有与阀口配合的密封橡胶垫，密封橡胶垫的中部嵌配有一片式弹簧，片式弹簧的弹性力曲线与各电磁力曲线相交，交点处弹性力曲线的切线与对应的电磁力曲线的切线所成夹角相等，夹角≤90°。

优化的技术措施还包括：