[发明专利]一种机电一体化数控针形阀

说明书

一种机电一体化数控针形阀，它用于各种化工、地质实验中的实验设备，特别是各种自动化实验设备中。

在化工以及地质实验室中，为模拟各种生产及地质条件，寻找最佳化工参数，要使用各种针形阀对各种加入或输出的液体或气体进行控制。在整个实验流程中，各个阀门需要经常进行调整。现在实验室中所用的多是手动针形阀，它由人工调节。在实验中，实验人员通过观测各种测量显示，手动调节。这一方面需要操作人员有很熟练的操作技巧，且劳动强度大，容易产生操作失误，另一方面，现在的实验测量设备多是数字化、机电一体化结构，而阀门控制还使用人工手动调节，已成为整个实验设施自动化的瓶颈问题。

本发明的目的是发明一种机电一体化数控针形阀，采用机电一体化技术与其它测控设备相连，可以通过数字控制改变阀门的开度值，操作方便。

本发明如附图1所示，它有阀体1、阀芯2，其特征在于：阀芯2上端连有大速比减速器3和数控电机4，有标准工业控制介面5，在标准工业控制介面5中插有与数控电机4相连并对其进行控制的适配模块6，标准工业控制介面5通过标准串行通讯接口与可与其它测控设备共有的中央控制计算机7相连。

本发明在使用时，通过中央控制计算机7与其它测控设备相连。在中央控制计算机7采集整个实验参数后，通过软件设置计算，得到本发明的阀门开度调整值。调整时，中央控制计算机7通过标准串行通讯接口发出地址选通信号，通过标准工业控制介面5选通适配模块6，然后计算机发出信号使数控电机4正转或反转，使阀门开度增加或减小。阀门开度的变化量可以通过中央控制计算机7的定时中断控制来实现。由于数控电机4的转速和每转阀门移动量参数可以事先存入中央控制计算机7，由计算机解算出电机通电的时间，通过控制数控电机4的通电时间得到开度调整值。阀门开度变化量的控制，也可以采用反馈控制方法，在中央控制计算机控制本发明中的数控电机4转动后，通过测量其它参数（如反应温度、压力或输出流量等）是否达到要求来控制数控电机4的停止。

本发明采用中央控制计算机和标准工业控制介面加执行机构这种机电一体化形式，可以通过计算机数字化技术对针形阀的开度进行自动调节，特别是可以和其它测控设备连为一体，使用测量参数进行反馈控制，能得到较高的控制精度和较快的响应速度。使用电力驱动，操作方便。

在本发明中，为简化结构，也可以省去标准工业控制介面5和中央控制计算机7，将适配模块6改为一个手控电机4正反转的电路开关。

本发明中所采用的数控电机4可以使用小型仪表交流电动机，如杭州仪表电机厂生产低速同步电机系列。为实现正反转，可以使用两个转向不同的电机串接，通过不同的电机通电达到正反向控制的目的。本发明的电机也可以使用小型直流电机，有较大的起动力矩，通过电源极性的改变，使电机旋转方向改变。还可以使用用稀土永磁材料做转子的交流同步电动机，用变频电源进行驱动，通过调整变频电源的相位关系来调整电机的转向，例如专利号为CN89209067的专利。

在本发明中，减速器3可以使用多级普通减速器，也可以使用谐波齿轮减速器，有较大的减速比。还可以使用如专利申请号为CN91103847的“一种大速比差动减速器”，有很大的减速比和很小的体积。本发明还可以把电机与减速器做成一个整体，例如专利申请号为CN91103795的“一种差动减速电动伺服单元”的专利，有更小的组合结构尺寸。

在本发明中，标准工业控制介面5可以选用美国ME公司（MECHATRONIC    EQUIPENT    INC.）的I/O    K32，或是美国OPTO    22公司的PB16AH，适配模块6可以选用美国OPTO    22公司的OAC5模块。中央控制计算机7可以选用美国OPTO    22公司的LC4控制器，也可以选用ME公司的PCS-1工业过程工作站。