[发明专利]闭环高精度定量阀

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门，特别涉及一种闭环高精度定量阀。

背景技术

造纸的定量控制由质量控制系统（QCS，Quanlity Control System，造纸行业术语，是指对造纸生产过程中定量、水份、灰份和厚度等参数进行在线检测和控制。）测得成纸定量去控制定量阀的开度，国内外的定量阀均采用步进电机经过减速器驱动阀芯旋转实现流量调节的方式，没有检测阀芯的真实开度，属于开环驱动。例如国内的实用新型专利200620130207.1公开了一种“定量阀”，即采用此结构。现有阀门依靠步进电机的细分，达到所谓的10000步、50000步甚至更高水平的控制不是真实的，带有预测性和臆猜性，因为毕竟没有真正的检测阀门的角位移用于反馈控制。由于步进电机属于开环驱动，在阀门长时间运行后阀芯、阀杆或者是传动机构磨损造成阀门运行阻力增大，极容易出现“丢步”现象，即驱动电机接收到了控制脉冲，但是电机由于某种原因没有转动，阀芯也没有产生转角，出现了和控制脉冲不一致的定位情况，因此，阀门的精度受到了影响。针对这一问题，需要开发新型的定量阀，提高阀门的精度。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种闭环高精度定量阀，采用闭环技术来检测阀芯的实际旋转角度反馈给控制系统进行闭环控制，解决单纯采用步进电机驱动存在的丢步问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种闭环高精度定量阀，包括阀体12，阀体12的阀杆11通过下联轴器10、传动轴4和上联轴器3连接步进电机1的输出轴一端，步进电机1接控制器由其控制转动方式，在所述传动轴4上设置有用以检测传动轴4角向转动位移即阀门开度增量的空心式光电编码器，光电编码器的内圈7固定在传动轴4上同步转动，光电编码器的底座8固定在传动轴4的外部支撑板9上保持静止不动，光电编码器的数据输出端接控制器，控制器将接收的实际阀门开度增量与控制器向步进电机1驱动单元发送的代表阀门开度增量的脉冲进行实时比较，并调整脉冲使实际阀位与设定的阀位一致。

在所述传动轴4外部设置有开关组6，所述开关组6包括：

用以检测阀门全开状态的全开位置检测开关6-1；

用以检测阀门全关状态的全关位置检测开关6-2；

用以检测阀门正向极限位置的正向超程保护开关6-3；

以及用以检测阀门反向极限位置的反向超程保护开关6-4；

所述开关组6将检测的结果送入控制器，若阀门到达极限位置，则控制器控制使得步进电机1停止转动。

所述全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2为光电开关，二者的光轴沿传动轴轴心间隔为90度；所述正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4为机械行程开关，二者触头间距在90-95度之间。

所述传动轴4上安装有用以触动全开位置检测开关6-1和全关位置检测开关6-2的第一摆臂5-1，以及用以触碰正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4的第二摆臂5-2。

控制电源的一端通过所述正向超程保护开关6-3和反向超程保护开关6-4的常闭触点连接控制器的中间继电器线圈一端，所述中间继电器的一对常开触点连接在步进电机1驱动器的接触器线圈上。

在所述传动轴4上设置有机械硬限位装置14。

所述机械硬限位装置14包括连接在传动轴4上的硬限位块14-0，硬限位块14-0为渐开线轮廓，和传动轴4同步转动，在传动轴4外设置有与限位块上轮廓线14-1配合限位的关限位螺栓14-2和与限位块下轮廓线14-3配合限位的开限位螺栓14-4。

所述关限位螺栓14-2和开限位螺栓14-4安装在有螺纹的限位板14-5上。

在所述传动轴4上设置有用以显示阀门开度的机械指示针13。

所述步进电机1的输出轴另一端连接有手轮16，用以在断电状态下手动调节阀门。

与现有的技术相比，本发明能够依靠编码器的精密角位移反馈，实现阀门开度的闭环精密控制，比现有技术使用的依靠步进电机细分提高阀门精度更可靠。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明开关组结构示意图。

图3是本发明正向超程保护开关和反向超程保护开关电气连接示意图。

图4是本发明阀门在全关位置状态下机械硬限位装置工作示意图。

图5是本发明阀门在全开位置状态下机械硬限位装置工作示意图。

图6是本发明闭环控制原理。