氣動高速開關閥的研究進展及展望

一、高速開關閥

氣動高速開關閥在現代工業自動化領域中發揮了越來越重要的作用。高響應、長壽命、低功耗、模塊化及具有高穩定性和可靠性的氣動高速開關閥的開發，是促進工業自動化及氣動技術自身發展所必需面對的課題, 高速開關閥作為航空航天高速開關閥式系統的核心元件,國內外眾多學者和機構對其進行了大量研究,在高頻電液開關閥的開發中、采用了壓電陶瓷材料、電致伸縮材料等新材料作為開關閥的電-機轉換裝置, 其中詳細設計了高速開關閥的電源、顯示、串口和CAN通訊電路;重點設計了控制高速開關閥的驅動放大電路，設計中采用了CPU與功率放大部分電氣隔離措施,提高其可靠性和安全性;同時使用雙電壓驅動方式,縮短了高速開關閥的開關響應時間,因而提高了響應頻率、在硬件電路基礎上、設計了高速開關閥顯示、串行和CAN通訊接口以及PWM控制信號的軟件模塊，zui后對高速開關閥的閥芯運動特性以及占空比對閥芯運動的影響做了分析,進而分析了高速開關閥的靜、動態特性,提高動態特性的性能; 高速開關閥應用于電液可變氣門系統進行實驗研究,實驗結果表明:在輸入信號頻率為133Hz,輸入電壓幅值為5V,彈簧剛度35N/mm,預緊力265N,系統壓力8.5MPa,流量20L/min的條件下,彈簧回復的氣門zui大升程(10mm)比液壓力回復的氣門zui大升程(8mm)高出25%,從而證實了高速開關閥及其電動機械轉換器的有效性,根據開關閥的技術要求對開關閥進行了試驗研究,其中包括樣機的靜態試驗和動態試驗,并對試驗結果進行了分析得出了開關閥相機的性能參數,試驗結果表明:開關閥樣機開啟壓力小,啟閉迅速在公稱壓力下實現了零泄漏,滿足設計要求, 在真空樹脂灌注機中計量閥是一個很重要的部件、它的性能的好壞、密封性能如何及壽命的長短，都直接關系到灌注機的真空度及計量配比精度;而計量配比精度又是灌注機灌注質量的根本保證。因此，要想提高灌注機的灌注質量，就必須提高計量閥的各項性能。

二、開關閥的電業控制系統

氣動活塞式切斷閥由氣動活塞式執行機構與直行程調節機構二部分組成，中間由支架連接而成。根據調節機構的型式，氣動活塞式切斷閥可分為直通單座切斷閥(ZSQP型)、直通套筒切斷閥(ZSQM型)、二位三通切斷閥(ZSQN型)三種型式;氣動活塞式執行機構有單作用(彈簧復位)和雙作用(雙進氣)二種，采用單作用執行機構，整機作用方式可分為氣關式(水平管路接通)和氣水平管路斷開)在結構上，氣動開關閥與電動開關閥的閥體是沒有什么區別的，主要區別在于推動閥體中的滑塊改變閥位的推動力不同，氣動開關閥由氣路(管子)中的控制空氣送到閥中的操作氣缸推動活塞移動帶動滑塊改變閥體閥位;電動開關閥則通過螺旋線圈產生電磁吸力帶動滑塊改變閥體閥位， 氣動開關閥所接的控制信號是氣壓信號，必須用管子連接體積較大，由于氣動開關閥改變閥位是通過其氣缸內控制空氣形成一定的壓力后才能推動活塞與滑塊改變閥體閥位;實際控制時開關速度相對較慢，電動開關閥的控制信號一般電流信號也將用導線連接且沒有操作柱塞，所以電動開關閥的體積比氣動開關閥的體積小產生吸力的速度相對較快，從工作速度看電動開關閥動作較快，由于氣動開關閥改變閥位是通過其氣缸內控制空氣形成一定的壓力后才能推動活塞與滑塊改變閥體閥位，實際控制時開關速度相對較慢，而電動開關閥電流產生吸力的速度相對較快，開關容積減壓是為提率而提出的一種新型減壓方法，對其關鍵元件超高壓大流量氣動開關閥的原理、動態特性進行詳細的理論和試驗研究，利用氣動力平衡,解決超高壓主閥心驅動力大和響應慢的難題,設計出小流量驅動大開口的超高壓大流量開關閥。 此外，電動開關閥的體積比氣動開關閥的體積小，氣體告訴開關閥具有結構緊湊、重量輕、動作靈敏、流體通道呈S流線型、壓降損失小、閥容量大、拆裝方便等優點，切斷閥接受來自調節儀表的信號，切斷、開啟或改變介質流向，達到對壓力、流量、液位等工藝參數自動控制，廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、輕工、紡織等各種工業部門的生產過程自動控制和運程控制系統中，本系列產品有薄膜式、活塞式兩種，閥體結構有單座、套筒、雙座(二位三通)三種，密封形式有填料密封和波紋管密封兩種，產品公稱壓力等級有PN10、16、40、46四種，公稱口徑范圍DN20～200mm，適用流體溫度由-60～450℃，泄漏量等級為IV級或VI級，流量特性為快開;因而對液壓系統的設計也提出了更高的要求 ,采用傳統的以完成執行機構預定的動作循環和滿足靜態性能要求的系統設計遠遠超出人們的生活需要，氣動高速開關閥再今后的生活里將給我們帶來方便和便利。

三、氣動高速開關閥的分類

氣動高速開關閥它包括閥芯、閥座、端蓋、力矩電機，其閥芯為階梯形圓柱體，閥芯右端臺肩上開有兩通孔，閥座右端設有敏感腔，閥座軸向中空徑向開有大氣口、高壓口、負載口，閥座內孔右端軸向開有通道，兩通孔分別與高壓口及大氣口相通，本實用新型結構簡單、流量大、無需彈簧、用于脈寬調制控制時不會產生彈性元件疲勞破壞，控制方

法能夠使系統的動態特性得到改善，氣動開關閥是以氣缸為動力實現開關作用，氣動式高速開關閥是由6bar壓縮空氣通過氣源處理器調節壓力實現扭矩控制，精度達±5%;4位式功率管理器，扭矩跨度更大，效率更高;采用高性能氣動馬達，zui大功率耗氣量600L/min; 杰出的連續運行功能，能夠滿足高負荷作業需要;單手操作的正、反轉按鈕，觸摸式開關閥，便于使用;有直柄和彎柄兩種操作型式，適合不同應用場合;整體反作用力臂，強度高、可360°調節支撐位置，開關閥能阻止或開通雙向流通的二通閥，又稱截止閥氣動高速開關閥的頻率響應是當信號電流在二個頻率范圍內作正弦規律變化時，控制流量對輸入信號的復數比，頻率響應通常在輸入信號恒定和負載壓降為零的條件下測定，并表示為幅值比、相對于位移，閥的頻率響應可能隨著信號的幅值、溫度和供給壓力等條件而變化，氣動滯后雙張多 膠印機中存在電動，機動，氣動等控制的動作，這些動作中,電動反應zui快,氣動zui慢而機動則具有周期性，氣動動作由于是靠單位時間抽氣量來控制的,它無法與電動 機動的速度相提并論，在低速時配合會很好但在高速時,氣動動作相對機動動作可能呈滯后狀態。

總結：

氣動高速開關閥是一種新型的材料，在現今的社會里將會給人們到來很好的效益和發展前景，是我們的材料。