本發(fā)明涉及一種小流量控制閥門，尤其是一種適用于高壓差工況下微小流量控制的控制閥。

背景技術(shù)：

目前，有很多在高壓條件下操作的小型、微型實(shí)驗(yàn)裝置，如加氫、費(fèi)托合成、煤液化、高壓聚合等，其操作壓力通常在10-20MPa，有些甚在超過100 MPa的超高壓條件下運(yùn)行。這些高壓實(shí)驗(yàn)裝置的處理量非常小，例如催化劑裝填量為200ml的加氫實(shí)驗(yàn)裝置，其處理量通常在100mL/hr左右。在這種高壓差小流量的苛刻工況下將過程產(chǎn)物連續(xù)平穩(wěn)的排放出來一直是一個(gè)難于解決的問題。

當(dāng)前用于這種工況條件下的小流量控制閥基本上都是進(jìn)口產(chǎn)品；例如早期從美國聯(lián)合油公司引進(jìn)的全循環(huán)中型加氫實(shí)驗(yàn)裝置和近期從美國Xytel公司引進(jìn)中型、小型加氫實(shí)驗(yàn)裝置，均采用BadgerMeter的研究控制閥以及Masoneilan的ANNIN閥和VariPak閥。由于國內(nèi)沒有可供選擇的相應(yīng)產(chǎn)品，因此自主建造的中小型加氫實(shí)驗(yàn)裝置仍然采用這些價(jià)格昂貴的進(jìn)口控制閥。

BadgerMeter的研究控制閥的閥芯采用極其細(xì)小的微錐形閥針和圓柱孔閥座，有些閥座圓柱孔的直徑還不到0.5mm，對于這種精密的閥芯來說，極其細(xì)微的磨蝕就會(huì)影響其嚴(yán)密性和控制性能，因此在實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)了耐用性較差，閥芯更換頻繁等問題；另外加工這樣精細(xì)的閥芯非常困難，只能購買價(jià)格不菲的原廠配件，其維護(hù)費(fèi)用較高。

Masoneilan的ANNIN閥和VariPak閥采用了相對較大的閥芯尺寸，并通過一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)將執(zhí)行器的長行程轉(zhuǎn)化成閥芯的小行程。提高了閥芯的耐用性，但杠桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配誤差和磨損造成的傳動(dòng)死區(qū)將影響閥門的控制精度和穩(wěn)定性。由于結(jié)構(gòu)特殊，這兩種閥門需要采用特制的執(zhí)行器和閥門定位器，配置的靈活性受到限制；結(jié)構(gòu)緊密，維修、調(diào)整不便；另外其價(jià)格過于昂貴，不是一般的研究機(jī)構(gòu)所能承受。

采用微小行程和大尺寸閥芯對高壓差條件下的微小流量進(jìn)行控制是一個(gè)比較好的解決方案。由于行程微小，使得閥針與閥座之間的流通間隙非常微小，流體在這種極其狹窄的環(huán)形通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，形成了一個(gè)完全由邊界層主導(dǎo)的流動(dòng)區(qū)域；其流動(dòng)阻力完全由流體與壁面之間的剪切力控制，對于相同的流通面積，通道的當(dāng)量直徑越大，流體中心離壁面的距離越大，剪切力消弱得越多；當(dāng)量直徑越小，流體中心離壁面的距離越小，剪切力消弱得越少，剪切力對流體的控制能力越強(qiáng)，流動(dòng)越平穩(wěn)，因此擴(kuò)大閥芯尺寸減小流通間隙有助于提高控制的穩(wěn)定性。

由邊界層主導(dǎo)的流動(dòng)區(qū)域更加符合Hagen-Poisseuille方程的假設(shè)。對于上下游壓差固定，行程微小的閥門來說，其流通通道的長度基本不變，其流速取決于流通通道當(dāng)量直徑的平方；對于尺寸較大，錐度明顯的閥芯來說，即使極其微小的行程變化也會(huì)產(chǎn)生較大的流量變化；因此如何將行程的所需細(xì)微變化或作用力的細(xì)微變化準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)化為執(zhí)行器可以識(shí)別的明顯位移是解決問題的關(guān)鍵。

另外搭建一個(gè)開放、靈活的控制閥整體結(jié)構(gòu)，使控制閥具有靈活配置的通用性以及易于維護(hù)調(diào)整的實(shí)用性也是需要解決的重要問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決高壓差工況下微小流量的穩(wěn)定控制問題，本發(fā)明提供了一種控制靈敏準(zhǔn)確、結(jié)構(gòu)開放、配置靈活且維護(hù)調(diào)整方便的微小流量控制閥門。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種小流量控制閥，其包括液壓機(jī)構(gòu)、復(fù)位裝置、閥門連接裝置、閥門、執(zhí)行器五個(gè)部分；其中，

所述的液壓機(jī)構(gòu)包括整體機(jī)架，在整體機(jī)架內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相互垂直的液壓缸，分別為主動(dòng)液壓缸和從動(dòng)液壓缸，主動(dòng)液壓缸與從動(dòng)液壓缸之間通過機(jī)架內(nèi)的通道連接，在主動(dòng)液壓缸內(nèi)設(shè)置主動(dòng)活塞，在從動(dòng)液壓缸內(nèi)設(shè)置從動(dòng)活塞；所述的主動(dòng)液壓缸的截面積小于從動(dòng)液壓缸的截面積；

所述的復(fù)位裝置包括復(fù)位機(jī)架，復(fù)位裝置通過復(fù)位機(jī)架固定在整體機(jī)架上；復(fù)位機(jī)架內(nèi)設(shè)置復(fù)位連桿，復(fù)位連桿的一端與從動(dòng)活塞一端的細(xì)圓柱桿固定連接，復(fù)位連桿外部套裝彈力調(diào)整手輪、手動(dòng)操作手輪和復(fù)位彈簧；

所述的閥門包括閥體和閥芯，閥體上設(shè)置進(jìn)液口和出液口，閥芯位于閥體的內(nèi)腔，包含閥座和閥針，閥針一端插入閥座中心，閥針位于閥座內(nèi)，閥針與閥體之間設(shè)置填料進(jìn)行密封；閥座緊固在閥體內(nèi)腔的底部，分隔進(jìn)液口和出液口；

所述的閥門連接裝置包括閥門轉(zhuǎn)接架，所述閥門通過閥門轉(zhuǎn)接架固定在液壓結(jié)構(gòu)上；閥門轉(zhuǎn)接架內(nèi)設(shè)置活塞連接器，其一端與從動(dòng)活塞一側(cè)的細(xì)圓柱桿通過螺紋緊固連接，另一端通過螺紋和緊固螺母與閥桿連接器緊固連接；閥桿連接器通過緊固螺母與閥針連接；所述的閥體通過閥門緊固螺母固定在閥門轉(zhuǎn)接架上；

所述的執(zhí)行器包括執(zhí)行器缸體，在執(zhí)行器缸體內(nèi)設(shè)置活塞和彈簧，活塞的一端連接活塞桿，活塞桿與所述液壓機(jī)構(gòu)的主動(dòng)活塞之間通過執(zhí)行器機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿連接，彈簧套裝在活塞桿外，執(zhí)行器缸體的外端（即遠(yuǎn)離液壓裝置的一端）設(shè)置控制信號(hào)管口。

根據(jù)本發(fā)明的小流量控制閥，在所述的液壓機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)活塞插入水平設(shè)置的主動(dòng)液壓缸；從動(dòng)活塞插入豎直設(shè)置的從動(dòng)液壓缸?；钊c液壓缸之間通過雙O型環(huán)密封構(gòu)成液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。根據(jù)液壓傳動(dòng)原理，兩個(gè)活塞的位移比例取決于兩個(gè)活塞受壓面積之比，該比值越大，相同的執(zhí)行器位移將轉(zhuǎn)化為更加微小的閥桿行程，即轉(zhuǎn)化為更加微小的閥門開度變化；從而使得用常規(guī)尺寸閥芯控制微小流量成為可能。對于圓形受壓面來說，面積之比等于直徑比的平方，因此采用液壓傳動(dòng)具有放大倍數(shù)高，外觀尺寸增加小的特點(diǎn)；另外液壓傳動(dòng)沒有方向性和位置要求，因此可以將整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)得更加緊密，并最大限度的縮小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外觀尺寸，同時(shí)更加便于控制閥整體結(jié)構(gòu)靈活布置。

本發(fā)明的小流量控制閥中，所述主動(dòng)液壓缸的截面積小于從動(dòng)液壓缸的截面積。從動(dòng)液壓缸的截面積一般為主動(dòng)液壓缸截面積的5～50倍，優(yōu)選為10～30倍。

所述的液壓機(jī)構(gòu)中，主動(dòng)活塞一端插入液壓缸，另一端通過左旋內(nèi)螺紋連接孔與執(zhí)行器機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿相連接。從動(dòng)活塞的兩端有直徑相同并且與從動(dòng)活塞同軸配置的細(xì)圓柱桿，細(xì)圓柱桿端部有相同的外螺紋連接和圓柱孔，用于連接復(fù)位裝置的連桿或閥門機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)裝置。從動(dòng)活塞一端的細(xì)圓柱桿由液壓缸頂部的圓柱孔穿出，并通過雙O型環(huán)密封將液壓缸封閉；另一端的細(xì)圓柱桿由整體機(jī)架封蓋上的圓柱孔穿出。從動(dòng)活塞兩端的細(xì)圓柱桿與從動(dòng)活塞同軸布置，端部具有相同的外螺紋連接和安裝內(nèi)孔。當(dāng)小流量控制閥為氣關(guān)閥配置時(shí)，整體機(jī)架正向安裝，隨著主動(dòng)活塞的壓入，從動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小流量控制閥為氣開閥配置時(shí)，整體機(jī)架反向安裝，隨著主動(dòng)活塞的壓入，從動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。

所述的復(fù)位裝置包括復(fù)位機(jī)架，復(fù)位裝置通過復(fù)位機(jī)架固定在整體機(jī)架上；復(fù)位機(jī)架內(nèi)設(shè)置復(fù)位連桿，復(fù)位連桿的一端與從動(dòng)活塞一端的細(xì)圓柱桿固定連接，復(fù)位連桿外部套裝彈力調(diào)整手輪、手動(dòng)操作手輪和復(fù)位彈簧。

復(fù)位機(jī)架和閥門轉(zhuǎn)接架可以采用形式相同的機(jī)架，它們分別通過螺栓連接、螺紋連接、卡扣連接或焊接方式固定在液壓機(jī)構(gòu)的整體機(jī)架上，優(yōu)選通過可拆卸連接，如通過若干（如四個(gè)）緊固螺栓與整體機(jī)架相連接，從而構(gòu)成與從動(dòng)活塞的同軸布置。復(fù)位裝置位于整體機(jī)架的上部，閥門連接裝置位于整體機(jī)架的下部。

本發(fā)明的小流量控制閥中，所述的復(fù)位裝置包括復(fù)位機(jī)架，復(fù)位裝置通過復(fù)位機(jī)架固定在整體機(jī)架上；復(fù)位機(jī)架內(nèi)設(shè)置復(fù)位連桿，復(fù)位連桿的一端與從動(dòng)活塞一端的細(xì)圓柱桿固定連接，復(fù)位連桿外部套裝彈力調(diào)整手輪、手動(dòng)操作手輪和復(fù)位彈簧；復(fù)位裝置由復(fù)位機(jī)架、連桿、復(fù)位彈簧、彈力調(diào)整手輪、手動(dòng)操作手輪構(gòu)成。復(fù)位連桿是一個(gè)帶有內(nèi)螺紋連接端的長螺桿，內(nèi)螺紋連接端與從動(dòng)活塞上的細(xì)圓柱桿相連構(gòu)成螺紋緊固連接。

復(fù)位連桿上在彈力調(diào)整手輪的外側(cè)（即遠(yuǎn)離復(fù)位彈簧一側(cè)）還設(shè)置有手動(dòng)操作手輪。

所述的小流量控制閥為氣關(guān)閥配置時(shí)，整體機(jī)架正向安裝，即復(fù)位彈簧頂在復(fù)位機(jī)架的底部，彈力調(diào)整手輪位于復(fù)位彈簧的外側(cè)（上方），旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪壓緊復(fù)位彈簧對連桿施加向上的拉力，帶動(dòng)從動(dòng)活塞上移開啟閥門；手動(dòng)操作手輪位于復(fù)位機(jī)架內(nèi)而位于彈力調(diào)整手輪的外側(cè)（上方），旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作手輪頂住機(jī)架，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下壓連桿帶動(dòng)從動(dòng)活塞下移關(guān)閉閥門。

所述的小流量控制閥為氣開閥時(shí)，整體機(jī)架反向安裝，即復(fù)位彈簧頂在復(fù)位機(jī)架的頂部，彈力調(diào)整手輪位于復(fù)位彈簧的內(nèi)側(cè)（下方），旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪壓緊復(fù)位彈簧對連桿施加向下的推力，帶動(dòng)從動(dòng)活塞下移關(guān)閉閥門；手動(dòng)操作手輪位于復(fù)位機(jī)架上方（外側(cè)），旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作手輪到頂住機(jī)架，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)提升連桿帶動(dòng)從動(dòng)活塞上移開啟閥門。

所述的閥門連接裝置由閥門轉(zhuǎn)接架、活塞連接器、閥桿連接器構(gòu)成。閥門轉(zhuǎn)接架通過螺栓（一般為四個(gè)）固定在整體機(jī)架的下面，由于采用分體式結(jié)構(gòu)，因此可以自由配置能夠適用于各種特殊結(jié)構(gòu)閥門的專用轉(zhuǎn)接架；只要保證轉(zhuǎn)接架與整體機(jī)架連接端的結(jié)構(gòu)形式不變即可。這里給出的是用于固定小型閥門的常規(guī)閥門轉(zhuǎn)接架形式。

所述的閥門通過閥門轉(zhuǎn)接架固定在液壓結(jié)構(gòu)上（整體機(jī)架或整體機(jī)架封蓋）；閥門轉(zhuǎn)接架內(nèi)設(shè)置活塞連接器，活塞連接器是一兩端具有不同內(nèi)螺紋連接尺寸、中心有軸向通孔的轉(zhuǎn)接器，其一端與從動(dòng)活塞上細(xì)圓柱桿端部外螺紋旋合，構(gòu)成同軸固定連接；另一端與閥桿連接器的螺桿旋合，并通過緊固螺母緊固構(gòu)成同軸固定連接。閥桿連接器是一個(gè)帶有內(nèi)螺紋連接端的長螺桿；內(nèi)螺紋連接端與閥針上端的外螺紋旋合，并通過緊固螺母緊固構(gòu)成同軸固定連接。閥桿連接器上固定設(shè)置一個(gè)便于手動(dòng)旋轉(zhuǎn)的小圓盤。

所述的閥門包括閥體、閥芯和密封填料，閥體上設(shè)置進(jìn)液口和出液口，閥芯位于閥體的內(nèi)腔，包含閥座和閥針兩個(gè)部件，閥針下端插入閥座中心，在進(jìn)液口和出液口之間構(gòu)成節(jié)流裝置，閥針與閥體之間通過填料進(jìn)行密封，閥座緊固在閥體內(nèi)腔的底部，分隔進(jìn)液口和出液口。

本發(fā)明的小流量控制閥，所述的活塞連接器和閥桿連接器構(gòu)成了閥門機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)裝置。閥門關(guān)閉時(shí)，放松長螺桿上的緊固螺母，通過閥桿連接器上的小圓盤旋轉(zhuǎn)閥桿連接器，在長螺桿和活塞連接器所構(gòu)成的螺旋副作用下，使閥桿上下移動(dòng)調(diào)整閥門的機(jī)械零點(diǎn)，使閥門正好處于完全關(guān)閉狀態(tài)。

閥桿連接器與閥針連接端的形式可以自由配置，因此可以適用于各種連接形式的閥針端部結(jié)構(gòu)；這里給出的只是用于連接小型閥門的常見形式。

本發(fā)明的小流量控制閥，通常還可以包括執(zhí)行器安裝支架。執(zhí)行器安裝支架環(huán)繞主動(dòng)活塞設(shè)置，屬于整體機(jī)架的附加組成部分，其對主動(dòng)活塞具有。該支架采用了通用的結(jié)構(gòu)形式，可以安裝多種通用執(zhí)行器和閥門定位器。由于采用了T字形的整體結(jié)構(gòu)，使得執(zhí)行器和閥門定位器的安裝位置處于一個(gè)較為開放的空間，因此對執(zhí)行器和閥門定位器外觀結(jié)構(gòu)尺寸沒有過多要求；即使是特殊類型的執(zhí)行器和定位器也可以通過設(shè)計(jì)專門的轉(zhuǎn)接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定位安裝，因此可以根據(jù)具體的工況條和經(jīng)費(fèi)條件靈活的選配執(zhí)行器和閥門定位器。

所述的執(zhí)行器包括執(zhí)行器缸體，在執(zhí)行器缸體內(nèi)設(shè)置活塞和彈簧，活塞的一端連接活塞桿，活塞桿與所述液壓機(jī)構(gòu)的主動(dòng)活塞之間通過執(zhí)行器機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿連接，彈簧套裝在活塞桿外，執(zhí)行器缸體的外端（即遠(yuǎn)離液壓裝置的一端）設(shè)置控制信號(hào)管口。

執(zhí)行器機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿是一個(gè)帶有小圓盤的長螺桿，小圓盤兩側(cè)螺桿上的螺紋旋向相反，分別與執(zhí)行器的活塞桿和主動(dòng)活塞構(gòu)成螺紋連接，并通過緊固螺母緊固，將執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)桿同主動(dòng)活塞同軸固定連接。旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪壓縮復(fù)位彈簧；放松兩個(gè)緊固螺母，利用小圓盤使長螺桿順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在旋向相反的兩個(gè)螺旋副的共同作用下，增大或縮短主動(dòng)活塞與執(zhí)行器活塞桿間的距離，使主動(dòng)活塞正好處于行程為零的位置，實(shí)現(xiàn)調(diào)整執(zhí)行器的機(jī)械零點(diǎn)的目的。

本發(fā)明的小流量控制閥的閥門采用常規(guī)的高壓閥門結(jié)構(gòu)，閥芯采用常規(guī)的用于小流量控制的長錐形閥針和閥座。另外還可以選用適合的現(xiàn)有閥門。例如一個(gè)安裝了常規(guī)調(diào)節(jié)閥桿的高壓閥門，其流量特性曲線呈線性，閥桿從完全關(guān)閉到上移5mm所對應(yīng)的流通能力為0到1.75?，F(xiàn)在將其作為本發(fā)明小流量控制閥的閥門，安裝在閥門轉(zhuǎn)接架上，并連接閥桿。如果從動(dòng)活塞的最大行程為0.5mm，那么這個(gè)閥門的流通能力將變?yōu)?到0.175。如果將從動(dòng)活塞的最大行程進(jìn)一步降低到0.1mm，那么這個(gè)閥門的流通能力將變?yōu)?到0.035的微小流量控制閥。因此，本發(fā)明的小流量控制閥在液壓機(jī)構(gòu)和執(zhí)行器定型后，可以通過選用流通能力適合的現(xiàn)有閥門構(gòu)造所需流通能力的小流量控制閥。

本發(fā)明的小流量控制閥采用行程較長的帶彈簧或不帶彈簧的活塞式執(zhí)行器，將控制器輸出的小幅變化轉(zhuǎn)化為盡可能大的執(zhí)行器行程改變，從而更加有效的驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對微小流量的精確控制。另外還可以安裝其它形式和行程長度的執(zhí)行器；但執(zhí)行器行程范圍的改變將改變閥針的最大行程并最終改變閥門的流通能力。以線性閥門為例，假定液壓機(jī)構(gòu)的行程放大倍數(shù)為50，配置行程為45mm的活塞式執(zhí)行器，閥桿最大行程為0.9mm，流通能力為0.015，如果將執(zhí)行器更換為行程為15mm的隔膜式執(zhí)行器，則閥桿的行程將變成0.3mm，流通能力將變?yōu)?.005?？梢姡景l(fā)明的小流量控制閥在液壓機(jī)構(gòu)和閥門定型后，可以通過選擇不同行程的執(zhí)行器構(gòu)造所需流通能力的控制閥。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的小流量控制閥的有益效果是：

本發(fā)明采用液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縮小執(zhí)行器的控制行程，縮放倍數(shù)更大，可以將執(zhí)行器的長行程轉(zhuǎn)換成閥桿上的極其微小的行程或作用力的改變。

采用長行程活塞式執(zhí)行器，從而更加有效的對液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，提高控制精確度和靈敏度。實(shí)現(xiàn)對小幅控制信號(hào)變化的快速響應(yīng)。

通過簡單的反轉(zhuǎn)液壓機(jī)構(gòu)的安裝方向和復(fù)位裝置的安裝順序即可實(shí)現(xiàn)氣開閥到氣關(guān)閥的轉(zhuǎn)換。

采用常規(guī)的用于小流量控制的長錐形閥針和閥座，由于具有較大的結(jié)構(gòu)尺寸，因此更加堅(jiān)固耐用，更易于加工制造。

采用T字形分體式結(jié)構(gòu)，可以適配多種類型的執(zhí)行器、閥門定位器和閥門；便于維護(hù)和調(diào)整。

通過液壓直接傳遞位移和作用力，所有連接都經(jīng)過螺紋緊固，沒有旋轉(zhuǎn)、接觸部件，消除了裝配誤差對微小位移傳遞的影響。

本發(fā)明能夠更好的解決高壓差下微小流量的精確控制。具有結(jié)構(gòu)開放、配置靈活、轉(zhuǎn)換方便、便于維護(hù)調(diào)整的特點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明小流量控制閥的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其動(dòng)作方式為氣關(guān)閥，采用有彈簧的長行程活塞式執(zhí)行器。

其中，1-液壓機(jī)構(gòu)；11-主動(dòng)液壓缸；12-主動(dòng)活塞；13-從動(dòng)液壓缸；14-從動(dòng)活塞；15-整體機(jī)架封蓋；16-密封圈；17-機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿；171-圓盤；18-緊固螺母；19-整體機(jī)架；2-閥門；21-閥座；22-閥針；23-閥門固定螺母；24-填料壓帽；25-填料；26-進(jìn)液口；27-出液口；28-閥體；3-閥門連接裝置，31-閥門轉(zhuǎn)接架；32-活塞連接器；33-閥桿連接器；34-緊固螺母；4-復(fù)位裝置；41-復(fù)位機(jī)架；42-連桿；43-彈力調(diào)整手輪；44-復(fù)位彈簧；45-手動(dòng)操作手輪；46-保護(hù)螺帽；5-執(zhí)行器；51-執(zhí)行器缸體；52-彈簧；53-活塞；54-活塞桿；55-控制信號(hào)（風(fēng)壓）管口。

圖2為本發(fā)明小流量控制閥另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖，其動(dòng)作方式為氣開閥，采用有彈簧的長行程活塞式執(zhí)行器。

其中，1-液壓機(jī)構(gòu)；11-主動(dòng)液壓缸；12-主動(dòng)活塞；13-從動(dòng)液壓缸；14-從動(dòng)活塞；15-整體機(jī)架封蓋；16-密封圈；17-機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿；171-圓盤；18-緊固螺母；19-整體機(jī)架；2-閥門；21-閥座；22-閥針；23-閥門固定螺母；24-填料壓帽；25-填料；26-進(jìn)液口；27-出液口；28-閥體；3-閥門轉(zhuǎn)接架；31-活塞連接器；32-閥桿連接器；33-緊固螺母；4-復(fù)位裝置；41-復(fù)位機(jī)架；42-連桿；43-彈力調(diào)整手輪；44-復(fù)位彈簧；45-手動(dòng)操作手輪；46-保護(hù)螺帽；5-執(zhí)行器；51-執(zhí)行器缸體；52-彈簧；53-活塞；54-活塞桿；55-控制信號(hào)（風(fēng)壓）管口。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明的小流量控制閥，其包括液壓機(jī)構(gòu)1、復(fù)位裝置4、閥門連接裝置3、閥門2和執(zhí)行器5五個(gè)部分。所述的液壓機(jī)構(gòu)1包括整體機(jī)架19，在整體機(jī)架19內(nèi)設(shè)置兩個(gè)相互垂直的液壓缸，分別為主動(dòng)液壓缸11和從動(dòng)液壓缸13，主動(dòng)液壓缸11與從動(dòng)液壓缸13之間通過整體機(jī)架內(nèi)部的通道連接，在主動(dòng)液壓缸11內(nèi)設(shè)置主動(dòng)活塞12，在從動(dòng)液壓缸13內(nèi)設(shè)置從動(dòng)活塞14；在從動(dòng)液壓缸的敞口端設(shè)置整體機(jī)架封蓋15；所述的主動(dòng)液壓缸的截面積小于從動(dòng)液壓缸的截面積。小直徑主動(dòng)活塞12插入水平設(shè)置的小直徑液壓缸11；大直徑從動(dòng)活塞14插入豎直設(shè)置的大直徑液壓缸13。活塞與液壓缸之間通過雙O型環(huán)16密封構(gòu)成液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

圖1中為氣關(guān)閥配置時(shí)，整體機(jī)架19正向安裝，隨著主動(dòng)活塞12的壓入，從動(dòng)活塞14向下運(yùn)動(dòng)。

主動(dòng)活塞12一端插入液壓缸11，另一端通過左旋內(nèi)螺紋連接孔與機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿17相連接，并通過緊固螺母18緊固。從動(dòng)活塞14一端的細(xì)圓柱桿由從動(dòng)液壓缸13頂部的圓柱孔穿出，并通過雙O型環(huán)16密封將液壓缸封閉；另一端的細(xì)圓柱桿由整體機(jī)架封蓋15上的圓柱孔穿出。從動(dòng)活塞14兩端的細(xì)圓柱桿與從動(dòng)活塞14同軸布置，端部具有相同的外螺紋連接和安裝內(nèi)孔。

復(fù)位裝置4包括復(fù)位機(jī)架41，復(fù)位裝置通過復(fù)位機(jī)架41固定在整體機(jī)架上19。復(fù)位機(jī)架內(nèi)設(shè)置復(fù)位連桿42，復(fù)位連桿42的一端與從動(dòng)活塞14的頂端固定連接，復(fù)位連桿42外部套裝彈力調(diào)整手輪43、手動(dòng)操作手輪45和復(fù)位彈簧44。復(fù)位連桿42是一個(gè)帶有內(nèi)螺紋連接端的長螺桿，內(nèi)螺紋連接端與從動(dòng)活塞14上的細(xì)圓柱桿相連構(gòu)成螺紋緊固連接。

氣關(guān)閥配置時(shí)，復(fù)位彈簧44頂在復(fù)位機(jī)架41的底部，彈力調(diào)整手輪43在復(fù)位彈簧44上方，旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪43壓緊復(fù)位彈簧44，對復(fù)位連桿42施加向上的拉力，使從動(dòng)活塞14上移開啟閥門2。手動(dòng)操作手輪45位于彈力調(diào)整手輪43之上，旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作手輪45頂住復(fù)位機(jī)架41，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下壓復(fù)位連桿42帶動(dòng)從動(dòng)活塞14下移關(guān)閉閥門2。

閥門連接裝置3包括閥門轉(zhuǎn)接架31，所述閥門通過閥門轉(zhuǎn)接架31固定在液壓結(jié)構(gòu)上的整體機(jī)架封蓋15下方。閥門轉(zhuǎn)接架31內(nèi)設(shè)置活塞連接器32，其一端固定在從動(dòng)活塞下部的圓柱桿上，另一端通過緊固螺母34與閥桿連接器33連接。閥桿連接器33通過緊固螺母34與閥針22連接。閥體28通過閥門緊固螺母23固定在閥門轉(zhuǎn)接架上。活塞連接器32是一個(gè)兩端具有不同內(nèi)螺紋連接尺寸、中心有軸向通孔的轉(zhuǎn)接器；內(nèi)螺紋連接端與從動(dòng)活塞14下部的細(xì)圓柱桿相連構(gòu)成螺紋緊固連接，活塞連接器32的另一端與閥桿連接器33的長螺桿旋合，并通過緊固螺母34緊固構(gòu)成同軸固定連接。閥桿連接器33是一端帶有內(nèi)螺紋連接端的長螺桿；內(nèi)螺紋連接端與閥桿上端的外螺紋旋合，并通過緊固螺母緊固構(gòu)成同軸固定連接。

閥門2包括閥體28、閥座21和閥針22，閥座上設(shè)置進(jìn)液口26和出液口27，閥針位于閥座內(nèi)，閥針與閥體之間設(shè)置填料25進(jìn)行密封，并通過填料壓帽24進(jìn)行壓緊。閥門2采用常規(guī)的高壓閥結(jié)構(gòu)；裝配適用于小流量控制的長錐形閥針22和閥座21；填料壓帽24壓緊填料涵中的填料25在發(fā)針22和閥體28之間形成密封。閥體28通過閥門固定螺母23固定在閥門轉(zhuǎn)接架31的下部。

閥門2關(guān)閉時(shí)，放松閥桿連接器33長螺桿端的緊固螺母34，通過閥桿連接器33上的小圓盤331旋轉(zhuǎn)閥桿連接器，在閥桿連接器33和活塞連接器32所構(gòu)成的螺旋副作用下，豎直移動(dòng)閥桿，使閥門2正好處于關(guān)閉狀態(tài)，可以對閥門2的機(jī)械零點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。

所述的執(zhí)行器5包括執(zhí)行器缸體51，在執(zhí)行器缸體51內(nèi)設(shè)置活塞53和彈簧52?；钊?3的一端連接活塞桿54，活塞桿54與所述液壓機(jī)構(gòu)1的主動(dòng)活塞12之間通過機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿17連接。彈簧53套裝在活塞桿54外部，執(zhí)行器缸體51的外端（即遠(yuǎn)離液壓裝置的一端）設(shè)置控制信號(hào)管口55。

機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿17是一個(gè)帶有小圓盤171的長螺桿，小圓盤171兩側(cè)螺桿上的螺紋旋向相反，分別與執(zhí)行器的活塞桿54和主動(dòng)活塞12構(gòu)成螺紋連接，并通過緊固螺母18緊固，將執(zhí)行器的活塞桿54同主動(dòng)活塞14同軸連接固定。

這種實(shí)施方式采用了帶彈簧的長行程活塞式執(zhí)行器，有利于將控制器輸出的小幅變化轉(zhuǎn)化為盡可能大的執(zhí)行器行程改變，從而更加有效的驅(qū)動(dòng)液壓機(jī)構(gòu)，并將其更加有效地轉(zhuǎn)化為閥針的行程或作用力的微弱變化，從而實(shí)現(xiàn)對微小流量的精確控制。

圖2所示為一種氣開閥配置的小流量控制閥，基本結(jié)構(gòu)同圖1的控制閥。其中，整體機(jī)架19反向安裝，隨著主動(dòng)活塞12的壓入，從動(dòng)活塞14向上方運(yùn)動(dòng)。

復(fù)位彈簧44頂在復(fù)位機(jī)架41的頂部，彈力調(diào)整手輪43位于復(fù)位彈簧44的下方。旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪43壓緊復(fù)位彈簧44對復(fù)位連桿42施加向下的推力，使從動(dòng)活塞14下移關(guān)閉閥門2。手動(dòng)操作手輪45位于復(fù)位機(jī)架41的上方，旋轉(zhuǎn)手動(dòng)操作手輪45壓住復(fù)位機(jī)架41，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)提升連桿42帶動(dòng)從動(dòng)活塞14上移以開啟閥門2。

結(jié)合附圖1，本發(fā)明的小流量控制閥的工作原理如下：

如圖1所示，整體機(jī)架19正向安裝，隨著主動(dòng)活塞12的壓入，從動(dòng)活塞14將向下運(yùn)動(dòng)。復(fù)位彈簧44頂在復(fù)位機(jī)架41的底部，彈力調(diào)整手輪43在復(fù)位彈簧44之上，旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手43輪壓緊復(fù)位彈簧44對連桿42始終施加向上的拉力。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)丟失時(shí)，活塞桿54沒有位移輸出和作用力輸出，整個(gè)機(jī)構(gòu)在復(fù)位彈簧44的主導(dǎo)下運(yùn)動(dòng)，連桿42在復(fù)位彈簧44向上拉力的作用下帶動(dòng)從動(dòng)活塞14向上運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)活塞通過活塞連接器32、閥桿連接器33帶動(dòng)閥針22向上運(yùn)動(dòng)打開閥門。與此同時(shí)，在液壓傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，主動(dòng)活塞12向右運(yùn)動(dòng)，使與之相連的活塞桿54回縮，直到活塞53頂住執(zhí)行器缸體51的頂部，建立力平衡后整個(gè)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)丟失后閥門復(fù)位到全開位置的氣關(guān)閥特征。

如圖2所示，整體機(jī)架19反向安裝，隨著主動(dòng)活塞12的壓入，從動(dòng)活塞14向上運(yùn)動(dòng)。復(fù)位彈簧44頂在復(fù)位機(jī)架41的頂部，彈力調(diào)整手輪43在復(fù)位彈簧44之下，旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪43壓緊復(fù)位彈簧44對連桿42始終施加向下的推力。

驅(qū)動(dòng)信號(hào)丟失時(shí)，活塞桿54沒有位移輸出和作用力輸出，整個(gè)機(jī)構(gòu)在復(fù)位彈簧44的主導(dǎo)下運(yùn)動(dòng)，連桿42在復(fù)位彈簧44向下推力的作用下帶動(dòng)從動(dòng)活塞14向下運(yùn)動(dòng)，從動(dòng)活塞14通過活塞連接器32、閥桿連接器33帶動(dòng)閥針22向下運(yùn)動(dòng)關(guān)閉閥門。與此同時(shí)，在液壓傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下，主動(dòng)活塞12向右運(yùn)動(dòng)，使與之相連的活塞桿54回縮，直到活塞53頂住執(zhí)行器缸體51的頂部建立力平衡，整個(gè)機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)；實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)丟失后閥門復(fù)位到全關(guān)位置的氣開閥特征。

為了更加有效的對液壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，提高對小幅控制信號(hào)變化響應(yīng)的靈敏性，這里采用了行程通常在50～100mm的長行程活塞式執(zhí)行器；將小幅度的控制信號(hào)變化轉(zhuǎn)換成較為明顯的行程改變。在控制信號(hào)的作用下，長行程活塞式執(zhí)行器的活塞53和活塞桿54驅(qū)動(dòng)主動(dòng)活塞12運(yùn)動(dòng)在一個(gè)比較大的水平行程范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過液壓傳動(dòng)，主動(dòng)活塞12的水平行程被轉(zhuǎn)換成從動(dòng)活塞14的豎直行程，由于從動(dòng)活塞14的受壓面積是主動(dòng)活塞12受壓面積的幾十倍甚至幾百倍，因此從動(dòng)活塞14的將在一個(gè)極其微小的豎直行程范圍內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。從動(dòng)活塞14通過活塞連接器32、閥桿連接器33帶動(dòng)閥針22在極其微小的開度范圍內(nèi)對流體進(jìn)行節(jié)流控制。

旋轉(zhuǎn)彈力調(diào)整手輪43壓縮復(fù)位彈簧44；放松兩個(gè)緊固螺母18，通過小圓盤旋轉(zhuǎn)機(jī)械零點(diǎn)調(diào)節(jié)螺桿17，在旋向相反的兩個(gè)螺旋副的共同作用下，增大或縮短主動(dòng)活塞12與執(zhí)行器活塞桿54間的距離，使主動(dòng)活塞12正好處于行程為零的位置，調(diào)整執(zhí)行器5的機(jī)械零點(diǎn)。

對于氣關(guān)閥配置，投入使用前，給執(zhí)行器輸入一個(gè)全關(guān)信號(hào)，松開閥桿連接器33與活塞連接器之間的緊固螺母34，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)閥桿連接器33上的小圓盤，將閥門2設(shè)置到完全關(guān)閉狀態(tài)，并鎖緊緊固螺母34；再給執(zhí)行器輸入一個(gè)比全關(guān)信號(hào)高15～30％的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，調(diào)整彈力調(diào)整手輪43使閥門處于正好剛剛開啟的狀態(tài)。

對于氣開閥配置，投入使用前，調(diào)整彈力調(diào)整手輪43將閥門2設(shè)置到完全關(guān)閉狀態(tài)；給執(zhí)行器輸入一個(gè)略高于零開度信號(hào)使閥門2開啟，調(diào)整彈力調(diào)整手輪43將閥門2設(shè)置到正好剛剛關(guān)閉的狀態(tài)。

這樣調(diào)整后，控制閥的整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)始終處于緊密壓縮的平衡狀態(tài)，任何破壞平衡的位移和受力均被快速反應(yīng)，從而提高控制的精確性和靈敏度。另外所有部件采用緊固連接，因此消除了裝配間隙對控制精度和靈敏度的影響。

本發(fā)明的小流量控制閥實(shí)現(xiàn)了采用較大尺寸閥芯和微小行程穩(wěn)定控制小流量目的。提高了閥芯的使用壽命；提高了控制精確度和靈敏度；能夠?qū)π》瓤刂菩盘?hào)變化進(jìn)行快速響應(yīng)。具有結(jié)構(gòu)開放、配置靈活、轉(zhuǎn)換方便、維護(hù)調(diào)整便捷、低成本的特點(diǎn)。