气动精密减压阀开发现状及研究方法探讨

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Developm ent Status and Study M ethods of Precision Pneumatic Pressure Reducing ValvesYU Fang-fanga，LU Be(1.Fenghua Quality Supervision and Inspection Center，FenghHa 3 1 5500，China；2.National Quality Supervision and Inspection Center of Pneumatic Products，Fenghua 3 1 5500，China)Abstract： Development status and research direction of precision pressure reducing valves are briefly introduced. The basiccharacteristics，domestic and foreign products and key technologies of the pressure reducing valve are discussed.And then it is pointed outthat it is very important to make improvements in accuracy，sensitvity， stability，material needs and SO on.Finally，general researchmethods are discussed。

Key words：precision pressure reducing valves； pneumatic technology； development； research direction0 概述 全可靠。通常气动系统构成如图1所示。

近 30年间.气动技术迅猛发展。在传统液压技术占主导的产业中气动元件应用比例在迅速扩大.特别是在发达国家 .气动和液压技术的应用比例已有平分天下之势。减压阀作为气动元件三大件之-，在现今社会自动化生产领域已得到广泛使用 .其中在汽车、航天航空、电子、医药、机械加工、纺织等应用尤为突出。在国际上，美、欧、日企业的产品占主导地位，日本 SMC、德国 Festo、英国NorgRen、美国 Parker等企业生产和设计的精密减压阀拥有众多专利。其产品寿命长、特性精良。而我国企业现阶段停留在模仿改造先进产品层面。

多数企业研发能力低下、创新能力薄弱、加工工艺落后l。 为此本文对精密减压阀的研究现状进行概述并对研究方法进行初步探讨1 精密减压阀的概述气动技术是以压缩空气为介质来传动和控制机械结构的-门技术 ，它的优点是节能、无污染、成本低、安收稿 日期：2013-o4-16作者简介：余方方(1980-)，男，浙江余姚人，工程师，本科 ，主要研究方向为仪器仪表控制及产品检测相关。

气源(空气 l I气动三大件 I l 控制元件 l l执行元件压缩装置、 H(过滤器、减压H (气体流量和 H (传动和 净化) l l阀、油雾器)l l 方向控制) l l机械控制)图 1 气 动系统构成 简图减压阀的作用是将从气源输送的高压气体调节为气动系统所需要的稳定压力的气源 -个气动系统性能是否稳定.减压阀的性能起着关键作用。随着工业 自动化的高速发展.加上对高精度控制或测量系统的需求.气路中使用的减压阀的精度也在不断提高。精密减压阀的研究和应用势必适应现代化生产的要求。

减压阀将气路的压力减压并稳定到-个定值 .输出压力不受气体流量变动和气源压力波动影响。气路中-般常见的减压阀是控制阀体内的启闭件的开度来调节介质的流量，降低介质的压力.阀后压力的作用调节启闭件的开度。使阀后压力保持在控制范围内。输入压力不断变化的情况下.保持出口压力在设定范围内不变 精密减压阀在普通减压阀的基础上提升压力控制精度和范围并减小波动度。减压阀按构造可分为膜片型和活塞型。按压力调节方式分，有直动式和先导式两大类 ，根据调节精度分普通型和精密型。

液 压 气动 与密 封/2013年 第 08期2 国内外研究现状和发展趋势国外在减压阀研究方面.日本 SMC公司的直动式精 密 减 压 阔 ARP2000系 列 阀 的低 压 设 定 达 到0.005MPa.其构造为常泄孔型：IR1000～3000系列精密减压阀的设定灵敏度为满量程 0.2%.重复精度为满量程 0.5%：VEX系列 阀是-种大流量排气型精密减压阀.灵敏度为满量程 0.2% 最初这种阀是为了克服-般减压阀排气阻尼大.定压所需时间长的缺点而开发设计的。这种阀通过控制腔调压活塞上、下腔的设定压(外控)与被控压(反馈)的相互作用，控制下部进、排气平板阀的开闭。以实现大容量进、排气。这种阀具有足够大的进、排气有效面积。因此定压速度快、重复性好。

目前 比较常用的精密减压阀还有德国 Festo公司的LRP/LRPS系列.该系列产品通过膜片式先导控制 ，改善精密减压阀的压力特性和流量特性.内部采用平衡式进气阀芯结构形式.由主阀芯来调节输入的工作压力，即进气阀芯上部与下部沟通 .都受输出压力的作用 .输人压力的波动将不影响输出压力.同时减小弹簧刚度.加大膜片的有效面积改善流量特性.流量压力特性曲线中的压力迟滞不大于 0.002MPa英国诺冠公司的 R27系列高精度手动调节阀.利用控制腔代替传统弹簧来调节输出压力.从而消除弹簧带 来 的滞后 性 ，灵敏 度 可达 0.000 03MPa。美 国Numatics R8系列精密减压阀是目前市场上所达到精密度最高的-款产品.调压精度可达满量程的O.1%.其内部采用大功率机械伺服放大器.在设定的压力控制下.流量 O～20.16m3/h保持恒定。日本 CKD公司RP2000系列，高性能、寿命长、流量大特点，以喷嘴挡板的先导压力控制.低压设定 0.003MPa，可动部分的橡胶材料采用抗老化耐臭氧材料.美国康气通公司型号 100多级压力精密减压阀同时可以分三支气路进行调压。

英国利物浦大学的A.Amini和 I.Owen通过改进阀芯和阀座的设计.将阀芯设计成不同角度的锥形或阶梯形.使得阀开口与阀位移基本成线性关系可以较好地控制阀开口.而且阀芯物理结构的改变提高减压阀的密封性也减小阀的噪声和机械振动圆国内20世纪 80年代末 .无锡气动技术研究所和上海气动元件厂联合研制了精密减压阀.该减压阀采用喷嘴挡板原理及内部先导等结构.最大输出压 O.050.63MPa5J。

近些年.随着国内气动技术生产技术的迅速发展，国内生产的精密减压阀大幅度提高精密度.如台州创导科学仪器公司研发的肿 -1精密减压阀。采用不锈钢膜片，输出压力变化 0.1kPa，在-定输入压力下.调2节螺杆压缩主弹簧.产生的压力作用在膜片上从而打开喷口.流通的气体在膜片下室形成平衡膜片的压力，即为输出控制的压力参数 .此类阀结构较为简单 ，但对材料选择和使用要求较高。浙江三方生产的ZZJP型精密减压阀，压力特性及流量特性精度为 1%.为保证达到指定精度要求调压使用范围为上限值的30%～80%。

哈尔滨工业大学机电工程学院通过对某公司生产的某系列的精密减压阀进行动态仿真和实验后发现 ：减压阀的稳定性表现是减压阀各个参数综合作用的结果.尤其以阀腔容积为代表的容性参数和以阀腔间节流为代表的阻性参数对减压阀的稳定性和响应时间影响为大〖虑到气动元件小型化的发展趋势。用阻性参数来调整阀的动态特性更合适 。在工艺上也更容易实现 通过用调节阀进口腔到中间腔节流面积的方法来调节阀的动态特性华中科技大学研究减压阀时将气体在压力控制阀中流动过程用热力学模型分析，利用能量、流体和动力学平衡方程.研究出高压装置内置减压阀，该阀采用膜片式结构，采用大挠度橡胶膜片面积较大，压力控制精度高，壳体与阀芯开模精度高，阀芯运动阻尼小反应灵敏网。

国内精密减压阀采用薄膜式结构多.中国矿业大学研究人员提出了智能化薄膜减压阀.在阀内安装测压传感器，数据处理拈及机械辅助系统。具有实时监控作用同。

通过阀芯的形状的改变来提高减压阀的性能和精度 。某汽车车载氢能源减压阀。其阀芯采用了锥形 ，这种结构的阀通过研究人员发现可以很好解决阀开口量的控制 。阀后输出压力通过弹簧刚度、预压缩量、阀通直径等参数精准计算获龋通过调查发现.国内对精密减压阀研究的众多。但是国内较为成熟的精密减压阀产品不论从量上还是质上，与国外产品存在较大差距。某些产品虽然达到-定精度等级.但限制了使用范围.必须在某-范围才能达到指定的精度 国内的研究技术停留在试制阶段多，应用在企业量产的少。

3 精密减压阀特性及研究方法精密减压阀和普通减压阀-样.其研究涉及的性能参数通常有以下几个，即：调压范围、压力特性、流量特性、溢流特性、灵敏度和重复精度等。在这几个性能参数当中，调压范围限制了压力调节的量程，可根据阀的设计范围选取：压力特性和流量特性是减压阀最基本的两个性能评价指标，压力特性表示流量为定值时。

输出压力波动越小，减压阀的压力特性越好。从理论上(下转第 78页)液压 气动 与 密封/2013年 第 08期装放入酸洗槽 10的中部。之后将耐酸泵2出13处的管路与快速接头 3连接好 。这时启动电动机 1，使酸洗液经过被酸洗管 6的内外表面而流动：达到预先设置的时间后.电控系统 自动进行声音提示，使电机 1停转，将耐酸泵2出口处的管路从快速接头 3处断开.之后将支架总成连同被酸洗管吊出。

3 结论本文设计的酸洗装置.由于采用酸液输送泵实现清洗液的循环流动，可有效提高酸液浓度的均匀性 .从而有效提高了清洗效率和清洗质量：由于在酸洗槽里加设了能基本覆盖整个液面的-定数量的耐酸塑料球.极大减小酸液挥发对环境的污染：由于在酸洗槽内装设的加热器通过封闭循环的蒸汽实施加热.避免了直接将蒸汽通人酸洗液中所引起的酸雾污染；另外，由于加装了可根据被处理液压管件控制清洗时间.可避免出现酸洗过度或不足的问题