本发明是一种先导隔膜式电磁比例阀，在先导隔膜电磁阀上增加关键零件，并且采集流经的流体数据作为反馈信号，实现阀芯开度在一定范围内连续可调，从而实现比例阀功能。这种新型比例阀，继承了原电磁阀的优秀特性：控制功率小，通流量大，耐压适中，杂质耐受能力强，可靠性高，价格低廉。
背景技术：
1、通常的比例阀有马达驱动球阀或蝶阀，或是大电流驱动的滑竿移动式比例阀，市场售价约在数百元甚至数千元。这些比例阀在结构上需有严密的配合间隙，假如工质内有和配合间隙相近的杂质泥沙，将容易导致阀体失灵或卡死失效。并且由于其运转动力需要从液体外部通过硬链接传入，需要有密封隔离，当密封件老化或磨损后，容易导致漏液。假如把这种电磁比例阀用到民用产品上，一方面推高产品的成本，另一方面民用自来水或供暖热水中有各种杂质使得应用领域受到很大局限，这两点是工业比例阀在民用产品上没有普及的重要原因，尤其是在热水器和暖通行业。本发明正是很好地解决了这两方面问题，成本低、可靠性高、寿命长，使用效果和工业比例阀相近。并且这种先导隔膜式电磁比例阀还可用于化工、冶金、印染造纸等无振动的静态运行环境行业，可以局部取代昂贵的比例阀，将产生巨大的社会效益和经济效益。
技术实现思路
1、本发明是一种一种先导隔膜式电磁比例阀在先导隔膜式电磁阀基础上重新设计，在执行动铁芯上增加永磁铁、变截面元件，并采集流过阀体流体数据作为反馈信号，实现闭环跟踪控制的比例阀。在软件算法和驱动电路的支持下，通过精密的控制阀体线圈的电流，调节阀内执行动铁芯运动，带动变截面元件运动而改变先导孔有效通径，改变先导孔和平衡孔有效通径比例而调节阀芯腔体内流体体积，间接调节主阀阀芯位置而调节阀门开度，从而实现比例阀开度受控制信号控制的比例阀功能。其特征是保留了原来阀门的打开关闭两种稳定状态，在外加零件和算法支持下，实现打开、关闭、关闭到打开或打开到关闭过程开度可控。本发明的基本原理是改变先导孔和平衡孔的有效通径比例，先导孔可以在比例阀的流体进口，也可以在比例阀流体的出口，先导孔可以在无电时常开或常闭，对本发明的权利主张不影响。
2、动铁芯增加的永磁铁，动铁芯的运动受力原理由原来的电磁铁转换为电磁铁加单相单步伺服电机作用原理相结合。当线圈产生磁场和永磁铁磁场方向一致是，相当于两个磁铁同方向相串，串联接处南北极极性不同磁力加强，从而增大了相同电流的动铁芯控制动力，从而改变动铁芯受控范围，并在相同的条件下降低控制功率降低能耗；另一方面，增加永磁铁后，线圈内的电流方向的不同，将对执行动铁芯及顶端的永磁铁产生不同方向的力，随着通过线圈的电流大小变化及电流方向变化，给执行动铁行带来更大的两个方向的作用力变化，其作用原理类似于伺服电机，可以实现在平衡点位置上下随着驱动电流大小及方向变化而做精密近视比例运动。
3、变截面元件的竖截面是上面宽下面窄的锥形，其横截面面积由上到下逐步减小，变截面元件的顶端的最大横截面积处，小于等于先导孔截面积，在比例阀线圈没有通电时，在执行动铁芯上端的弹簧作用下变截面元件完全插入先导孔，动铁芯下表面和先导孔上表面平齐封闭先导孔；在线圈通电后，当线圈产生的电磁力和动铁芯及动铁芯顶端的永磁体的合力和当前弹簧变形的弹力平衡时，动铁芯可以在p2的腔体内上下运动，从而变更变截面元件插入先导孔的深度，由于变截面元件从上到下的横截面面积由大到小，当动铁芯由下向上运动时，逐步增大先导孔的有效通径；同理当动铁行由上向下运动时，将逐步减小先导孔的有效通径。
4、阀体内腔被阀体膜片和主阀阀芯分开成三部分，p1是液体进口，p4是液体出口，p2是动铁行活动运行腔体，其外壳下方和膜片形成p3腔体，p2、p3内的液体体积决定是决定比例阀究竟是打开、关闭或不同开度的控制媒介，p1通过平衡孔和p2p3连通，p2p3通过可控通径的先导孔和p4连通，执行动铁芯和阀体没有硬链接，在线圈内电流控制下可以在p2腔体内上下滑动。阀体膜片是柔软的橡胶片，随着p2p3的腔体内液体体积变化可以变形，达到打开p1到p4通道或封闭p1到p4通道及过程控制。
5、由于新设计的先导隔膜式电磁比例阀的主阀阀芯没有锁止结构，其开度的变化决定于输入的控制信号以及流过阀体两侧流体的压差，当两者任一信号改变时比例阀的开度也将改变，为了保持比例阀开度基本不变，需要通过反馈信号采集阀体后端流体变化信号，包括但不限于温度、流量、压力信号，并通过软件计算调整，合成比例阀控制信号，及时跟随或补偿做出相应改变实现闭环控制，保持新先导隔膜比例阀的开度一直在预期范围内。
6、本发明的先导隔膜电磁比例阀，先导孔及变截面元件可以在流体进口，通常这样的先到隔膜电磁比例阀为常开型，也可以如图所示先导孔和变截面元件在流体出口，为常闭性比例阀，其控制及作用机理仅仅是本发明的延伸。
1.一种先导隔膜式电磁比例阀，在先导隔膜式电磁阀基础上重新设计，动铁芯上增加永磁体、变截面元件，随着动铁芯带动变截面元件在先导孔内运动改变先导孔的有效通径，监测流经阀体的流体信息，包括但不限于流量、压力、温度作为反馈信号，输出控制信号控制阀芯腔体内流体体积调节或保持合适范围而控制主阀阀芯开度，实现先导隔膜电磁阀到先导隔膜式电磁比例阀变迁。
2.基于权利要求书1所述先导隔膜式电磁比例阀，其特征在于执行动铁芯上增加永磁铁，改变动铁芯的在控制线圈电流变化下的受力原理及运动特性，使得动铁芯的移动方向及距离和线圈中电流存在对应关系。
3.基于权利要求书1所述的先导隔膜式电磁比例阀，其特征在于执行动铁芯上增加一个变截面积元件，当执行动铁芯运动时带动变截面元件在先导孔内运动，变截面元件插入先导孔变浅时，先导孔的有效通径变大，变截面元件插入先导孔变深时，先导孔的有效通径变小。
4.基于权利要求书1及权利要求书3所述的先导隔膜式电磁比例阀，其特征是变截面元件在先导孔内运动，先导孔的有效通径可以大于平衡孔的有效通径，用于打开或调大先导隔膜式电磁比例阀的开度；先导孔的有效通径可以等于平衡孔的有效通径，用于保持先导隔膜式电磁比例阀的开度；先导孔的有效通径可以小于平衡孔的有效通径，用于调小先导隔膜式电磁比例阀的开度；变截面元件可以完全插入先导孔并完全关闭先导孔，用于关闭先导隔膜式电磁比例阀。
5.基于权利要求书1所述的先导隔膜式电磁比例阀， 其特征是控制先导隔膜式电磁比例阀的系统采集流经比例阀的流体信息，包括但不限于温度、压力、流量信号作为比例阀负反馈控制信号，用于保持先导隔膜式电磁比例阀的开度在一定范围内保持稳定。
6.基于权利要求书1及权利要求书3所述的先导隔膜式电磁比例阀，其特征是先导孔及变截面积元件，可以在流体进口，用于常开型先导隔膜式电磁比例阀；可以流体出口，用于常闭性先导隔膜式电磁比例阀。
