電動氣動變換器、開關閥及閉鎖式電動氣動變換器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及過程控制系統(tǒng)之中的現(xiàn)場儀器，并且更具體地設及用于在過程控 制系統(tǒng)之中控制閥的電動氣動轉換器。
【背景技術】
[0002] 工業(yè)加工工廠，從在煉油廠中控制過程流量到在油罐場保持液面，在各種各樣的 應用中使用控制閥。典型地為自動的控制閥通過功能類似于可變的孔口或通道W用于控制 該流體流量。通過控制內部的閥元件，諸如閥塞，通過閥體的產品的量能夠被精確調節(jié)。控 制閥典型地是自動的，其使用壓力操縱的致動器，該致動器由遠程操縱的現(xiàn)場儀器控制?，F(xiàn) 場儀器與過程控制計算機通信W控制閥內的流體流量變化從而經由壓力操縱的致動器達 到了車間操作者希望的控制策略。電動氣動的轉換器，諸如電流-壓力變換器，在現(xiàn)場儀器 中被普遍使用W提供電信號到體積流量或壓力輸出的轉換從而控制致動器并且因而控制 控制閥。
[0003] 當前的電動氣動轉換器或者提供連續(xù)的成比例的電流-壓力轉換或者提供間歇 性或脈沖式電流-壓力轉換?，F(xiàn)存連續(xù)轉換的電動氣動轉換器在操作期間持續(xù)地消耗或排 出空氣。在某些應用中，諸如當供應到現(xiàn)場儀器W及電動氣動轉換器的流體為如天然氣的 工藝介質時，高空氣消耗是不希望的。例如，與在流體供應系統(tǒng)中提供附加處理能力相關的 費用可W是巨大的。此外，運種工藝介質的持續(xù)排出是昂貴并對環(huán)境浪費的?？蛇x擇地，當 前的脈沖式電動氣動轉換器典型地是基于壓電技術或多螺線管構造。壓電設計，諸如由阿 爾滕斯卡特的赫爾比格公司提供的已知設計，是非常高電力消耗的且實施是相當昂貴的。 進一步地，由于壓電效應在大約-20攝氏度W下開始降低的事實，故壓電設計是限制溫度 的。此外，由于重復的電磁電路，多螺線管設計是復雜的且對于制造而言也是昂貴的。 【實用新型內容】
[0004] 由于重復的電磁電路，多螺線管設計是復雜的且對于制造而言也是昂貴的。 陽〇化]本實用新型的第一個方面在于提供下殼體組件和上殼體組件。該下殼體組件包括 被配置W容納供應嘴的下殼體。該供應嘴流體地連通供應口W及通過內流體通道間歇性地 流體連通下殼體的輸出口。下殼體還包括排出嘴，其流體連通排出口且通過內流體通道間 歇性地流體連通下殼體的輸出口。上殼體組件包括上殼體，該上殼體被配置W容納線圈和 電樞W使得上殼體、線圈和電樞限定閉鎖電磁電路，該閉鎖電磁電路提供電樞與供應嘴和 下殼體組件的排出嘴的交替式接觸。
[0006] 本實用新型的第二個方面在于提供閉鎖式電動氣動變換器，其包括氣動回路，所 述氣動回路包括下殼體，所述下殼體具有通過內流體通道和壓力腔流體連通的供應口、排 出口和輸出口；電磁回路，所述電磁回路包括被配置W容納線圈和電樞的上殼體，所述電樞 響應電輸入信號是可移動的，所述電磁回路限定了彈黃力矩和磁力矩，所述彈黃力矩和所 述磁力矩配合W交替地緊鄰或非鄰近所述上殼體地閉鎖所述電樞。
[0007] 在本實用新型的第Ξ個方面，電動氣動開關閥包括氣動回路，其禪接到加壓流體 源；電磁回路，其禪接到所述氣動回路，所述電磁回路包括線圈和電樞；W及控制模塊，其 連接到所述電磁回路，所述電磁回路提供了引發(fā)所述氣動回路的第一狀態(tài)的第一控制信 號、引發(fā)所述氣動回路的第二狀態(tài)的第二控制信號、引發(fā)所述氣動回路的第Ξ狀態(tài)的第Ξ 控制信號W及引發(fā)所述氣動回路的第四狀態(tài)的第四控制信號，其中，所述氣動回路和所述 電磁回路限定了閉鎖。
[0008] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，進一步地根據(jù)前述的第一、第二或第Ξ個 方面，一種裝置或如上所述的裝置可W進一步地包括任何一個或多個下面的優(yōu)選形式。
[0009] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，可W布置線圈來接收電輸入信號W激活或 解除激活電磁回路從而在高輸出狀態(tài)和低輸出狀態(tài)下使輸出口閉鎖。
[0010] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，可W布置變換器W交替地調節(jié)通過供應嘴 和排出嘴的流體流量從而實質上消除通過變換器的恒定流量。
[0011] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，下殼體可W被進一步配置W容納偏置彈黃 調節(jié)螺釘，并且上殼體被進一步配置W容納偏置彈黃。
[0012] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，偏置彈黃和偏置彈黃調節(jié)螺釘可W配合W 提供偏置彈黃力從而偏置電磁回路的電樞。
[0013] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，電動氣動變換器可W被布置用于連接到氣 動供應源。
[0014] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，可W布置變換器W在大約20磅每平方英 寸（psig)到150磅每平方英寸的范圍的氣動供應壓力上操作。
[0015] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，預定熱膨脹系數(shù)的上殼體組件和下殼體組 件可W配合W提供大約+85攝氏度到-60攝氏度的操作溫度范圍。
[0016] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，內流體通道可W進一步包括壓力腔、供應 孔口、排出孔口化及輸出孔口。
[0017] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，供應嘴和排出嘴可W相對沿著排出嘴和供 應嘴的縱向軸線由排出嘴和供應嘴的第一部分限定的圓筒（cylinder)具有預定的垂直 度。
[0018] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，電樞可W包括多個較鏈，運些較鏈提供了 與磁力矩反向的彈黃力矩W交替地使馬上鄰近或非鄰近上殼體的電樞閉鎖。
[0019] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，當電樞在馬上鄰近或非鄰近上殼體而被 閉鎖時，電信號的電力可W實質上為零。
[0020] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，供應嘴可W流體連通供應口并通過內流體 通道間歇性地流體連通輸出口，并且排出嘴可W流體連通排出口并通過內流體通道間歇性 地流體連通輸出口。
[0021] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，為了直接作用式的操作或者反作用式操 作，閉鎖電動氣動變換器能夠可交替地配置的。
[0022] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，第一控制信號和第Ξ控制信號可W是實質 等同的。
[0023] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，第二控制信號可W激勵電動氣動開關閥從 第一狀態(tài)到第Ξ狀態(tài)。
[0024] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，第四控制信號可W激勵電動氣動開關閥從 第Ξ狀態(tài)到第一狀態(tài)。
[00巧]在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，該氣動回路的第一狀態(tài)可W對應于氣動回 路的第一靜態(tài)，該氣動回路的第二狀態(tài)可W對應于氣動回路的第一非靜態(tài)，該氣動回路的 第Ξ狀態(tài)可W對應于第二靜態(tài)并且第四狀態(tài)可W對應于第二非靜態(tài)。
[00%] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，氣動回路的第一靜態(tài)可W處于與排出口處 的流體壓力實質上相等的壓力下，并且氣動回路的第二靜態(tài)可W處于與供應口處的流體壓 力實質上相等的壓力下。
[0027] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，氣動回路的第一非靜態(tài)可氣動回路內 的正壓力階差為特征，氣動回路的第二非靜態(tài)可氣動回路內的負壓力階差為特征。
[0028] 在依據(jù)本實用新型的一個實施例之中，氣動回路的第一非靜態(tài)可氣動回路內 的負壓力階差為特征，并且氣動回路的第二非靜態(tài)可氣動回路內的正壓力階差為特 征。
[0029] 根據(jù)示例性LPT所示，設計變換器的機理W從單一的電輸入信號產生閉鎖式非連 續(xù)氣動輸出信號；其被用作電動氣動開關閥。
【附圖說明】
[0030] 圖1為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的分解透視圖；
[0031] 圖2為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的橫截面圖；
[0032] 圖3為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的上塊的平面圖；
[0033] 圖4為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的下塊的橫截面的平面圖；
[0034] 圖5為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的供應嘴和排出嘴的橫截 面圖；
[0035] 圖6為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的偏置調節(jié)螺釘?shù)臋M截面 圖；
[0036] 圖7為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的電樞的平面圖；
[0037]圖8為根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的操作特性的狀態(tài)圖；
[003引圖9示出了根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的執(zhí)行概況；
[0039]圖10為操作根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的示例性控制模塊的 不意圖； W40] 圖11Α和圖11Β為用于根據(jù)本實用新型的原理而構造的示例性變換器的控制模塊 的控制邏輯的示例性流程圖。
【具體實施方式】
[0041] 為了促進對本實用新型原理的理解，現(xiàn)在參照圖中示出的示例性實施方式和其變 化實施例W及用來描述它們的具體語言。然而，應當理解其并不旨在對本實用新型的范圍 作出限制，并且應當理解為本實用新型的范圍包括本實用新型所設及的對本領域普通技術 人員而言通常會發(fā)生的對示出裝置的運些改變W及進一步的變形和對本實用新型的原理 進一步的應用。
[0042] 電氣動的現(xiàn)場儀器提供用于電信號到體積流量或壓力輸出的轉換從而通過壓力 變換器將獨立的電指令信號禪合到所屬的氣動壓力信號。相應地，提供了氣動的前級，即變 換器，并且更具體地，閉鎖式氣動變換器（LPT)用于連接到包括用于通過電輸入信號的方 式設定氣動輸出的機構的流體壓力源。示例的LPT的氣動輸出（即流體壓力）在被供應到 致動器的工作腔之前能夠被供給到氣動主級，即氣動放大器