專利名稱：電-氣動(dòng)的定位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制在各種工廠(例如石油化工廠和化工廠)中所用的控制閥的操縱軸的電—?dú)鈩?dòng)定位器，此定位器用由輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換而成的空氣壓力將操縱軸控制在一與輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng)的位置上。
通常，在例如石油化工廠這樣的工廠中，用于調(diào)節(jié)易爆氣體的流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥不能由電信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)。為此，要將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)信號(hào)，并用此氣動(dòng)信號(hào)操縱自動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
如圖2所示，用作一個(gè)用于控制自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的操縱軸的閥定位器的這類電—?dú)鈩?dòng)定位器要設(shè)計(jì)成使電信號(hào)I0(例如4mA至20mA)與反饋信號(hào)之間的偏差e轉(zhuǎn)換成負(fù)載，以得到一負(fù)載信號(hào)(脈沖信號(hào))，并將該負(fù)載信號(hào)轉(zhuǎn)換成一氣動(dòng)信號(hào)，以最終得到一預(yù)定的輸出空氣壓力Pn。
圖2示出了閥定位器的工作原理。參考標(biāo)號(hào)1代表一由一CPU(中央處理單元)組成的運(yùn)算單元，電信號(hào)I0通過(guò)一輸入部分6向其輸入；標(biāo)號(hào)2代表數(shù)字或電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器，它有一個(gè)噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)并用由脈沖弦和來(lái)自運(yùn)算單元1的輸出組成的負(fù)載信號(hào)驅(qū)動(dòng)；標(biāo)號(hào)3代表一用于將噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)的噴嘴背壓力PN放大并將合成值作為輸出空氣壓力Pn輸出至一自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的操縱裝置4A的高增益控制繼電器；而標(biāo)號(hào)5代表一用于檢測(cè)實(shí)際操作量X并將其作為一個(gè)電信號(hào)回授至運(yùn)算單元1的傳感器。運(yùn)算單元1得到電信號(hào)I0與來(lái)自傳感器5的檢測(cè)信號(hào)之間的偏差e，并將負(fù)載信號(hào)(脈沖信號(hào))輸給電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2，而該負(fù)載信號(hào)是通過(guò)將偏差e轉(zhuǎn)換成負(fù)載從而使擋板機(jī)構(gòu)的噴嘴和擋板平衡以電信號(hào)I0為依據(jù)的力而得到的。圖3示出了信號(hào)的偏差e和信號(hào)的負(fù)載之間的關(guān)系。當(dāng)信號(hào)的偏差e為零(0％的信號(hào))時(shí)，信號(hào)的負(fù)載為50％。
圖4示出了傳統(tǒng)的閥定位器的詳細(xì)布置。參看圖4，參考標(biāo)號(hào)10代表自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的操縱軸；而標(biāo)號(hào)11代表一具有固定在軛鐵(未示出)一側(cè)的箱體12的電—?dú)鈩?dòng)定位器，該軛鐵用螺釘通過(guò)支架及其類似物裝在自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4上。用于將操縱軸10的運(yùn)動(dòng)反饋給電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2的反饋機(jī)構(gòu)13布置在具有一防爆結(jié)構(gòu)的箱體12中。反饋機(jī)構(gòu)13的反饋杠桿14有一位于箱體12中的內(nèi)端，它由軸15擺動(dòng)地支承，并從箱體12可擺動(dòng)地延伸主操縱軸10處。反饋杠桿14的從箱體12伸出的外端用一長(zhǎng)孔16和一銷釘17與操縱軸結(jié)合。反饋機(jī)構(gòu)13包括一其一端由一樞軸18擺動(dòng)地支承并通過(guò)一反饋彈簧19與擋板20結(jié)合的橫向臂21，一裝在框臂21上的框臂調(diào)節(jié)螺絲22，一裝在反饋杠桿14的軸15上的反饋板23，一裝在框臂調(diào)節(jié)螺絲22上、能垂直移動(dòng)并具有與反饋板23接觸的末端的板接觸構(gòu)件24，等等。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)框臂調(diào)節(jié)螺絲22，使板接觸構(gòu)件24沿框臂調(diào)節(jié)螺絲22垂直移動(dòng)時(shí)，反饋彈簧9的力就改變，實(shí)行跨度調(diào)節(jié)(將在以后描述)。
箱體12裝有圖2所示的并由一噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)27和一磁鐵組件28組成的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2。電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2的磁鐵組件28由從運(yùn)算裝置1輸入的負(fù)載信號(hào)驅(qū)動(dòng)，使擋板20在支點(diǎn)30上擺動(dòng)。當(dāng)檔板20擺動(dòng)時(shí)，擋板20和布置得與之相鄰并相對(duì)的噴嘴31之間的距離改變。換言之，噴嘴的背壓PN改變。此噴嘴背壓PN由控制繼電器3放大，作為閥的驅(qū)動(dòng)力被輸出。當(dāng)從控制繼電器3輸出的空氣壓力Pn作用在操縱裝置4A上時(shí)，操縱裝置4A沿垂直方向移動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的操縱軸10。其結(jié)果是，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的閥開度得到控制。操縱軸10的運(yùn)動(dòng)被反饋杠桿14接收，反饋給噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)27，從而使擋板的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。
噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)27包括具有其中心部分可擺動(dòng)地支承在支點(diǎn)30上的擋板20，和與擋板20的一端相鄰并相對(duì)的噴嘴31。在噴嘴31的對(duì)面?zhèn)刃纬闪泓c(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)32的零點(diǎn)調(diào)整彈簧33的一端與噴嘴/擋板機(jī)構(gòu)27結(jié)合。噴嘴31通過(guò)一空氣供應(yīng)管34與空氣源(未示出)相連。恒定的供氣壓力Psup(通常為1.4kgf/cm2)即由此空氣源供往噴嘴31?？刂评^電器3、節(jié)流器35、減壓閥36、空氣壓力表(未示出)等則沿供氣管34布置在中途。
磁鐵組件28包括一固定在其板37上的軛鐵38，一對(duì)靠近并對(duì)著擋板20的兩端布置的線圈39a和39b，和一對(duì)著擋板20的中心部分布置的永久磁鐵40。軛鐵38具有E形截面，并包括三個(gè)腿狀部分38a、38b和38c。噴嘴31在一個(gè)位于側(cè)面的腿狀部分38a的末端上形成，與擋板20相鄰并相對(duì)。在另一個(gè)位于側(cè)面的腿狀部分38c的末端上設(shè)有一擋塊41。永久磁鐵40設(shè)置在位于中間的腿狀部分38b的末端上。例如如圖5所示，永久磁鐵40要設(shè)計(jì)成使其與擋板20相對(duì)的一側(cè)磁化成N極，而相反的一側(cè)磁化成S極。參看圖5，每個(gè)實(shí)線箭頭b指出了由永久磁鐵40a產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向；而每個(gè)虛線箭頭a指出了由線圈39a和39b產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向，磁場(chǎng)具有如圖5所示的N極和S極，并沿由軛鐵38和擋板20組成的磁路流動(dòng)。要注意將兩個(gè)線圈39a和39b調(diào)整成具有相反的極性。
圖5是圖4所示電-氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器的截面圖。
參考圖5，當(dāng)恒壓(例如1.2至1.4kgf/cm2)的供氣壓力Psup從空氣源供往噴嘴31，并且將通過(guò)把偏差e轉(zhuǎn)換成負(fù)載而得到的負(fù)載信號(hào)D從運(yùn)算裝置1輸往線圈39a和39b時(shí)，在軛鐵38的左側(cè)的腿狀部分38a上就產(chǎn)生磁場(chǎng)，其方向與由永久磁鐵40產(chǎn)生的磁場(chǎng)的相同。與之相反，在軛鐵38右側(cè)的腿狀部分38c上所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向則抵消了由永久磁鐵40產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度。因此，用于吸引擋板20的力F在左側(cè)增大，而在右側(cè)減少。結(jié)果在擋板20上，繞著支點(diǎn)30，產(chǎn)生一與負(fù)載信號(hào)成正比的逆時(shí)針轉(zhuǎn)矩T。于是擋板20就在支點(diǎn)30上沿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)/移動(dòng)，以減小噴嘴31和擋板20之間的間隙。這就是說(shuō)，加大了噴嘴31的噴射阻力。因此，噴嘴的背壓PN加大。此噴嘴的背壓PN由控制繼電器3放大，以產(chǎn)生一與負(fù)載信號(hào)成正比的氣動(dòng)信號(hào)，并將此信號(hào)作為輸出空氣壓力Pn的信號(hào)作用在自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4的操縱裝置4A上。
圖6示出了負(fù)載信號(hào)的負(fù)載和噴嘴背壓PN之間的關(guān)系。由圖6可明顯地看出，噴嘴背壓PN的增加與負(fù)載成正比。電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2由以脈沖信號(hào)為依據(jù)的線圈電流開/關(guān)動(dòng)作驅(qū)動(dòng)。由于擋板20和彈簧支承結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、摩擦、等等，由這個(gè)脈沖信號(hào)磁力地驅(qū)動(dòng)的擋板20并不完全與該信號(hào)一致，因此，不會(huì)按100％的幅度動(dòng)作。當(dāng)信號(hào)的偏差為0時(shí)，亦即信號(hào)的負(fù)載為50％時(shí)，擋板20按線圈電流的整數(shù)值的約50％擺動(dòng)。
再回過(guò)來(lái)參看圖4，擋板20具有幾乎與軛鐵38相同的長(zhǎng)度，并且支點(diǎn)30設(shè)置在軛鐵38的腿狀部分38b的附近。參考標(biāo)號(hào)43代表用于將擋板20朝著噴嘴31偏壓的偏壓彈簧裝置；標(biāo)號(hào)44代表用于形成支點(diǎn)30的十字形彈簧；標(biāo)號(hào)45代表支架。
控制繼電器3是屬于放氣型的，因?yàn)椴糠止鈮毫sup在正常操作時(shí)總是向大氣釋放。繼電控制器3包括一由兩個(gè)隔膜47a和47b分割成五個(gè)室。也就是供氣室49、輸出室50、大氣釋放室51、偏壓室52和噴嘴背壓室53的箱體54，一間壁48及其類似物，一由提升閥55和隔膜47a和47b夾持并能垂直移動(dòng)的活塞56，等等。供氣室49通過(guò)供氣管34與空氣源(未示出)相連并與噴嘴31相連。輸出室50通過(guò)形成于間壁48上的連通孔58與供氣室49連通，并能通過(guò)一形成于活塞56上的孔59與大氣釋放室51連通。大氣釋放室51形成一排氣室并與箱體54的外部連通。供氣壓力Psup通過(guò)管道62供往偏壓室52。噴嘴背壓力PN通過(guò)管道63供往噴嘴背壓室53。提升閥55經(jīng)過(guò)連通孔58可伸縮地延伸，以打開/關(guān)閉連通孔58和活塞的孔59。提升閥55由彈簧64沿關(guān)閉方向，亦即沿提升閥55的上閥體與下閥體關(guān)閉連通孔58和孔59的方向偏壓。要注意，彈簧64的偏壓力與噴嘴背壓力PN平衡。
假設(shè)將此控制繼電器3用作其輸出隨輸入的加大而加大的直接作用式繼電器。在此情況下，由于通過(guò)管道63作用在噴嘴背壓室53上的噴嘴背壓力PN加大，隔膜47a和47b便向下移。因?yàn)榇?，活?6抵抗偏壓彈簧64向下移動(dòng)，并且提升閥55也抵抗彈簧64向下移動(dòng)。其結(jié)果是，提升閥的下閥體與間壁48的連通孔58分開，使供氣室49與輸出室50連通。因此，通過(guò)供氣管34供往供氣室49的供氣壓力Psup通過(guò)連通孔58進(jìn)入輸出室50，而輸出室50中的壓力作為驅(qū)動(dòng)壓力Pout通過(guò)管道60供往操縱裝置4A。與之相反，當(dāng)噴嘴背壓力PN減小時(shí)，提升閥55由于彈簧64的偏壓力而向上移動(dòng)。此時(shí)，由于提升閥55的上閥體離開活塞56的孔59的下端的開口部分，使輸出室50與大氣釋放室51連通，輸出室50中的壓力通過(guò)大氣釋放室51釋放到箱體54的外部。
圖7示出了噴嘴背壓力PN與輸出空氣壓力Pn之間的關(guān)系。從圖7可明顯地看出，由于供往控制繼電器3的噴嘴背壓力PN的變動(dòng)范圍非常小，高增益控制繼電器3輸出一能使噴嘴背壓力PN在一約為PN50的狹窄范圍內(nèi)覆蓋整個(gè)閥開度范圍的氣動(dòng)信號(hào)(輸出空氣壓力Pn)。如參考圖6所示的那樣，作為噴喲背壓力的與約為PN50的狹窄范圍對(duì)應(yīng)的信號(hào)的負(fù)載是一個(gè)約為50％的狹窄范圍。這就是說(shuō)，與模擬定位器不同，數(shù)字式定位器必須在自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的整個(gè)閥開度內(nèi)將驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載精密地控制在50％左右。為此，如上所述，擋板20只在線圈電流的整數(shù)值的狹窄范圍內(nèi)動(dòng)作約50％。如上所述，控制繼電器3需要有高的增益。
在具有圖4和5所示結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2中，通過(guò)用運(yùn)算裝置1精密地將偏差e轉(zhuǎn)換成約50％的負(fù)載而得到的負(fù)載信號(hào)被供往線圈39a和39b，使擋板20在支點(diǎn)30上沿預(yù)定的方向從擋板20與擋塊41接觸的位置擺動(dòng)，并固定在一個(gè)不工作的狀態(tài)，這樣，就使擋板20移動(dòng)至與0％、50％和100％FS(全開度)對(duì)應(yīng)的各個(gè)位置。這就是說(shuō)，電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器要如下設(shè)計(jì)在操作中，擋塊41從噴嘴31的位置向后移動(dòng)，而擋板20在其于圖8中向右傾斜(0％偏差)時(shí)保持移動(dòng)。當(dāng)噴嘴31完全關(guān)閉時(shí)，擋板20就與軛鐵38平行。
在電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器2中，研究得自磁通密度、磁場(chǎng)強(qiáng)度、剩余磁通密度、矯磁力、磁滯等的磁滯曲線時(shí)性后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)擋板20與軛鐵38平行時(shí)，以擋板20、線圈39a和39b以及永久磁鐵40為基礎(chǔ)的各個(gè)移動(dòng)位置的磁平衡都是穩(wěn)定的。也就是說(shuō)，當(dāng)由擋板20和磁鐵組件28組成的磁路的左右間隙彼此相等時(shí)，就得到磁平衡狀態(tài)。
但是，在圖8所示的傳統(tǒng)電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器中，擋板20等處的磁平衡在操作過(guò)程中變壞，磁滯加大。為此，如果電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器在這種狀態(tài)下使用一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期，就會(huì)發(fā)生零點(diǎn)漂移。
如果發(fā)生這種零點(diǎn)漂移，必須再次進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。此外，在進(jìn)行這種零點(diǎn)調(diào)整時(shí)，操作人員必須打開箱體12，并用調(diào)整裝置70調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整彈簧33的偏壓力，同時(shí)注視輸出壓力表。還有，在零點(diǎn)調(diào)整中，要向線圈39a和39b提供一任意的負(fù)載信號(hào)(例如0％、50％或100％)，并將對(duì)應(yīng)于位置的輸出壓力調(diào)整至標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。這種方法需要進(jìn)行繁重而復(fù)雜的操作。因此，為了省去這種零點(diǎn)調(diào)整。需要有某些用于防止零點(diǎn)漂移的措施。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器，它能保證擋板在靠近50％的負(fù)載的位置上得到磁平衡，以避免產(chǎn)生磁滯和由于長(zhǎng)期工作而引起的零點(diǎn)漂移，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的操作。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種不需要繁重的零點(diǎn)調(diào)整的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器。
為了達(dá)到上述目的，按照本發(fā)明，提供了一種包括一電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器、一放大裝置、一空氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置和傳感器裝置的電—?dú)鈩?dòng)定位器。電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器包括一軛鐵、一永久磁鐵、一噴嘴、一擋塊和一擋板。軛鐵具有一中間腿狀部分和一對(duì)布置在中間腿狀部分兩側(cè)的位于側(cè)面的腿狀部分，該軛鐵具有E形的截面；永久磁鐵設(shè)置在軛鐵的中間腿狀部分上；線圈對(duì)用于使軛鐵的側(cè)腿狀部分勵(lì)磁，以使之具有相反的極性；噴嘴埋在軛鐵的一個(gè)側(cè)腿狀部分中，用于噴射具有預(yù)定壓力的空氣；擋塊設(shè)置在軛鐵的另一個(gè)側(cè)腿狀部分中；而擋板布置成能在靠近軛鐵的中間腿狀部分的支點(diǎn)上擺動(dòng)，朝著噴嘴和擋塊，用于通過(guò)根據(jù)擺動(dòng)控制從噴嘴中噴射出的空氣量，來(lái)改變噴嘴的背壓力。電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器接收作為線圈通過(guò)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載信號(hào)，而該負(fù)載信號(hào)則通過(guò)將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差轉(zhuǎn)換為負(fù)載而獲得；且擋板要在輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差為零時(shí)調(diào)整成平行于軛鐵。放大裝置用于接收噴嘴的噴嘴背壓力并將空氣壓力放大；空氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置用于將來(lái)自放大裝置的輸出空氣壓力轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移量；而傳感器裝置用于檢測(cè)得自空氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置的位移量，并產(chǎn)生由電信號(hào)組成的反饋信號(hào)。
下面參照附圖，進(jìn)一步描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，以揭示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、特征及優(yōu)點(diǎn)，圖中

圖1A是一剖視圖，它示出了按照本發(fā)明的用于電—?dú)鈩?dòng)定位器的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)實(shí)施例的主要部分；圖1B是表示電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器在圖1A的所示的操作過(guò)程中的狀態(tài)的視圖；圖1C是表示本發(fā)明的電—?dú)鈩?dòng)定位器的總體布置的視圖；圖2是表示與現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明通用的電—?dú)鈩?dòng)定位器布置框圖。
圖3是表示偏差與信號(hào)的負(fù)載之間的關(guān)系的曲線圖；圖4是表示與現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明通用的電—?dú)鈩?dòng)定位器的總體布置的剖視圖；圖6是表示信號(hào)的負(fù)載與噴嘴背壓力之間的關(guān)系的曲線圖7是表示噴嘴背壓與輸出空氣壓力之間的關(guān)系的曲線圖；圖8是表示傳統(tǒng)電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器在工作過(guò)程中的狀態(tài)的視圖。
下面將參考在附圖中所示的優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。圖1A和1B分別示出了用于按照本發(fā)明的電—?dú)鈩?dòng)定位器的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器的布置和電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器在工作時(shí)的狀態(tài)。
圖1C示出了本發(fā)明的電—?dú)鈩?dòng)定位器的總體布置。由于該電—?dú)鈩?dòng)定位器的布置與圖4所示的相同，只是電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器不同，圖1中的相同參考標(biāo)號(hào)代表圖4中相同零件，因此除了電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器以外，略去了對(duì)其的描述。此外，本發(fā)明的電—?dú)鈩?dòng)定位器的布置與圖4所示的相同。為此，略去對(duì)運(yùn)算單元1、控制繼電器3、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥4、操縱裝置4A、傳感器5和輸入部分6的描述，并在下面描述與本發(fā)明的特征有關(guān)的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器102。
參看圖1A至1C所示的電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器，E形軛鐵138具有三個(gè)腿狀部分138a至138c，線圈139a和139b分別繞兩個(gè)側(cè)腿狀部分138a和138c設(shè)置。此外，兩者都對(duì)著擋板120的噴嘴131和擋塊141分別設(shè)置在兩個(gè)側(cè)腿狀部分138a和138c的末端面上。永久磁鐵140設(shè)置在中間腿狀部分138b的末端面上，擋板120的支點(diǎn)130則布置在永久磁鐵140附近。兩個(gè)側(cè)腿狀部分138a和138b做成具有同樣的長(zhǎng)度，以使噴嘴131和擋塊141在標(biāo)高上相等。還有，彈簧133和143中的一個(gè)或兩者要調(diào)節(jié)成使擋板120平行于軛鐵138的上表面，也就是，使支承在支點(diǎn)130上的擋板120幾乎為水平。經(jīng)過(guò)這種調(diào)整，擋板120的下表面與噴嘴131之間的距離d1要調(diào)成等于擋板120的下表面與擋塊141之間的距離d2。在從支點(diǎn)130看去時(shí)，噴嘴131和擋塊141是等距離的。為此，如圖1B所示，擋板120沿左方向和右方向的最大轉(zhuǎn)角是相等的(θ3＝θ2)，并且使擋板120與擋塊141接觸。要注意，擋板120最好具有幾乎與軛鐵138相等的長(zhǎng)度。
如上所述，在本發(fā)明中，由于擋板120是在信號(hào)的偏差e為零時(shí)調(diào)整/保持與于軛鐵138平行的。彈簧143在0％FS時(shí)的伸長(zhǎng)量很小，因此，可以減少作用在相應(yīng)的鉤形部分上的應(yīng)力。
用于將操縱軸10的運(yùn)動(dòng)反饋給電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器102的反饋機(jī)構(gòu)113設(shè)置在具有防爆結(jié)構(gòu)的箱體112中。反饋機(jī)構(gòu)113包括一反饋杠桿114，一其一端擺動(dòng)地由樞軸118支承并通過(guò)一反饋彈簧119與擋板120結(jié)合的橫向臂121，一裝在框臂121上的框臂調(diào)節(jié)螺絲122，一裝在反饋杠桿114的軸115上的反饋板123，一裝在框臂調(diào)節(jié)螺絲122上、能垂直移動(dòng)并具有與反饋板123接觸的末端的板接觸構(gòu)件124，等等。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)框臂調(diào)節(jié)螺絲122，使板接觸構(gòu)件124沿框臂調(diào)節(jié)螺絲122垂直移動(dòng)時(shí)，反饋彈簧119的力就改變，以實(shí)行框臂調(diào)節(jié)。參考標(biāo)號(hào)112代表箱體；標(biāo)號(hào)127代表一擋板機(jī)構(gòu)，標(biāo)號(hào)128代表一磁鐵組件；標(biāo)號(hào)132代表一零點(diǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)；標(biāo)號(hào)144代表一十字形彈簧，145代表支架，而170代表偏壓力調(diào)節(jié)裝置。
如上所述，按照本發(fā)明，由于擋板120在信號(hào)的偏差e為零(50％負(fù)載)時(shí)被調(diào)整成幾乎平行于軛鐵138，擋板120與噴嘴131之間的距離d1可以調(diào)整成幾乎等于擋板120與擋塊141之間的距離d2。經(jīng)過(guò)這種調(diào)整，電—?dú)鈩?dòng)定位器可以總是在磁平衡狀態(tài)下使用。因此，即使將這種設(shè)備使用一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間，也既不會(huì)產(chǎn)生磁滯，又不會(huì)產(chǎn)生由磁滯引起的零點(diǎn)漂移，因而可以省去繁重的再調(diào)整。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的電—?dú)鈩?dòng)定位器，擋板可以保持在一個(gè)磁平衡狀態(tài)中，此時(shí)，擋板在工作時(shí)與軛鐵平行。為此，即使將這種設(shè)備使用一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)期，也既不會(huì)產(chǎn)生磁滯，又不會(huì)產(chǎn)生由磁滯引起的零點(diǎn)漂移，而且可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的操作，從而省去繁重的再調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種電—?dú)鈩?dòng)定位器，其特征為，它包括一電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器(102)，它包括一軛鐵(138)，該軛鐵(138)具有中間腿狀部分(138b)和安排在中間腿狀部分兩側(cè)的一對(duì)側(cè)腿狀部分(138a，138c)，上述軛鐵具有一E型截面，一設(shè)置在上述軛鐵的中間腿狀部分上的永久磁鐵(140)，一對(duì)用于使上述軛鐵的側(cè)腿狀部分勵(lì)磁，使之具有相反的極性的線圈(139a、139b)，一埋在上述軛鐵的一個(gè)側(cè)腿狀部分中，用于噴射具有預(yù)定壓力的空氣的噴嘴(131)，一設(shè)置在上述軛鐵的另一個(gè)側(cè)腿狀部分上的擋塊(141)，和一設(shè)置成能在靠近上述軛鐵的中間腿狀部分的支點(diǎn)上擺動(dòng)，與上述噴嘴和上述擋塊相對(duì)的擋板(120)，擋板用于通過(guò)根據(jù)擺動(dòng)控制從上述噴嘴中噴射出的空氣量來(lái)改變噴嘴背壓力；上述電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器接收作為上述線圈的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載信號(hào)，而此負(fù)載信號(hào)是通過(guò)將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差轉(zhuǎn)換成負(fù)載而獲得的；上述擋板則在輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差為零時(shí)被調(diào)整成平行于上述軛鐵；放大裝置(3)，用于接收上述噴嘴的噴嘴背壓力，并將空氣壓力放大；空氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置(4A)，用于將來(lái)自上述放大裝置的輸出空氣壓力轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移量；以及傳感器裝置(5)，用于檢測(cè)由上述空氣—機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置得到的位移量，并產(chǎn)生一由電信號(hào)組成的反饋信號(hào)。
2.按照權(quán)利要求1的定位器，其特征為，上述噴嘴與上述擋塊都調(diào)整成同一標(biāo)高。
3.按照權(quán)利要求2的定位器，其特征為，將上述擋板的支點(diǎn)與上述噴嘴之間的距離，調(diào)成等于上述擋板的支點(diǎn)與上述擋塊之間的距離，并且上述擋板與其與上述噴嘴和上述擋塊接觸的兩個(gè)方向上的最大擺動(dòng)角是相等的。
4.一種電—?dú)鈩?dòng)轉(zhuǎn)換器，其特征為，它包括一軛鐵(138)，它具有一中間腿狀部分(138b)和一對(duì)設(shè)置在中間腿狀部分兩側(cè)的側(cè)腿狀部分(138a、138b)，上述軛鐵具有E形截面；一永久磁鐵(140)，它設(shè)置在上述軛鐵的中間腿狀部分上；一對(duì)線圈(139a、139b)，它們用于接收作為驅(qū)動(dòng)信號(hào)的負(fù)載信號(hào)，并使上述軛鐵的側(cè)腿狀部分勵(lì)磁，使之具有相反的極性，該負(fù)載信號(hào)是通過(guò)將輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差轉(zhuǎn)換成負(fù)載而獲得的；一噴嘴(131)，它埋在上述軛鐵的一個(gè)側(cè)腿狀部分中，用于噴射具有恒定壓力的空氣；一擋塊(141)，它設(shè)置在上述軛鐵的另一個(gè)側(cè)腿狀部分上，以及一擋板(120)，它設(shè)置成能在靠近上述軛鐵的中間腿狀部分的支點(diǎn)上擺動(dòng)，與上述噴嘴和上述擋塊相對(duì)，用于通過(guò)根據(jù)擺動(dòng)控制從上述噴嘴中噴射出的空氣量，來(lái)改變噴嘴背壓力，上述擋板在輸入信號(hào)與反饋信號(hào)之間的偏差為零時(shí)被調(diào)整成平行于上述軛鐵。
5.如權(quán)利要求4的轉(zhuǎn)換器，其特征為，上述噴嘴與上述擋塊按同一標(biāo)高調(diào)整。
6.如權(quán)利要求5的轉(zhuǎn)換器，其特征為，上述擋板的支點(diǎn)與上述噴嘴之間的距離調(diào)整成等于上述擋板的支點(diǎn)與上述擋塊之間的距離，并且使上述擋板在其與上述噴嘴和上述擋塊接觸的兩個(gè)方向上的最大擺動(dòng)角相等。
全文摘要
一種電-氣動(dòng)定位器，包括電-氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器，放大裝置，空氣-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置，傳感器裝置。接收負(fù)載信號(hào)的電-氣動(dòng)轉(zhuǎn)換器有軛鐵、永久磁鐵、一對(duì)線圈、噴嘴、擋塊和擋板。擋板可改變噴嘴背壓力。擋板在偏差為零時(shí)與軛鐵平行。
文檔編號(hào)G01D5/42GK1144329SQ9510765
公開日1997年3月5日 申請(qǐng)日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者黑田正人 申請(qǐng)人:山武·霍尼韋爾公司