电动-气动转换器及相关方法技术

本文公开了示例性电动‑气动转换器和相关方法。示例性电动‑气动转换器包括在本体中限定在第一开口与第二开口之间的轴向通道。供应端口由第一开口形成。供应端口将接收来自压力供应源的加压流体。电动‑气动转换器还包括流体地耦接到轴向通道的输出端口和螺线管，螺线管包括线圈和电枢。电枢设置在轴向通道中并可在其中移动。电枢能够在阻挡加压流体流过供应端口与输出端口之间的轴向通道的第一位置和允许加压流体流过供应端口与输出端口之间的轴向通道的第二位置之间移动。

【技术实现步骤摘要】
电动-气动转换器及相关方法
概括地，本公开内容涉及转换器，更具体而言，涉及电动-气动转换器及相关方法。
技术介绍
控制阀(例如，滑动杆阀、旋转阀、轴流阀、截止阀等)通常用于诸如石油和天然气管道分配系统和化学处理工厂的工业过程中，以控制过程流体的流动。这些控制阀使用由远程操作现场仪表控制的压力操作致动器进行自动化。现场仪表与过程控制计算机进行通信，以控制阀内的流体流动变化，从而通过压力操作的致动器实现所需的控制策略。诸如电流-压力传感器之类的电动-气动转换器通常用于现场仪表中以提供电信号到体积流量或压力输出的转换以控制致动器并因此控制控制阀。
技术实现思路
本文公开的示例性电动-气动转换器包括限定在本体中且在第一开口和第二开口之间的轴向通道。供应口由所述第一开口形成。所述供应端口接收来自压力供应源的加压流体。所述电动-气动转换器还包括输出端口和螺线管，所述输出端口流体地耦接到所述轴向通道，所述螺线管包括线圈和电枢。所述电枢设置在所述轴向通道中并且能够在所述轴向通道中移动。所述电枢能够在阻挡所述加压流体流过所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道的第一位置和允许所述加压流体流过所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道的第二位置之间移动。本文公开的电动-气动转换器包括限定在本体中且位于供给端口与排放端口之间的通道。所述供应端口接收来自供应压力源的加压流体，并且所述排放端口排放到大气中。所述电动-气动转换器包括流体地耦接到所述通道的输出端口。所述电动-气动转换器还包括能够在所述供应端口与所述排放端口之间的所述通道中移动的电枢。所述电枢能够在第一位置与第二位置之间移动，所述电枢在所述第一位置时，阻挡所述加压流体在所述通道中流动并在所述输出端口与所述排放端口之间创建流动路径，所述电枢在所述第二位置时，阻挡所述排放端口并为所述加压流体在所述供应端口与所述输出端口之间创建流动路径。本文公开的示例性方法包括经由控制器向电动-气动转换器中的螺线管施加第一电流，经由所述控制器将所述第一电流减小到低于所述第一电流的第二电流，并且经由所述控制器停止施加所述第二电流。附图说明图1是具有处于第一(关闭)位置的示例性电枢的电动-气动转换器的横截面图。图2是图1的示例性电动-气动转换器的横截面图，其中，示例性电枢处于第二(打开)位置。图3是示出用图1的示例性电动-气动转换器实现的、施加的输入电流和输出压力的示例性曲线图。图4是具有示例性浮雕图案(reliefpattern)的图1和图2的示例性电动-气动转换器的示例性螺线管的透视图。图5是实施图1的示例性电动-气动转换器以操作示例性致动器的示例阀控制器的横截面图。图6是表示示例性方法的流程图，该方法可以由示例性控制器实施，以激活图1的示例性电动-气动转换器。某些示例在上面的附图中示出并在下面详细描述。在描述这些示例时，使用同样的或相同的附图标记来标识相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，并且附图的某些特征和某些视图可能为了清楚和/或简洁而以比例或示意性放大地示出。另外，本说明书中已经描述了几个示例。任何示例中的任何特征都可以与其它示例中的其他特征一起包含、替换或者以其它方式组合。具体实施方式电动-气动转换器(也称为电动-气动变换器或锁定气动变换器)用于将电输入信号转换成气动压力信号。在一些示例中，电输入信号相对较小，诸如毫安量级。电动-气动转换器通常用于现场仪表中以提供电信号到体积流量或压力的转换以控制过程控制设备。在一些情况下，输出压力或流量被放大(例如，经由继电器)并用于操作诸如致动器的过程控制设备以改变阀的位置或状态。已知的电动-气动转换器通常利用压力腔、梁和喷嘴的复杂系统来将电信号转换成气动输出信号。这些系统通常很大，需要相当大的空间来实施。而且，许多已知的电动-气动转换器在操作期间不断地消耗或排出空气，这对于环境而言是昂贵且浪费的。本文公开了具有与已知转换器相比更小并且消耗更少功率的优化几何形状的示例性电动-气动转换器。通常，本文公开的示例性电动-气动转换器将流体地耦接在供应加压流体的供应压力源与下游设备之间，所述下游设备诸如是气动继电器等，其使用加压流体以控制过程控制设备(例如，致动器)。示例性电动-气动转换器控制供应压力源与下游设备之间的加压流体的流动。特别地，示例性电动-气动转换器在关闭状态(有时称为断开或未闭锁)与打开状态(有时称为开启或闭锁)之间操作。在关闭状态下，不向下游设备提供加压流体。在打开状态下，电流形式的电信号被施加到电动-气动转换器，这允许加压流体流到下游设备，并且因此将电输入信号转换成气动压力信号。本文公开的示例性电动-气动转换器利用具有线圈和可移动电枢(armature)的螺线管来控制供应端口和一个或多个输出端口之间的加压流体的流动。在一些示例中，电动-气动转换器包括在供应端口与排放端口之间的轴向通道。一个或多个输出端口流体地耦接到轴向通道并且可以耦接到诸如气动继电器的下游设备。供应端口将接收来自压力供应源的加压流体。电枢设置在轴向通道中并且在轴向通道中在第一位置和第二位置可移动，电枢在第一位置时，阻挡加压流体流过供应端口与输出端口之间的轴向通道，电枢在第二位置时，允许加压流体流过供应端口与输出端口之间的轴向通道。当螺线管被激活时，电枢从第一位置移动到第二位置，以允许加压流体流到输出端口。在第一位置，当供应端口被阻挡时，排放端口被解除阻挡并且输出端口流体地耦接到排放端口(例如，排放到大气)。在第二位置，当供应端口被解除阻挡时，电枢阻挡排放端口，由此使加压流体能够从供应端口流到输出端口。螺线管可激活和去激活，以在第一位置与第二位置之间的通道中来回移动电枢，从而控制加压流体流到输出端口。该几何形状使电枢能够在第一(关闭)位置与第二(打开)位置之间行进相对较小的距离。因此，示例性电动-气动转换器可以被构造成具有相对小的尺寸。在一些示例中，在电枢已经移动到第二(打开)位置之后，施加到螺线管的线圈的电流被减小并被保持直到螺线管被去激活。作为结果，示例性转换器使用较少的功率来产生相同的输出压力。因此，本文公开的示例性电动-气动转换器具有减小的功耗。本文公开的示例性电动-气动转换器与已知的电动-气动转换器相比具有更少的渗漏。在一些情况下，本文公开的示例性电动-气动转换器可实现小于0.1立方英尺(squarecubicfeet)/小时(SCFH)的空气。因此，本文公开的示例性电动-气动转换器比已知的电动-气动转换器更有效。现在转向附图，图1是根据本公开内容的一个或多个原理构造的示例性电动-气动(I/P)转换器100(在本文中称为转换器100)的横截面图。示例性转换器100通过控制通过转换器100的加压流体的流动来将电输入信号转换成气动输出信号(例如，压力信号)。在一些示例中，气动输出信号被用于控制设备，诸如用于致动阀的气动致动器。在一些示例中，气动输出信号经由气动继电器被放大到更高的压力和/或体积流率，然后将其供应到用于致动阀的致动器，如结合图4进一步详细公开的那样。在图1所例示的示例中，转换器100包括本体102，本体102将轴向通道104限定在第一开口105与第二开口107之间延伸。第一开口105由供应端口106限定，供应端口106将流体地耦接到供应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动‑气动转换器，包括：轴向通道，所述轴向通道被限定在本体中且位于第一开口与第二开口之间，供应端口由所述第一开口形成，所述供应端口被配置为从压力供应源接收加压流体；输出端口，所述输出端口流体地耦接到所述轴向通道；和螺线管，所述螺线管包括线圈和电枢，所述电枢设置在所述轴向通道中并且能够在所述轴向通道中移动，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间移动，所述电枢在所述第一位置时，阻挡所述加压流体流动通过在所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道，所述电枢在所述第二位置时，允许所述加压流体流动通过在所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道。

【技术特征摘要】
2017.04.19 US 15/491,5331.一种电动-气动转换器，包括：轴向通道，所述轴向通道被限定在本体中且位于第一开口与第二开口之间，供应端口由所述第一开口形成，所述供应端口被配置为从压力供应源接收加压流体；输出端口，所述输出端口流体地耦接到所述轴向通道；和螺线管，所述螺线管包括线圈和电枢，所述电枢设置在所述轴向通道中并且能够在所述轴向通道中移动，所述电枢能够在第一位置与第二位置之间移动，所述电枢在所述第一位置时，阻挡所述加压流体流动通过在所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道，所述电枢在所述第二位置时，允许所述加压流体流动通过在所述供应端口与所述输出端口之间的轴向通道。2.根据权利要求1所述的电动-气动转换器，其中，还包括行程止挡件，所述行程止挡件设置在所述轴向通道中且靠近所述供应端口，行程止挡件通道通过所述行程止挡件而被限定，其中，所述电枢处于所述第一位置中时与所述行程止挡件接合，以阻挡所述加压流体流动通过所述行程止挡通道，并且所述电枢处于第二位置中时与所述行程止挡件间隔开，以允许所述加压流体流动通过所述行程止挡通道。3.根据权利要求1所述的电动-气动转换器，其中，所述螺线管设置在所述轴向通道中且靠近所述第二开口，所述螺线管包括缠绕在芯部周围的线圈，排气通道通过所述芯部而形成，在所述电枢处于所述第二位置时，所述排气通道将所述轴向通道流体地耦接到大气。4.根据权利要求3所述的电动-气动转换器，其中，所述排气通道与所述轴向通道轴向对准。5.根据权利要求3所述的电动-气动转换器，其中，所述电枢在所述第一位置中时，所述电枢与所述芯部间隔开，且流动路径被限定在所述输出端口与所述排气通道之间，并且所述电枢在所述第二位置中时，所述电枢与所述芯部接合并阻挡所述排气通道。6.根据权利要求5所述的电动-气动转换器，其中，在所述第二位置中与所述电枢接合的所述芯部的一侧包括浮雕图案。7.根据权利要求1所述的电动-气动转换器，还包括弹簧，以将所述电枢偏置到所述第一位置。8.根据权利要求7所述的电动-气动转换器，其中，所述弹簧被设置在所述轴向通道中且位于所述电枢与所述螺线管之间。9.根据权利要求1所述的电动-气动转换器，其中，所述输出端口在垂直于所述轴向通道的方向上从所述轴向通道延伸。10.根据权利要求1所述的电动-气动转...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·方丹，
申请(专利权)人：费希尔控制产品国际有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US