集成式换能器制造技术

用于连接到流体压力源的换能器，其具有用于通过电输入信号来设定气动输出的机构。换能器提供下部壳体组件和上部壳体组件。下部壳体组件包括构造成接收供应喷嘴的下部壳体。供应喷嘴与供应端口流体连通并且通过内部流体通道与下部壳体的输出端口间歇地流体连通。上部壳体组件包括构造成接收线圈和电枢的上部壳体，使得上部壳体、线圈和电枢限定闭锁电磁回路，该闭锁电磁回路提供电枢与下部壳体组件的供应喷嘴的交替接触。

Integrated transducer

A transducer connected to a fluid pressure source has a mechanism for setting the pneumatic output through an electrical input signal. The transducer provides the lower housing assembly and the upper housing assembly. The lower shell assembly comprises a lower shell constructed to receive and supply nozzles. The supply nozzle is fluidly connected with the supply port and is intermittently fluidly connected with the output port of the lower shell through an internal fluid passage. The upper shell assembly consists of an upper shell constructed as a receiving coil and an armature, so that the upper shell, coil and armature are limited to a locked electromagnetic circuit, which provides alternate contact between the armature and the supply nozzle of the lower shell assembly.

【技术实现步骤摘要】
集成式换能器
本公开内容总体涉及过程控制系统中的现场仪表，并且更具体而言，涉及用于控制过程控制系统中的阀的电动气动转换器。
技术介绍
工业加工厂在从控制炼油厂中的过程流程到维持油罐区中的液位的各种应用中使用控制阀。通常是自动化的控制阀用于通过像可变孔口(orifice)或通道一样工作来管理这种流体流动。通过控制诸如阀塞的内部阀部件，可以精确调节通过阀体的产品量。控制阀通常使用由远程操作的现场仪器控制的压力操作的致动器来自动化。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量变化，以通过压力操作致动器实现工厂操作员所需的控制策略。诸如电流-压力换能器之类的电动气动转换器通常用于现场仪表中，以将电信号转换为体积流量或压力输出以控制致动器并因此控制控制阀。当前的电动气动转换器或者提供连续的、成比例的电流-压力转换或者提供间歇或者脉冲模式的电流-压力转换。现有的连续转换式电动气动转换器在操作过程中会持续消耗或排放空气。在某些应用中，高空气消耗量是不希望的，诸如当现场仪表和电动气动转换器的流体供应是类似于天然气的过程介质时。例如，与在流体供应系统中提供额外容量相关的成本可能是相当大的。另外，这种过程介质的不断排放既昂贵又对环境造成浪费。或者，电流脉冲模式电动气动转换器通常基于压电技术或多个螺线管配置。诸如由德国Altenstadt的Hoerbiger股份有限公司提供的已知设计的压电设计可能实施起来非常耗电的并且相对昂贵。此外，压电设计由于压电效应在大约-20摄氏度下开始降低的事实而受到温度限制。另外，由于电磁回路的复制，多个螺线管设计是复杂的并且制造成本昂贵。
技术实现思路
本公开内容的第一方面提供了一种下部块组件，所述下部块组件包括下部壳体和供应喷嘴。所述供应喷嘴与供应端口流体连通并且通过内部流体通道与下部壳体的输出端口间歇流体连通。所述下部壳体还包括排出孔，所述排出孔与排出端口流体连通并且通过所述内部流体通道与所述下部壳体的所述输出端口间歇流体连通；以及上部块组件。所述上部块组件包括上部壳体、线圈和电枢，所述上部壳体、线圈和电枢限定闭锁电磁回路，所述闭锁电磁回路在设置有所述下部壳体组件的所述供应喷嘴的阀塞上提供所述电枢的交替接触力。所述线圈被布置为接收电输入信号以激活和去激活电磁回路以将输出端口闭锁在高输出状态和低输出状态，并且所述电枢包括多个铰链。所述铰链提供与磁力矩相反的弹簧力矩，以交替地将所述电枢闭锁成紧邻所述上部壳体以及不与所述上部壳体相邻。本公开内容的第二方面提供了一种气动回路，其包括下部壳体，所述下部壳体具有通过内部流体通道和压力腔体流体连通的供应端口、排出端口和输出端口。所述供应端口操作地耦合到具有设置在供应喷嘴内的阀塞的供应喷嘴。一种电磁回路，包括上部壳体、线圈和电枢，所述电枢包括多个铰链。所述铰链提供弹簧力矩，并且所述电枢响应于电输入信号而可移动。所述电磁回路限定磁力矩，所述弹簧力矩和所述磁力矩相配合以交替地将电枢闭锁成紧邻所述上部壳体以及不与所述上部壳体相邻。所述闭锁电动气动换能器替代地可配置为直接作用操作或反向作用操作。进一步，根据前述第一、第二或第三方面中的任何一个或多个，如上概述的一个或多个设备可以进一步包括以下优选形式中的任何一个或多个。附图说明图1是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的分解透视图；图2是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的横截面图；图3是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的上部块的平面图；图4是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的下部块的横截面的平面图；图5A是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的供应喷嘴的横截面图；图5B是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的供应喷嘴座的横截面图；图6是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的偏置调节螺钉的横截面图；图7是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的电枢的平面图；图8是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的操作特性的状态图；图9是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的致动曲线的图示；图10是根据本公开内容的原理构造的示例性换能器的示例性控制模块的示意图；图11A和图11B是根据本公开内容的原理构造的用于示例性换能器的控制模块的控制逻辑的示例性流程图。具体实施方式为了促进对本公开内容的原理的理解，现在将参考在附图中例示的示例性实施例及其变体以及用于描述相同部分的特定语言。然而将理解的是，由此不意图限制本公开内容的范围，并且所例示设备中的这种变更和进一步修改以及如本公开所涉及的本领域技术人员通常会想到的本公开内容的原理的进一步应用被包括在本公开的范围中。电动气动现场仪表提供将电信号转换成体积流量或压力输出以通过压力换能器将独立的电气命令信号耦合至相关的(dependent)气动压力信号。因此，提供了用于连接到流体压力源的气动前级，即换能器，更具体地是闭锁气动换能器(LPT)，其包括用于通过电输入信号来设置气动输出的机构。示例性LPT的气动输出(即流体压力)可以在被供应到致动器的工作室之前被供应到气动主级，即气动放大器(例如，继电器或滑阀)。根据示例性LPT，换能器的机构被设计为从单个电输入信号产生锁存的、非连续的气动输出信号；用作电动气动开关阀。现在参考图1、2、3和4，闭锁气动换能器(LPT)10包括上部块组件100和下部块组件200。上部块组件包括上部块或壳体110、线圈130、偏压弹簧150和电枢300，电枢300包括电枢紧固件310以限定示例性LPT10的电磁回路。上部块110优选地是矩形长方体，包括由第一圆柱形空腔112形成的环形线圈凹槽111，第一圆柱形空腔112具有被构造成接收线圈130的同心圆圆柱形芯114。上部块110的第一远端120包括电馈送通路121以接收线圈130的一对电引线(未示出)。上部块110还包括第二圆柱形空腔122形成弹簧凹槽以接收偏压弹簧150。凸起的电枢安装凸台151为电枢300提供安装表面，该安装表面包括环形行程止挡件152，环形行程止挡件152外切环形线圈凹槽111。线圈密封件135可紧邻线圈130的第一端138放置以形成流体密封以防止供应流体与线圈130接触。在上部块110的拐角处提供多个紧固件孔139a-d以接收紧固件140a-d，紧固件140a-d将上部块100组件耦合到下部块组件200。作为示例，上部块110的优选长度、宽度和高度分别为1.440英寸、1.060英寸和0.385英寸，上部块110优选由具有腐蚀钝化的UNSG10100碳钢制成，诸如来自南卡罗来纳州洛克希尔(RockHill)的安美特美国公司(AtotechUSA)的具有4至6微米范围(优选5微米)的层的无电镍镀。此外，上部块110可以优选使用已知的机加工技术由棒料制造或使用金属注射成型技术制造。另外，替代性钝化可以包括来自得克萨斯州Katy的聚对二甲苯涂层服务公司的聚对二甲苯C涂层或来自伊利诺斯州绍姆堡的欧瑞康巴尔查斯(OerlikonBalzers)的涂层。环形线圈凹槽111的外径优选为0.555英寸，并且由圆柱形芯114形成的内径优选为0.291英寸，沿着中心轴线A距离第二远端1360.9英寸定位，电馈通路121为靠近线圈环形凹槽111并且优选地具有沿着轴线A本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电动气动换能器，所述电动气动换能器包括：下部块组件，所述下部块组件包括下部壳体和供应喷嘴，所述供应喷嘴与供应端口流体连通并且通过内部流体通道与所述下部壳体的输出端口间歇地流体连通，所述下部壳体还包括排出孔，所述排出孔与排出端口流体连通并且通过所述内部流体通道与所述下部壳体的所述输出端口间歇地流体连通；和上部块组件，所述上部块组件包括上部壳体、线圈和电枢，所述上部壳体、线圈和电枢限定闭锁电磁回路，所述闭锁电磁回路提供所述电枢的交替接触力，以作用于与所述下部壳体组件的所述供应喷嘴一起设置的阀塞，所述线圈被布置为接收电输入信号以激活和去激活所述电磁回路，以将所述输出端口闭锁于高输出状态和低输出状态，并且所述电枢包括多个铰链，所述铰链提供与磁力矩相反的弹簧力矩，以便将所述电枢交替地闭锁为紧邻所述上部壳体以及不与所述上部壳体相邻。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 15/639,7741.一种电动气动换能器，所述电动气动换能器包括：下部块组件，所述下部块组件包括下部壳体和供应喷嘴，所述供应喷嘴与供应端口流体连通并且通过内部流体通道与所述下部壳体的输出端口间歇地流体连通，所述下部壳体还包括排出孔，所述排出孔与排出端口流体连通并且通过所述内部流体通道与所述下部壳体的所述输出端口间歇地流体连通；和上部块组件，所述上部块组件包括上部壳体、线圈和电枢，所述上部壳体、线圈和电枢限定闭锁电磁回路，所述闭锁电磁回路提供所述电枢的交替接触力，以作用于与所述下部壳体组件的所述供应喷嘴一起设置的阀塞，所述线圈被布置为接收电输入信号以激活和去激活所述电磁回路，以将所述输出端口闭锁于高输出状态和低输出状态，并且所述电枢包括多个铰链，所述铰链提供与磁力矩相反的弹簧力矩，以便将所述电枢交替地闭锁为紧邻所述上部壳体以及不与所述上部壳体相邻。2.根据权利要求1所述的电动气动换能器，其中，所述换能器被布置为交替地调节通过所述供应端口和所述排出端口的流体流动。3.根据权利要求1所述的电动气动换能器，其中，所述下部壳体还被配置为接收偏置弹簧调节螺钉，并且所述上部壳体还被配置为接收偏置弹簧。4.根据权利要求3所述的电动气动换能器，其中，所述偏置弹簧和偏置弹簧调节螺钉相配合以提供偏置弹簧力，从而偏置所述电磁回路的所述电枢。5.根据权利要求4所述的电动气动换能器，其中，所述电动气动换能器被布置为连接到气动供应源，并且其中，所述换能器还被布置为在大约20psig到150psig的范围内的气动供应压力下进行操作。6.根据权利要求1所述的电动气动换能器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·加尔布雷恩，
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