集成式变换器制造技术

一种变换器，其用于连接到流体压力源，该流体压力源具有用于通过电输入信号的方式设定气动输出的机构。该变换器提供了下壳体组件和上壳体组件。该下壳体组件包括被配置用以容纳供应嘴的下壳体。供应嘴流体连通供应口并且通过内流体通道间歇性地流体连通下壳体的输出口。下壳体还包括与排出口流体连通并且通过内流体通道间歇性地流体连通下壳体的输出口的排出嘴。上壳体组件包括被配置用以容纳线圈和电枢的上壳体以使得上壳体、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供应嘴和下壳体组件的排出嘴的交替接触。

【技术实现步骤摘要】
集成式变换器
本专利技术涉及过程控制系统之中的现场仪器，并且更具体地涉及用于在过程控制系统之中控制阀的电动气动转换器。
技术介绍
工业加工工厂，从在炼油厂中控制过程流量到在油罐场保持液面，在各种各样的应用中使用控制阀。典型地为自动的控制阀通过功能类似于可变的孔口或通道以用于控制该流体流量。通过控制内部的阀元件，诸如阀塞，通过阀体的产品的量能够被精确调节。控制阀典型地是自动的，其使用压力操纵的致动器，该致动器由远程操纵的现场仪器控制。现场仪器与过程控制计算机通信以控制阀内的流体流量变化从而经由压力操纵的致动器达到了车间操作者希望的控制策略。电动气动的转换器，诸如电流-压力变换器，在现场仪器中被普遍使用以提供电信号到体积流量或压力输出的转换从而控制致动器并且因而控制控制阀。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性或脉冲式电流-压力转换。现存连续转换的电动气动转换器在操作期间持续地消耗或排出空气。在某些应用中，诸如当供应到现场仪器以及电动气动转换器的流体为如天然气的工艺介质时，高空气消耗是不希望的。例如，与在流体供应系统中提供附加处理能力相关的费用可以是巨大的。此外，这种工艺介质的持续排出是昂贵并对环境浪费的。可选择地，当前的脉冲式电动气动转换器典型地是基于压电技术或多螺线管构造。压电设计，诸如由阿尔滕斯卡特的赫尔比格公司提供的已知设计，是非常高电力消耗的且实施是相当昂贵的。进一步地，由于压电效应在大约-20摄氏度以下开始降低的事实，故压电设计是限制温度的。此外，由于重复的电磁电路，多螺线管设计是复杂的且对于制造而言也是昂贵的。专利
技术实现思路
本专利技术的第一个方面在于提供下壳体组件和上壳体组件。该下壳体组件包括被配置以容纳供应嘴的下壳体。该供应嘴流体地连通供应口以及通过内流体通道间歇性地流体连通下壳体的输出口。下壳体还包括排出嘴，其流体连通排出口且通过内流体通道间歇性地流体连通下壳体的输出口。上壳体组件包括上壳体，该上壳体被配置以容纳线圈和电枢以使得上壳体、线圈和电枢限定闭锁电磁电路，该闭锁电磁电路提供电枢与供应嘴和下壳体组件的排出嘴的交替式接触。本专利技术的第二个方面在于提供气动回路和电磁回路。该气动回路包括下壳体，该下壳体具有通过内流体通道和压力腔流体连通的输出口、供应口和排出口。该电磁回路包括上壳体，该上壳体被配置以容纳线圈和电枢以使得电枢响应电输入信号是可移动的，并且电磁回路限定了弹簧力矩以及磁力矩，该弹簧力矩和磁力矩配合以交替地闭锁紧邻或非邻近上壳体的电枢。在本专利技术的第三个方面，电动气动开关阀包括气动回路、电磁回路以及控制模块。气动回路耦接到加压流体源且电磁回路耦接到气动回路。该控制模块连接到电磁回路并且提供引发气动回路的第一状态的第一控制信号、引发气动回路的第二状态的第二控制信号、引发气动回路的第三状态的第三控制信号以及引发气动回路的第四状态的第四控制信号。进一步地根据前述的第一、第二或第三个方面，一种装置或如上所述的装置可以进一步地包括任何一个或多个下面的优选形式。可以布置线圈来接收电输入信号以激活或解除激活电磁回路从而在高输出状态和低输出状态下使输出口闭锁。可以布置变换器以交替地调节通过供应嘴和排出嘴的流体流量从而实质上消除通过变换器的恒定流量。下壳体可以被进一步配置以容纳偏置弹簧调节螺钉，并且上壳体被进一步配置以容纳偏置弹簧。偏置弹簧和偏置弹簧调节螺钉可以配合以提供偏置弹簧力从而偏置电磁回路的电枢。电动气动变换器可以被布置用于连接到气动供应源。可以布置变换器以在大约20磅每平方英寸(psig)到150磅每平方英寸的范围的气动供应压力上操作。预定热膨胀系数的上壳体组件和下壳体组件可以配合以提供大约+85摄氏度到-60摄氏度的操作温度范围.内流体通道可以进一步包括压力腔、供应孔口、排出孔口以及输出孔口。供应嘴和排出嘴可以相对沿着排出嘴和供应嘴的纵向轴线由排出嘴和供应嘴的第一部分限定的圆筒(cylinder)具有预定的垂直度。电枢可以包括多个铰链，这些铰链提供了与磁力矩反向的弹簧力矩以交替地使马上邻近或非邻近上壳体的电枢闭锁。当电枢在马上邻近或非邻近上壳体而被闭锁时，电信号的电力可以实质上为零。供应嘴可以流体连通供应口并通过内流体通道间歇性地流体连通输出口，并且排出嘴可以流体连通排出口并通过内流体通道间歇性地流体连通输出口。为了直接作用式的操作或者反作用式操作，闭锁电动气动变换器能够可交替地配置的。第一控制信号和第三控制信号可以是实质等同的。第二控制信号可以激励电动气动开关阀从第一状态到第三状态。第四控制信号可以激励电动气动开关阀从第三状态到第一状态。该气动回路的第一状态可以对应于气动回路的第一静态，该气动回路的第二状态可以对应于气动回路的第一非静态，该气动回路的第三状态可以对应于第二静态并且第四状态可以对应于第二非静态。气动回路的第一静态可以处于与排出口处的流体压力实质上相等的压力下，并且气动回路的第二静态可以处于与供应口处的流体压力实质上相等的压力下。气动回路的第一非静态可以以气动回路内的正压力阶差为特征，气动回路的第二非静态可以以气动回路内的负压力阶差为特征。气动回路的第一非静态可以以气动回路内的负压力阶差为特征，并且气动回路的第二非静态可以以气动回路内的正压力阶差为特征。附图说明图1为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的分解透视图；图2为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的横截面图；图3为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的上块的平面图；图4为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的下块的横截面的平面图；图5为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的供应嘴和排出嘴的横截面图；图6为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的偏置调节螺钉的横截面图；图7为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的电枢的平面图；图8为根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的操作特性的状态图；图9示出了根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的执行概况；图10为操作根据本专利技术的原理而构造的示例性变换器的示例性控制模块的示意图；图11A和图11B为用于根据本专利技术的原理而构造的示例性变换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专利技术原理的理解，现在参照图中示出的示例性实施方式和其变化实施例以及用来描述它们的具体语言。然而，应当理解其并不旨在对本专利技术的范围作出限制，并且应当理解为本专利技术的范围包括本专利技术所涉及的对本领域普通技术人员而言通常会发生的对示出装置的这些改变以及进一步的变形和对本专利技术的原理进一步的应用。电气动的现场仪器提供用于电信号到体积流量或压力输出的转换从而通过压力变换器将独立的电指令信号耦合到所属的气动压力信号。相应地，提供了气动的前级，即变换器，并且更具体地，闭锁式气动变换器(LPT)用于连接到包括用于通过电输入信号的方式设定气动输出的机构的流体压力源。示例的LPT的气动输出(即流体压力)在被供应到致动器的工作腔之前能够被供给到气动主级，即气动放大器(例如继电器或滑阀)。根据示例性LPT所示，设计变换器的机理以从单一的电输入信号产生闭锁式非连续气动输出信号；其被用作电动气动开关阀。现在参见图1、图2、图3和图4，闭锁式气动变换器(LPT)10包括上块组件100和下块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动气动变换器，包括：下块组件，所述下块组件包括被构造用以容纳供应嘴的下壳体，所述供应嘴与供应口流体连通并且通过内流体通道与所述下壳体的输出口间歇性地流体连通，所述下壳体还包括排出嘴，所述排出嘴与排出口流体连通并且通过所述内流体通道与所述下壳体的所述输出口间歇性地流体连通；以及上块组件，所述上块组件包括被配置以容纳线圈和电枢的上壳体，所述上壳体、线圈和电枢限定了闭锁电磁回路，所述闭锁电磁回路提供了所述电枢与所述下壳体组件的所述供应嘴和所述排出嘴的交替接触。

【技术特征摘要】
2014.03.18 US 61/955,1101.一种电动气动变换器，包括：下块组件，所述下块组件包括被构造用以容纳供应嘴的下壳体，所述供应嘴与供应口流体连通并且通过内流体通道与所述下壳体的输出口间歇性地流体连通，所述下壳体还包括排出嘴，所述排出嘴与排出口流体连通并且通过所述内流体通道与所述下壳体的所述输出口间歇性地流体连通；以及上块组件，所述上块组件包括被配置以容纳线圈和电枢的上壳体，所述上壳体、线圈和电枢限定了闭锁电磁回路，所述闭锁电磁回路提供了所述电枢与所述下块组件的所述供应嘴和所述排出嘴的交替接触，其中，所述电枢包括多个铰链，所述铰链提供了与磁力矩反向的弹簧力矩从而选择性地紧邻或非邻近所述上壳体地闭锁所述电枢。2.根据权利要求1所述的电动气动变换器，其中，所述线圈被布置以接收电输入信号来激活和去激活所述电磁回路从而将所述输出口闭锁于高输出状态和低输出状态。3.根据权利要求2所述的电动气动变换器，其中，所述变换器被布置以选择地调节通过所述供应嘴和所述排出嘴的流体流量从而实质上避免通过所述变换器的恒流定量消耗。4.根据权利要求1所述的电动气动变换器，其中，所述下壳体还被配置以容纳偏置弹簧调节螺钉，并且所述上壳体还被配置以容纳偏置弹簧。5.根据权利要求4所述的电动气动变换器，其中，所述偏置弹簧和偏置弹簧调节螺钉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。6.根据权利要求5所述的电动气动变换器，其中，所述电动气动变换器被布置以连接到气动供应源，并且所述变换器还被布置以在20磅每平方英寸到150磅每平方英寸范围内的气动供应压力上操作。7.根据权利要求1所述的电动气动变换器，其中，预定的热膨胀系数的所述上块组件和所述下块组件配合以提供+85摄氏度到-60摄氏度的操作温度范围。8.根据权利要求1所述的电动气动变换器，其中，所述内流体通道还包括压力腔、供应孔口、排出孔口和输出孔口。9.根据权利要求7所述的电动气动变换器，其中，所述供应嘴和所述排出嘴相对圆筒具有预定的垂直度，所述圆筒由沿着所述供应嘴和所述排出嘴的纵向轴线的所述供应嘴和所述排出嘴的第一截面来限定。10.一种闭锁式电动气动变换器，包括：气动回路，所述气动回路包括下壳体，所述下壳体具有通过内流体通道和压力腔流体连通的供应口、排出口和输出口；电磁回路，所述电磁回路包括被配置以容纳线圈和电枢的上壳体，所述电枢响应电输入信号是可移动的，所述电枢包括多个铰链，所述铰链提供了弹簧力矩，所述电磁回路还限定了与所述弹簧力矩反向的磁力矩，所述弹簧力矩和所述磁力矩配合以选择性地紧邻或非邻近所述上壳体地闭锁所述电枢。11.根据权利要求10所述的闭锁式电动气动变换器，其中，当所述电枢被紧邻或非邻近所述上壳体闭锁时，所述电输入信号的功率实质上为零。12.根据权利要求10所述的闭锁式电动气动变换器，其中，供应嘴与供应口流...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·W·加斯曼，
申请(专利权)人：费希尔控制国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US