电控气动换能器、闭锁电控气动换能器和电控气动开关阀制造技术

本实用新型专利技术提出电控气动换能器、闭锁电控气动换能器和电控气动开关阀。具有下部壳体组件和上部壳体组件的换能器用于连接到流体压力源，该流体压力源具有用于经由电输入信号来设置气动输出的机制。下部壳体组件包括被配置成接纳供应喷嘴的下部壳体，该供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并且与下部壳体的输出端口间歇流体连通。下部壳体进一步包括排出喷嘴，该排出喷嘴与排出端口流体连通，并通过内部流体通道与下部壳体的输出端口间歇流体连通。上部壳体组件包括被配置成接纳线圈和电枢的上部壳体，使得该上部壳体、线圈和电枢定义闭锁电磁回路，该闭锁电磁回路提供电枢与供应喷嘴以及下壳体组件的排出喷嘴的交替接触。

【技术实现步骤摘要】
电控气动换能器、闭锁电控气动换能器和电控气动开关阀
本公开涉及过程控制系统中的现场装备，并且更具体地涉及用于控制过程控制系统中的阀的电控气动转换器。
技术介绍
工业加工工厂在各种各样的应用(从控制炼油厂中的过程流到维护油罐区中的液位)中使用控制阀。通常为自动化的控制阀用于通过像可变孔或通道那样运作来管理这样的流体流动。通过控制诸如阀塞之类的内部阀组件，可准确地调节通过阀主体的产品量。通常使用由远程操作现场装备控制的压力操作致动器来使控制阀自动化。现场装备与过程控制计算机进行通信以指挥阀内的流体流动改变，以便经由压力操作致动器来实现工厂操作者的期望控制策略。电控气动转换器(诸如电流到压力换能器)在现场装备中常用于将电信号转换到体积流量或压力输出，以控制致动器，并因此控制控制阀。当前的电控致动转换器要么提供连续的比例电流到电压的转换，要么提供间歇性或脉冲模式的电流到压力的转换。现有的连续转换电控气动转换器在操作期间不断地消耗或排出空气。在某些应用中(诸如当到现场装备和电控气动转换器的流体供应是如天然气之类的过程介质时)，高空气消耗不是合乎需要的。例如，与在流体供应系统中提供附加能力相关联的成本可能是显著的。另外，这样的过程介质的持续流出既昂贵又浪费环境。替换地，当前的脉冲模式电控气动转换器通常基于压电技术或多重螺线管配置。压电设计(诸如由德国阿尔滕斯塔特的HoerbigerGmbh公司提供的已知设计)可能极其耗电，并且实现起来相对昂贵。此外，归因于压电效果在约-20摄氏度以下开始降级的事实，压电设计有温度限制。另外，归因于电池电路的重复，多重螺线管设计是复杂的，并且可能制造起来是昂贵的。
技术实现思路
针对上述问题，本技术提出了电控气动换能器、闭锁电控气动换能器以及电控气动开关阀。首先，本技术提出了一种电控气动换能器，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，所述供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并与所述下部壳体的输出端口间歇地流体连通，所述下部壳体进一步包括排出喷嘴，所述排出喷嘴通过所述内部流体通道与排出端口流体连通，并与所述下部壳体的所述输出端口间歇地流体连通；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、线圈和电枢限定电磁回路，所述电磁回路提供所述电枢与所述下部壳体组件的所述供应喷嘴的交替接触，所述电磁回路被布置为接收电输入信号以将所述输出端口闭锁在高输出状态，并在缺失所述电信号的情况下将所述输出端口解锁为故障保护、低输出状态，所述电枢进一步包括多个铰链，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为紧邻所述上部壳体以及将所述电枢解锁为不与所述上部壳体相邻。在一种实施方式中，所述换能器被布置成交替地调节通过所述供应喷嘴和所述排出喷嘴的流体流动。在一种实施方式中，所述下部壳体被进一步配置成容纳偏置弹簧调节螺钉，并且所述上部壳体被进一步配置成容纳偏置弹簧。在一种实施方式中，所述偏置弹簧和所述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。在一种实施方式中，所述电磁回路的所述电枢由低磁滞材料制成。在一种实施方式中，缺失所述电信号是功率丢失或零电流电输入信号中的至少一者。在一种实施方式中，内部流体通道进一步包括压力腔室、供应端口孔、排出端口孔和输出孔。本技术还提出了一种闭锁电控气动换能器，其包括：气动回路，所述气动回路包括下部壳体，所述下部壳体具有通过内部流体通道和压力腔室流体连通的供应端口、排出端口和输出端口；电磁回路，所述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，并且所述电枢能响应于电输入信号移动，所述电磁回路限定磁力矩，所述弹簧力矩和磁力矩共同作用，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，所述电枢的响应速度通过施加负电流电输入信号来增加。在一种实施方式中，，供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并且与输出端口间歇地流体连通。在一种实施方式中，所述换能器能在处于约20psig到150psig的范围中的气动供应压力下操作。在一种实施方式中，所述上部壳体组件和所述下部壳体组件的预定热膨胀系数相配合，以提供约+85摄氏度到-60摄氏度的操作温度范围。在一种实施方式中，所述内部流体通道进一步包括压力腔室、供应端口孔、排出端口孔和输出端口。本技术还提出了一种电控气动开关阀，其包括：气动回路，所述气动回路耦合到加压流体源；电磁回路，所述电磁回路耦合到所述气动回路；以及控制模块，所述控制模块连接到所述电磁回路，所述电磁回路提供引起所述气动回路的第一状态的第一控制信号、引起所述气动回路的第二状态的第二控制信号、引起所述气动回路的第三状态的第三控制信号以及引起所述气动回路的第四状态的第四控制信号。在一种实施方式中，所述第二控制信号将所述电控气动开关阀从所述第一状态激励到所述第三状态。在一种实施方式中，所述第三控制信号大于所述第一控制信号，并且使所述电控气动开关阀维持在所述第三状态。在一种实施方式中，所述第四控制信号将所述电控气动开关阀从所述第三状态激励到所述第一状态。在一种实施方式中，所述第四控制信号小于所述第一控制信号，并且减小从所述第三状态到所述第一状态的转变时间。在一种实施方式中，所述气动回路的所述第一状态对应于所述气动回路的第一静态条件，所述气动回路的所述第二状态对应于所述气动回路的第一非静态条件，所述气动回路的所述第三状态对应于第二静态条件，并且所述第四状态对应于第二非静态条件。在一种实施方式中，所述气动回路的所述第一静态条件处于实质上等于排出端口处的流体压力的压力下，所述气动回路的所述第二静态条件处于实质上等于供应端口处的流体压力的压力下。在一种实施方式中，所述气动回路的所述第一非静态条件由所述气动回路内的正压力梯度表征，并且所述气动回路的所述第二非静态条件由负压力梯度气动回路表征。在一种实施方式中，所述气动回路的所述第一非静态条件由所述气动回路内的负压力梯度表征，并且所述气动回路的所述第二非静态条件由所述气动回路内的正压力梯度表征。通过实施本技术的技术方案，相应的设备具有稳定性高、设计灵活度高等特点。附图说明图1是根据本公开的原理构造的示例换能器的分解透视图；图2是根据本公开的原理构造的示例换能器的截面图；图3是根据本公开的原理构造的示例换能器的上部壳体的平面视图；图4是具有根据本公开的原理构造的示例换能器的下部块的截面的平面视图；图5是根据本公开的原理构造的示例换能器的供应喷嘴和排除喷嘴的截面图；图6是根据本公开的原理构造的示例换能器的偏置调节螺钉的截面图；图7是根据本公开的原理构造的示例换能器的电枢的平面视图；图8是根据本公开的原理构造的示例换能器的操作特性的状态图；图9A是根据本公开的原理构造的示例换能器的激励曲线的图示；图9B是根据本公开的原理构造的示例换能器的激励曲线的图示；图9C是根据本公开的原理构造的示例换能器的激励曲线的图示；图10是操作根据本公开的原理构造的示例换能器的示例控制模块的图示；图11A和11B是针对根据本公开的原理构造的示例换能器的控制模块的控制逻辑的示例流程图。具体实施方式出于提升对本公开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电控气动换能器，其特征在于，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，所述供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并与所述下部壳体的输出端口间歇地流体连通，所述下部壳体进一步包括排出喷嘴，所述排出喷嘴通过所述内部流体通道与排出端口流体连通，并与所述下部壳体的所述输出端口间歇地流体连通；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、线圈和电枢限定电磁回路，所述电磁回路提供所述电枢与所述下部壳体组件的所述供应喷嘴的交替接触，所述电磁回路被布置为接收电输入信号以将所述输出端口闭锁在高输出状态，并在缺失所述电输入信号的情况下将所述输出端口解锁为故障保护、低输出状态，所述电枢进一步包括多个铰链，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为紧邻所述上部壳体以及将所述电枢解锁为不与所述上部壳体相邻。

【技术特征摘要】
2017.06.30 US 15/639,9031.一种电控气动换能器，其特征在于，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，所述供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并与所述下部壳体的输出端口间歇地流体连通，所述下部壳体进一步包括排出喷嘴，所述排出喷嘴通过所述内部流体通道与排出端口流体连通，并与所述下部壳体的所述输出端口间歇地流体连通；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、线圈和电枢限定电磁回路，所述电磁回路提供所述电枢与所述下部壳体组件的所述供应喷嘴的交替接触，所述电磁回路被布置为接收电输入信号以将所述输出端口闭锁在高输出状态，并在缺失所述电输入信号的情况下将所述输出端口解锁为故障保护、低输出状态，所述电枢进一步包括多个铰链，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为紧邻所述上部壳体以及将所述电枢解锁为不与所述上部壳体相邻。2.如权利要求1所述的电控气动换能器，其特征在于，所述换能器被布置成交替地调节通过所述供应喷嘴和所述排出喷嘴的流体流动。3.如权利要求1所述的电控气动换能器，其特征在于，所述下部壳体被进一步配置成容纳偏置弹簧调节螺钉，并且所述上部壳体被进一步配置成容纳偏置弹簧。4.如权利要求3所述的电控气动换能器，其特征在于，所述偏置弹簧和所述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.如权利要求1所述的电控气动换能器，其特征在于，所述电磁回路的所述电枢由低磁滞材料制成。6.如权利要求1所述的电控气动换能器，其特征在于，缺失所述电信号是功率丢失或零电流电输入信号中的至少一者。7.如权利要求1所述的电控气动换能器，其特征在于，内部流体通道进一步包括压力腔室、供应端口孔、排出端口孔和输出孔。8.一种闭锁电控气动换能器，其特征在于，包括：气动回路，所述气动回路包括下部壳体，所述下部壳体具有通过内部流体通道和压力腔室流体连通的供应端口、排出端口和输出端口；电磁回路，所述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，并且所述电枢能响应于电输入信号移动，所述电磁回路限定磁力矩，所述弹簧力矩和磁力矩共同作用，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，所述电枢的响应速度通过施加负电流电输入信号来增加。9.如权利要求8所述的闭锁电控气动换能器，其特征在于，供应喷嘴通过内部流体通道与供应端口流体连通，并且与输出端口间歇地...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·W·加斯曼，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：新型
国别省市：美国,US