控制阀定位器安装系统的制作方法

文档序号:5587727阅读:455来源:国知局
专利名称:控制阀定位器安装系统的制作方法
技术领域
本发明一般涉及阀,更具体地讲,涉及用于监测阀或阀致动器的移动部件位置的定位器。
背景技术
过程控制阀在许多工业应用中用于控制流体的流量。例如,在化工厂或炼油厂中,控制阀用于控制流动的流体按照需要对增加或减小进行补偿,或者控制其它负荷干扰,因而可以尽可能地按照所需要的设定点来保持所调节的流量。
控制阀一般是作为包括控制阀、控制阀致动器以及定位器的控制阀组件中的一部分。控制阀包括入口和出口,以及在其间的可动调节装置。通过改变调节装置的位置,就可以调节通过阀的流量。控制阀致动器通常包括连接于调节装置的杆,并向可动调节装置提供必要的推动力。定位器具有闭环反馈系统,其监测调节装置的位置,或者更普通是监测致动器杆的位置,然后将此位置与所需要的设定点进行比较。如果检测到两者有偏差,将导致通过阀的流量不符合要求,那么定位器就产生信号给致动器,以相应地改变调节装置的位置。
这种控制阀组件可以有各种形式。在一种普通的结构中,将控制阀称作滑杆阀。在这种阀中,滑动塞或滑动活塞在位于阀入口和出口之间的腔体中移动。根据塞的位置,入口和出口之间开口的横截面积的大小也不同,从而使或多或少的流体通过阀。用于这种控制阀的致动器也有各种形式,但通常具有直接连接于从阀塞伸出的阀杆上的可动杆,并在致动器的薄膜外壳中利用气压或其它流体压力,使致动器杆移动。
这种系统的定位器通常安装在致动器的外侧,包括用于接收安装在致动器滑杆上的发送器所传输信号的传感器。但是,将接收器安装在壳体的外侧具有一些缺点。例如,在连接到发送器的电源和信号线上会产生一些扭点,这可能会导致故障和错误读数。另外,接收器暴露在阀所安装的设备的工作环境和元件中,容易受到机械损坏。由于通常使用相对简单的托架或类似物安装接收器,因而有可能产生未对准,这种未对准也有可能造成错误读数。由此,必须要进行定期的调整和/或重新校准,因而提高了维护成本。
所以需要有改进的具有定位器的控制阀组件,以减少上述问题。


图1为根据本发明教导所构成的滑杆控制阀组件的分解图;图2为滑杆控制阀的截面图;图3为阀致动器的截面图;图4为根据本发明教导所构成的定位器的透视图;图5为图4中定位器的侧视图;以及图6为图4中定位器的俯视图。
虽然本说明书还可以有各种修改和变体,图示为本发明的一些实施例,以下对其进行详细介绍。但是,应该理解的是,这并不是将本发明限制于所公开的具体形式,相反,其涵盖落入本发明精神和范围内的所有修改、替换结构以及对等物。
具体实施例方式
现在参照附图,特别是参照图1,根据本发明教导所构成的控制阀组件一般由参考标号20表示如其中所示的那样,控制阀组件20包括控制阀22,控制阀致动器24与控制阀相连。首先需要指出的是这里所说明的控制阀组件20将被称作滑杆型控制阀,本发明的教导可以用于其它类型的阀上,包括但不局限于回转阀、蝶阀等。
现在参照图2,其中进一步详细地显示控制阀22,其包括具有入口28和出口30的壳体26。虽然没有示出,但应该理解的是,阀22适于使流体从入口28流到出口30,并且通过改变调节装置或可滑动地布置在位于其中的腔体33中的塞32的位置,还可以调节流过阀的流体的体积和流速。通过调节连接于塞32的阀杆34的位置,来调节塞32的位置。更具体地讲,通过调节阀杆34的位置,可以看到该塞32相对于入口28和出口30的位置也被调节。
为了如上所述调节阀杆34以及塞32的位置,提供控制阀致动器24。如图3所示,控制阀致动器24包括壳体36,致动器杆38适于在其中往复运动。更具体地讲,在所述实施例中,壳体36包括在底座上的轭40,以及在顶部的薄膜外壳42。如图1中最好示出的那样,轭40限定基本上为圆柱形的外围41,其具有适于安装在控制阀22的凸肩45上的底部开口44。因为致动器杆38和阀杆34通过联接器46相连,所以底部开口44可以使阀杆34、致动器杆38通过其中移动。
在这样的致动器中,弹簧和流体压力控制致动器杆38的运动。如图3中最好示出的那样,致动器杆38被连接到位于薄膜外壳42内的薄膜板48上。卷簧50环绕着致动器杆38设置,并通过作用在板48和弹簧座52上来向上偏压薄膜板48。由此卷簧50将薄膜板48、致动器杆38、阀杆34和阀塞32向上偏压,并且阀塞32的位置使阀22处于开启或者关闭状态。所以,可以看出控制阀22即能够正常打开也能够正常关闭。
为了移动塞32,从而改变阀22的状态,需要调节薄膜外壳42中的流体压力。更具体地讲,应该注意,薄膜板48将薄膜外壳42分隔为上下室53和54。通过调节通常为气压的流体压力,使下室54中的压力高于上室53中的压力,薄膜板48向上移动,从而使塞32也向上移动。相反,通过调节上室53中的流体压力使其高于下室54中的流体压力,使薄模板48和塞32向下移动。当然,本领域技术人员容易理解的是,压差所产生的力必须大到足以克服卷簧50的偏压力。
理解下一点非常重要,即所描述的致动器24仅为适于调节控制阀22的阀杆和塞的位置的致动器中的一种类型。也可以是其它类型的致动器,均包含在本申请的范围之内。
使用上述结构,可以看出塞32的位置可以调节,从而可以调节通过阀22的流量。但是,为了精确地定位塞32,也就是精确地控制流体流量,提供有定位器56。现在参照图4至6,应该注意,该定位器包括壳体58和滑动组件60。如以下将要详细介绍的那样,滑动组件60包括发送器62,其适于随着致动器杆38向上或向下移动而产生信号。而且,壳体58还包括接收器64(图6),用于监测发送器62所产生的信号,从而确定致动器杆38的相对位置。然后就可以确定塞32的位置,并且如果塞32定位不合适,则定位器56可以产生相应的校正信号。接着使用该校正信号调节致动器24中的压差,从而使塞32按照要求定位。更具体地讲,由于定位器56可以包括处理器和存储器(未示出),处理器将接收到的信号与存储器中存储的设定点相比较,然后产生校正信号。或者,定位器可以通过直接连线、RF通讯等将接收到的信号传送到远程处理器,然后产生校正信号并将校正信号传输到致动器24。
可以使用多种不同的接收器和发送器技术,其中所述实施例的发送器62为磁阵列(magnet array),接收器64为霍尔效应传感器。在可替换实施例中,位置传感器可以有其它多种形式,包括但并不限制于强磁阻装置(GMR)和电位计。更具体地讲,发送器62包括容纳多个磁铁68的磁铁架66。磁铁架66安装在杆连接器70上,而连接器70固定地连接在致动器杆38上。当发送器62随致动器杆38向上和向下移动时,与磁铁68相关的磁通量发生变化,该变化可以由霍尔效应传感器感应到。定位器壳体58包括槽71,用于可滑动地接收滑动组件60。连接器70可以为各种形式,所述实施例包括围绕致动器杆38安装的第一和第二半部72、74,它们使用螺钉、螺栓或其它紧固件(未示出)紧固在一起。
与以往技术中的定位器不同的是,本发明的定位器56被设计成完全使其免受外部环境和元件的损坏,从而使其读数更为可靠。这是通过如下方式实现的将定位器56放入壳体58中,并将壳体58完全安装在致动器24的轭40中。定位器56的壳体58被固定地安装在轭40的内表面76上,从而使其静止并被保护,同时滑动组件60和发送器62随致动器杆38上下滑动。由此,包括接收器64和发送器62的定位器56得到保护,从而不易受到冲击、外部因素等的损坏。
如上所述,本领域普通技术人员容易地理解的是,通过本发明的教导,控制阀组件可以构造成具有完全组合到阀的壳体中的阀定位器,由此使其可以最少地暴露在环境因素中并减少损坏。
权利要求
1.一种阀定位系统,包括定位器壳体;至少部分地设置在该壳体内部的非接触位置接收器;安装在阀致动器杆上的非接触位置发送器,用于将该致动器的位置信号传送给该接收器,该致动器杆外连接于该定位器壳体,并且可操作以在第一位置和第二位置之间移动阀。
2.根据权利要求1的阀定位系统,还包括用于将致动器杆滑动地连接在该定位器壳体上的滑动组件。
3.根据权利要求2的阀定位系统,其中该滑动组件还包括将该致动器杆连接于该滑动组件的连接件。
4.根据权利要求1的阀定位系统,其中该发送器被连接到该滑动组件。
5.根据权利要求4的阀定位系统,其中该定位器壳体内还包括槽,用于使该发送器在其中往复滑动。
6.根据权利要求1的阀定位系统,其中该接收器适于监测由发送器产生的信号,以确定该致动器杆的相对位置。
7.根据权利要求1的阀定位系统,其中该接收器包括霍尔效应传感器。
8.根据权利要求1的阀定位系统,其中该发送器包括磁阵列。
9.根据权利要求1的阀定位系统,其中该系统包括强磁阻装置。
10.根据权利要求1的阀定位系统,其中该系统包括电位计。
11.根据权利要求1的阀定位系统,其中该发送器包括磁铁架。
12.根据权利要求11的阀定位系统,其中该磁铁架包括多个磁铁。
13.一种阀定位系统,包括具有形成在其一侧的槽的定位器壳体;可滑动地连接于该定位器壳体的致动器杆;位于该壳体内部的位置接收器,适于确定该致动器杆相对于该壳体的相对位置;以及连接于该致动器杆的位置发送器,其至少部分地位于该壳体外部,该发送器可操作以在该槽中滑动,从而将位置信号传送给该接收器。
14.根据权利要求13的阀定位系统,还包括连接在该壳体和致动器杆之间的滑动组件。
15.根据权利要求14的阀定位系统,其中该滑动组件还包括第一和第二元件,用于围绕着该致动器杆而将其夹住。
16.根据权利要求13的阀定位系统,其中该接收器为非接触传感器。
17.根据权利要求16的阀定位系统,其中该非接触传感器为霍尔效应传感器。
18.根据权利要求13的阀定位系统,其中该发送器包括磁阵列。
19.根据权利要求13的阀定位系统,其中该发送器包括强磁阻装置。
20.根据权利要求13的阀定位系统,其中该发送器包括电位计。
21.根据权利要求13的阀定位系统,其中该发送器包括磁铁架。
22.根据权利要求21的阀定位系统,其中该磁铁架包括多个磁铁。
23.一种确定传动装置位置的方法,包括以下步骤将非接触发送器连接到该传动装置;将非接触接收器安装在保护壳体中;由发送器传送位置信号;用接收器接收该信号;将该位置信号传送到控制器;确定该装置相对于该控制器所指令位置的位置;以及将该传动装置移动到所指令的位置。
全文摘要
公开了一种用于控制阀组件的定位器,其中该定位器安装在内部,从而可以防止该定位器受到环境、冲击或者其它外部因素的损坏。因此,不仅可以精确地测定阀的位置,还能够避免检测器件受到损坏或因暴露而带来的其它缺点。
文档编号F16K37/00GK1774592SQ200480003433
公开日2006年5月17日 申请日期2004年2月5日 优先权日2003年2月7日
发明者道格拉斯·保罗·盖斯曼, 巴里·L·卡德尔 申请人:费希尔控制产品国际有限公司
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