一种导阀式阀门定位器的制作方法

1.本实用新型涉及阀门控制领域，尤其涉及一种导阀式阀门定位器。


背景技术：

2.在过程控制系统中，阀门定位器是气动执行器的主要附件，它与气动执行机构配套使用，用来提高阀门位置的线性度、克服阀杆的摩擦力和消除调节阀不平衡力的影响，从而保证阀门的位置按调节器来的信号实现正确定位。
3.应用于核电站的阀门定位器与通用工业用的阀门定位器区别在于，应用于核电站的阀门定位器须满足在正常环境条件下和在地震载荷下的可运行性能。由于通用工业用的阀门定位器采用喷嘴挡板结构，对振动影响敏感，在地震载荷下不能正常工作；安全壳内正常环境条件有一定量的γ辐射累积剂量，这种γ辐射对非金属材料产生老化，长期在此环境下产生失效。另外，当气关式控制阀需要改成气开式控制阀时，需要将控制阀的阀芯反装，或采用反作用式执行机构；在现场改装操作比较繁琐，劳动强度大。因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种导阀式阀门定位器，解决现有的阀门定位器采用喷嘴挡板结构，对振动影响敏感，在地震载荷下不能正常工作的问题。
5.本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种导阀式阀门定位器，包括阀体、阀芯和连接到阀芯的反馈结构，所述反馈结构连接到控制阀的阀杆；所述阀芯设置在阀体的阀腔中且一端伸出阀腔，所述阀芯位于阀腔外的一端连接有膜片组件，所述膜片组件设置有进气口，所述进气口连接气动信号的气源，所述阀芯位于阀腔外的端部连接有反馈弹簧；所述阀芯位于阀腔中的端部设置有压缩弹簧；所述阀体设置有连接阀腔的连接气口，所述连接气口通过输出气路连通控制阀的执行机构气室；所述气动信号变化时，所述膜片组件中的气压变化时推动所述阀芯移动，连通所述连接气口向控制阀的执行机构气室输入气体或者从执行机构气室排出气体，使得所述控制阀的阀杆移动，所述阀杆通过反馈结构带动反馈弹簧推动阀芯反方向移动，所述阀芯封堵连接气口，关闭输出气路，所述控制阀的阀杆的位移与气动信号的变化值对应。
6.进一步地，所述阀体设置有连接阀腔的第一气口和第二气口，所述阀芯设置有第一分隔片、第二分隔片和第三分隔片，所述阀芯的第一分隔片和第二分隔片将阀腔密封分隔形成连通第一气口的第一腔室，所述阀芯的第二分隔片和第三分隔片将阀腔密封分隔形成连通第二气口的第二腔室。
7.进一步地，所述气动信号的气源压力、反馈弹簧的弹力和压缩弹簧的弹力维持平衡时，所述第二分隔片正对连接气口设置将连接气口封堵；所述阀芯向阀腔内移动时，所述第一腔室连通连接气口使得第一气口连通执行机构气室；所述阀芯向阀腔外移动时，所述第二腔室连通连接气口使得第二气口连通执行机构气室。
8.进一步地，所述反馈结构包括反馈杆和反馈凸轮，所述反馈杆连接到控制阀的阀杆，所述凸轮与反馈弹簧抵接，所述控制阀的阀杆移动时，所述反馈杆带动凸轮转动进而带动反馈弹簧移动。
9.进一步地，所述阀杆下移时，所述反馈杆带动凸轮顺时针转动，所述凸轮下压行程增大，所述反馈弹簧压力的增大；所述阀杆上移时，所述反馈杆带动凸轮逆时针转动，所述凸轮下压行程减小，所述反馈弹簧的压力减小。
10.进一步地，所述第一气口连通外部大气，所述第二气口连通外部气源，所述气动信号增大一定值时，所述气动信号的气源压力增大，所述膜片组件带动阀芯向上移动，使得第二腔室与输出气路连通，外部气源进入执行机构气室中，所述阀杆向下移动，所述凸轮顺时针转动，所述凸轮下压行程增大，所述反馈弹簧推动阀芯向下移动，关闭输出气路，此时，所述阀杆稳定不动，所述反馈弹簧、阀芯与压缩弹簧重新达到平衡，实现控制阀的阀杆向下移动的位移值与气动信号的增大值之间的一一对应。
11.进一步地，所述第一气口连通外部大气，所述第二气口连通外部气源，所述气动信号减小一定值时，所述气动信号的气源压力减小，所述膜片组件带动阀芯向下移动，使得第一腔室与输出气路连通，执行机构气室向外部排气，所述阀杆向上移动，所述凸轮逆时针转动，所述凸轮下压行程减小，所述反馈弹簧带动阀芯向上移动，关闭输出气路，此时，所述阀杆稳定不动，所述反馈弹簧、阀芯与压缩弹簧重新达到平衡，实现控制阀的阀杆向上的位移值与气动信号减小值之间的一一对应。
12.进一步地，所述阀杆下移时，所述反馈杆带动凸轮顺时针转动，所述凸轮下压行程减小，所述反馈弹簧的压力减小；所述阀杆上移时，所述反馈杆带动凸轮逆时针转动，所述凸轮下压行程增大，所述反馈弹簧的压力增大。
13.进一步地，所述第一气口连通外部气源，所述第二气口连通外部大气，所述气动信号增大一定值时，所述气动信号的气源压力增大，所述膜片组件带动阀芯向上移动，使得第二腔室与输出气路连通，执行机构气室向外部排气，所述阀杆向上移动，所述凸轮逆时针转动，所述凸轮下压行程增大，所述反馈弹簧推动阀芯向下移动，关闭输出气路，此时，所述阀杆稳定不动，所述反馈弹簧、阀芯与压缩弹簧重新达到平衡，实现控制阀的阀杆向上移动的位移值与气动信号的增大值之间的一一对应。
14.进一步地，所述第一气口连通外部气源，所述第二气口连通外部大气，所述气动信号减小一定值时，所述气动信号的气源压力减小，所述膜片组件带动阀芯向下移动，使得第一腔室与输出气路连通，外部气源进入执行机构气室中，所述阀杆向下移动，所述凸轮顺时针转动，所述凸轮下压行程减小，所述反馈弹簧带动阀芯向上移动，关闭输出气路，此时，所述阀杆稳定不动，所述反馈弹簧、阀芯与压缩弹簧重新达到平衡，实现控制阀的阀杆向下的位移值与气动信号减小值之间的一一对应。
15.本实用新型对比现有技术有如下的有益效果：本实用新型提供的导阀式阀门定位器，采用力平衡式设计，采用导阀式的阀芯并在阀芯的两端设置压缩弹簧和反馈弹簧实现平衡，提高抗震性能；可实现控制阀的反向动作，气关式控制阀需要改成气开式控制阀时，只要将外部气源接口与排气口对换并将凸轮反向安装，即可实现控制阀反向作用；改善控制阀的流量特性，控制阀的流量特性可通过改变反馈凸轮的几何形状来改变控制阀对阀门定位器的反馈量，使阀门定位器的输出特性发生变化，从而改变调节器的输出信号与控制
阀位移之间的关系，即修正了控制阀的流量特性；提高抗压差能力，提高输出力，增大执行机构的输出力，克服不平衡力作用，提高控制阀的控制精度。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例的导阀式阀门定位器的结构示意图。
17.图中：
18.1、阀体；2、压缩弹簧；3、阀芯；4、第二腔室；5、输出气路；6、第一腔室；7、膜片组件；8、控制阀；9、阀杆；10、反馈杆；11、反馈弹簧；12、凸轮；14、执行机构气室；x：进气口；f：第一气口；p：第二气口。
具体实施方式
19.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的描述。
20.在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。此外，术语
ꢀ“
第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
21.图1为本实用新型实施例的导阀式阀门定位器结构示意图。
22.请参见图1，本实用新型实施例的导阀式阀门定位器，包括阀体1、阀芯3和连接到阀芯3的反馈结构，反馈结构连接到控制阀8的阀杆9；阀芯3设置在阀体1的阀腔中且一端伸出阀腔，阀芯3位于阀腔外的一端连接有膜片组件7，膜片组件7设置有进气口x，进气口x连接气动信号的气源，阀芯3位于阀腔外的端部连接有反馈弹簧11；阀芯3位于阀腔中的端部设置有压缩弹簧2；阀体1设置有连接阀腔的连接气口，连接气口通过输出气路5连通控制阀8的执行机构气室14；气动信号变化时，膜片组件7中的气压变化时推动阀芯3移动，连通连接气口向控制阀8的执行机构气室14输入气体或者从执行机构气室14排出气体，使得控制阀8的阀杆9移动，阀杆9通过反馈结构带动反馈弹簧11推动阀芯3反方向移动，阀芯3封堵连接气口，关闭输出气路5，使得控制阀8的阀杆9的位移与气动信号的变化值对应。
23.具体地，阀体1设置有连接阀腔的第一气口f和第二气口p，阀芯3设置有第一分隔片、第二分隔片和第三分隔片，阀芯3的第一分隔片和第二分隔片将阀腔密封分隔形成连通第一气口f的第一腔室6，阀芯3的第二分隔片和第三分隔片将阀腔密封分隔形成连通第二气口p的第二腔室4；气动信号的气源压力、反馈弹簧11的弹力和压缩弹簧2的弹力维持平衡时，第二分隔片正对连接气口设置将连接气口封堵；阀芯3向阀腔内移动时，第一腔室6连通连接气口使得第一气口f连通执行机构气室14；阀芯3向阀腔外移动时，第二腔室4连通连接气口使得第二气口p连通执行机构气室14。
24.具体地，反馈结构包括反馈杆10和反馈凸轮12，反馈杆10连接到控制阀8的阀杆9，凸轮12与反馈弹簧11抵接，控制阀8的阀杆9移动时，反馈杆10带动凸轮12转动进而带动反馈弹簧11移动。
25.在一具体实施例中，本实用新型实施例的导阀式阀门定位器，连接气关式控制阀，即气动信号增大时，阀杆9下移，阀门开度减小。阀杆7下移时，反馈杆10带动凸轮12顺时针
转动，凸轮12下压行程增大，反馈弹簧11压力的增大；阀杆9上移时，反馈杆10带动凸轮12逆时针转动，凸轮12下压行程减小，反馈弹簧11的压力减小。第一气口f连通外部大气，第二气口p连通外部气源。
26.气动信号增大一定值时，气动信号的气源压力增大，膜片组件7带动阀芯3向上移动，使得第二腔室4与输出气路5连通，外部气源进入执行机构气室14中，阀杆9向下移动，凸轮12顺时针转动，凸轮12下压行程增大，反馈弹簧11推动阀芯3向下移动，关闭输出气路5；此时，阀杆9稳定不动，反馈弹簧11、阀芯3与压缩弹簧2重新达到平衡，实现控制阀8的阀杆9向下移动的位移值与气动信号的增大值之间的一一对应。
27.气动信号减小一定值时，气动信号的气源压力减小，膜片组件7带动阀芯3向下移动，使得第一腔室6与输出气路5连通，执行机构气室14向外部排气，阀杆9向上移动，凸轮12逆时针转动，凸轮12下压行程减小，反馈弹簧11带动阀芯3向上移动，关闭输出气路5；此时，阀杆9稳定不动，反馈弹簧11、阀芯3与压缩弹簧2重新达到平衡，实现控制阀8的阀杆9向上的位移值与气动信号减小值之间的一一对应。
28.本实用新型实施例的导阀式阀门定位器，在需要将气关式控制阀改为气开式控制阀时，即气动信号增大时，阀杆9上移，阀门开度增大时，只需要将连接外部气源的接口与连接外部大气的排气口对换，即第一气口f连通外部气源，第二气口p连通外部大气，并同时将凸轮12反向安装来实现。即阀杆9下移时，反馈杆10带动凸轮12顺时针转动，凸轮12下压行程减小，反馈弹簧11的压力减小；阀杆9上移时，反馈杆10带动凸轮12逆时针转动，凸轮12下压行程增大，反馈弹簧11的压力增大。
29.气动信号增大一定值时，气动信号的气源压力增大，膜片组件7带动阀芯3向上移动，使得第二腔室4与输出气路5连通，执行机构气室14向外部排气，阀杆9向上移动，凸轮12逆时针转动，凸轮12下压行程增大，反馈弹簧11推动阀芯3向下移动，关闭输出气路5；此时，阀杆9稳定不动；反馈弹簧11、阀芯3与压缩弹簧2重新达到平衡，实现控制阀8的阀杆9向上移动的位移值与气动信号的增大值之间的一一对应。
30.气动信号减小一定值时，气动信号的气源压力减小，膜片组件7带动阀芯3向下移动，使得第一腔室6与输出气路5连通，外部气源进入执行机构气室14中，阀杆9向下移动，凸轮12顺时针转动，凸轮12下压行程减小，反馈弹簧11带动阀芯3向上移动，关闭输出气路5；此时，阀杆9稳定不动；反馈弹簧11、阀芯3与压缩弹簧2重新达到平衡，实现控制阀8的阀杆9向下的位移值与气动信号减小值之间的一一对应。
31.本实用新型实施例的导阀式阀门定位器，非金属材质的部件选用耐γ辐射的非金属材料，由于核电站安全壳内正常环境条件有一定量的γ辐射累积剂量，这种γ辐射使得一般的非金属材料老化，长期在此环境下导致部件失效；选用耐γ辐射的非金属材料满足核电站使用需求。
32.综上所述，本实用新型实施例的导阀式阀门定位器，采用力平衡式设计，采用导阀式的阀芯3并在阀芯3的两端设置压缩弹簧2和反馈弹簧11实现平衡，提高抗震性能；可实现控制阀8的反向动作，气关式控制阀需要改成气开式控制阀时，只要将外部气源接口与排气口对换并将凸轮12反向安装，即可实现控制阀8反向作用；改善控制阀8的流量特性，控制阀的流量特性可通过改变凸轮12的几何形状来改变控制阀8对阀门定位器的反馈量，使阀门定位器的输出特性发生变化，从而改变气动信号与控制阀8位移之间的关系，即修正了控制
阀8的流量特性；提高抗压差能力，提高输出力，增大执行机构的输出力，克服不平衡力作用，提高控制阀8的控制精度。
33.虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。