一种圆形智能阀门定位器的气动单元装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种定位机构，更特别地说，是指一种圆形智能阀口定位器。是通过控 制外部气源流量来对阀口执行机构的气缸的行程进行驱动，实现对调节型阀口或开关阀开 度的控制的定位器。
【背景技术】
[0002] 生产过程的自动控制简称过程控制，它在工业生产中占有极其重要的地位。过程 控制的质量很大程度上决定于过程控制仪表，它包括变送器、调节器、执行器W及各种辅助 控制装置等。一种辅助控制仪表叫做阀口定位器，是各国竞相研究的对象，它在一定程度上 决定了过程控制的调节品质，且随着过程控制水平的发展，定位器也必须不断发展W满足 现代生产对过程控制的要求。
[0003] 阀口定位器，按结构分气动阀口定位器、电气阀口定位器及智能阀口定位器，是调 节阀的主要附件，通常与气动调节阀配套使用，它接受调节器的输出信号，然后W它的输出 信号去控制气动调节阀，当调节阀动作后，阀杆的位移又通过机械装置反馈到阀口定位器， 阀位状况通过电信号传给上位系统。
[0004] 五十多年前，控制（或自动反馈过程）回路都是气体驱动的，变送器、调节器和最 后控制单元（例如一个调节阀）被连接在一起并通过一个20-100KPa的气动信号相互通 讯，运个信号也被作为一个动力源用来驱动最后控制单元的执行机构。在许多方面，运仍然 是正确的。但在一些情况下，例如阀的位置反应或改变速度太慢，较大尺寸的阀所需要的执 行机构太大时，再使用像20-100KPa-样低的气压信号就无法达到预期的控制目的和控制 精度。为了解决运个问题，气动阀口定位器得到发展。气动阀口定位器在调节器输出和阀 口位置之间扮演容量调节器、信号放大器和关系控制器的角色。给定位器的气压信号操作 一个气体继动器，气体继动器按顺序操作一个滑阀或喷嘴挡板机构。在定位器中，的位置通 过一个凸轮来确定。在最后的控制单元中之所W要应用弹黃，是要在气压减小时保证执行 机构的逆反应。
[000引 电气阀口定位器的输入信号为0~IOmA的直流电信号，输出为气压信号。它能够 起到电气转换器和气动阀口定位器两种作用。它接受电动调节器来的信号，它和气动调节 阀配套使用。电气阀口定位器可W用于控制气动直行程或角行程调节阀；同时也适用于有 弹黃执行机构的单作用状态和无弹黃执行机构的双作用状况；它也可为防爆结构和非防爆 结构。它是按力矩平衡原理工作的，它与气动阀口定位器的最大的区别是它把气动阀口定 位器的波纹管换成力矩马达。当信号电流通入到力矩马达的线圈两端时，它与永久磁钢作 用后，对主杠杆产生一个力矩，于是挡板靠近喷嘴，经放大器放大后的输出压力通入到执行 机构的气缸，通过反馈凸轮拉伸反馈弹黃，弹黃对主杠杆的反馈力矩与输入电流作用在主 杠杆上的力矩相平衡时，仪表达到平衡状态。此时，一定的输入电流就对应一定的阀口位 置。
[0006] 70~80年代初，此种定位器在我国使用范围约占85 %~90%，机械力平衡结构缺 点是：耐环境性差，易受溫度、外界振动影响，易磨损，手动调整费时且需要中断控制回路。 但由于其价格低廉，在传统企业里仍在使用。
[0007] 电子式电气阀口定位器在80年代初开始走向市场，近几年技术手段不断更新。线 性电位器把阀杆位置转换成电信号和初始设定值比较，经过PI控制器调整和信号放大输 出至压电微型阀，控制输出气压，经气动放大器输出。当输入信号与反馈信号平衡时，气动 放大器输出稳定的压力信号，保证调节阀精确定位。由此可见，控制原理完全不同于过去的 机械力平衡原理，给定值与实际反馈值的比较完全是电信号，不再是力平衡，减少了中间传 递环节，消除了力传递和转换过程中一些问题，提高了抗干扰能力。其中电气转换元件采用 压电微型阀，压电阀具有动作速度快、质量小、寿命长等突出优点，在实现气路平衡的同时， 完成电信号到气信号的精确转换。
[0008] 随着微电子技术的不断发展，微处理器忍片的集成度越来越高已经可W在一块忍 片上同时集成CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、甚至A/D转换器等。人们把 运种超大规模集成电路忍片称作"单片微控制器"，简称为单片机。单片机的出现，引起了仪 器仪表结构的根本性变革，W单片机为主体取代传统仪器仪表的常规电子线路，可W容易 的将计算机技术与测量控制技术结合在一起，组成新一代的所谓"智能化测量控制仪表"。 运种新型的智能仪表在过程的自动化，数据处理W及功能的多样化方面，都取得了巨大的 进展。
[0009] 最早是美国尤他州的VALT邸公司提出智能管理器IVMQntelIigentValve Manager)的全新概念，现在定位器自诊断和通信等功能不断加强，智能阀口定位器已经成 为各国仪器仪表公司研究、开发的热点。智能式电气阀口定位器W微处理器（MCU)为核屯、 控制器，采用先进的数字控制算法完成对气动阀口的精确定位，并在此基础上对其进行一 系列的功能扩展和增强，目前应用较广的阀口定位器大多是智能式阀口定位器，它与普通 阀口定位器在性能、使用情况、性能价格比等方面进行比较有显著的优势。
[0010] 目前定位器的研究热点主要在于智能阀口定位器，使用的电气阀口定位器采用的 是机械式力平衡原理，存在一些不足且不能满足过程控制发展的需要。智能阀口定位器集 合了机械、电子、通讯W及控制理论知识和相关软件知识，是一个跨学科的智能产品。在化 工、制药、电力、材料、科学研究、生命科学、机械工业、电子工业等军民领域具有非常广泛的 应用前景。
【发明内容】
[0011] 为了解决现有调节阀的阀口开度不能有效控制，本发明设计的一种适用于驱动气 动执行机构的本安型、圆形智能阀口定位器。该阀口定位器通过气动单元装置控制外部气 源的进气量，并与线位移测量单元装置所反馈的位移信号进行比较，从而实现对调节型阀 口或开关阀开度的控制。对外部壳体采用通用密封结构和专用密封圈相结合，采用组合叠 落形式使各功能块实现互联，实现单作用和双作用气动执行机构的控制。本发明设计的阀 口定位器能够实现线位移和角位移两种测量方式，并且能有效提高控制效率和节省气量。
[0012] 本发明圆形智能阀口定位器的优点在于：
[0013] ①各部分连接可靠、牢固、密封性好、定位准确、易于安装，满足在工业现场实现气 动控制，可分别实现单作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和 更换。
[0014] ②观察窗、位移测量机构、定位盘、电路支撑结构、气路结构便于加工、工艺性好， 易于与电气控制的兼容和可靠衔接。
[0015] ③密封圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试 的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0016] ④本发明设计的圆形智能阀口定位器能够实现线位移和角位移两种测量方式。
[0017] ⑥在气动单元装置中，（1)电磁阀是通用高可靠性电磁阀，分组实现单作用和双作 用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换；（2)阀板便于加工、工艺性 好，他的空腔易于实现开启和关闭时的缓冲，控制柔度好，易于与电气控制的兼容和可靠衔 接；（3)滤气隔圈保证了安装后的密封性，防灰尘，易于旋紧、旋下清理，提高了安装、调试 的方便性，也保证了内部电气元件的可靠性。
[0018] ⑧在线位移测量单元装置中，位移传感器是通用高可靠性传感器，可分别实现单 作用和双作用气缸的控制、可靠性高、效率高、通用性好，易于维修和更换，可W实现线位移 和角位移两种测量方式
[0019] ⑦本发明设计的圆形智能阀口定位器中采用的大型密封圈型号尺寸相同可W互 相替换，有效提高了零件的通用性。
[0020] ⑨本发明设计的圆形智能阀口定位器中大量采用塑料模压件易于大规模生产时 降低成本。
[0021] ⑨在本发明中采用的第一密封圈11和第二密封圈13均具有双向密封和唇形密封 功能，密封性能优异。
【附图说明】
[0022] 图1是本发明圆形智能阀口定位器的正视图。
[0023] 图IA是本发明圆形智能阀口定位器的右视图。
[0024] 图IB是本发明圆形智能阀口定位器的左视图。
[00巧]图IC是本发明圆形智能阀口定位器的立体图。
[0026] 图ID是本发明圆形智能阀口定位器的另一视角立体图。
[0027] 图IE是本发明圆形智能阀口定位器的分解图。
[0028] 图IF是本发明圆形智能阀口定位器的剖视图。
[0029] 图2是本发明圆形智能阀口定位器的位移测量结构组件的结构图。
[0030] 图2A是本发明位移测量结构组件中支架的结构图。
[0031]图2B是本发明位移测量结构组件中连接件的结构图。
[0032] 图3是本发明圆形智能阀口定位器中气动控制结构组件与底座的装配图。
[0033]图3A是本发明气动控制结构组件的结构图。
[0034] 图3B是本发明气动控制结构组件中气路底板的结构图。
[0035]图3C是本发明气动控制结构组件中气路底板的另一视角结构图。
[0036] 图3D是本发明气动控制结构组件中气路底板的第一剖面结构图。
[0037]图3E是本发明气动控制结构组件中气路底板的第二剖面结构图。
[0038] 图3F是本发明气动控制结构组件中气路底板的第=剖面结构图。
[0039] 图3G是本发明气动控制结构组件中导气板的结构图。
[0040] 图3H是本发明气动控制结构组件中导气板的另一角结构图。
[0041] 图4是本发明圆形智能阀口定位器中显示封装结构组件与底座的装配图。
[0042] 图4A是本发明显示封装结构组件的结构图。
[0043] 图4B是本发明显示封装结构组件中上箱体的结构图。
[0044]图4C是本发明显示封装结构组件中上箱体