电动气动变换器、开关阀及闭锁式电动气动变换器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及过程控制系统之中的现场仪器，并且更具体地设及用于在过程控 制系统之中控制阀的电动气动转换器。
【背景技术】
[0002] 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W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W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W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。
[0003] 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W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W是巨大的。此外，运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W下开始降低的事实，故压电设计是限制溫度 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。 【实用新型内容】
[0004] 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。 阳〇化]本实用新型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W容纳供应嘴的下壳体。该供应嘴流体地连通供应口W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W容纳线圈和 电枢W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。
[0006] 本实用新型的第二个方面在于提供闭锁式电动气动变换器，其包括气动回路，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W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，所述电磁回路限定了弹黃力矩和磁力矩，所述弹黃力矩和所 述磁力矩配合W交替地紧邻或非邻近所述上壳体地闭锁所述电枢。
[0007] 在本实用新型的第Ξ个方面，电动气动开关阀包括气动回路，其禪接到加压流体 源；电磁回路，其禪接到所述气动回路，所述电磁回路包括线圈和电枢；W及控制模块，其 连接到所述电磁回路，所述电磁回路提供了引发所述气动回路的第一状态的第一控制信 号、引发所述气动回路的第二状态的第二控制信号、引发所述气动回路的第Ξ状态的第Ξ 控制信号W及引发所述气动回路的第四状态的第四控制信号，其中，所述气动回路和所述 电磁回路限定了闭锁。
[0008] 在依据本实用新型的一个实施例之中，进一步地根据前述的第一、第二或第Ξ个 方面，一种装置或如上所述的装置可W进一步地包括任何一个或多个下面的优选形式。
[0009] 在依据本实用新型的一个实施例之中，可W布置线圈来接收电输入信号W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。
[0010] 在依据本实用新型的一个实施例之中，可W布置变换器W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。
[0011] 在依据本实用新型的一个实施例之中，下壳体可W被进一步配置W容纳偏置弹黃 调节螺钉，并且上壳体被进一步配置W容纳偏置弹黃。
[0012] 在依据本实用新型的一个实施例之中，偏置弹黃和偏置弹黃调节螺钉可W配合W 提供偏置弹黃力从而偏置电磁回路的电枢。
[0013] 在依据本实用新型的一个实施例之中，电动气动变换器可W被布置用于连接到气 动供应源。
[0014] 在依据本实用新型的一个实施例之中，可W布置变换器W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。
[0015] 在依据本实用新型的一个实施例之中，预定热膨胀系数的上壳体组件和下壳体组 件可W配合W提供大约+85摄氏度到-60摄氏度的操作溫度范围。
[0016] 在依据本实用新型的一个实施例之中，内流体通道可W进一步包括压力腔、供应 孔口、排出孔口化及输出孔口。
[0017] 在依据本实用新型的一个实施例之中，供应嘴和排出嘴可W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。
[0018] 在依据本实用新型的一个实施例之中，电枢可W包括多个较链，运些较链提供了 与磁力矩反向的弹黃力矩W交替地使马上邻近或非邻近上壳体的电枢闭锁。
[0019] 在依据本实用新型的一个实施例之中，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W实质上为零。
[0020] 在依据本实用新型的一个实施例之中，供应嘴可W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W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。
[0021] 在依据本实用新型的一个实施例之中，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。
[0022] 在依据本实用新型的一个实施例之中，第一控制信号和第Ξ控制信号可W是实质 等同的。
[0023] 在依据本实用新型的一个实施例之中，第二控制信号可W激励电动气动开关阀从 第一状态到第Ξ状态。
[0024] 在依据本实用新型的一个实施例之中，第四控制信号可W激励电动气动开关阀从 第Ξ状态到第一状态。
[00巧]在依据本实用新型的一个实施例之中，该气动回路的第一状态可W对应于气动回 路的第一静态，该气动回路的第二状态可W对应于气动回路的第一非静态，该气动回路的 第Ξ状态可W对应于第二静态并且第四状态可W对应于第二非静态。
[00%] 在依据本实用新型的一个实施例之中，气动回路的第一静态可W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W处于与供应口处的流体压 力实质上相等的压力下。
[0027] 在依据本实用新型的一个实施例之中，气动回路的第一非静态可气动回路内 的正压力阶差为特征，气动回路的第二非静态可气动回路内的负压力阶差为特征。
[0028] 在依据本实用新型的一个实施例之中，气动回路的第一非静态可气动回路内 的负压力阶差为特征，并且气动回路的第二非静态可气动回路内的正压力阶差为特 征。
[0029] 根据示例性LPT所示，设计变换器的机理W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。
【附图说明】
[0030] 图1为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的分解透视图；
[0031] 图2为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的横截面图；
[0032] 图3为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的上块的平面图；
[0033] 图4为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的下块的横截面的平面图；
[0034] 图5为根据本实用新型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；
[0035] 图6为根据本实用新型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；
[0036] 图7为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的电枢的平面图；
[0037]图8为根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的操作特性的状态图；
[003引图9示出了根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的执行概况；
[0039]图10为操作根据本实用新型的原理而构造的示例性变换器的示例性控制模块的 不意图； W40] 图11Α和图11Β为用于根据本实用新型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】
[0041] 为了促进对本实用新型原理的理解，现在参照图中示出的示例性实施方式和其变 化实施例W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实用新型的范围 作出限制，并且应当理解为本实用新型的范围包括本实用新型所设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运些改变W及进一步的变形和对本实用新型的原理 进一步的应用。
[0042] 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禪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